光接入网技术(PON)PPT学习课件.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,-,*,-,光 纤 接 入 网 络 技 术,黄旭升,13602877106,huangxs,中国电信广州研究院,8,月,2005,内容提要,概述,FTTX,技术介绍,PON,技术介绍,光接入网技术在国内的应用和发展,光接入网技术在国外的应用和发展,光纤接入网络技术发展和应用趋势,光纤路由逐渐地由核心骨干层面向客户端大量布建,虽然,ADSL,已成为当前的主流宽带接入技术，但如果要提供高清晰度或交互式视频业务，,ADSL,将无能为力。而光纤接入的带宽潜力是其它接入方式无法比拟的，在接入网环境中用光纤取代铜缆可带来一系列的好处：消除电信网的瓶颈、降低维护费用、易于实现业务融合和提供新业务、提高信息传输质量和通信可靠性、方便系统未来扩容、节省建设投资等。,频宽网络的布建与使用率是国家竞争力评比与发展科技优势的重要指针。,如何藉由高速、稳定与快速提供宽频的网络，提供语音、数据与影像,(TriplePlayer),的服务是政府国家型电信企业与各电信服务业者所努力的方向。,集团公司关于,FTTH,的发展策略,中国电信集团网络发展指导意见,0721,“,FTTH,中的,GEPON,和,GPON,技术具有带宽高，传输距离远，可扩展性强，易于维护等特点，是未来高带宽接入的重要发展方向，适合于分散的小企业和居民用户。但目前,FTTH,成本仍偏高，施工难度大，实际商用仍需时日。集团公司正在密切关注相关技术发展并统一组织试点。各地近期应避免盲目开展相关的技术实验，待集团公司试点工作取得阶段性成果后，再按照统一部署开展相关工作。,”,集团公司关于,FTTH,的发展策略,中国电信集团网络发展指导意见,0721,“,FTTx+LAN,技术虽然用户认知度较高，但覆盖半径小，布线成本高，用户实装率低，投资效益难以保证。且,LAN,接入网络由于设备能力参差不齐，普遍存在着安全性低、带宽难以保障、设备无法网管，用户管理较难等缺点，升级改造投资较大。,应谨慎发展,FTTx+LAN,，主要限制在有综合布线的商业楼宇和企事业单位，或少数用户实装率有保证且竞争确实需要的高档小区。,”,FTTX,主要技术和应用,FTTx,技术主要使用于全光纤化的接入网络，以取代铜轴电缆所无法提供的高速数据服务予终端用户，我们依据光纤到终端用户的不同距离来作分类，常见包含以下几种服务：,FTTC,Fiber To The Curb/Cabinet,FTTB,Fiber To The Building,FTTN,Fiber To The Neighborhood,FTTH,Fiber To The Home,FTTP,Fiber To The Premise,FTTC,Fiber To The Curb/Cabinet,光纤到交换箱,(Fiber-To-TheCabinet,FTTCab),或光纤到路边,(FiberTo The Curb,FTTC),。其中主要服务为提供较为分散的客户群，包含公司商号、学校机关、网吧与偏远地区的用户。而且主要使用的技术以及网络为,EOS(Ethernet Over SONET/SDH),或,NG-SDH(Next Generation Synchronous Digital Hierarchy),，透过传输网络完整的路由保护与电路,QoS,的品质提供，满足各种通讯服务之客户需求。,FTTB,Fiber To The Building,即光纤布建到大楼，再由大楼电信室的接取设备来提供相关电信服务，主要提供的客户为集团企业、集合式商业大楼或大型区域住宅等。主要使用的技术及网络为,MEN(Metropolotan Ethernet Network),、,IP-DSLAM(Internet Protocol-Digital Subscriber Line Access Multiplexer),以提供多样化的数据服务。,FTTN,FiberToThe Neighborhood,光纤主要布建至大楼群的某一栋，并经由该栋的接取设备提供其它数据与语音网络服务予周边的其它大楼，在网络服务使用密度低且无管道布放限制的区域较为适用。常见的技术及网络为,xDSL,、,DLC,及,SDH,等多功能接取及传输网络。,FTTH,Fiber To The Home,光纤到户是最终电信网络所欲提供的,TriplePlay,宽频解决方案。