GPON原理.ppt

光通信专家,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,*,光通信专家,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title style,1,烽火通信,FTTX,全套解决方案,2 FiBOOM,系列,GEPON,设备,3 FTTX,线缆及配套设备,4,融合的多业务平台,5,典型工程案例,光通信专家,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title style,1,业务发展对光网络的影响,2,城域IP化传送技术,3,IP解决方案及网络演进策略,4,融合的多业务平台,5,典型工程案例,光通信专家,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title style,1,业务发展对光网络的影响,2,城域IP化传送技术,3,IP解决方案及网络演进策略,4,融合的多业务平台,5,典型工程案例,THANK,YOU,光通信专家,光通信专家,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,光通信专家,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版标题样式,光通信专家,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,THANK,YOU,光通信专家,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,光通信专家,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,THANK,YOU,光通信专家,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,光通信专家,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,光通信专家,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,GPON原理,1 PON,产业链发展,2 GPON,技术原理及关键特性,内容摘要,3,烽火,GPON,产品介绍,2,PON,的主要技术,PON,（无源光网络）,TDM PON,（时分无源光网络）,FSAN/ITU-T,GPON,（,G.984.1/2/3/4/5,）,NG-PON1,NG-PON2,IEEE,EPON,（,IEEE802.3ah,）,10G EPON,（,IEEE802.3av,）,WDM PON,（波分无源光网络）,3,10 GEPON,Ethernet PON,基于以太网的无源光接入技术,.,2000,年,11,月成立,IEEE,研究小组，即后来的,EFM,工作组；,2004,年,4,月工作组形成,IEEE 802.3ah,系列标准,.,现统称为,IEEE 802.3-2005,；,以,EPON,为基础,EPON,的下一代无源光接入技术,.,2006,年,802.3av,成立（确定了,10GEPON,标准目标）,2008,年,3,月,D1.1,确定主要技术类型,/,参数；,2008,年,12,月,D2.2,修订,2009,年,1,月,D3.0,草案终稿,2009,年,9,月发布标准定稿,EPON,PON,技术演进,1,4,NGA2 PON,Gigabit PON,基于,ATM/GEM,的无源光接入技术,.,FSAN,在,2001,年初提出，,ITU,和,FSAN,进行标准化，,2004,年,3,月,ITU-T,颁布了,G.984,标准；新增,G.984.5,规定了增强波长范围和,WBF,波长过滤器功能。,ITU-T,在,2008,年底启动了,NG-PON1,标准，已完成白皮书，并从,2009,年开始标准化工作，预计,2011,年完成对应的,ITU-T G.987,标准；,重点研究方向：提升速率，引入,WDM,技术；增加长距,/,大分光比；,远期研究的解决方案，研究期预计为,2012-2015,年，不再考虑与已部署的,GPON,与,ODN,网络的兼容性；,高速率、长距、大分光比的,WDM-PON,与,TDM-PON,相结合的混合,PON,网络。,ATM PON,基于,ATM,的无源光接入技术,.,1998,年，,ITU-T,以,155Mbit/s ATM,技术为基础，发布了,G.983,系列,APON,标准；,2001,年底，更名为,BPON,。