CN202799020U - 一种应用于epon系统的onu终端设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种应用于EPON系统的ONU终端设备。该设备包括相连的光收发模块和光网络单元系统级芯片，光收发模块外接光纤，光网络单元系统级芯片外接有网络接口。该设备解决了目前宽带网络技术和网络结构结合的问题，集成度高，功耗、成本较低。

Description

一种应用于EPON系统的ONU终端设备

技术领域

本实用新型涉及以太网无源光网络的设计。更具体地，本实用新型涉及高度集成的低成本的千兆光网络单元（ONU）的设计。

背景技术

为了跟上日益增长的因特网业务量，网络经营者已经广泛部署了光纤和光传输设备，这大大增加了干线网络的容量。但是，接入网容量方面的相应的增加还不能匹配干线网络容量方面的增加。即使利用宽带解决方案，诸如数字用户线路（DSL）和线缆调制解调器（CM），当前接入网所提供的有限带宽在向终端用户递送高带宽时仍表现出严重的瓶颈。

在不同的竞争技术中，以太网无源光网络（EPON）是用于下一代接入网的最佳候选之一。EPON结合了普遍存在的以太网技术和便宜的无源光学器件，提供了以太网的简单性和可升级性与无源光学器件的成本效率和高容量。利用光纤的高带宽，EPON可以同时容纳宽带语音、数据以及视频业务。这种综合服务，DSL或者CM技术难以提供。

而且，EPON更适合用于因特网协议（IP）业务，因为以太网帧可以直接封装不同尺寸的原始IP分组，然而ATM（Asynchronous Transfer Mode，异步传输模式）无源光网络（APON）使用固定尺寸的ATM信元，并且因此需要对分组进行分段和重新组装。

EPON内的传输在光线路终端（OLT）和光网络单元（ONU）之间执行。OLT通常驻留在中心局并且耦合光接入网和城域干线，其可以是属于例如因特网服务供应商（ISP）或者本地交换电信局的外部网络。ONU或者可以驻留在路边(curb)并且提供宽带语音、数据以及视频服务。ONU耦合至1×N无源光耦合器，其中N是ONU的数目，并且无源光耦合器通过光链路耦合至OLT。可以使用多个级联的光分路器/耦合器从而增加ONU的数目。这种配置可以大大节省光纤的数目和硬件的数量。

EPON内的通信包括下行业务和上行业务。在下文描述中，“下行”指的是从OLT到一个或者多个ONU的方向，而“上行”指的是从ONU到OLT的方向。在下行方向中，因为1×N无源光耦合器的广播性，通过OLT将数据分组广播至所有ONU，并且由它们的目的地ONU选择性地加以提取。而且，对每个ONU分配一个或多个逻辑链路标识符（LLID），由OLT所发射的数据分组通常指定了目的地ONU的LLID。在上行方向中，ONU需要共享信道容量和资源，因为仅存在一条将无源光耦合器耦合至OLT的链路。

如图2所示，无源光网络包括通过光纤和无源光分路器连接的中心局（OLT）和用户（ONU），无源光分路器和光纤将用户连接至中心局，无源光分路器可以安装在终端用户位置附近，从而最小化初始光纤部署成本。中心局（OLT）可以连接至外部网络，诸如因特网服务商所经营的城域网。无源光分路器可以根据部署的需要进行级联，从而可以最小化地利用光纤连接分散在不同区域的ONU。

现有ONU的缺点：

1、现有ONU方案的集成度低，用户网络接口提供的是GMII接口，需要外接千兆网络物理层芯片。

2、现有ONU芯片需要提供多种电源。

3、现有ONU芯片体积大，芯片功耗高，发热比较大。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种应用于EPON系统的ONU终端设备，该设备解决了目前宽带网络技术和网络结构结合的问题，集成度高，功耗、成本较低。

本实用新型所采用的技术方案是：一种应用于EPON系统的ONU终端设备，包括相连的光收发模块和光网络单元系统级芯片，光收发模块外接光纤，光网络单元系统级芯片外接有网络接口。

