基于EPON的多业务传输技术系统实验

倪　林,　王　磊

(东华大学 信息科学与技术学院, 数字化纺织服装技术教育部工程研究中心, 上海 201620)

0　引　言

EPON 是一种新兴的宽带接入技术，它通过无源的光纤网络可实现数据、语音及视频的综合业务接入，并具有良好的经济性[1]。EPON接入网还具有传输质量好、传输距离长、抗干扰能力强、网络可靠性高和节约管道资源等优势[2]。业内普遍认为，EPON 是一种主流宽带接入技术，是实现“三网融合”和解决信息高速公路“最后1 km”的最佳解决方案[3]。

网络融合主要是通过技术改造，使其技术功能趋于一致，业务范围趋于相同，网络互联互通、资源共享，能为用户提供语音、数据和广播电视等多种服务。网络融合不是意味着三大网络的物理合一，而主要是指高层业务应用的融合[4-5]。因此，研究多业务的传输以及业务开发和融合具有重要的实际意义。

本文应用华为GPON/EPON一体化接入设备MA5680T，构建了EPON接入网络实训平台，如图1所示[6-8]。根据社会的发展需求，特别针对高等工程教育专业认证的要求，立足通信专业系统化工程思维训练、创新思维的培养，结合EPON接入网络的实验教学、课程设计、毕业论文设计等实践教学环节，开展了基于实训平台的多业务传输和高层业务应用融合的系统实验研究，包括EPON管理环境的搭建，建立带内网管与带外网管；进行BRAS的设置；以及不同用户ONT注册、EPON数据业务创建、EPON接入用户组网研究、EPON组播业务创建、EPON安全管理研究、EPON FTTX组网研究、全IP网络业务搭建等等系统的实验[9-11]。

图1　EPON光接入实验平台

1　EPON管理环境搭建

带内网管方式是通过EPON-MA5680T设备的上行口透传维护信息，进而实现设备的维护管理工作，这种维护管理方式是运营商网络中的主要维护方式[12]。为此，首先要通过CON口配置好EPON-MA5680T的带外ETH维护网口IP地址，并把配置的IP地址和学生使用的维护终端及多人操作平台“Ebridge”服务器IP地址设为同一网段，以便学生能用多人操作平台“Ebridge”对EPON-MA5680T进行配置，以及对带内网管环境的配置。

网络参数划分：Vlan id范围100～106(以100为例)；ONT编号范围0～63；ONT业务模板编号范围5～10；ONT线路模板编号范围5～10；DBA模板编号范围10～15。

1.1　EPON-MA5680T带外网管配置

用维护串口线把电脑与EPON-MA5680T 的SCUL板上的 CON口连接，然后启动电脑超级终端，设置COM属性，成功登录EPON-MA5680T，在EPON-MA5680T上配置SCUL板上的带外网口地址 (默认为meth 0)。

输入命令：

MA5680T(config)#interface meth 0 (进入网管ETH口)

MA5680T(config-if-meth0)#ip address 192.168.1.94 255.255.255.0 (配置网管IP信息)

1.2　EPON-MA5680T带内网管配置

EPON带内网管配置命令如下：

Config

vlan 100 smart

interface vlanif 100

ip address 129.9.0.100 255.255.255.0

Quit

port vlan 100 0/19 0

interface giu 0/19

native-vlan 0 vlan 100

quit 。

2　光网络终端用户注册

EPON通过MPCP协议定义ONT向OLT注册发现，OLT向ONT分配时隙授权，ONT向OLT报告带宽请求等机制，实现了一种高效简洁的TDM-PON模型[13]。

要完成ONT的注册发现，需进行EPON数据配置。可以采用EB客户端或TELNET方式进行数据配置。

EPON ONT注册命令如下[14]：

Config

ont-srvprofile epon profile-id 1

ont-port pots 2 eth 4

commit

quit

ont-lineprofile epon profile-id 1

quit

interface epon 0/1

port 0 ont-auto-find enable

ont add 0 0 mac-auth 5489-9840-3384 oam ont-lineprofile-id 1 ont-srvprofile-id 1

quit

此外，可以通过命令查询到ONT的状态：

MA5680T(config-if-epon-0/1)#display ont info 0 0

3　EPON数据业务创建

宽带接入服务器(Broadband Remote Access Server,BRAS)是面向宽带网络应用的新型接入网关，它位于骨干网的边缘层，可以完成用户带宽的IP/ATM网的数据接入[14]。

