PON技术发展概览

EPON与GPON技术发展概览内容•什么是PON•为什么需要PON•PON家族•EPON与GPON技术发展概览•关于EPON与GPON的某些争论2020/1/[e-mail]：PassiveOpticalNetwork，属于接入网概念范畴@szu.edu.cnUNI:用户网络接口，SNI:业务节点接口UNISNISNIUNI用户驻地网接入网核心网接入网用户驻地网接入网概念•按照ITU-TG.902的定义，接入网（AN）是由业务节点接口（ServiceNodeInterface,SNI）和相关用户网络接口（UserNetworkInterface,UNI）之间的一系列传送实体（诸如线路设施和传输设施）所组成的，它是一个为传送电信业务提供所需传送承载能力的实施系统。2020/1/[e-mail]光接入概念•即在发送端要把电信号转换成光信号，送到光纤上传输，在接收端再把光信号恢复成电信号，送入电气设备。•这种光/电转换设备，在局端称作光线路终端(OLT,OpticalLineTerminal)，在用户端称作光网络单元(ONU,OpticalNetworkUnit)。2020/1/[e-mail]光接入网示意图1：POTS业务的接入2020/1/[e-mail]光接入网示意图2：综合业务数字网（ISDN）业务的接入2020/1/[e-mail]光接入网示意图3：有线电视（CATV）业务的接入2020/1/[e-mail]光接入网示意图4：Internet接入2020/1/[e-mail]•在OLT和ONU之间没有任何有源电子设备的光接入网称为无源光网络(PON)。无源光网络(PON)与有源光网络(AON)•用有源设备或有源网络系统(如SDH环网)的ODT代替无源光网络中的ODN，便构成有源光网络(AON)。CD0BtBECjtDH2020/1/[e-mail]方程组内容•什么是PON?•为什么需要PON?–为什么需要光接入网？–为什需要无源光接入网？•PON家族•EPON与GPON技术发展概览•关于EPON与GPON的某些争论2020/1/[e-mail]不断发展的用户需求视频业务高速Internet接入局域网互连CATV电视业务DDN/FR数据专线ISDN综合数字业务POTS业务满足用户对各种业务的需求是电信运营商和设备供应商共同的追求2020/1/[e-mail]未来家庭用户的带宽需求业务带宽需求对称性要求多用户共享带宽业务娱乐HDTV19.3×n(n：频道数）业务不对称，要求下行带宽用户独占带宽业务娱乐高速上网（包含普通数据下载）２业务不对称，要求下行带宽视频点播（VOD,IPTV)10业务不对称，要求下行带宽网络游戏２对称业务P2P文件传输具体的流量决定于应用P2P的程度对称业务远程办公５对称业务远程教学５业务不对称，要求下行带宽2020/1/[e-mail]接入技术的发展历程ISDNADSLFTTHFTTx+VDSL接入技术不断超越增强型双绞线HFC光纤现在2020/1/[e-mail]通信网的结构示意图1:N骨干网城域网接入网用户驻地网2020/1/[e-mail]信息大爆炸与带宽需求的Gilder法则•Gilder法则*：•通信带宽的增长速度应当是计算机运算速度增长的3倍。•*GeorgeGilder,TELECOM,Howinfinitebandwidthwillrevolutionizeourworld,姚毅译，上海译文出版社，2003年5月。计算机速率通信带宽•MOORE定律：计算机的速率每18个月翻一番。Gilder带宽需求理念：20世纪人们主要消耗芯片（摩尔定律），用计算能力这种丰富资源来换取带宽这种稀缺资源，消耗得越多越赚钱；21世纪人们主要消耗带宽，带宽价格每下跌一个单位就会产生5个单位的需求增长。2020/1/[e-mail]内容•什么是PON?•为什么需要PON?–为什么需要光接入网？–为什需要无源光接入网？•PON家族•EPON与GPON技术发展概览•关于EPON与GPON的某些争论2020/1/[e-mail]•光纤有源接入网（AON）•光纤无源接入网（PON）–EPON–APON•优点：PON对各种业务是透明的，易于升级扩容，便于维护管理;•缺点：OLT和ONU之间的距离和容量受到限制。•优点：AON的传输距离和容量较大，易于扩展带宽，运行和网络规划的灵活性较大;•缺点：有源设备需要供电、机房等。为何PON?有源/无源光接入网优缺点比较2020/1/[e-mail]为何PON?•PON属于无源网络，环路中无有源器件，制造与维护成本较有源网络低。•组件少、故障率低，运营成本低。•协议透明，既可适用现有语音、视频及数据业务，又便于未来根据业务需要升级。2020/1/[e-mail]内容•什么是PON?•为什么需要PON?–为什么需要光接入网？–为什需要无源光接入网？•PON家族•EPON与GPON技术发展概览•关于EPON与GPON的某些争论2020/1/[e-mail]2020/1/[e-mail]-TG.983.1/1998BPON2001易名GPONG.984.x/2003EPONIEEE802.3ah/2001GEPONWDMPONOCDMAPONPON家族2020/1/[e-mail]内容•什么是PON•为什么需要PON•PON家族•EPON与GPON技术发展概览•关于EPON与GPON的某些争论2020/1/[e-mail]简史•APON，即ATMPON，1998年10月获得ITU-T标准G.983.1，1999年获得G.983.2，2001年改名为BPON，基本速率为155Mbps\622Mbps。