Epon标准相关基础知识

1EPON标准相关知识培训深圳市华润通光电有限公司苏礼坚2引言●Internet业务高速发展（100％的年增长率），已经很大程度上改变了人类的生活方式；●出现了大量基于互联网的新业务、新应用（YouTube、全球眼、网络视频、BT、即时通信等）；●新业务和新应用对通信网络提出了更高的要求，互联网业务已经从“窄带时代”进入“宽带时代”；●宽带互联网业务是电信产业未来的战略性业务；●光传输技术的突飞猛进使得骨干网技术发展迅速，骨干网传输能力不再是瓶颈；●宽带接入成为关系到电信运营商非话音业务发展的关键环节。3宽带业务的发展趋势居民用户业务●固定电话●高速因特网接入●IPTV（高清/标清）●可频电话●互动视频应用●远程教育/医疗●网络游戏●SOHO移动业务●3G无线业务●Wi-Fi局域接入●WiMAX接入●高速移动数据传输●高品质图片●无线视频●联机游戏●手机电视商业用户业务（ICT）●商业电话●数据专线（E1、●DDN、ATM、以太网）●高速因特网接入●视频会议&广播●数据中心●千兆比级高速租用线●存储网络和容灾4典型宽带业务的带宽需求32M20M16M合计200k×2＝0.4M200k×2＝0.4M200k×2＝0.4M200kIP话音10M8M4M－高速上网8M×2＝16M8M×1＝8M8M×1＝8M8M高清电视2.5M×2＝5M2.5M×2＝5M2.5M×1＝2.5M2.5M标清电视远期（2013及以后）中期（2010～2012）近期（2008－2009）用户所需下行带宽所需带宽业务类型●近期接入网的发展目标是为大多数用户提供16Mbps的下行带宽，中期发展目标是能提供20Mbps下行带宽。近期上行带宽也需要达到2－4Mbps（特别是视讯会议、视频监控等业务）●宽带接入网的接入能力要求很快就将从目前1Mbps级发展到10Mbps，并在5－10年内达到100Mbps5目前的主要宽带接入技术比较6目前的主要宽带接入技术比较固定:7~10km移动:3~15km100m传输距离与速率无关：EPON:10/20kmGPON:20km100m传输距离与速率成反比：不使用U0:≤1.5km使用U0：≤4km传输距离与速率成反比：ADSL：3kmADSL2/2+:3km覆盖距离对称对称对称/非对称对称对称/非对称非对称对称性固定:75M(20MHzbw)移动:15M(5MHzbw)802.11a:54M802.11b:11M802.11g:54M/11MEPON:1G/1GGPON:2.5Gbps/155M~2.5G10M/100MVDSL非对称:52M/6.4MVDSL对称：13~26MVDSL2:50M@500米ADSL：8M/864KADSL2+：24M/1.2M传输速率微波微波光纤5类线双绞铜线双绞铜线承载媒质IEEE802.16系列IEEE802.11系列IEEE802.3ahITU-TG.983/4IEEE802.3ITU-TG.993.1ITU-TG.993.2ITU-TG.992.1-5标准WiMaxWLANFTTHLANVDSL/VDSL2ADSL/ADSL2/ADSL2+技术7关于铜缆和无线技术●ADSL2+技术成熟并得到大规模商用－下行速率能够可达16Mbps－互通性好－应用广泛(中国约占20%)、成本低(每用户成本$45)●VDSL2结合了ADSL2+和VDSL的特点，是DSL技术发展的高级阶段－速率高:500m的下行速率50Mbps，800m时可达20Mbps－以太网架构、功能特性丰富－与ADSL/ADSL2+前向兼容－成本有待降低、互通性有待完善、缺乏大规模商用实践●宽带无线接入(WLAM和WiMAX)适合用于个人用户的便捷接入，是未来发展的重要方向；但受载频宽度、传输距离等方面的限制，每用户接入带宽有限，难以作为家庭普遍接入的手段，是有线接入的重要补充8传统的接入网技术难以满足Multi-Play业务的需求●只有基于光纤接入技术的综合业务接入网能够满足未来宽带互联网业务发展的需求！