EPON数据业务创建是在ONT设备( 光网络终端) 完成注册后进行的， 使得ONT下挂 PC终端满足上网功能。

可以采用EB客户端或TELNET方式进行数据配置。

Config

ont port vlan 0 0 eth 1 100

ont port native-vlan 0 0 eth 1 vlan 100

Quit

vlan 10 smart

port vlan 10 0/19 0

interface giu 0/19

native-vlan 0 vlan 10

quit

service-port 0 vlan 10 epon 0/1/0 ont 0 multi-service

user-vlan 100

数据业务是EPON网络提供的最基本业务，其他多样化的业务以数据业务为支撑。 EPON技术中数据业务的实现使得用户的上网需要得到了满足，并且实现了互联网服务发展的多样性。

4　EPON接入用户组网

通常情况下，EPON的终端间是相互隔离的，无法实现二层组网，通过打开EPON的ARP代理功能，实现二层互通，可以实现接入用户的组网。

ARP Proxy是指当ARP请求报文从计算机A发往计算机B时，该请求报文由连接这两个计算机的接入设备进行处理。

可以采用EB或TELNET方式进行数据配置。以下数据配置是在完成两台ONT注册，以及数据业务配置后进行的。

配置命令如下：

Config

interface vlanif 10

ip address 129.9.0.100 255.255.255.0

quit

arp proxy enable

interface vlanif 10

arp proxy enable

Quit

通过启用EPON的ARP代理机制，两个ONT的终端用户IP地址设置成自动获取，实现了终端用户的上网功能，并且手工配置IP地址：129.9.0.1或129.9.0.2，可以实现终端用户的组网。

5　EPON组播业务的创建

组播(Multicast)传输是在发送者和每一接收者之间实现点对多点网络连接。如果1台发送者同时给多个的接收者传输相同的数据，也只需复制1份相同数据包。它提高了数据传送效率，减少了骨干网络出现拥塞的可能性。

IGMP协议运行于主机和与主机直接相连的组播路由器之间，主机通过此协议告诉本地路由器希望加入并接受某个特定组播组的信息，同时路由器通过此协议周期性地查询局域网内某个已知组的成员是否处于活动状态(即该网段是否仍有属于某个组播组的成员)，实现所连网络组成员关系的收集与维护[15]。

在EPON上注册一个ONT，服务器端播放电视节目，ONT下挂的电脑可以同步看到服务器端播放的节目数据流；

5.1　EPON数据配置

可以采用EB或TELNET方式进行数据配置。

配置命令如下：

Config

vlan 10 smart

port vlan 10 0/19 0

interface giu 0/19

native-vlan 0 vlan 10

quit

ont-srvprofile epon profile-id 1

ont-port pots 2 eth 4

port multicast-vlan eth 2 10

port eth 2 multicast-tagstrip untag

commit

quit

ont-lineprofile epon profile-id 1

quit

interface epon 0/1

port 0 ont-auto-find enable

ont add 0 0 mac-auth 5489-9840-3384 oam ont-lineprofile-id 1 ont-srvprofile-id

1

ont port vlan 0 0 eth 2 200

ont port native-vlan 0 0 eth 2 vlan 200

Quit

service-port 100 vlan 10 epon 0/1/0 ont 0 multi-service user-vlan 200

multicast-vlan 10

igmp mode proxy

Y

igmp version v3

igmp uplink-port 0/19/0

igmp program add name yinjian ip 226.0.0.6 sourceip 129.9.0.100

btv

igmp policy service-port 100 normal

igmp user add service-port 100 no-auth

multicast-vlan 10

igmp multicast-vlan member service-port 100

quit

5.2　业务测试

在测试终端VLC设置方法如下：媒体→打开网络串流→地址输入rtp://226.0.0.6→点播放，此时光猫网口灯狂闪，就可以看到播放的视频[16]，如图2所示。

6　基于EPON的 FTTX多业务传输技术

网络融合是通过技术改造，使得网络功能趋于一致，业务范围趋于相同，网络互联互通、资源共享，能为用户提供语音、数据和广播电视等多种服务。三网融合并不意味着三大网络的物理合一，而是指高层业务应用的融合。三网融合应用广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居等多个领域[17]。

