GEpon培训系统原理和硬件介绍

UT斯达康大学客户技术培训中心UT斯达康内部资料1GEPON产品培训系统原理&硬件介绍UT斯达康内部资料2GEPON培训－主要内容FTTX和PON技术简介EPON（GEPON）协议简介（IEEE802.3ah）GEPON设备简介BBS1000plus介绍BBS4000介绍ODN光分路器简介ONU简介UT斯达康内部资料3FTTX的兴起•现在的宽带接入技术：XDSL/LAN/FTTx•ADSL传输距离和传输带宽的瓶颈限制•五类线入户的距离限制•FTTx的光纤接入是一种好的宽带接入方式–光纤到户（FTTH）光纤到桌面–光纤到大楼(FTTB)–光纤到驻地(FTTP)–光纤到路边(FTTC)•光纤直接连接每个家庭或大楼，点对点模式•采用无源光网络(PON)技术，用分光器把光信号进行分支，一根光纤为多个用户提供光纤到家庭服务，点对多点模式;适合在管线资源相对紧缺、用户比较集中的区域使用;光纤愈向用户推进，无源光接入技术的综合优势就愈明UT斯达康内部资料4FTTx常见的几种接入模式•PTP以太网–2N光纤–2N光收发器•PTPCurb以太网（小区或路边）–最少光纤–2N＋2光收发器–供电•PTMP以太网（GE-PON）–最少光纤–N＋1光收发器–无源光分路器–CO侧最少的光纤/空间–下行流广播（Video）PTPPTPCurbPTMP2Nfiber2NtransceiversMinimumfiber2N+2transceiversMinimumfiberN+1transceiversUT斯达康内部资料5࡜无源光网络－PON•无源光网络（PON）是指在OLT(光线路终端)和ONU(光网络单元)之间的ODN(光分配网络)没有任何有源电子设备的光接入网。•无源光网络本身是一种多用户共享系统。宽带PON技术主要有APON/BPON、EPON和GPON技术。•PON由以下三部分组成OLT:光线路终端，ONU:光网络单元，ODN:光纤分布网UT斯达康内部资料6无源光网络PON的优势•无源光网络设备简单，投资相对也较小。•无源光网络设备组网灵活，支持多种拓扑结构。•无源光网络设备安装方便。无需专门的场地和机房，无需远端供电。•无源光网络适用于点对多点通信。•无源光网络是纯介质网络，无电磁干扰和雷电影响。•无源光网络扩容比较简单，用户投资得到保证。UT斯达康内部资料7无源光网络PON的分类•宽带PON主要分成APON/BPON,GPON,EPON(GEPON)•APON/BPONisbasedonATM.–ITUG.983compliant•GPON–ITUG.984.1/2/3/4compliant•EPONisbasedEthernet–IEEE802.3ahcompliantUT斯达康内部资料8无源光网络PON技术的发展APONG.983.xGPONG.984.x19962004•基于ATM•主要运营商和少量供应商参与•FSAN（全业务接入网）组织•仅支持语音及数据•155M的带宽•1998/10～2000/04,ITU-T采纳为标准•G.983.1/2•基于以太网接口的PON•网络设备商参与•EFMA•特别适用于IP城域网的接入，高效支持IP业务和IP协议•1G的带宽•2000/12～2004/06,IEEE采纳为标准•802.3ah•基于ATM、GFP•主要运营商和少量供应商参与•FSAN•GPON=GigabitPON•增加多业务、OAM&P、可扩展性等•2.5G带宽•2003/03～2004/06,ITU-T采纳为标准•G.984.1～4BPONG.983.xQ.834.x•基于ATM•主要运营商和少量供应商参与•FSAN•仅支持语音及数据•增加DBA、Protection•622M的带宽•1998/10～2004/06,ITU-T采纳为标准•G.983.1～10•G.834.1～4EPON802.3ahUT斯达康内部资料9无源光网络EPON网络结构•OLT和ONU之间可以灵活组建成树形，环形，总线形，以及混合型。