每户提供一芯或二芯的光纤，利用被动式光网络,PON,以提供低成本、高稳定性，且满足语音、数据及影像服务需求的家庭用户。目前使用的技术及网络包含,E-PON,、,A/B-PON,、,G-PON,，以及,WDM-PON,。,FTTP,Fiber To The Premise,可视为,FTTB,及,FTTH,的综合应用，即将光纤直接接入客户瑞的设备,(,Customer Premise Equipment,CPE),，,以提供高速宽频与多媒体的网络服务。常见的技术及网络同,FTTB,及,FTTH,或两者的综合应用。,FTTX,技术实现方式,光纤接入技术,点到点,（,P2P,）,点到多点,（,P2MP,）,MSTP,APON/BPON,EPON,GPON,WDM PON,名词辨析：,ONU,与,ONT,（光网络单元 光网络终端）,PON,技术的分类,PON,PSPON,EPON,WDMPON,GPON,A/BPON,PON,技术的分类,PON,可以分为功率分割型无源光网络（,PSPON,）和波分复用型无源光网络（,WDMPON,）。,PSPON,采用星型耦合器分路，上,/,下行传送采用,TDMA/TDM,方式实现共享信道带宽，加上功率分路，从而限制了,ONU,数量。,WDM,技术使用多个波长信道增加系统容量，具有支持大量,ONU,的能力。同时考虑到接入网作为国家信息基础结构的重要组成部分，,WDM,技术具有长远的生命力，并且质优价廉的,WDM,器件将不断出现，因此，把,WDM,技术引入接入网是一个发展趋势。,PON,技术的选择,目前主流：,EPON,和,GPON,未来发展趋势：,WDM,PON,WDM,PON,虽然多年前就被认为是,FTTH,发展的首选技术，可是一直没有被运营商青睐，主要原因是适合,WDM,的廉价而又稳定的光源一直没有出现。,短期内,EPON/GPON,仍然具有较大的发展空间，,EPON/GPON,以,Ethernet,技术为基础，数据流的传输遵从成熟而经济的,IEEE 802.3,协议，其承载的是可变长度的分组数据包，非常适合目前主流的,IP,业务。,为什么要建制,PON,网络,(,一）,快速提供,TriplePlay,的不二选择,频宽与电路品质优势：取代目前以铜轴双绞线为主的,xDSL,，直接提供高达,10Mbps,以上的高速网络予终端用户；同时因使用全段的光纤网络，包括局端机房至分支器的骨干光纤；分支器至家庭用户的分支光纤，以及用户家中的室内光纤等，使得传输信号品质不再受电器特性的影响。,语音、数据及影像频带规范：在,PON,协议中已分别定义语音及数据的上传频带为,1260,1360nm,；下载的频带为,1480,1500nm(,单芯光纤,),；而,1539,1565nm,则为数字服务专用、,1550,1560nm,为提供影像服务的频宽，故容易在各规范的频带内提供相对应的服务以及网络监控及障碍分析的查修。,为什么要建制,PON,网络？（二）,节省成本,使用传统,FTTH,的网络在有,N,个客户时，必须具备,N,条光纤，以及,2N,个,Transceiver,；但在运用,PON,网络时仅需建设一条光纤，与,N+1,个,Transceiver,，且毋需担心中继设备的供电问题。因此不但有效节省网络建置前的成本花费之外，更对日后网络上的维运及设备备料的低成本提供了绝佳的效益。,为什么要建制,PON,网络？（三）,从业务上看：,用户在语音、数据与影像服务上的需求趋势；,从技术及构建成本上看：,PON,具备高速稳定品质、快速构建与运维低成本；,结论：,PON,网络技术成为各国推动宽频到家,FTTH,的主要应用架构。,PON,技术简介及技术演进,什么是,PON,？,PON,Passive Optical Network,无源光网络,/,被动光网络,无源光网络（,PON,）提供光线路终端（,OLT,）和多个光网络单元（,ONU,）的连接，共享,OLT,到远端节点（,RN,）之间的光纤媒质，具有成本低、便于维护、对各种业务透明等优点，同时,PON,能够平滑地过渡到,FTTH,，具有美好的发展前景。