GPON原理及相关产品基础知识

通信工程设计GPON原理及相关产品基础知识交流郭武2014年2月24日通信工程设计一全业务时代的竞争二新时代要求新技术三GPON网络基本原理及产品介绍1、GPON协议及关键技术2、GPON产品介绍（1）OLT产品概述（2）ONU产品概述（3）HG系列产品概述附1：GPON网络建设模型附2：GPON网络业务模型附3：企业用户带宽建议分配模型附4：家庭用户带宽建议分配模型附5：GPONOLT的部署附6：GPONODN的部署模型及分析提纲通信工程设计全业务竞争格局联通G网固网移动全业务联通C网铁通固网移动全业务固网移动全业务通信工程设计运营商全业务竞争能力•电信重组后，三家运营商均已具备全业务运营的资质和能力•电信和联通在固话和宽带领域站绝对优势•中国移动在移动市场处于绝对优势，但在固话和宽带方面基础薄弱，全业务服务能力很不均衡通信工程设计全业务指哪些？？？有线通信方式无线通信方式电话互联网电视在有线和无线领域提供语音、数据和视频服务语音数据视频通信工程设计业务带宽需求业务类型带宽需求高速上网Web浏览1M~2MEmail、IM（即时通讯）、VoIP（网络电话）512K~1M下载512K~1M游戏512K~1M标清IPTV1M~3M高清IPTV8M~10M通信工程设计新的时代要求新的技术竞争和需求驱动光纤接入加速建设，机遇和挑战并存促进了网络的光纤化、IP化和全业务综合运营基础资源建设和业务创新能力是宽带竞争力的基础通信工程设计城域核心IP化干线IP化网络IP化演进应用IP化接入汇聚IP化竞争发展•互联网全面挑战•业务IP化驱动•网络演进的需要•网络融合的需要IP技术优势•低成本•简洁性•可演进•宽带化•扁平化运营需要•节省投资•延长设备生命周期•满足新增业务量•2G/3G的长期并存•简化运维IP引领的网络转型已经进行，不可逆转！接入业务IP化传送分组化接入宽带化通信工程设计城域传送网面向综合业务的接入网接入业务多样化宽带化IP化网络融合迅速接入QoS保证•2G/3G•企业专网•Internet•IPTV•TDM•核心IP化•业务IP化•接入宽带化•以客户为中心•传送分组化•传送与数据融合•快速接入业务•Qos保证全业务的接入网IP业务的承载网通信工程设计接入层宽带接入技术无线接入技术基站（GPRS、EDGE、TD-SCDMA等）WLAN接入有线接入技术xDSL电话线接入LAN网线接入FTTx光纤接入有线电视线方式接入都可以采用PON的方式承载FTTx：Fiber-to-thex（光纤接入）FTTC：光纤到小区FTTB：光纤到楼FTTH：光纤到户通信工程设计PON是一种点到多点（P2MP）结构的无源光网络；PON由光线路终端OLT（OpticalLineTerminal）、光网络单元ONU（OpticalNetworkUnit）和无源分光器POS（PassiveOpticalSplitter）组成；没有任何有源电子设备。其典型的拓扑结构为点对多点的星型结构。从PON的标准演进，以及产品开发程度来看。什么是PON?PassiveOpticalNetwork无源光网络OLTONUOpticalLineTerminal光线路终端OpticalNetworkUnit光网络单元PassiveOpticalSplitter无源分光器PSTNInternetCATVONUONUPassiveOpticalSplitter无源分光器0~20km通信工程设计APON:ATMPassiveOpticalNetworks（是一种基于信元的传输协议，主要应用于接入网上以提供视频广播、远程教学、以及数据通信等业务）EPON:EthernetPassiveOpticalNetworks（以太无源光网络，在以太网之上提供多种业务GE-PON:Giga-bitEthernetPassiveOpticalNetworks（以太网技术为传输平台）GPON:Gigabit-capablePassiveOpticalNetworks（最新一代宽带无源光综合接入标准，以通用帧结构为传输平台）EPONGEPONGPONATMAPONBPONEthernetEPONGPON几种PON标准通信工程设计P2MPGPONEPON标准ITU.TIEEE速率2.488G/1.244G1.25G/1.25G分光比1:64~1:1281:16~1:64承载ATM,Ethernet,TDMEthernet带宽效率92%72%QOSVerygood，includingEthernet,TDM,ATMGood,onlyethernet光预算ClassA/B/CPx10/Px20DBA标准格式厂家自定义ONT互通OMCI无OAMITU-TG.984(强)EthernetOAM（弱，厂家扩展）GPON与EPON的比较通信工程设计•三大优势：1、更远的传输距离：采用光纤传输，接入层的覆盖半径20KM；2、更高的带宽：对每用户下行2.5G/上行1.25G（物理层）；3、分光特性：局端单根光纤经分光后引出多路到户光纤，节省光纤资源。•GPON可提供全业务竞争方案可以有效解决双绞线接入的带宽瓶颈，满足用户对高带宽业务的需求，如高清电视、实况转播等，GPON是三网合一的上佳方案。•GPON标准完善，综合业务支持好，技术要求高•全球大运营商的选择为什么选择GPON?通信工程设计GPON系统采用WDM技术，实现单纤双向传输（强制）。为了分离同一根光纤上多个用户的来去方向的信号，采用以下两种复用技术：–下行数据流采用广播技术；–上行数据流采用TDMA技术。