•星型/树型拓扑，环型全保护的拓扑结构，主干路带保护的树型拓扑OLTOLTONUONUONUONUONUONUONUONUOLTOLTONUONUONUONU1xnCoupler(n)1x2TapCoupler2xnCoupler(1)BasicTree&Bus(2)TrunkProtectedTreeOLTOLTONUONUONUONUONUONUONUONU(4)FullRedundantBus(n)2x2TapCouplerFiberLoopFiberLoopOLTOLTONUONUONUONUONUONUONUONUFiberLoop1xnCoupler1xnCoupler(3)FullRedundantTreeLLLLLLLLLLRRRRRRRRRRActiveStandbyUT斯达康内部资料10GEPON培训主要内容2FTTX和PON技术简介EPON（GEPON）协议简介（IEEE802.3ah）BBS1000plus系统结构BBS1000plus系统功能ONU简介UT斯达康内部资料11ಔGEPON系统的组成数据发送数据接收光发送器光接收器ONU1ONU2ONUnOLT光发送器光接收器数据发送数据接收1:n无源光分路器介质接入逻辑介质接入逻辑波分合路波分合路•GE-PON采用单纤波分复用技术–下行1490nm；–上行1310nm；–1550nm可选用于视频；UT斯达康内部资料12GE-PON下行业务流/Downstream•OLT发送下行包：802.3帧/EthernetV2帧广播方式•ONU数据的导出是由802.3帧/EthernetV2帧的前导码中的LLID来标识UT斯达康内部资料13࡜GE-PON上行业务流/Upstream•ONU发送上行包：ONU根据OLT的指示的时隙片发送数据包•OLT数据的导出根据收到的802.3帧/EthernetV2帧的前导码中的LLID来区分是哪个的ONU送出数据UT斯达康内部资料14GEPON中LLID实现•GEPON帧是在802.3/以太网帧格式上扩展而来，与802.3/以太网帧的主要区别在于GEPON对MAC帧的前导码和起始定界符(SFD)这8各字节做了扩展，以支持P2MP网络拓朴，图为802.3以太网帧格式。•GEPON帧格式和普通MAC帧相同，但对前导码部分作了修改，GEPON帧的前导码和SFD格式所示。•图MAC帧格式UT斯达康内部资料15GEPON中LLID实现2把普通以太网帧的前导码和起始定界符(SFD)在GEPON帧中拿出几个字节作为LLID和CRC，它们之间对比如下表：UT斯达康内部资料16GEPON的协议•为了支持点对多点(P2MP)拓朴的EPON网络，IEEE制定了802.3ah协议。•在其中定义了多点控制协议(MPCP)，点对点仿真(RS子层扩展-LLID),OAM，以及10km和20km两种距离。UT斯达康内部资料17802.3ah规范的MPCP协议•802.3ah协议中，定义了多点控制协议(MPCP)，通过MPCP协议操作，完成ONU的自动发现和注册，ONU的动态测距，ONU的带宽分配，以及OAM处理.•MPCP包含以下协议帧：–GATE帧：在Discovery过程和正常数据操作过程中发送授权时间片给ONU，以便ONU根据所分配的时间片进行数据发送。–REPORT帧:从ONU发往OLT用于报告ONU的状态以及请求。–REGISTER_REQ：ONU发给OLT在自动发现过程用于ONU注册请求。–REGISTER：OLT发给ONU用于对REGISTER_REQ消息的响应。–REGISTER_ACK：ONU发给OLT指示整个注册过程的结束。