PON基础技术介绍.pptx

PON PON 基础技术介绍基础技术介绍什么是PONPON(Passive Optical Network)无源光网络是实现FTTH光纤到户的主要技术,提供点到多点的光纤接入，如下图所示,它由局侧的OLT（光线路终端）、用户侧的ONU（光网络单元）以及ODN（光分配网络）组成。一般其下行采用TDM广播方式、上行采用TDMA（时分多址接入）方式，组成点到多点树形拓扑结构.PON作为光接入技术最大的亮点是“无源”，ODN中不含有任何有源电子器件及电子电源，全部由光分路器（Splitter）等无源器件组成，管理维护运营成本较低。PON PON 发展史发展史PON技术研究起源于1995年,1998年10月，ITU通过了FSAN组织(全业务接入网)所倡导的基于ATM的PON技术标准G.983。也被称为BPON(Broadband PON).速率为155 Mbps,可选择支持622 Mbps速率。EFMA（Ethernet in the First Mile Alliance，第一英里以太网联盟）于2000年底提出了Ethernet-PON（EPON）的概念，传输速率达1Gbps,链路层基于简单的Ethernet封装 GPON(Gigabit-Capable PON)由FSAN组织于2002年9月提出,2003年3月ITU通过了 G.984.1 和G.984.2协议。G.984.1对GPON接入系统的总体特性进行了规定；G.984.2对GPON的ODN(Optical Distribution Network)物理媒质相关子层进行了规定；2004年6月ITU又通过了G.984.3,它对传输汇聚（TC）层的相关要求进行了规定。PONPON的传输原理的传输原理-下行下行PONPON的传输原理的传输原理下行为广播式下行为广播式PONPON传输原理传输原理-上行上行PONPON的传输原理的传输原理上行采用上行采用 TDMA 时分复用方式时分复用方式PONPON的传输方式：的传输方式：下行：下行：OLTOLT可以随时发送数据给任意可以随时发送数据给任意ONUONU，在上行方向，在上行方向，OLTOLT在同一时间只能接收一个在同一时间只能接收一个ONUONU的数据，如果两个的数据，如果两个ONUONU同时向同时向OLTOLT发送数据，则发送数据，则OLTOLT不能正确接收数据（不能正确接收数据（ONUONU发发送冲突）。送冲突）。上行：把光纤的占用按一定时间长度分成时段，在每上行：把光纤的占用按一定时间长度分成时段，在每一个时段，只有一台一个时段，只有一台ONUONU能够占用光纤向能够占用光纤向OLTOLT发送数据，发送数据，其余其余ONUONU则关闭激光器。则关闭激光器。OLTOLT通过发送控制数据包指定通过发送控制数据包指定ONUONU发送数据的时段。发送数据的时段。PONPON的传输原理描述的传输原理描述PONPON接入拓扑图接入拓扑图EMANEMSVideo ServerEPON OLT1XNSplitterEPON ONTEPON ONTEPON ONTVoice GWSTBTVPCRGWWireless AccessPhonePCPSTNSTBPONPON典型应用典型应用商业用户接入演进商业用户接入演进住宅用户接入方式演进住宅用户接入方式演进PONPON典型应用典型应用视频监控视频监控PONPON典型应用典型应用监控系统骨干网服务器监控点OLTONU监控分中心监控分中心监控终端监控点购物中心购物中心机场机场风景区风景区道路道路IPTV&VOIPIPTV&VOIPPONPON典型应用典型应用IP城域网OLTONU汇聚交换机媒体交换机VoIPGEGETVPC电话电话FTTHFTTBONU光电三网合一光电三网合一PONPON典型应用典型应用居民楼居民楼住宅小区住宅小区OLT住户BIPTVVoIPInternet住户C集成集成CATV功功能能ONU设备设备EOC客户端设备客户端设备支持下接支持下接EOC设备同轴接入设备同轴接入EOC客户客户端设备端设备集成集成EOC头头端端ONU设备设备光节点光节点大楼线路交换箱大楼线路交换箱EOC头端头端住户ACATV光发射机光发射机光合波器光合波器APONAPON和和BPONBPON1.APON1.APON介绍介绍：APON是ATM PON的简称。