,PON,的特性,成本更低,光模块的节约,光纤的节约,服务质量更好,CO,设备发挥主控功能,PSPON,的发展历程,基于,ATM,的,PON APON(BPON),基于以太网的,PON EPON,GPON GFP(,通用成帧协议,),源模式传输,xPON,历史回顾,90,年代中期，由当时主要运营商发起的全业务接入组织,(FSAN),首先发起关于,PON,的研究,最初的,PON,标准是,APON(BPON),，以,ATM,为传输协议，传输速率是,155Mb/s,，后来提高到支持,622Mb/s,的速率,2001,年，隶属于,IEEE,的以太网最后一英里组织,(EFM),开始投入研究基于以太网的,PON,，即,EPON,2001,年，,FSAN,开始制定千兆比特,PON,标准，这一标准已经被国际电联,ITU-T,批准，即,GPON,APON,（,BPON,）的提出和优缺点,90,年代中期，一些主导网络运营商成立了全业务接入网（,FSAN,）协会，目的是制订,PON,设备的统一标准，以使设备商和运营商一起进入,PON,设备市场，开展竞争。,1998,年,10,月，,ITU-T,通过了,FSAN,组织所倡导的基于,ATM,的,PON,技术标准,G.983,。,G.983,系列建议对,155Mbit/sPON,系统进行了规范。由于使用,ATM,作为承载协议，因此该系统被称为,APON,系统。,很多设备厂商为迎合市场推广的需要，将其,APON,产品改称宽带无源光网（,BPON,）系统，以表明这种系统能提供以太网接入、视频分配、高速租用线等宽带业务。不过，对这一代,FSAN,系统最常用的称呼还是,APON,。后来，,APON,标准经过增强，可支持,622Mbit/s,速率，并且在保护方式、动态带宽分配（,DBA,）和其它方面增加了新的特点。,基于,ATM,架构的,APON,系统过于复杂昂贵，虽然能够提供近乎完善的各种功能，但却难以在成本至上的末端接入领域获得大规模市场应用。,BPON,概况,右图：对称,155M,速率,BPON,的帧结构示意,BPON,以,ATM,作为承载协议。,两种速率模式,对称,155M,下行,622M,，上行,155M,下图：,BPON,的协议结构,BPON,的标准,G.983.1,建议,1998,年,10,月，主要规定了标称线路速率、光网络要求、网络分层结构、物理媒质层要求、汇聚层要求、测距方法和传输性能要求等。,G.983.2,建议,1999,年，即“,APON,的,ONT,管理和控制接口规范”，主要从网络管理和信息模型上对,APON,系统进行了定义，以确保不同厂商的设备可实现互操作。,G.983.3,建议,对,BPON,系统物理层光波段进行了重新分配。,G.983.4,建议,BPON,的,DBA,算法通信机制,G.983.5,建议,BPON,的保护方式,G.983.6,建议,BPON,的,ONT,管理和控制接口（,OMCI,）,G.983.7,建议,带有,DBA,功能的,ONT,的,OMCI,G.983.8,建议,BPON,的,OMCI,增强功能,BPON,的不足,数据传送效率低,在,ATM,层上适配和提供业务复杂。用,BPON,传送数据还需在,IP,和,ATM,信元及,SDH,格式之间来回转换,带宽不足，扩展性较差,效率低、技术复杂、成本高，不适合向所有用户推广应用,EPON,的提出,针对,APON,标准过于复杂、成本过高、在传送以太网和,IP,数据业务时效率低等问题，,EFMA,于,2000,年底提出了,Ethernet-PON,（,EPON,）的概念。,EPON,就是将信息封装成以太网帧进行传输的,PON,。由于以太网相关器件价格相对低廉，并且对于在通信业务量中所占比例越来越大的以太网承载的数据业务而言，,EPON,免去了,IP,数据传输的协议和格式转化，效率高，传输速率达,1.25 Gbit/s,，且有进一步升级的空间，因此,EPON,受到了普遍关注。,GPON,的提出,APON,的低效率和,EPON,无法对传送实时业务提供高质量保证、缺乏电信级的网络监测和业务管理等方面的不足，,FASN,组织于,2002,年,9,月推出了具有,Gbit/s,高速率、高效率、支持多业务透明传输，能够提供明确的服务质量保证和服务级别，具有电信级的网络监测和业务管理能力的光接入网,GPON,（,Gigabit-CapablePON,）解决方案。,GPON,的提出,在,2003,年的,ITU-T,会议上，已经通过了,G.984.1,和,G.984.2,的,GPON,系列标准，并对新提出的,G.gpon.gtc,草案进行了讨论研究。