●光纤接入采用光纤作为传输媒质，具有传输容量大、传输质量高、高可靠性、传输距离长、抗电磁干扰等优点，是未来宽带固定接入的发展方向。9EPON已进入规模商用阶段●光纤接入有以太网无源光网络（EPON）、吉比特无源光网络（GPON）和点到点光纤以太网（P2P）等●EPON技术特点和发展现状如下：◎技术：技术简单、成熟、易实现◎标准化：已完成，进一步完善中◎电信级运营要求：已经基本满足◎产业链基本成型：商用芯片和设备供应商较多◎互操作：已经实现芯片级和系统级的互操作◎成本：芯片和设备成本不断下降◎实际应用情况：在国外已有数百万线（覆盖用户超2000万）的规模商用在国内部署也已经覆盖超过100万用户●高清IPTV等业务和激烈的市场竞争也使得EPON进入规模部署阶段，是目前“光进铜退”的主流实现技术●这样一个阶段，对EPON标准与技术以及网络规划与设计进行讨论具有重要的现实意义。10内容提纲EPON技术与标准●光纤接入及FTTX的概念●EPON技术标准化●EPON技术●典型EPON系统●下一代EPON技术11内容提纲EPON技术与标准●光纤接入及FTTX的概念●EPON技术标准化●EPON技术●典型EPON系统●下一代EPON技术12光纤接入及FTTX的概念两个常用术语：FTTP（FiberToThePremise），光纤到私人住宅或独有商务楼的应用方式FTTBiz（FiberToTheBusiness），光纤到商业用户。注：FTTP和FTTBiz概念更多的体现的是用户的概念，而FTTH/C/B/N更多体现地理位置的概念13光纤接入系统功能模型业务节点功能接入网系统管理功能NMIOLTODNONTUNIS/RONTSNIR/SFTTH系统的基本组成：z光线路终端（OLT，局端设备）z光分配网（ODN，光纤环路系统，包含光分路器、光纤光缆及光缆分线盒、光缆交接箱等一系列无源器件）z光网络单元（ONU，用户端测试）14OLT和ONU的功能模块业务部分用户端口功能用户端口功能用户供电公共部分OAM复用/解复用功能交换功能ODN接口功能核心部分ODNONUOLT15P2P光纤以太网系统媒体转换器方式是将电信号转换成光信号进行长距离传输的技术实现方式，是对于已有的电的Ethernet设备要加上MC。其中MC是一个单纯的光电/电光转换器，它并不对信号包做加工，因此成本低廉。由于其技术架构相当简单、便宜而普遍应用的传输技术。优点：点到点系统避免了复杂的上行同步技术和终端自动识别技术。另外上行的全部带宽可被一个终端所用，这非常有利于带宽的扩展，便于在线监测。缺点：随着FTTH用户数量的增加，局端设备和光纤的数量也将会增加，在用户密度较大的场合综合建设成本相对较高。点对点方式：•需要2N个收发模块•光纤总长度为N*(D1+D2)点对多点方式：•需要N+1个收发模块•光纤数量为(D1+N*D2)16无源光网络（PON）系统zPON是采用无源光分支器的光接入网，一般采用树形-分支拓扑结构。z与点到点方式相比，采用PON技术可以节省OLT光接口和光纤，而且PON系统可扩展性好，便于维护管理，是FTTH的主要实现方式。z宽带PON技术主要包括基于ATM的宽带无源光网络（BPON/APON）、以太网无源光网络（EPON）、具有Gb/s传送能力的无源光网络（GPON）三类。17无源光网络（PON）系统原理z上行方向为TDMA方式－－各ONU上行数据分时发送，各ONU的发送时间与长度由OLT集中控制18无源光网络（PON）系统原理z下行数据广播发送，每个ONU根据下行数据的标识信息接收属于自己的数据，丢弃其他用户的数据19PON与点到点光纤以太网对比SplitterFiberCOBusiness/Residence无源光网络PON：z点到多点的树形-分支结构z局端设备和用户端设备之间为全无源结构z可以节约主干光纤和局端设备的光接口z可扩展性好，便于维护管理P2P光纤以太网：z点到点结构z局端设备和用户端设备之间采用独立的一对或者一根光纤，用户独享，保密性好，z局端和用户端各需要1个光收发器z业务透明性好，带宽高，每个用户的上下行带宽都可以达到100Mbit/s甚至1000Mbit/s。