所述的设备，光收发模块的型号为FEU3411S-2DC-0A。

所述的设备，光网络单元系统级芯片的型号为QCA8829。

所述的设备，网络接口的型号为RJ45。

所述的设备，网络单元系统级芯片和网络接口之间还接有网络变压器（型号为G2411CG）。

所述的设备，光网络单元系统级芯片还通过内部整合电路与光收发模块和电可擦可编程只读存储器相连。

所述的设备，网络单元系统级芯片接有闪存（型号为MX25L3205D）。

所述的设备，网络单元系统级芯片接有电源管理模块（型号为XRP7664IDTR-F或AP2952AS8PR，这两种芯片可以相互替代）。

本实用新型的优点：

1、ONU芯片高度集成，体积更小，功耗更低，成本更低

2、ONU芯片QCA8829内部集成电源转换芯片，整个ONU芯片只需直流3.3V单电源供电

3、ONU软件公开，可以进行个性化修改

4、QCA8829内置千兆网络物理层芯片，集成度的提高简化了设计，降低了开发、调试的难度。

附图说明

图1是ONU设备原理框图。该芯片的UART是通用串口，SPI（串行外设接口）接有闪存，SFF光模块接口接有复位与掉电检测装置，该芯片的晶振为25MHz，GE MDI接口接有网络变压器和RJ45网络接口。该芯片的PON接口通过SerDes（串行/解串）接口接至SFF光模块，并通过I2C总线接至EEPROM。该芯片还接有EJTAG接口。

图2是无源光网络拓扑图。

图3是本实用新型的设备内部各部分连接与数据流图。

具体实施方式

本实用新型的一个实施方式提供了一种应用于EPON系统的千兆光网络单元（ONU）。是一种应用于EPON系统的终端设备ONU，是采用QCA8829芯片方案开发的桌面型ONU产品，它连接PON的用户侧，提供用户数据、图像和电话网络与PON的接口。与PON的接口ONU包括光模块，其用于将ONU的内容转换为光信号发射到光线路终端（OLT）并从光线路终端（OLT）接收光信号并转为电信号传给ONU芯片。

ONU还包括ONU芯片，其连接光收发器（光模块）并且用于通过光收发器与OLT进行通信。在ONU中还包括千兆以太网接口。千兆以太网的物理层芯片集成在ONU芯片内部，外部只需连接千兆网络变压器就可用于ONU芯片与另一用户终端设备之间的电接口连接。另外，ONU终端包括电源管理模块，其用于向ONU芯片、光收发器和千兆网络接口模块提供电源，其使用从设备外部的电源接口递送进来的直流12V电源。在终端内部，电源管理模块将12V转换为3.3V直接供给ONU芯片，在ONU芯片内部，转换出其它所需的电压来。

在本实施方式的变型中，ONU芯片配置用于通过ONU和OLT之间的带内管理信道执行网络管理。

在本实施方式的变型中，由于ONU芯片高度集成，可以小型化后安装在墙面的接线盒内，也可以小型化为ONU模块，用于安装到其它设备中，从而为其他设备提供EPON网络接入。

本实用新型实施方式的ONU终端设备，包含光纤连接器，用于连接设备侧的光纤，通过连接器，ONU光模块发射光信号到光纤并且从光纤接收信号。光模块可以同时发射上行信号到光纤，并且从同一光纤接收下行信号，这两个信号在两个波长上，其中采用单模光纤。

光模块通过发送（TX）链路和接收（RX）链路与ONU芯片进行通信。TX链路承载从ONU芯片至光模块的上行数据，并且RX链路承载从光模块至ONU芯片的下行数据。ONU芯片执行主要的ONU功能，诸如基于每个分组的LLID提取指定给本地用户的数据以及针对上行数据的发射调度。

ONU芯片包含必要的缓冲器，用于存储上下行数据，并且能够基于预定义的或者用户定义的服务等级协议（SLA）而实施队列管理方案。ONU终端还包含了闪存，其通过串行外设接口连接至ONU芯片，串行闪存存储程序和初始化引导配置，其在加电时由ONU芯片来加载。闪存中的内容可以由OLT通过带内控制或管理信道来更新。因此，ONU可以基于OLT所发送的信息来执行网络管理。

本实用新型集成电路间（I2C）总线，I2C总线允许ONU芯片发送控制和管理信息至光模块和电可擦可编程只读存储器芯片24C02。ONU芯片通过I2C总线，可以对光模块实现远程和本地管理与控制，对24C02芯片可以存储、读取ONU的配置信息。

ONU芯片内部集成了千兆以太网物理层芯片，外部增加千兆网络变压器和RJ45网络接口，实现ONU与外部设备的网络连接通道。

Claims (8)

1.一种应用于EPON系统的ONU终端设备，其特征在于：包括相连的光收发模块和光网络单元系统级芯片，光收发模块外接光纤，光网络单元系统级芯片外接有网络接口。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：光收发模块的型号为FEU3411S-2DC-0A。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：光网络单元系统级芯片的型号为QCA8829。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：网络接口的型号为RJ45。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：网络单元系统级芯片和网络接口之间还接有网络变压器。

6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：光网络单元系统级芯片还通过内部整合电路与光收发模块和电可擦可编程只读存储器相连。

7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：网络单元系统级芯片接有闪存。

8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：网络单元系统级芯片接有电源管理模块。

Images