ATM是一种基于信元的传输协议，近年来，被越来越广泛地应用于接入网上以提供视频广播、远程教学、以及数据通信等多种业务。ATM技术能为接入网提供动态的带宽分配，从而更适合宽带数据业务的需要。可以运行在多种物理层技术上，DSL技术和PON技术均可为ATM的运行提供物理平台。2.BPON2.BPON介绍：介绍：BPON，Broadband Passive Optical Network，宽带无源光网络；宽带无源光网络(BPON)，最初被称为ATM宽带无源光网络(APON)，是由FSAN委员会确定，被用于ATM第二层信号传输协议的最初的PON规范。采用APON这个术语导致用户相信只有ATM服务可以被提供给终端用户，因此，FSAN决定将上述术语扩展为宽带PON（BPON）。BPON系统提供包括以太网连接和图像传输在内的多种宽带服务。3.3.特点特点APON/BPON的业务适配提供很复杂，业务提供能力有限，数据传送率和效率不高，成本较高，其市场前景由于ATM的衰落而黯淡。最后，从业务发展趋势看，APON的可用带宽仍然不够。以FTTC为例，尽管典型主干下行速率可达622Mbit/s，但分路后，实际可分到每个用户的带宽将大大减小。按32路计算，每一个分支的可用带宽仅剩19.5Mbit/s，再按10个用户共享，则每个用户仅能分得约2Mbit/s的带宽而已。显然，这样的性能价格比是无法满足网络和业务的发展需要的。EPONEPON1.EPON1.EPON成长：成长：EPON是在与APON类似的结构和G.983的基础上，设法保留其精华分物理层PON，而以以太网代替ATM作为链路层协议，构成一个可以提供更大带宽、更低成本和更强业务能力的新的结合体。2.EPON2.EPON特性：特性：IEEE802.3ah规范的EPON技术的上下行波长是1310nm和1490nm，上下行速率均为1.25Gbit/s，传输距离是10/20km，分路比是32/16，主要业务是数据和语音，增加一个1550nm电视广播波长后，成为语音、数据和电视三合一的所谓三重业务捆绑服务。对于传送单一以太网业务而言，EPON是一种很好的解决方案。3.EPON3.EPON缺点：缺点：IEEE802.3ah只规定了MAC层和物理层，MAC层以上的标准靠制造商自行开发，因而带来灵活性的同时也造成了设备互操作性差的缺点。其次，EPON的总效率较低，主要是由于采用8B/10B的线路编码，引入20%的带宽损失，再加上其它的额外开销，可用负荷仅50%左右，第三，由于EPON开始主要是以太网设备制造商驱动的标准，因而没有充分考虑网络运营商的运营需要，管理功能不够丰富，但是比普通以太网有明显改进，可以提供远端故障指示、远端环回控制和链路监视等基本管理功能，也能满足基本管理功能。最后，EPON的设计没有考虑直接支持以太网以外的业务，因而对于主张多业务支持能力的传统运营商来说是一个重要缺憾 GPON(Gigabit-Capable PON)GPON(Gigabit-Capable PON)1.GPON1.GPON成长：成长：吉比特以太网无源光网络(GPON)最早由FSAN组织于2002年9月提出，ITU-T在此基础上于2003年3月完成了ITU-T G.984.1 和G.984.2的制定，2004年2月和6月完成了G.984.3的标准化。从而最终形成了GPON的标准族。2.GPON2.GPON特性：特性：A.A.GPON可以提供1.244Gbit/s和2.488Gbit/s的下行速率和ITU规定的多种标准上传速率，即可以灵活地提供对称和非对称速率。传输距离至少达20km，系统分路比可以为1:16、1:32、1:64乃至1:128；B.B.GPON采用了两种适配方式，除了传统的ATM外，还在传输汇聚层采用了一个全新的基于SDH的标准通用组帧程序(GFP)，这是一种可以透明、高效地将各种数据信号封装进现有SDH网络的通用标准信号适配映射技术，可以适应任何用户信号格式和任何传输网络制式，无需附加ATM或IP封装层，封装效率高、提供业务灵活。C.C.由于GPON采用GFP映射，其传输汇聚层本质上是同步的，还使用标准SDH的125s帧，使GPON可以支持端到端的定时和其它准同步业务，特别是可以直接高质量、灵活地支持实时的TDM语音业务，延时和抖动性能很好。