当前位置：首页 > 行业动态 > 正文

光网络单元工作原理

光网络单元（ONU）工作原理详解

基本结构与功能

光网络单元（ONU）是光纤接入网络（如EPON、GPON）中的终端设备，位于用户侧，负责将来自光线路终端（OLT）的光信号转换为电信号，并提供给用户设备（如电脑、手机），其核心功能包括：

光网络单元工作原理 第1张

  • 光电转换：将光纤中的光信号转换为电信号。
  • 数据分发：识别并提取属于自己的数据帧。
  • 上行传输：将用户数据打包为光信号发送至OLT。
  • 协议处理：支持MPCP（多点控制协议）等协议实现与OLT的交互。

下行数据传输原理（OLT → ONU）

  1. 广播模式：OLT以广播形式发送数据帧，所有ONU均会接收。
  2. 数据过滤：
    • 每个ONU根据自身MAC地址或VLAN标签筛选出目标数据。
    • 非目标数据直接丢弃,避免处理冗余信息。
  3. 物理层处理：
    • 光模块将光信号转换为电信号。
    • 通过FPGA或ASIC芯片解析帧结构,提取有效数据。

上行数据传输原理（ONU → OLT）

  1. TDMA（时分多址）机制：
    • OLT为每个ONU分配独立的上行时隙,避免数据冲突。
    • ONU需严格同步时钟,确保在指定时隙发送数据。
  2. 测距与时延补偿：
    • 不同ONU与OLT的距离不同,导致信号传输时延差异。
    • 通过测距技术（如时间戳测量）计算时延，调整发送时间，保证时隙对齐。
  3. 报告机制：
    • ONU通过MPCP协议向OLT报告队列状态（如带宽需求）。
    • OLT根据报告动态分配带宽（DBA，动态带宽分配）。

ONU注册与认证流程

  1. 发现阶段：
    • ONU上电后,OLT通过广播发送“发现”帧。
    • ONU响应并上报自身信息（如MAC地址、序列号）。
  2. 测距阶段：
    • OLT发送测距指令,ONU返回时间戳。
    • OLT计算时延并配置ONU的发送窗口。
  3. 认证阶段：
    • OLT验证ONU的合法性（如密码认证、证书校验）。
    • 认证通过后,ONU进入正常工作状态。

关键组件与作用

组件 功能 典型型号
光模块 实现光电转换（发射/接收光信号） AVAGO AFBR-2934B
MAC控制器 处理数据帧的封装、解封装及协议控制（如MPCP） Broadcom BCM53125
CPU 运行嵌入式系统，处理认证、测距、带宽分配等逻辑 ARM Cortex-A7
存储器（RAM/ROM） 存储固件、配置参数及临时数据 DDR3 + SPI Flash
光功率检测器 监测光信号强度，用于故障诊断 InGaAs探测器

问题与解答

问题1：ONU与OLT的主要区别是什么？

解答：

  • 位置与角色：
    • OLT（光线路终端）位于运营商机房，负责管理整个PON网络，连接光纤骨干网。
    • ONU（光网络单元）位于用户侧，作为终端设备直接服务用户。
  • 功能差异：
    • OLT负责全局调度、带宽分配、多ONU管理。
    • ONU负责数据转换、用户业务处理及与OLT的协同。
  • 端口密度：

    OLT通常支持16~64个ONU端口，而ONU一般仅支持1~4个用户端口。

问题2：为什么ONU需要测距？未测距会导致什么问题？

解答：

  • 测距原因：
    • 不同ONU与OLT的光纤距离不同,导致信号传输时延差异（每公里光纤约5μs时延）。
    • 若未补偿时延,各ONU的上行数据可能在OLT处发生重叠，导致冲突和丢包。
  • 未测距的后果：
    • 上行数据碰撞,网络吞吐量下降甚至瘫痪。
    • OLT无法准确解析ONU发送的数据帧,影响业务
0

相关文章