z消耗较多的主干光纤20主流PON技术相同的拓扑——P2MP光纤BPONEPONGPON封装协议不同zFSAN提出，ITU-T标准化；zATM封装，技术复杂；z目前标准化最完善；z没有得到市场认可。zIEEE802.3标准z以太网封装；z技术简单、成本低z标准较完善；z技术成熟，已经规模应用。zFSAN提出，ITU-T标准化；zGEM封装；z技术复杂，成本略高z标准仍在完善；z已开始试商用和小规模部署21光纤接入技术的发展历程z上世纪70、80年代，光纤通信技术的成熟催生了FTTH的概念；z上世纪90年代中后期，BPON成为一个热点，但由于需求不足、ATM技术本身的衰落，BPON成为了昨日黄花；z2000年开始，EPON和GPON的概念提出并开始了标准化，FTTH技术迎来了第三次浪潮，发展迅速，已成为电信领域的热点技术，z2004年，点到点光纤以太网标准IEEE802.3ah和G.985也已完成标准化z2005年，EPON开始规模部署，GPON开始试验和试商用：◎2005开始，日本至今已覆盖1500万用户（2008年底）◎2006年以后，韩国开始EPON规模商用，目前用户数约为800万，计划2015年达到1000万户◎2006年，Verizon、Singtel、AT&T、Etisalat等开始GPON部署和试验◎北美FTTx用户覆盖数已经突破600万户◎FTTH欧洲委员会新任主席JoeriVanBogaert希望在2012年前欧洲发展800万FTTH用户。◎Lightreading预计：全球光纤到户将起飞，2011年达8600万户◎台湾省2007年FTTH用户约为50万户（年底100万），香港的FTTH用户普及率世界第一（21.2%）◎2007年，中国大陆开始规模部署EPON，至今已部署超过500万用户（2008年底）22内容提纲EPON技术与标准●光纤接入及FTTX的概念●EPON技术标准化●EPON技术●典型EPON系统●下一代EPON技术23国际光纤接入技术标准制订历程zITU-TG.982支持ISDN基本速率及其对应速率业务的光接入网zITU-TG.983.1~10A/BPON系列标准，奠定了PON的基本概念、框架zITU-TG.984.1～5GPON系列标准zITU-TG.985P2P光纤以太网标准zIEEE制定EPON标准◎IEEE802.3ah以太网无源光网络（EFM）◎IEEE802.3av10GE无源光网络(2005年)z接入用光纤◎G.651.1光接入网用50/125μm多模梯度光纤光缆特性◎G.657接入网用弯曲损耗不敏感单模光纤◎IEC60793-2-50-Ed3.0（CDV）光纤.第2-40部分:产品规范B类别的单模纤维分规范24EPON标准化历程－国际标准z为了提高以太网在“最后一公里”的应用，IEEEEFM工作组2000年开始制定了802.3ah标准，其中包括EPON和P2P光纤以太网两种技术：◎点到点光以太网：定义了速率100Mb/s、传输距离10km和速率1000Mb/s、传输距离10km两种点到点单纤双向光以太网系统。采用WDM方式实现单纤双向传输，上、下行分别使用1310nm波长和1550nm波长进行传输◎EPON：在保留传统以太网体系结构基础上定义了一种新的应用于PON系统的物理层（主要是光接口）规范、一种新的MAC多点控制层协议（MPCP），以实现在点到多点无源光网络中的以太网帧的时分多址接入、一种运行维护和管理（OAM）机制。EPON系统采用1Gbps双向对称数据速率，传输距离为10KM和20KM两种物理层规范，采用WDM方式实现单纤双向传输，上、下行分别使用1310nm波长和1490nm波长进行传输。z2004年，802.3a