6.1　EPON数据配置

可以采用EB或TELNET方式进行数据配置。配置命令如下：

Config

vlan 10 smart

port vlan 10 0/19 0

interface giu 0/19

native-vlan 0 vlan 10

quit

ont-srvprofile epon profile-id 1

ont-port pots 2 eth 4

port vlan eth 1 100

port vlan eth 2 200

port multicast-vlan eth 2 10

port eth 2 multicast-tagstrip untag

commit

quit

ont-lineprofile epon profile-id 1

quit

interface epon 0/1

port 0 ont-auto-find enable

ont add 0 0 mac-auth 5489-9840-3384 oam ont-lineprofile-id 1 ont-srvprofile-id

1

ont port native-vlan 0 0 eth 1 vlan 100

ont port native-vlan 0 0 eth 2 vlan 200

Quit

service-port 100 vlan 10 epon 0/1/0 ont 0 multi-service user-vlan 200

service-port 0 vlan 10 epon 0/1/0 ont 0 multi-service user-vlan 100

multicast-vlan 10

igmp mode proxy

Y

igmp version v3

igmp uplink-port 0/19/0

igmp program add name yinjian ip 226.0.0.6 sourceip 129.9.0.100

btv

igmp policy service-port 100 normal

igmp user add service-port 100 no-auth

multicast-vlan 10

igmp multicast-vlan member service-port 100

quit

6.2　业务验证

业务配置完成后，在LAN1、LAN2口的电脑可以正常拨号上网，LAN2口的电脑可以收看组播视频流。这里仿真的是三网融合业务中的FTTH接入模式，LAN1口接入电脑，LAN2口接入机顶盒，在有软交换的情况下，还可以直接承载语音业务[18]。

7　结　语

针对高等工程教育专业认证的要求，立足通信专业系统化工程思维训练、创新思维的培养，本文研究了EPON接入网络多业务传输以及高层业务应用融合的技术途径和技术方法。研究表明：该技术在数据传送效率，减少骨干网络出现拥塞的可能性优于其他的方法，是解决“最后1 km”接入的最佳解决方案。在教学实践中，我们注重这种网络技术传输多业务的分组化,及安全性和可靠性；注重多业务创建、网络重构的软件可定义性；探索高层业务应用融合的途径和方法。为国家培养创新性人才打好基础。

参考文献(References)：

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[3]Wong E. Next-generation broadband access networks and technologies[J]. Journal of Lightwave Technology, 2012, 30(4): 597-608.

[4]魏绪伶.10GB EPON ONU侧MAC层设计与验证 [D]. 成都：电子科技大学，2013.

[5]邬晓骏.基于GPON的“三网融合”实现技术浅析[J]. 数字技术与应用, 2014(1)：198-200.

[6]孙鹏飞，周翔.EPON在电信网络中的应用[J].北京：电信技术，2006(9):3-5.

[7]陈雪.基于以太网的无源光网络[M]. 北京：北京邮电学院出版社,2007.

[8]郑金广. EPON接入技术在朝歌首府小区的应用研究及实现 [D]. 南京：南京理工大学，2015.

[9]金家炜. PTN技术在移动城域传送网中的应用及建设策略研究 [D]. 上海：上海交通大学，2012.

[10]刘世江. MSTP组网技术与应用的研究 [D]. 北京：北京邮电大学，2010.

[11]余辰东,于金辉.EPON ONU 注册认证与点灯探析[J].电信工程技术与标准化，2015(7)：33-38.

[12]阎德升,边恩炯,王旭,等. EPON新一代宽带光接入技术与应用[M].北京：机械工业出版 社，2007:90-120.

[13]沈玉纶,何岩,杨柳. EPON 中多点控制协议的研究[J].光通信研究，2003(6):9-11.

[14]殷洁，申文俊. 接入型服务资源配置研究 [J].电信科学，2013(6):9-11.

[15]蒲松柏. 组播网络下的H.264视频传输质量控制技术研究[D]. 成都：中国科学院研究生院(光电技术研究所)，2014.

[16]赵中百,江秀,吴志美. IP组播技术及其在 VoD 系统中的应用[J].计算机工程,2002,28(7):16-18.

[17]罗晓东.基于三网融合通信应用实训项目的研究[D]. 成都：电子科技大学,2013.

[18]Edwin Mallette.Bright House Networks,Hybrid Fiber Coax and EPON over Coax,IEEE 802.3[OL]. EPOC Study GroupJanuary, 2012. http://www.ieee802.org/3/epoc/public/jan12/mallette_01_0112.pdf.