其中，,G.984.1,主要对,GPON,接入系统的总体特性进行了规定；,G.984.2,主要对,GPON,的,ODN,物理媒质相关子层进行了规定，定义了各种速率等级的,OLT,和,ONU,光接口性能参数（但,2488Mbit/sOLT,和,ONU,光接口参数还需进一步研究确定）；,G.gpon.gtc,主要对传输汇聚（,TC,）层的相关要求进行了规定。,ITU-TG.984,建议在,G.983.1,系统上重新考虑了对业务的支持、安全策略、比特速率等方面的问题，它尽可能地保持,ITU-T G.982,和,G.983,建议的特性，并后向兼容现有的,PON,。,EPON,技术介绍,EPON,是几个最佳的技术和网络结构的结合。,EPON,采用点到多点结构、无源光纤传输方式，在以太网之上提供多种业务。目前，,IP/Ethernet,应用占到整个局域网通信的,95%,以上，,EPON,因采用了以上经济和高效的结构，而成为连接接入网最终用户的一种最有效的通信方法。,10Gbit/s,以太主干和城域环的出现也将促使,EPON,成为未来全光网中最佳的最后一英里的解决方案。,EPON,技术介绍,对于以太网技术而言，,PON,是一个新的媒质。,802.3,工作组定义了新的物理层，而对以太网,MAC,层以及,MAC,层以上则尽量做最小的改动，以支持新的应用和媒质。按照,2003,年,1,月发布的,IEEE802.3ahDraft1.3,规定。,EPON,系统通过一条共享光纤将多个,DTE,连接起来，为不对称的基于无源光分路器的树形型分支结构。而,MPCP,（,Muti-PointControlProtocol,，多点控制协议）是使这种结构适用于以太网的一种控制机制。,EPON,技术介绍,EPON,建立在,MPCP,基础上，该协议是,MAC,控制子层的一项功能，其涉及的内容包括,ONU,发送时隙的分配、,ONU,的自动发现和加入，向高层报告拥塞情况以便动态分配带宽。,MPCP,使用消息、状态机、定时器来控制访问,P2MP,（点到多点）的拓扑。在,P2MP,拓扑中的每个,ONU,都包含一个,MPCP,的实体，用来和,OLT,中的,MPCP,的一个实体相互通信。,PON,将拓扑中的根结点认为是主设备，即,OLT,；将位于边缘部分的多个节点认为是从设备，即,ONUs,。,MPCP,在点对多点的主从设备之间规定了一种控制机制以协调数据有效的发送和接收。系统运行过程中上行方向在一个时刻只允许一个,ONU,发送，位于,OLT,的高层负责处理发送的定时、不同,ONU,的拥塞报告，以便优化,PON,系统内部的带宽分配。,EPON,系统通过,MPCPDU,来实现,OLT,与,ONU,之间的带宽请求、带宽授权、测距等。,EPON,的优势,传输距离长,传输距离最大,20,公里（与分路比有关）,系统可靠性高,无源光分路器（,ODN,）,光纤,实现了接入网带宽质的飞跃,目前可以提供上下行对称的,100Mb/s,1Gb/s,的带宽,将来可以升级到,10Gb/s,的带宽,服务质量有保障,OLT,发挥对整个系统的主控作用，彻底改变了以太网设备各自为政的局面,EPON,系统具有先进的测距、环回测试、断电告警以及端口状态监视等维护功能，克服了以太网缺乏,OAM,手段的缺陷,EPON,系统可以对每个用户进行带宽的静态,/,动态分配，并保证每个用户的,QoS,系统成本低,EPON,在一根光纤上实现双向传输，节省了光纤资源,ODN,放置在靠近用户的地方，节约了光纤资源,节约了近,50,的光收发模块,EPON,的标准化,Ethernet in the First Mile IEEE 802.3ah,概念辨析：,EPON,与,GEPON,EPON,的原理信号复用,EPON,系统采用,WDM,技术，实现单纤双向传输。,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,TDM,技术,；,上行数据流采用,TDMA,技术。,1490nm,1310nm,EPON,的原理下行数据,广播方式,EPON,的原理上行数据,EPON,的工作原理,OLT,和,ONU,功能,ONU,的操作,ONU,通过下行控制帧的时间戳同步于,OLT,；,ONU,等待发现帧（,gate,）,ONU,进行发现处理，包括：测距，指定物理,ID,和带宽。,ONU,等待授权，,ONU,只能在授权时间发送数据,OLT,的操作,产生时间戳消息，用于系统参考时间,通过,MPCP,帧指配带宽,进行测距操作,控制,ONU,注册,EPON,技术研究发展,在,EPON,研发方面比较领先的公司。