,A/BPON,NGA1 PON,GPON,PON技术演进,2,5,中国：,EPON,：规模商用,GPON,：试点阶段,GPON,商用区,GPON,试商用区,GPON,试点区,EPON,商用区,未启动,图,例,截至目前，,EPON,的应用主要集中在中、日、韩，,GPON,在北美、西欧、澳洲、中东发达地区和新加坡均已启动商用部署进程，巴西、加拿大、意大利、俄罗斯、东南亚等地区处于试点和试商用阶段。,全球,GPON,、,EPON,应用情况,6,1 PON,产业链发展,2 GPON,技术原理及关键特性,内容摘要,3,烽火,GPON,产品介绍,7,大家应该也有点累了，稍作休息,大家有疑问的，可以询问和交流,8,ITU-T G.984.3,GPON TC层规格要求,GTC复用结构及协议栈介绍,GTC帧结构介绍,ONU注册激活流程,DBA规格要求,告警和性能,ITU-T G.984.1,GPON网络结构,GPON网络参数说明,保护倒换组网要求,ITU-T G.984.4,OMCI消息结构介绍,OMCI设备管理框架,OMCI实现原理简述,ITU-T G.984.2,PMD层规格要求,2.488Gbps下行光接口参数规格要求,1.244Gbps上行光接口参数规格要求,物理层开销分配,GPON,标准协议,ITU G.984.5,增强波长范围,WBF,波长过滤器功能,9,GPON,工作原理,下行数据,广播方式：,GPON,的下行帧长为固定的,125us,，下行为广播方式，所有的,ONU,都能收到相同的数据，但是通过,ONU ID,来区分不同的,ONU,的数据，,ONU,通过过滤来接收属于自己的数据。,10,GPON,工作原理,上行数据,TDMA,方式：,GPON,的上行是通过,TDMA,（时分复用）的方式传输数据，上行链路被分成不同的时隙，根据下行帧的,upstream bandwidth map,字段来给每个,ONU,分配上行时隙。,11,End User,1,End User,3,ONT,End User,2,3,3,1,3,3,2,1,1,1,1,2,ONT,ONT,1,3,3,2,1,1,1,3,3,2,1,1,OLT,加密,解密,解密,解密,1,1,3,3,2,1,1,AES:Advanced Encrypt System,一种国际通用的加密算法,GPON,系统的,AES,加密处理,GPON,支持下行广播数据进行,AES128,加密处理。,只对,GEM,帧中的,Payload,进行加密处理。,GPON,系统定期的进行,AES,密钥交换和更新，提高了线路数据的可靠性。,密钥更换由,OLT,发起密钥更换请求，,ONU,响应并将生成的新的密钥，并分两部分发给,OLT,，且重复发送三次，,OLT,收到了新的密钥后，就要开始进行密钥切换，将使用新的密钥的帧号通过相关的命令通知,ONU,（也是三次），,ONU,在相应的数据帧上切换校验密钥。,12,GPON,的基本特性,GPON,采用,125,s,定长的帧结构，每秒,8,千帧。,GEM,（,GPON Encapsulation Method,）是,GPON,技术优势的集中体现，它直接采用了,GFP,的技术（,ITU-T G.7041,）。,GPON,支持不对称线路速率，下行,2.488 Gbit/s,，上行,1.244 Gbit/s,。,GPM,：,ODN,规格、光接口参数、物理层开销等,传输汇聚层：,实现复用、,DBA,、告警性能等,GEM,封装：,实现多业务支持能力,物理层,OAM,：,ONU,注册、加密等,ONU,管理控制接口：业务管理和,FCAPS,13,GEM,Payload,CRC,PTI,Port ID,PLI,GEM Frame,Ethernet Packet,DA,SFD,Preamble,Inter packet gap,SA,LengthType,MAC client data,FEC,EOF,5 bytes,GPON,系统对以太网帧进行解析，将数据部分直接映射到,GEM Payload,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,14,TDM,TDM data,Payload,TDM fragment,HEC,PTI,Port ID,PLI,GEM Frame,Ingress buffer,TDM Buffer,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。,GEM帧具有定长的特点，对TDM业务传输非常有利。