用于配电自动化的EPON系统
技术参数要求
项目名称：用于配电自动化的EPON系统技术参数要求 文件状态：〔 〕草稿〔√〕正在修改〔 〕正式发布 版 次： _ __ 编 制：______ _ __ 审 核：_____________________ __ 批 准：_____________________ __ 编 号：_____________________ __
2011年01月25日
重庆邮电大学
1
目 录
1. 开发动因 ...................................................................................................................................... 3 2. 应用范围 ...................................................................................................................................... 3 3. 设计依据 ...................................................................................................................................... 3 4. 功能需求 ...................................................................................................................................... 4
4.1 功能描述 .................................................................................................................... 4 4.2 具体功能要求 ............................................................................................................ 5
4.2.1 OLT .......................................................................................................... 5 4.2.2 ONU ......................................................................................................... 5
4.3 接口要求 .................................................................................................................... 6
5. 系统要求 ...................................................................................................................................... 6
5.1 技术参数 .................................................................................................................... 6 5.2 可靠性及电磁兼容指标 ............................................................................................ 7 5.3环境工作条件 ............................................................................................................. 7
6. 用于配电自动化的EPON整体方案 ......................................................................................... 8
6.1 EPON系统网络拓扑 ................................................................................................. 8 6.2 EPON关键技术 ......................................................................................................... 9
6.2.1 DBA ......................................................................................................... 9 6.2.2 系统同步 ............................................................................................... 10 6.2.3 测距和时延补偿 ................................................................................... 10 6.2.4 RTT补偿 ............................................................................................... 11 6.2.5 EPON的QoS问题 ............................................................................... 11
6.3 用于配电自动化的EPON系统整体架构.............................................................. 12 6.4 方案优势 .................................................................................................................. 14
7. OLT硬件系统设计 .................................................................................................................... 15
7.1 OLT的主要功能 ...................................................................................................... 15 7.2 OLT硬件结构框图 .................................................................................................. 16 7.3 OLT各芯片选择及介绍 .......................................................................................... 16