,国外有：,Salira,、,Alloptic,等新兴公司以及,NokiaBroadband,、,QuantumBridge,等老牌公司,国内有：,格林威尔、华中理工、武汉烽火等。,EPON,的原理（核心思想）,EPON,以,MAC,控制子层的,MPCP,（,multi point control protocol,，多点控制协议）机制为基础，,MPCP,通过消息、状态机和定时器来控制访问,TDMA,方式的,P2MP,的拓扑结构。,MPCP,在,OLT,和,ONU,之间规定了一种控制机制来协调数据的有效发送和接收：系统运行过程中上行方向在一个时刻只允许一个,ONU,发送，位于,OLT,的高层负责处理发送的定时、不同,ONU,的拥塞报告，从而优化,PON,系统内部的带宽分配。,MPCP,有两种,GATE,操作模式：自动发现,auto-discovery,（初始化）模式和普通模式。自动发现模式用来检测新连接的,ONU,，测量环路延时和,ONU,的,MAC,地址。普通模式给所有已经初始化的,ONU,分配传输带宽。,EPON,的原理,实现,TDMA,方式的,P2MP,帧,间插实现,TDMA,方式的,P2MP,帧,下行流,上行,流,来自,ONU 1,来自,ONU 2,EPON,的下行,MPCP,帧流程,Physical broadcast of 802.3 Frames,802.3 Frames extracted by Logical Link ID in Preamble,64 byte GATE messages sent downstream to assign bandwidth,EPON,的上行,MPCP,帧流程,Upstream control managed by MPCP protocol,Time slots contains multiple 802.3 Ethernet frames,64 byte REPORT Message sends ONU state to OLT,No collisions,No packet fragmentation,FTTH/P,的协议结构,PHY,MPCP,IEEE802.3ah,TDM/V over IP,interworking,TDM,protocol,Packetization,成分：,IEEE802.3ah+TDM/V over IP,FTTH,的协议结构,TDM/V OVER IP,协议结构,VoIP IWF,Voice Processing,VEC,Compression,DTMF,VAD/CNG,CONTrol and Signaling,CAS,CCS,Termination,H.323,SIP,Packet Processing,Packetization,Network Protocols,Jitter Buffer,ClockRecovery,Packet Processing,Packetization,Network Protocols,Jitter Buffer,ClockRecovery,CONUrol and Signaling,CAS,CCS,Tunneled,How does TDM over IP?,How does voice over IP?,EPON,关键技术,LLID,与仿真子层,MPCP,自动化注册和测距,OAM,EPON,的原理,LLID,与仿真子层,仿真子层的目的：,使下层的,P2MP,网络的处理方式看起来类似于多个,P2P,链路的集合。,LLID,的定义改变了以太网固有的特性，是传输质量获得可以控制的基础。,实现的方法：,在每一个分组开始之前添加一个,LLID,，替代前导符的最后两个字节。,实现机制：,在,ONU,注册成动后分配一个唯一的,LLID,；,OLT,接收数据时比较,LLID,注册列表；,ONU,接收数据时，仅接收符合自己的,LLID,的或者广播包。,EPON,的原理,MPCP,MPCP,在,OLT,和,ONU,之间规定了一种控制机制,MPCP,来协调数据的有效发送和接收：,系统运行过程中上行方向在一个时刻只允许一个,ONU,发送,位于,OLT,的高层负责处理发送的定时、不同,ONU,的拥塞报告，从而优化,PON,系统内部的带宽分配,MPCP,有两种,GATE,操作模式：自动发现,auto-discovery,（初始化）模式和普通模式。