,TDM,业务在,GPON,中的映射,15,OAM,control,OAM,control,Downstream,125,m,s,125,m,s,ATM,(optional),ATM,(optional),Ethernet,(over GEM),Ethernet,(over GEM),GPON,下行帧格式,GPON,标准的,SDH,的,125us,的固定帧,ONU,更容易提取同步信号,更好的延时和抖动性能,EPON,承载,TDM,业务没有具体定义,时钟信息必须通过,PWE3,算法恢复,不同厂家采用不同方法承载，互通性差,GPON,帧结构,16,GPON,业务映射,Layer 2,Layer 3,Layer 4,Layer 5,or more,Layer 1,EPON,GPON,TCP+UDP etc.,IP,Ethernet,PON-PHY,TDM,E1,话音,视频,数据,VoIP,AES(Optional),AAL1/AAL2,AAL5,GEM,Frame,PON-PHY,TDM,E1,话音,视频,数据,VoIP,AES(Optional),17,IFpon,O,N,U,O,N,U,O,N,U,T-CONT,T-CONT,T-CONT,T-CONT,Port,Port,Port,Port,Port,Port,Port,Port,GEM Port,：业务的最小承载单位。,T-CONT:Transmission Containers,。是一种承载业务的,Buffer,。主要用来传输上行数据的单元，引入,T-CONT,主要是为了解决上行带宽动态分配，以提高线路利用率。,IF pon,：,GPON,接口。,业务根据映射规则先映射到,GEM Port,中，然后在映射到,T-CONT,中进行上行传输。,GEM port,可以灵活的映射到,T-CONT,中，一个,GEM Port,可以映射到一个,T-CONT,中去，多个,GEM Port,也可以映射到同一个,T-CONT,中。,一个,ONU,的,GPON,接口中可以包含一个或多个,T-CONT,。,不同的,ONU,用,ONU-ID,标识,不同的,T-CONT,用,Alloc-ID,标识,不同的,GEM-PORT,用,Port-ID,标识,GPON,的复用结构,18,GPON,复用结构,OLT,ONT,T-CONT,T-CONT,GEM Port,GEM Port,19,GPON T-CONT,树形共享媒体接入网络需要分布式复用功能，将需求不同的许多用户和业务汇聚在一起。为了保证,QOS,敏感的业务不受其他业务的影响，需要更高层次的汇聚，在,GPON,称为,T-CONT,。,一个,T-CONT,对应一种带宽业务流，这种业务流有自己的,Qos,特征，,Qos,特征主要体现在带宽保证上，分为固定带宽，保证带宽，保证,/,不保证带宽，尽力转发，混合方式五种。,T-CONT,的主要是从带宽的保证角度而不是从业务的种类（如,CBR,，,UBR,等，这里包含了带宽、延时、抖动等等的考虑），来划分的。,20,Physical Control Block Downstream(PCBd),Payload,AllocID,Start,End,AllocID,Start,End,1,100,200,2,300,500,T-CONT1,(ONT 1),T-CONT 2,(ONT 2),Slot,100,Slot,200,Slot,300,Slot,500,PLOu,PLOAMu,PLSu,DBRu X,Payload x,DBRu Y,Payload y,Upstream,Bandwidth Map,125us,Downstream Framing,Upstream Framing,OLT,ONT 1,ONT 64,GPON,帧结构,21,GPON,的,DBA,技术,GPON系统采用SBA+DBA的方式来实现带宽的有效利用，,GPON,系统通过状态的上报以及,OLT,业务监视（非状态上报）支持动态带宽分配。,GPON,的状态上报,DBA,存在,3,种机制：,PLOu-State Ind DBA,;,DBRu-Piggy-back DBA,;,Payload DBA;,22,Payload,US BW,Map,Data,Report,PCBd,下行方向,上行方向,OLT,ONT,SR-DBA,流程,OLT,根据上次计算的结果在下行帧头中下发,BW Map,。,ONU,根据带宽分配信息在规定的时隙上发送目前,T-CONT,中等待发送的数据状态报告。,OLT,收到,ONU,的状态报告后，经过,DBA,计算并更新,BW Map,，在下一帧进行下发。,ONU,收到,OLT下发的,BW Map,消息后，在指定的时隙上发送数据。,23,在,OLT,处监视从,NSR-ONU/ONT,来的信元数据流的算法,过程,(Procedure),：,Step1,：在确定的间隔,(interval),内监视,OLT,接收到的信元数目。,Step2,：通过使用在,Step1,中的实时监控,(real time monitoring),结果来计算利用速率,(utilization rate),。