D.D.GPON在网管方面具有丰富的功能，包括带宽授权分配、动态带宽分配、链路监测、保护倒换、密钥交换和各种告警功能等，比EPON考虑周到。E.E.在QoS方面，GPON可以通过使用指针调整ONU的授权带宽和授权周期来保证业务的带宽和延时要求。GPONGPON与与EPONEPON比较比较 速率速率 EPON 提供固定上下行1.25 Gbps,采用8b/10b线路编码,实际速率为1Gbps GPON支持多种速率等级，可以支持上下行不对称速率，下行2.5Gbps 或 1.25Gbps，上行1.25Gbps 或 622 Mbps，根据实际需求来决定上下行速率，选择相对应光模块,提高光器件速率价格比。本项结论：GPON优于EPON 分路比分路比 【分路比即一个分路比即一个OLTOLT端口端口(局端局端)带多少个带多少个ONU(ONU(用户端用户端)】EPON 标准定义分路比1：32。GPON标准定义分路比下列几种 1:32；1:64；1:128 本项结论：GPON提供多选择性,但是成本上考虑优势并不明显 最大传送距离最大传送距离 GPON系统可支持的最大物理距离，当光分路比为1:16时，应支持20km的最大物理距离；当光分路为1:32时，应支持10km的最大物理距离。EPON与此相同 本项结论：相等 QOS(Quality of Service)QOS(Quality of Service)EPON在MAC层Ethernet包头增加了64字节的MPCP多点控制协议（multipointcontrolprotocol），MPCP通过消息、状态机和定时器来控制访问P2MP点到多点的拓扑结构,实现DBA动态带宽分配。MPCP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提供了对P2MP拓扑架构的基本支持,但是协议中并没有对业务的优先级进行分类处理,所有的业务随机的竞争着带宽 GPON则拥有更加完善的DBA,具有优秀QoS服务能力。GPON将业务带宽分配方式分成4种类型，优先级从高到低分别是固定带宽（Fixed）、保证带宽（Assured）、非保证带宽（Non-Assured）和尽力而为带宽（BestEffort）.DBA又定义了业务容器（traffic container,T-CONT）作为上行流量调度单位,每个T-CONT由Alloc-ID标识。每个T-CONT可包含一个或多个GEM Port-ID.T-CONT分为5种业务类型，不同类型的T-CONT具有不同的带宽分配方式，可以满足不同业务流对时延、抖动、丢包率等不同的QoS要求。本项结论：GPON优于EPON EPONEPON与与GPON GPON 协议层比较协议层比较1.1.如图所示，EPON沿用了简单的以太网数据格式,只是在以太网包头增加了64字节的MPCP点到多点控制协议来实现EPON系统中的带宽分配,带宽轮讯,自动发现,测距等工作。对于数据业务以外的业务（如TDM同步业务）的支持没有作过多研究，。很多EPON厂家开发了一些非标准的产品来解决这个问题，但是都不理想,很难满足电信级的QoS要求。GPON基于完全新的传输融合（TC）层，该子层能够完成对高层多样性业务的适配，如图所示，定义了ATM封装和GFP封装（通用成帧协议），可以选择二者之一进行业务封装鉴于目前ATM应用并不普及,于是一种只支持GFP封装的GPON.lite设备应运而生,它把ATM从协议栈中去除以降低成本。GFP是一种通用的适用于多种业务的链路层规程,ITU定义为G.7041.GPON中对GFP作了少量的修改,在GFP帧的头部引入了Port ID，用于支持多端口复用；还引入了Frag（Fragment）分段指示以提高系统的有效带宽.并且只支持面向变长数据的数据处理模式而不支持面向数据块的数据透明处理模式 GPON具有强大的多业务承载能力。GPON的TC层本质上是同步的，使用了标准的8kHz（125m）定长帧，这使GPON可以支持端到端的定时和其他准同步业务，特别是可以直接支持TDM业务，就是所谓的NativeTDM，GPON对TDM业务具备“天然”的支持。