PON技术培训

工业和信息化部电信传输研究所PON技术介绍工业和信息化部电信传输研究所2011年3月工业和信息化部电信传输研究所主要内容PON设备EMS北向接口讨论PON设备的管理与维护三四PON系统工作原理PON系统架构及设备类型一二2工业和信息化部电信传输研究所PON技术演进与发展APON/BPONEPONGPONWDM-PON10GPON20世纪90年代由ITU推出，以ATM技术为核心，成本较高，速率有限，已逐步退出市场，在国内基本无应用。2003年由IEEE完成标准化工作，以千兆以太网技术为基础，协议实现简单，但OAM能力稍弱。由ITU在APON技术的基础上发展而来，对QoS和OAM有严格规定，协议相对复杂，产业链正在逐步成熟，是目前最受业界关注的PON技术之一。融合了WDM技术和PON技术，带宽潜力巨大，协议相对简单。技术发展受限于光器件制造技术水平，是下一代的PON技术。是PON技术的更高速版本，上、下行速率达到10G，目前10GEPON和10GGPON均已有样机推出。3工业和信息化部电信传输研究所PON网络结构OLT视频服务网络IP网络E1GEONU(典型距离1km)ONUFTTCab(典型距离300m)FTTB/CONTFTTH局端xNTxNTGEONTFTTO传统网络4工业和信息化部电信传输研究所PON系统的组成OLT设备（光线路终端）放置在局端，提供上联接口、并且一般具有多个PON口，提供交换汇聚能力。ODN（光分配网络）包括OLT与ONU之间的所有无源器件。例如：光配线架、光纤光缆、光分路器、活接头、光接头盒等。ONU/ONT设备（光网络单元/光网络终端）放置在远端，终结光网络信号，提供用户接口。UNISNIS/RR/SOLTOLT设备ONU/ONT设备OLTOLTODN5工业和信息化部电信传输研究所PON的物理层参数6EPON1000Base-PX20GPONCLASSB+ONUOLTONUOLT发射波长1310nm1490nm1310nm1490nm平均发送功率（max）+4dBm+7dBm+5dBm+5dBm平均发送功率（min）-1dBm+2dBm+0.5dBm+1.5dBm接收灵敏度（max）-27dBm-24dBm-28dBm-27dBm物理速率（Mbps）125012501244.162488.32码型8B/10B8B/10BNRZNRZFECRS(255,239)(可选)RS(255,239)(可选)RS(255,239)(可选)RS(255,239)(可选)最大传输距离及分路比20km，1：3220km，1：64工业和信息化部电信传输研究所PONOLT设备交换板A交换板B上联接口系统板或接口板PON板PON接口风扇框7工业和信息化部电信传输研究所OLT设备的构成交叉连接/交换矩阵PON板（PON接口功能）PON板（PON接口功能）上联板上联板S/R上联接口光模块8工业和信息化部电信传输研究所OLT核心模块：PON板•ODN接口功能–实现PON物理层功能•数据链路层功能–EPON：MAC层功能•媒质接入控制•DBA•OAM•MPCP–GPON：TC层功能•成帧•媒质接入控制•OAM•DBA•ONU管理9工业和信息化部电信传输研究所PONONU的各种形态SFU（SingleFamilyUnit）HGU（HomeGatewayUnit）SBU（SingleBusinessUnit）MDU（Multi-DwellingUnit）MTU（Multi-TenantUnit）CBU（Cell-sitebackhaulingunit）10工业和信息化部电信传输研究所ONU设备的构成光模块光模块PON层处理PON层处理业务适配业务适配业务处理可选业务MUX和DEMUXR/SUNI11工业和信息化部电信传输研究所E/GPON产业链情况12EPONGPON光模块芯片设备BroadcomCortinaPMC海思、broadlight、Marvell、freescale飞博创、海信、新飞通富士通、台达、NEC、Ligent、LuminentWTD华为、上海贝尔、中兴、烽火、UT爱立信、摩托罗拉长光、傲讯、新邮通、格林威尔、华三、海德满、盛立亚工业和信息化部电信传输研究所主要内容PON设备EMS北向接口讨论PON设备的管理与维护三四PON系统工作原理PON系统架构及设备类型一二13工业和信息化部电信传输研究所PON系统基本特性•基本特征：–由局端设备OLT、用户端设备ONU和光传输媒质ODN组成–采用点到多点的结构，多个ONU共享光传输媒质和OLT，典型拓扑结构为树型–一般上行采用TDMA多址复用技术，下行采用TDM方式–为单纤双向系统，上下行分别采用不同的波长，上行使用1310nm波长，下行使用1490nm波长，如果提供CATV业务，则CATV业务使用下行1550nm波长•优点：–在OLT和ONU之间没有任何有源电子设备–对各种业务透明，易于升级扩容，便于维护管理–有效节约骨干光纤资源•缺点：–“无源”特性使OLT和ONU之间的传输距离受光功率预算的限制–点到多点的结构需要额外考虑如何保证用户数据私密性14工业和信息化部电信传输研究所TDM-PON工作原理15下行–时分复用（TDM）方式发送到所有“收听者”(通过加密确保私密性)上行–时分多址（TDMA）方式，每个ONU工作在突发模式，通过调度不同ONU的上行发射时间防止冲突上下行信号可以通过不同波长进行区分下行(单纤系统):1490nm上行:1310nmRF视频(可选):1555nmTDMTimeDivisionMultiplexTDMATimeDivisionMultipleAccessCCCrossConnect/SwitchCirCircuitServiceInterfacePktPacketServiceInterfaceOLTOpticalLineTerminationONTOpticalNetworkTerminationTDMONT2ONTn光分路器OLTOLT设备CirPktCC/SWCATV数据E1数据E1/STM1GE/10GEONT1E1POTSVOIPTDMA通常小于20km距离工业和信息化部电信传输研究所EPON分层模型16ISO层模型OLTONUs物理层链路层网络层传输层会话层表示层应用层PMDPMAPCS(FEC)MAC多点MAC控制OAMLLCRS光网络媒质客户层PMDPMAPCS(FEC)MAC多点MAC控制OAMLLCRS客户层OAM=OPERATIONS,ADMINISTRATION,ANDMAINTENANCEOLT=OPTICALLINETERMINALONU=OPTICALNETWORKUNITPCS=PHYSICALCODINGSUBLAYERPHY=PHYSICALLAYERDEVICEPMA=PHYSICALMEDIUMATTACHMENTPMD=PHYSICALMEDIUMDEPENDENT工业和信息化部电信传输研究所GPON分层模型17G.984.3G.984.2G.984.4ISO层模型物理层链路层网络层传输层会话层表示层应用层PMDTCDBAPMDTCQoSMIB=ManagementInformationBaseOMCC=ONTManagementandControlChannelQoS=OPTICALNETWORKUNITDBA=DynamicBandwidthAssignmentTC=TransmissionConvergencePMD=PhysicalMediumDependent光网络媒质OMCCOMCCOLTMIBONUMIB工业和信息化部电信传输研究所ONU的发现与测距18发现消息发现消息注册消息i注册消息iOLTONUi•发现：–ONU需要得到OLT的授权才可发光–ONU在注册消息中上报SN/passwd，OLT为其分配唯一标识ONU-ID/LLID–发现窗口中可能存在不同ONU竞争•测距–由于ONU距离OLT远近不同，传播时延不同（20km约200us）–精确的测距有助于DBA进行流水线授权，提高线路利用效率下行传播时延处理时延+随机时延上行传播时延发现窗口（不安排上行数据传输）tt工业和信息化部电信传输研究所PON系统中的标识19主要用于业务数据的分发是由OLT动态分配的，ONU在上线过程中获得EPON采用的是LLIDGPON采用的是多层次的标识ONU_ID(8位)，用于标识ONUAlloc_ID，用于标识T-CONT(Transmission-CONTainer)(12位)Port_ID(12位)PON的结构：在一个ODN中，有一个OLT，多个ONU，多个用户和业务PON中存在两类主要的标识：主要用于ONU的认证和设备管理基本上是静态的，一般设备出厂时即确定EPONONU的设备标识为EPON接口的MAC地址（6字节）GPONONU的设备标识为ONU序列号（8字节）4字节的厂商代码和4字节的SNRegistrationID设备标识管道标识工业和信息化部电信传输研究所GPON下行帧格式20GPONTC层（GTC）采用125usec的定长帧19440bytes/framefor1244.16rate38880bytes/framefor2488.32rate每个GTC帧包括（PCBd+静荷）PCBd:PhysicalControlBlockdownstreamPCBd包括帧定界,OAM,上行带宽分配（BWmap）等信息.静荷可以同时支持ATM和GEM部分(目前标准中已把ATM移除)payloadPCBdpayloadPCBdpayloadPCBdGTCframePSync(4B)Ident(4B)PLOAMd(13B)BIP(1B)PLend(4B)PLend(4B)USBWmap(N*8B)ATMpartitionGEMpartitionscrambled125usec工业和信息化部电信传输研究所GPON上行帧格式21上行GTC帧也是125usec定长的，但是由多个ONU所共享每个ONU在其中占据一段时间（突发）上行开销类型:PhysicalLayerOverheadupstream包括前导码、定界符、校验位、ONU-ID等信息PLOAMupstream(13B)–物理层OAM消息DynamicBandwidthReportupstream将ONU的队列情况报告给OLT的DBA算法，用于DBA的带宽分配计算PLOuPLOAMuDBRupayload保护时间GEMGEMGEM工业和信息化部电信传输研究所EPON帧格式22•EPON帧格式是基于以太网帧的格式改变而来•以及增加了下列要求（相对以太网）:–定义了MPCP的PDU，用于PON层控制–增加了帧间的保护时间–对帧在MAC中的处理时间进行了要求(±16bit)–ONU需要恢复OLT的时钟•EPON对以太网前导码的改动10101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010111010101010101010101010111010101010101010LLIDLLIDCRCDASATdataFCSPreamble工业和信息化部电信传输研究所光纤保护倒换23•应用需求–集团用户和其它高级用户对业务的可靠性要求很高–保护倒换是提高网络生存性的主要方式。•几种主要的保护倒换的方式–骨干光纤保护倒换（TypeB)–全纤路保护倒换：1:1或1+1•实现保护倒换功能时，纤路和光收发器接口数量成倍增加，成本成为最大的问题工业和信息化部电信传输研究所骨干光纤保护倒换方式24•主干光纤保护倒换配置对OLT-PON口以及OLT和光分路器之间的光纤进行备份，光分路器的OLT侧有两个输入/输出端口。这种配置方式仅能恢复OLT侧。N:2光分路器工业和信息化部电信传输研究所全光纤保护倒换方式25•全光纤保护倒换配置