7.3.1 EPON芯片 ............................................................................................ 16 7.3.2 CPU芯片 ............................................................................................... 18 7.3.3 交换芯片 ............................................................................................... 19 7.3.4 Serdes芯片 ............................................................................................ 21 7.3.5 光纤收发器 ........................................................................................... 21 7.3.6 其他芯片 ............................................................................................... 22
8. ONU硬件系统设计 ................................................................................................................... 22
8.1 ONU的主要功能 ..................................................................................................... 22 8.2 ONU的硬件结构框图 ............................................................................................. 23 8.3 ONU各芯片选择及介绍 ......................................................................................... 24
8.3.1 EPON芯片 ............................................................................................ 24 8.3.2 以太网交换芯片 ................................................................................... 24 8.3.3 光纤收发器 ........................................................................................... 26 8.3.4 其他芯片 ............................................................................................... 26
9. 开发周期和开发计划 ................................................................................................................ 26 10. 附录——各芯片参考价格 ...................................................................................................... 27
2
1. 开发动因
目前市面上的EPON设备针对公用通信应用的较多，装置体积、端口、功能配置上都较大，销售价格较高，而且几乎都只考虑室内环境应用，不能适应应用于智能配电网络的EPON设备的电磁兼容性好、环境严酷程度高等可靠性要求，并且应用于智能配电网的EPON设备并不需要诸如视频、电话、语音等功能，因而综合性价比、可靠性、功能需求、外形要求、环境要求等诸多因素，市面上的EPON产品集成系统不适合智能配电网，采用这些产品不利于配电自动化系统在市场上的竞争。
2. 应用范围
该方案作为配电自动化方向的接入网方案，应用于智能配电网保护测控终端与系统通信方式、智能小区管理平台与内部终端间的通信、中小型水电站站内组网、铁路牵引变及配电自动化、高速公路配电及隧道通信系统。
3. 设计依据
IEEE 802.3 10Base-T Ethernet IEEE 802.3u 100Base-TX Fast Ethernet IEEE 802.3x Flow Control and Back-pressure IEEE 802.1p class of service IEEE 802.1Q VLAN and GVRP IEEE802.3ad LACP
IEEE802.1X Port_based Network Access Control IEEE802.3ah《基于以太网的EPON标准协议》 YD/T 1636-2007：《FTTH 体系架构及总体要求》 YD/T 1619-2007：《宽带光接入网总貌》
YD/T 1475-2006：《接入网技术要求—基于以太网方式的无源光网络（EPON）》
YD/T 1531-2006：《接入网设备测试方法—基于以太网方式的无源光网络（EPON）》
3
YD/T xxxx-xxxx：《接入网技术要求—EPON 系统互通性》 YD/T xxxx-xxxx：《接入网设备测试方法—EPON 系统互通性》 YD/T xxxx-xxxx：《接入网技术要求—EPON/GPON 系统承载多业务》 YD/T 1664-2007：《基于以太网方式的无源光网络（EPON）网络管理接口技术要求》
4. 功能需求
4.1 功能描述
本次设计的用于配电自动化的EPON设备OLT和ONU，需兼顾各种应用场景，为智能电网配电自动化应用提供专业、可靠的解决方案，能够完全满足智能电网坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的要求；组网方式选择手拉手保护机制，2个OLT各出1个PON口组成手拉手的2条链路，各个双PON口ONU分别连接到这2条链上，这样可以实现OLT设备、主干光纤、PON端口、分光器、分支光缆全网的保护，任何1台OLT、任何一个PON口、任何一个分光器、任何一条光缆出现故障都不影响ONU的正常使用；具体的通信机制符合相关EPON标准，下行方向上OLT将IEEE 802.3ah定义的以太帧以广播的方式发送到信道上，ONU负责接收取出自己的数据帧并丢弃其他数据帧，上行方向上ONU共享上行信道，采用TDMA（时分复用）技术，OLT利用动态带宽分配技术为各ONU分配上行数据的发送时隙，ONU在制定的时隙到来时按照OLT的授权窗口大小发送以太数据帧；上下行传输均在一根光纤里面采用两个波长传输，OLT设备除相应的PON口外，还应有如E1、RJ45、RS485等接口用于和控制中心及主控设备相连，ONU设备除相应的PON口外，要求有RJ45等接口与用户设备或FTU等相连；光缆线路最长距离不超过20km，起止点最大光链路衰减(dB)-29dB，上下行1.25Gbps高速通信。
4
4.2 具体功能要求
4.2.1 OLT
? 具备交换功能； ? 端口镜像；
? 帧过滤、广播/组播帧抑制； ? 无阻塞线速交换能力；
? 高性能QoS支持：IEEE802.1p；
? 符合IEEE802.3ah传输规格和电力技术标准； ? 支持TCP/IP、ARP、IGMP协议；
? 一个OLT下面可带8个ONU（后续可扩展）； ? 支持ONU自动识别； ? 支持带内/带外管理；
? 支持1个PON口、1个GE口；
? 盒式结构、采用符合新世纪要求的标准机箱，安装与维护简单灵活； ? 设有网络监测口，可随时下载和监控网络的运行状态； ? 高分光比、高光纤利用率； ? 具备AES硬件加密技术； ? 支持热插拔，即插即用。 4.2.2 ONU
（1）具备交换功能；
（2）先进的二层交换技术、IGMP、VLAN、STP和MAC地址管理； （3）无阻塞线速交换能力；
（4）符合IEEE802.3ah传输规格和电力技术标准；
（5）基于服务水平协议（SLA）计费的高级服务质量（QoS）功能； （6）支持TCP/IP、ARP、IGMP协议； （7）点对多点光纤传输和接入技术； （8）实现单纤双向高带宽业务承载； （9）1个PON口上联，1个GE以太网口；
5