•EPON标准，即EthernetPON，以Ethernet网络为载体，采用点到多点结构和无源光传送方式。其802.3ah标准在2001年11月得到建议，下行速率目前可达到10Gbps，上行采用突发方式的Ethernet包发送数据。•GPON,GigabitPON,是ITU-T在A/BPON之后提出的一个新建议，旨在根据消费需求、由运营商设计，来规范速率超过1Gbps的BPON。2020/1/[e-mail]:ATMbasedPON•APONsystemsarebaseduponATMasthebearerprotocol.•DownstreamtransmissionisacontinuousATMstreamatabitrateof155.52Mb/sor622.08Mb/swithdedicatedPhysicalLayerOAM(PLOAM)cellsinsertedintothedatastream.•UpstreamtransmissionisintheformofburstsofATMcells,witha3bytephysicaloverheadappendedtoeach53bytecellinordertoallowforbursttransmissionandreception.2020/1/[e-mail]ametogether,theparticipationinFSANfromtheserviceprovidersaroundtheworldhasexpandedasshowninFigureabove.Currently21serviceprovidersarerepresentedwithinFSAN.FSAN/ITU-T2020/1/[e-mail]•TheFSAN’sworkhasincludeddefiningrequirementsforBPON,APONandGPON.FSANmilestones:•1982Inventionofpassiveopticalnetworks(PONs)atBritishTelecomlabs.•1987EarlyPONtrialsatBishop'sStortford,UK.•1993BeginningofmassiveDeutscheTelekominstallationofPONarchitectureineasternGermany.•1995Formationofthefull-servicesaccess-networkgroup,knownasFSAN.•1998NTTbeginsinstallationofFSANinJapan;thenetworkincludesFSAN-compliantproductsfromvendorsparticipatingintheFSANinitiative.•1999BellSouthcompletesbetatestingofPONarchitectureto400homesintheAtlantaarea.•1999InternationalTelecommunciationUnion(ITU)adoptsBPON/APONFSANspecificationsasrecommendationsG983.x.•2003InternationalTelecommunicationsUnion(ITU)adoptsGPONFSANspecificationsasrecommendationsG.984.x2020/1/[e-mail]•Thetransmissionprotocolisbaseduponadownstreamframeof56ATMcells(53byteseach)forthebasicrateof155Mb/s,scalingupwithbitrateto224cellsfor622Mb/s.•Theupstreamframeformatis53cellsof56byteseach(53bytesofATMcell+3bytesOH)forthebasic155Mb/[e-mail]:BroadbandPON•definedbytheFSANcommitteeusedATMastheirlayer2signalingprotocol.UseofthetermAPONleduserstobelievethatonlyATMservicescouldbeprovidedtoend-users,sotheFSANdecidedtobroadenthenametoBroadbandPON.•BPONsystemsoffernumerousbroadbandservicesincludingEthernetaccessandvideodistribution.2020/1/[e-mail]GPON(Gigabit-CapablePON)由FSAN组织于2002年9月提出;2003年3月ITU通过了G.984.1和G.984.2协议，G.984.1对GPON接入系统的总体特性进行了规定；G.984.2对GPON的ODN(OpticalDi