1490nm1310nmGPON原理----数据复用通信工程设计ONUOLTONUMaximumdifferentialdistancebetweenthefarthestandthenearestONUsfromtheOLT:20kmLogicalreach:60kmLogicalsplitratio:128•Rangingbasedonsynchronousframing•8kHzclocktransportorrecovery•SurvivabilityusingPSTbytes•SecuritybasedonencryptionUNISNIGPON提供以下几种异步传输速率：0.15552Gbit/sup,1.24416Gbit/sdown0.62208Gbit/sup,1.24416Gbit/sdown1.24416Gbit/sup,1.24416Gbit/sdown0.15552Gbit/sup,2.48832Gbit/sdown0.62208Gbit/sup,2.48832Gbit/sdown1.24416Gbit/sup,2.48832Gbit/sdown（目前的主流支持速率）2.48832Gbit/sup,2.48832Gbit/sdown支持最大物理距离为：20km支持最大距离差为：20km分光比为1：64，可升级为1：128GPON网络基本性能参数通信工程设计TDM广播方式PON下行工作方式上下行一般采用波分复用技术实现单纤双向的上下行传输，上行使用1260nm～1360nm波长，下行使用1480nm～1500nm波长。此外，GPON系统还可以采用第三波长方式（1540nm～1560nm波长）实现CATV业务的承载。通信工程设计TDMA（时分多址接入）方式PON上行工作方式上下行一般采用波分复用技术实现单纤双向的上下行传输，上行使用1260nm～1360nm波长，下行使用1480nm～1500nm波长。此外，GPON系统还可以采用第三波长方式（1540nm～1560nm波长）实现CATV业务的承载。通信工程设计GPON的协议栈物理媒质相关（PMD）层和GPON传输汇聚（GTC）层组成。GTC层包括两个子层：GTC成帧子层和TC适配子层。GTC层可分为两种封装模式：ATM模式和GEM模式，目前仅规范GEM模式。GTC层可为其客户层提供2种类型的接口：GEM客户接口和ONT管理和控制接口（OMCI）。通信工程设计GEMPayloadHEC13bitsPTI3bitsPortID12bitsPLI12bitsGEMFrameEthernetPacketDASFDPreambleInterpacketgapSALength\TypeMACclientdataFECEOF5bytesGPON系统对以太网帧进行解析，将数据部分直接映射到GEMPayload中去进行传输。GEM帧会自动封装头信息。映射的格式清晰，设备很好实现，兼容性好。以太网业务在GPON中的映射方式通信工程设计TDMTDMdataPayloadTDMfragmentHECPTIPortIDPLIGEMFrameIngressbufferTDMBufferTDM业务先导入缓存中进行排队，并且按照固定的字节数复用到GEM帧中进行传输。这种方式不对具体的TDM业务进行感知，只进行透传处理。TDM业务在GPON中的映射方式通信工程设计什么是DBA?---DBA,DynamicallyBandwidthAssignment(动态带宽分配)---DBA是一种能在微秒或毫秒级的时间间隔内完成对上行带宽的动态分配的机制为什么需要DBA？---可以提高PON端口的上行线路带宽利用率---可以在PON口上增加更多的用户---用户可以享受到更高带宽的服务，特别是那些对带宽突变比较大的业务GPON关键技术－DBA通信工程设计分光器衰减计算分光器的插入损耗(1dB):∑(Power_input)-∑(Power_outputofallbranch)InputOutput1:2分光器2:N分光器∵10log(0.5)=-3.01∴1:2分光器衰减为3.01dB1:16分光器衰减为12.04dB1:64分光器衰减为18.06dB最好不要超过23dB光功率衰减通信工程设计光纤衰减和长度有关光纤熔接点的衰减值一般小于0.2dB其他方面，如光纤弯曲等也可能造成衰减About0.35dBperkmfor1310,1490nmTableG.984.2–ClassesforopticalpathlossClassAClassBClassB＋ClassCMinimumloss5dB10dB13dB15dBMaximumloss20dB25dB28dB30dBNOTE–Therequirementsofaparticularclassmaybemorestringentforonesystemtypethanforanother,e.g.theclassCattenuationrangeisinherentlymorestringentforTCMsystemsduetotheuseofa1:2splitter/combinerateachsideoftheODN,eachhavingalossofabout3dB.Huawei’sOLTandONU28dB(ClassB+)光纤衰减和光功率预算通信工程设计IFponIFponIFpon1：N分光器OLTONU#1ONU#N备用光纤TypeA光纤备份IFponIFponIFpon2：N分光器OLTONU#1ONU#NTypeBOLT端口备份IFpon设备没有任何备份措施.主干光纤故障后，由人工切换至备用光纤.业务肯定中断，中断时间取决于线路恢复时间.如果到用户的线路故障，业务就会中断，无法备份。OLT设备上有两个GPON接口.此种保护方式仅限于主干光纤出现故障时，系统会自动切换到备用系统，实现了对骨干光纤的保护。保护对象仅限于OLT与ODN之间的光纤故障和OLT单板硬件故障，对其他类型的故障没有涉及，可能存在严重安全隐患，无法满足客户需求。无法定位故障。GPON网络保护方式通信工程设计IFponIFponIFpon2：N分光器OLTONU#1ONU#NTypeC全备份方式IFponIFponIFpon2：