,自动发现模式用来检测新连接的,ONU,，测量环路延时和,ONU,的,MAC,地址,普通模式给所有已经初始化的,ONU,分配传输带宽,EPON,的原理,MPCP,消息格式,MPCP,定义的,5,种控制帧,GATE,（,OLT,发出）,允许接收到,GATE,帧的,ONU,立即或者在指定的时间段发送数据,REPORT,（,ONU,发出）,向,OLT,报告,ONU,的状态，包括该,ONU,同步于哪一个时间戳、以及是否有数据需要发送。,REGISTER_REQ,（,ONU,发出）,在注册规程处理过程中请求注册。,REGISTER,（,OLT,发出）,在注册规程处理过程中通知,ONU,已经识别了注册请求。,REGISTER_ACK,（,ONU,发出）,在注册规程处理过程中表示注册确认。,EPON,的原理,ONU,自动注册,自动化注册,不必等序列号登记,认证以后才使能数据通路,EPON,的原理,测距原理,补偿因,ONU,距离不同而产生的时延差异：,RTT,（,Round Trip Time,）,在注册过程中，,ONU,对新加入的,ONU,启动测距过程,OLT,使用,RTT,来调整每个,ONU,的授权时间,OLT,也可以在任何收到,MPCP PDU,的时候启动测距功能。,使用注册冲突避让：,在,EPON,系统中，解决,ONU,的注册冲突的方案有两种：随机延迟时间法和随机跳过开窗法。,RTT=(T3-T1)-(T2-T1)=T3-T2,EPON,技术小结,EPON,对多业务的支持是个弱点，在光纤接入领域，多业务主要包括,Ethernet,业务及,TDM,业务。,鉴于,TDMoverIP,不能完全保证,TDM,业务的,QoS,要求、新定义多业务,EPON,传输帧结构以同时承载以太网和,TDM,又违背了,IEEE802.3ah,的,EPON,基于以太网从而保持低成本的原则，部分厂家采用在,EPON,二层传输,E1,业务（即,E1 Over EPON,）的方法，即把,E1,电路业务数据封装成标准的以太网帧，与承载数据业务的以太网帧统一在,EPON,中传输。,EPON,技术小结,E1OverEPON,技术关键在于：,E1,信号与以太网之间高效合理的适配封装；,E1,信号的严格同步定时；电路业务,QoS,的保证。,E1,电路业务的,QoS,保证涉及系统各个层次技术，除上已说明的,E1,信号与以太网之间的适配封装、,E1,信号同步定时外，还与,EPON,系统的动态带宽分配控制密切相关，因为在,EPON,系统中所有数据都是在,OLT,的授权下才能介入多,ONU,共享的信道。,GPON,技术介绍,GPON,技术特征主要体现在传输汇聚层。其中传输汇聚层又分为,PON,成帧子层和适配子层。,GTC(GPONTransmissionConvergence),的成帧子层完成,GTC,帧的封装，终结所要求的,ODN,的传输功能，,PON,的特定功能（如测距、带宽分配等）也在,PON,的成帧子层终结，在适配子层看不到。,GTC,的适配子层提供,PDU,与高层实体的接口。,ATM,和,GFP,信息在各自的适配子层完成,SDU,与,PDU,的转换。,OMCI,（,Operations Management Communications Interface,，操作管理通信接口）适配子层高于,ATM,和,GFP,适配子层，它识别,VPI/VCI,和,Port_ID,，并完成,OMCI,通道数据与高层实体的交换。,GPON,技术介绍,GPON,设计了新的,TC,（传输汇聚）子层，该子层完成对高层多样性业务的适配和多路复用。,GPON,采用了,125,s,定长的帧结构，每秒,8,千帧。,一个,TC,帧可包含多个,ATM,信元和,/,或,GEM,帧。,GEM,（,GPON Encapsulation Method,）是,GPON,技术优势的集中体现，它是,GFP,的简单变种。,GPON,引入了,Port ID,。,在,ONU,的一个业务端口看来，它存在着与,OLT,的一个点到点的连接，由,Port ID,标识。,GPON,的很多技术规范借鉴,BPON,。,GPON,的技术标准,G.984.1,GPON,的基本特征，描述了运营商对系统的要求，在,2003/3,制定；,G.984.2,PMD,层规范，在,2003/3,制定；,G.984.3,TC,层规范；,G.984.4,定义了系统的,OMCI,（,ONT Management and Control Interface,）。