UT斯达康内部资料18ONU的发现注册过程UT斯达康内部资料19MPCP协议的同步和测距功能•由于GEPON系统是使用TDMA方式支持点到多点拓朴，因此所有的ONU都必须和OLT的全网时间保持同步，•不同的ONU到OLT的距离各有不同，因此为了避免冲突，对此作一定的补偿，OLT通过计算到不同ONU之间的往返时间(RTT)来完成这一功能；•获得RTT（往返传输延时）的过程称为测距（Ranging）；UT斯达康内部资料20ႼMPCP协议的同步和测距功能2测距的实现：OLT和ONU都有一个本地计数器提供本地时间戳。OLT发送MPCP协议帧时，把计数器的值复制到报文的时间戳字段，在ONU接收到MPCP协议帧时，设置它本地计数器的值为接收到的MPCP协议帧的时间戳字段的值，通过这个过程，所有的ONU都同步到OLT的时钟。同样，ONU发送MPCP协议帧时，也要把它本地计数器的值复制到MPCP协议帧的时间戳字段，OLT接收到MPCP协议帧后，用所接收到的时间戳来计算和验证OLT和ONU之间的RTT（往返传输延时）。通过这个过程，所有的ONU都同步到OLT的时钟和不同ONU的RTT。UT斯达康内部资料21ႼMPCP协议的同步和测距功能3•RTT计算过程：•OLT在绝对时间T0发送GATE•ONU在绝对时间T2接收GATE，调整自身计数器显示为T0•ONU在绝对T3发送报告，显示时间标记为T4•OLT在绝对时间T5接收报告，报文中的时间戳为T4•RTT=下行时延+上行时延＝T2-T0+T5-T3＝T5-T4•(OLT的本身时间T5减去ONU发送的时间T4)注：T3-T2=T4-T0UT斯达康内部资料22ႼEPON中的OAM功能1EPON在OLT和ONU之间定义了OAM子层，提供检测链路的操作比如远端故障指示和远端环回控制，OAM为网络管理员提供了监控网络以及快速故障定位和错误告警的能力。OAM功能的实现是可选的，可在系统的某些端口单独实现可选的OAM功能，OAM不包括状态管理、带宽分配等功能。UT斯达康内部资料23ႼEPON中的OAM功能2EPONOAM主要功能要求包括：远端故障指示•控制ONU的开与关，如果ONU被关闭，该ONU不能注册到PON网络和注册；•在下行方向上OLT向ONU发布该ONU的组播成员信息；•符合用户接入物理层设备在故障期间可支持OLT至ONU的单向OAM远端故障指示操作；•交换ONU的产商代码/型号信息以及用户端口配置信息•ping测试，检查网络的连通性•远端环回：提供了环回模式的机制。•远端统计查询链路管理•支持包括诊断信息的事件通知；•支持轮询MIB变量。UT斯达康内部资料24ႼEPON中的OAM通用帧格式OAM信息由OAM协议数据单元（OAMPDU）承载，OAMPDU包含的控制和状态信息可用于管理、测试和诊断已激活OAM功能的链路。OAMPDU仅在对等OAM实体间的单一链路上传送，不会被MAC客户端（如桥设备和交换机）转发UT斯达康内部资料25ႼEPON设备光功率预算参数10km参数20km参数DownstreamTx功率-3~+2dbm+2~+7dbmRx灵敏（最小）-24dbm-27dbmPowerBudget21db26dbUpstreamTx功率-1~+4dBm-1~+4dBmRx灵敏（最小）-24dbm-24dbmPowerBudget23db26db光功率预算主要在下行方向，以实际应用测试看BBS4000（发送）和ONU101i（接收）为例，最大的功率预算：＋3dbm－－26dbm＝29dbUT斯达康内部资料26Ⴜ影响EPON接口使用效率的因素•上行方向的影响因素–上行MPCP控制帧和OAM帧开销–发现窗口开销–防卫开销–帧长度–背对背授权–DBA–FEC的使用•下行方向的影响因素–下行MPCP帧和OAM帧的开销–FEC的使用UT斯达康内部资料27Ⴜ影响EPON接口使用效率的因素2下表是影响EPON效率的理论计算值，这和实际也是较接近的。UT斯达康内部资料28ႼEPON接口实际测试速率•最大值是由带有16个ONU的EPON系统得到的，系统的AGC(自动增益控制)和CDR（时钟和数据恢复）时间为96ns，周期为1ms。最小值是由带有32个ONU的EPON系统得到的，系统的AGC和CDR时