,Step3,：通过比较利用速率和极限值，来认识,(recognize),拥塞程度。,D,t,i,j,Di,Dj,NSR(Non Status Reporting)-DBA,NSR-DBA,实现,24,GPON,关键技术,测距,OLT,通过,Ranging,测距过程获取,ONU,的往返延迟,RTD,（,Round Trip Delay,），从而指定合适的均衡延时参数,EqD,（,Equalization Delay,），保证每个,ONU,发送数据时不会在分光器上产生冲突。,OLT获取序列号和Ranging的过程都需要开窗，即Quiet Zone，暂停其他ONU的上行发送通道。,ONU3,ONU2,ONU1,OLT,25,GPON,业务处理流程,ONU,侧：对,UNI,接口接收到的业务流进行流分类，流分类的结果定义为,Virtual UNI,（一般就是,VLAN,或者,802.1p TAG,）,Virtual UNI,映射到指定的,GEM port,，多个,Virtual UNI,可以映射到同一个,GEM port,。,ONU,再将,GEM port,分配到指定的,T-CONT,。,OLT,侧：,OLT,从,T-CONT,中拆出,GEM,帧，然后对每个,GEM port,接收到的业务流分别进行流分类，,CVLAN,切换为,SVLAN,，以及上行网络侧,VLAN,的,802.1p,优先级，再基于,802.1p,调度后发送到,SNI,接口,26,GPON,与,EPON,比较（,1,）,27,GPON,与,EPON,比较（,2,）,29 dB,24dB,20 dB,Maximum loss,15 dB,10 dB,5 dB,Minimum loss,PX30,PX20,PX10,Table 802.3ah for optical path loss,30 dB,15 dB,Class C,28 dB,25 dB,20 dB,Maximum loss,13 dB,10 dB,5 dB,Minimum loss,Class B,Class B,Class A,Table G.984.2 Classes for optical path loss,33 dB,18 dB,Class C+,EPON,FP+PIN,激光器,常规,ODN,：,1,：,32,分路比下传,20km,GPON,DFB+APD,激光器,常规,ODN,：,1,：,64,分路比下传,20km,28,ETH/TDM,GEM,GTC/T-cont,Flow control/Classification,GPON,业务承载层,PON QoS,处理机制,DBA,VLAN/COS/PQ/GTS/POLICING,GPON,与,EPON,比较（,3,）,ETH/TDM,TDM,业务（非电路仿真方式）为面向连接，系统可以通过静态配置带宽严格保证面向连接的,QoS,。,ETH,业务（包括电路仿真方式的,TDM,业务）主要是基于二层,VLAN,、,COS,等标识进行业务的,QoS,处理,GEM,在,GEM,层主要是针对每个,GEM Port,进行业务流分类，类似于,DSLAM,的单,PVC,多业务的处理方式。,针对流分类后的业务分别进行优先级修改、流量监管和转发处理。,GTC,QoS,处理的最小单元是,T-CONT,，,T-CONT,可以看作是,ONU,业务流的承载容器，调度机制是,DBA,。,DBA,的算法是,GTC,的,QoS,处理性能的关键。,ETH/TDM,DBA,EPON,业务承载层,29,GPON,与,EPON,比较（,4,）,PON CES,Native TDM,Native模式是GPON 标准附录中规定的一种TDM承载方式，它借助GPON的8K帧头进行边界定位，把TDM业务直接承载在GEM帧内。,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。,GEM帧具有定长的特点，对TDM业务传输非常有利。,EPON/GPON,均可以采用,CES,方式,CES,技术实现分为,PWE3,和,MEF8,两种协议,MEF8,通过以太网（,MAC,地址）进行电路仿真，,PWE3,通过,IP,网（,IP,地址）进行电路仿真,30,GPON,与,EPON,比较（,5,）,EPON OAM：标准以太网OAMCTC扩展OAM,802.3ah、802.1ag、Y.1731规范了以太网OAM，但是由于以太网较早成熟很多设备已经定型而且有各自的应用场景，因此改起来不容易。中国电信企标对OAM的扩展，对全球EPON产业链的影响还不够大。,GPON OAM：G.984.4 PLOAM,OMCI,GPON是运营商主导的标准，考虑更周全，例如光链路诊断、OMCI和PLOAM等。EPON借鉴GPON在OAM和保护方面增强了很多，但到底是企业级标准，还是有局限性。,31,