术语介绍术语介绍1.ODN(Optical Distribution Node):1.ODN(Optical Distribution Node):光分配节点光分配节点2.FTTH2.FTTH（Fiber To The HomeFiber To The Home）：光纤到家）：光纤到家3.OLT3.OLT（optical line terminal optical line terminal）：光线路终端）：光线路终端4.ONU4.ONU（Optical Network Unit Optical Network Unit）：光节点）：光节点5.TDM5.TDM（Testing Data Management/Technical Data Testing Data Management/Technical Data ManagementManagement）：时分复用模式）：时分复用模式6.TDMA6.TDMA（Time Division Multiple Access Time Division Multiple Access）：时分多址）：时分多址7.ATM7.ATM（Asynchronous Transfer Mode Asynchronous Transfer Mode）：异步传输模式）：异步传输模式8.SDH8.SDH（Synchronous Digital Hierarchy Synchronous Digital Hierarchy）：同步数字体）：同步数字体系系PONPON的协议发展的协议发展u ITU-T G.683ITU-T G.683uAPONAPON(异步传输模式PON，ATM Passive Optical Network).这是第一种被动式光网络标准，它基于ATM，主要用于商业应用。uBPONBPON(宽带PON，Broadband Passive Optical Network)这是一个基于APON的标准.这个标准增加了对WDM，动态和高速上联带宽分配，和耐久性的支持。BPON也创立了一个管理接口标准OMCI,在OLT和 ONU/ONT之间的授权混合供应商网络uIEEE 802.3ahIEEE 802.3ahuEPON or GEPONEPON or GEPON(以太网络PON Ethernet Passive Optical Network)这是一个为使用以太网络包数据的IEEE/EFM标准。802.3ah标准现在是IEEE 802.3标准的一部分.现在大约有一千五百万正在使用的EPON端口。2008年，中国大力发展EPON技术。据估算，截止至2008年底，中国总共有200万个EPON安装用户。uITU-T G.984ITU-T G.984uGPONGPON(千兆PON，Gigabit Passive Optical Network)这是BPON标准的发展。GPON支持更高的速率，增强的安全性和可选择的第二层协议(ATM,GEM,Ethernet).在2008年中旬，弗莱森电讯已经安装了80万条线.英国电信（British Telecom）和美国电话电报公司（AT&T）正在进行高级试验。其他一些公司如独立光网络有限公司（Independent fiber networks LTD）正和服务提供商如See the Light合作提供更高速的GPON连接和光纤到户（FTTH-fiber to the home).PONPON协议发展协议发展uIEEE P802.3aVIEEE P802.3aVu10G-EPON10G-EPON(10千兆以太网PON)是一个IEEE专门工程为了达到10Gbit/s的速率,向下兼容802.3ah标准的EPON.10GigEPON将会使用分隔波长给10G和1G下行。802.3av 将会继续使用单独波长TDMA隔离为在10G和1G间的上行.10G-EPON也会被WDM-PON兼容（依据WDM-PON的定义).这使得使用多波长在两个方向之间变为可能.uSCTE IPS910SCTE IPS910uRFoGRFoG(RFoverGlass)是一个 SCTE的接口实践分委员会标准，应用于有波长计划兼容数据PON解决方案的点对多点(P2MP)操作，例如EPON,GEPON or 10GigEPON.RFoG 提供了一个光纤到户PON（FTTH PON）就像不一定要选择或者部署PON的MSOs架构