,GTC,协议,GPON TC(GTC),是由成帧子层和适配子层组成,.,GTC,成帧子层完成三个功能,.,(1),复用和解复用,根据在帧头指示的边界信息,PLOAM,ATM,和,GEM,能被复接到一个下行的,TC,帧中,.,在上行的码流中,根据帧头指示,也可以提取出每一个用户上传的信息,.,(2),帧头产生和解码,(3),基于,Alloc-ID,的路由功能,使能正确选择,ATM,和,GEM TC,适配器,.,适配子层提供三个,TC,适配器,:ATM TC,适配器,GEM TC,适配器和,OMCI,适配器。这些适配器对上层给出下面的接口。,(1)ATM,接口,(2)GEM,接口,GTC,层协议栈,GPON,帧结构,下行帧,上行帧,GPON,帧结构（下行开销和净荷）,GEM header and frame structure.,Blen,BW Map Length,12,-,bit,Alen,ATM Partition Length,12,-,bit,CRC,8,-,bit,Plen Field,4 Bytes,下行开销,下行净荷包括了,GEM,帧,GPON,帧结构（上行）,Frame Fragment,GEM,Header,Full Frame,GEM,Header,Frame Fragment,GEM,Header,DBA Report,Pad if,needed,Payload,DBRu,PLOAMu,PLOu,ATM Cell,ATM Cell,ATM Cell,ATM Cell,ATM Cell,Pad if,needed,GPON,协议结构,GPON,技术介绍,作为一种灵活的吉比特光纤接入网，,GPON,支持更高的速率和对称,/,非对称工作方式，同时还有很强的支持多业务和,OAM,的能力。它以,ATM,信元和,GFP,（,GenericFramingProcedure,，通用成帧规程）承载多业务，对各种业务类型都能提供相应的,QoS,保证，支持商业和居民业务的宽带全业务接入。,GPON,的技术优势,全业务支持,支持语音业务,(,包括,TDM,SONET,和,SDH),以太网业务,(10/100 BaseT),ATM,业务,专线租用和其他业务,在协议上支持,60,公里距离，设备实际支持的绝对距离不低于,20,公里,使用同一协议,(GFP-,通用成帧协议,),支持多种传输速率，包括上下行对称,622 Mb/s,对称,1.25 Gb/s,下行,2.5 Gb/s,和上行,1.25 Gb/s,非对称速率以及其他共,7,种速率,强大的,OAM&P,能力，提供端到端的业务配置管理功能,GPON,优势,支持多种应用,三网合一：同一光纤上同时传输语音、数据、视频,FTTx:FTTB,FTTC,FTTP,FTTH,高带宽,-,2.488/1.244 Gbps,充裕的带宽不仅满足目前业务的需要，更为未来高速率业务的发展提供保障,灵活、量化的带宽分配机制,可为每个,ONT,和每个端口精确量化地分配带宽，最高带宽可以达到整个,PON,的带宽,根据不同时刻的需求实时动态的分配带宽,(DBA),高业务质量保证,(QoS),源模式的,TDM,传输保证延迟和抖动符合国际标准的要求,全面支持以太网特性,(QoS,VLAN,IGMP,.),GPON,优势,充分,利用,光纤资源,接入同样数量的用户比其他接入方式节省大量光纤,设备成本均摊到用户比较低,多用户,分摊,OLT,的成本,一个,PON,网络在中心局仅需要,一个光接口,设备占用机房空间小,网络维护工作量小,使用,无源,器件，减少网络维护，缩短平均故障时间,业务开通方便快捷,降低业务维护成本,增加,新用户和新接入节点,方便且成本低,完全根据需求灵活扩展网络,未来增加新用户仅需从分光器开始增加小段新的光纤,EPON,和,GPON,的技术比较（一）,GPON,与,EPON,最主要的区别表现在,TC,帧结构上。,GPON,通过,ATM,和,GFP,两种协议承载不同类型的用户数据。它的上、下行帧长均为,125s,。下行采用,TDM,方式，上行采用时分多址（,TDMA,）接入技术。上行帧由复用的突发传输时隙（,slot,）组成，每帧包括一个或多个,ONU,的传输时隙，通过下行帧的,USBWmap,（上行带宽映射）域指示相应,ONU,的上行数据发送。而,EPON,帧格式基本与,IEEE802.3,的以太数据帧格式兼容，只在以太帧中加入时标及识别等信息，,Ethernet PON,数据通过不定长的数据包传输。,EPON,和,GPON,的技术比较（二）,GPON,在用户净荷数据段承载,ATM,信元和（或）,GFP,帧。在,OLT,授权给,ONU,的上行发送时隙中，,OLT,尽量使分配给,ONU,的,ATM,净荷块为,53,字节的整数倍长，如果净荷不是信元的整数倍，将进行碎片填充。信元总是被安排在净荷的开头部分。,GPON,对,ATM,信元定界没有严格的要求，但必须确保信元头中的,HEC,字节的校验。在,GFP,区段，超过上行帧范围的,GFP,帧可被分片，没有碎片产生，不会带来任何效率损失。在操作完成前，,OLT,必须要求能够维持多个,GFP,定界和缓冲分片帧。,EPON,和,GPON,的技术比较（三）,从标准和理论上说，,GPON,与,EPON,相比有两个优势，效率高、支持以太网之外的业务。,EPON,效率较低是因为使用,8B/10B,编码作为线路码，其本身就引入,20,的带宽损失，,1.25Gbit/s,的线路速率在处理协议本身之前实际就只有,1Gbit/s,了。,GPON,系统都使用扰码作为线路码，其机理与,SONET,或,SDH,一样，由于只改变码，不增加码，所以没有带宽损失。在支持多业务方面，,GPON,能够同时承载,ATM,信元和（或）,GFP,帧，有很好的提供服务等级、支持,QoS,保证和全业务接入的能力；而,EPON,目前的标准和一些厂商提供的设备均支持,TDM,业务。,EPON,和,GPON,的技术比较（四）,但是，,GPON,在功能上的优势很大程度是以技术和设备的复杂性为代价换来的，因此相关设备成本较高。而大量网络末稍的需求与骨干网络显然不同，对于直接对应具体客户业务需求的,“,第一公里,”,光纤接入来说，以最佳的成本支持主要业务需求比完美但昂贵的方案更易于成功。,BPON,G.983,GPON,G.984,EPON,802.3ah,1995,今天,基于,ATM,的,PON,早期的,BPON,在运营商中只有少量的测试及商用,支持语音及数据,622M,的带宽,70%,的利用率,1999,年被国际电联,(ITU),采纳为标准,基于以太网接口的,PON,适用于新起的市场,特别适用于,IP,城域网的接入,1G,的带宽,语音及数据业务的效率约为,50%,IEEE,于,2004,年批准,802.3ah,（针对接入网的标准，,EPON,只是其中一部分）,GPON=Gigabit PON,FSAN,委员会将其演变为语音与数据的源模式传输（,GFP,）,2.5G,带宽,语音及数据业务的效率约为,93%,2003,年被国际电联,(ITU),采纳为标准,xPON,标准的演变,PON/GPON,应用简介,阶段小结,虽然目前,ADSL,占据家庭宽带接入主流，但在边缘网方面，大量的商业用户对带宽和,QoS,保证有更高的要求，光纤接入已成为商业楼宇、商业大用户接入的主流，也是各运营商重要的收入来源及竞争重点，而如何节省机房、光纤资源，如何实现网络的快速布署，如何提供各种不同带宽保证的宽带产品已成为运营商关注的焦点。这给,EPON,或,GPON,创造了机遇，以商业客户接入（大用户）为主要目标市场的,PON,系统，完全可以马上获得一定的市场空间，而规模应用必然可以促进技术的完善、产品的成熟以及成本的降低。,GPON,解决方案,GPON,解决方案,2.488/1.244,Gbps,传输速率,网络覆盖半径大：,37Km,.,高分光比：,1:32,超过,93%,传输效率,全程双向的网络,保护,(,设备及网络,),三网合一：,以太网、源模式,TDM,、视频,视频业务,用波长,1550/1310 nm,的光传输,110/89 NTSC/PAL CATV,模拟视频信号,传输带宽为,45 862 MHz,PON,技术的发展现状及展望,日本在,FTTH,的推行及营运堪称全球第一，预估在今年即可达成,100%,的光纤到府布建率，主要运营商,NTT,可视为全球标竿。,其次美国虽然在,1995,年即开始推动,FTTH,业务，但明显的业务量却是在,2004,年起伴随着宽频服务与数字内容的成长而增加。欧洲市场也将于,2005,年陆续推出；而较引人注意的是大陆与韩国的推展，中国大陆虽然在宽频通讯建置上落后欧美日韩等国家，但是,FTTH,的推动与技术发展却是非常积极，自,2002,起即陆续推动,