中国移动面向全业务的PON发展（烽火刘宝见）.ppt

面向全业务的PON发展,网络产出线 刘宝见,汇报提纲,1,FTTX技术基础,2,3,FTTX建设规划与探讨,GPON承载WLAN的解决方案,多样化的接入层建设方案,多种模式 FTTN/C/B/H,多种形态 DSLAM/AG/xPON,多种接入 DSL/LAN/光接入,多种技术 P2P/P2MP/有无源,接入层建设,接入层位于传送网的边缘层，承载的业务多种多样，建设的场景错综复杂，从而决定接入层建设方案也琳琅满目。,FTTX是网络接入层的热门选择,Apply Server,业务管理层,网络控制层,EMS,MediaX,IOSS,NGN/IMS,PC,IPTV,ADSL2+/ VDSL2,DSLAM,PSTN,核心承载层,边缘接入层,Internet,PC,STB,IP TV,CATV,ONT,Phone,Varied BTS,xPON OLT,ADSL/ ADSL2+,POTS,MSAN,PC,PC,IPTV,五类线,LAN,在边缘接入层，PON定位于可同时提供语音、高带宽接入的设备；贯穿PSTN、NGN、IMS不同网络的重要设备类型。,FTTX技术分类,PON技术是FTTX的主要实现形式 FTTX是接入网中一类技术的总称，具体的选项很多。,FTTH：Fiber To The Home FTTO：Fiber To The Office FTTB： Fiber To The Build,FTTC：Fiber To The Curb FTTN：Fiber To The Node,问题：PON=FTTX？,PON的基本概念,Passive Optical Network 无源光网络,OLT,ONU,无源分光器,PSTN,Internet,CATV,ONU,ONU,PON是一种点到多点（P2MP）结构的无源光网络； PON由光线路终端OLT（Optical Line Terminal）、光网络单元 ONU （ Optical Network Unit）和光分配网络ODN（ Optical Distribution Network）组成；,无源分光器,PON系统采用WDM技术，实现单纤双向传输（强制）。ITU-T定义的TDM PON允许采用双纤，但现实中很少采用。 GPON采用上下行非对称速率，上行速率为1.244 Gbit/s ，下行速率为2.488Gbit/s 波长分配方案普遍遵循ITU-T G.983.3标准。,1490nm,1310nm,Data,Data,TDM PON的工作模式,广播方式,在ONU注册成动后分配一个唯一的LLID（逻辑链路标识）； 在每一个以太网帧前添加一个LLID，替代以太网前导符的最后两个字节（不改变原有帧结构）； ONU接收数据时，仅接收符合自己的LLID的帧或者广播帧。,PON的原理：下行数据演示,TDMA方式,PON的原理：上行数据演示,原则：任一时刻只能有一个ONU发送上行信号，系统才能正常工作 不同的ONU分配不同的时间片，轮流发送上行数据；每个ONU发送上行数据的时间片可以是动态的，时间片的大小和多少在宏观上表现为带宽的大小 由于数据速率非常高，因此细微的由ONU的距离不同而产生的时延应该在发送上行数据的时候予以考虑需要测距,GPON的基本特性,GPON采用125s定长的帧结构，每秒8千帧（承载TDM业务是强项） GEM（GPON Encapsulation Method通用封装方式）是GPON技术优势的集中体现，可以满足多业务的承载。,GPON的管理体系结构,GPM：定义ODN规格、光接口参数、物理层开销等,传输汇聚层：实现业务封装、复用、DBA、告警性能等,管理帧：完成ONU注册、加密等,ONU管理控制接口：业务管理和FCAPS,以太网业务在GPON中的映射方式,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。,TDM业务在GPON中的映射方式,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。,各个ONU和OLT的距离都不一样，光信号在光纤上的传输时间不一样，到达各ONU的时刻不一样。 OLT给每个ONU分配不同的时隙来发送上行的数据，如何保证各ONU能够精确定位时隙？ 多个ONU的上行数据如何不冲突，实现帧同步？,OLT,ONU1,ONU2,ONU3,ONU4,GPON的关键技术-测距,测距原理,测距的过程： OLT通过Ranging（距离修正）测距过程获取ONU的往返延迟RTD（Round Trip Delay），计算出每个ONU的物理距离; 然后指定合适的均衡延时参数EqD（Equalization Delay），从而保证各ONU能够精确定位时隙，继而确保每个ONU发送数据时不会在OLT上产生冲突； Ranging的过程需要开窗，即Quiet Zone，暂停其他ONU的上行发送通道。OLT开窗通过将BWmap设置为空，不授权任何ONU时隙来实现。,什么是DBA？ DBA, Dynamically Bandwidth Assignment(动态带宽分配) ； DBA是一种能在微秒或毫秒级的时间间隔内完成对上行带宽的动态分配的机制 为什么需要DBA？ 可以提高PON端口的上行线路带宽利用率; 可以在PON口上增加更多的用户; 用户可以享受到更高带宽的服务，特别是那些对带宽突变比较大的业务；,GPON的关键技术-DBA,DBA的实现机制,DBA功能的实现机制主要包括以下几个部分： OLT或ONU进行拥塞检测； 向OLT报告拥塞状态; 按照指定参数更新OLT分配带宽; OLT按照新分配的带宽和T-CONT类型发送授权; DBA操作的管理。,OLT内部DBA模块不断收集DBA报告信息，进行相关计算，并将计算结果以BW Map的形式下发给各ONU。 各ONU根据BW Map信息在各自的时隙内发送上行突发数据，占用上行带宽。,DBA的实现过程,DBA技术带来的优势,提高带宽利用率 无DBA,利用率40% 有DBA,利用率达到80% 减小平均时延 无DBA:100ms 有DBA:10ms,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,GPON中的业务处理流程,GPON接口参数指标,汇报提纲,FTTX技术基础,3,FTTX建设规划与探讨,GPON承载WLAN的解决方案,2,1,Internet,NGN/IMS,CO,Home,Curb,Build,OLT,FTTH,FTTB+LAN,FTTC+DSL,光纤,光纤,光纤,五类线,双绞线,SNI,UNI,Fiber To The Home,Fiber To The Build,LAN,Fiber To The Curb,xDSL,CATV,NT,FTTC+EoC,光纤,同轴电缆,Fiber To The Curb,EoC,NT,FTTB+WLAN,光纤,WLAN,Fiber To The Build,PON组网模式,家庭用户FTTH组网,OLT,视频服务器,BRAS,AAA Server,IP,Internet,头端设备,别墅、高档小区,局端机房,IPTV,PC,HG260,ONU,ONU,ONU,ONU,1 x N,1 x N,小区机房,高档公寓楼,分光器,分光器,分光器,HG260,HG260,HG260,HG260,IMS,SIP或普通电话,IPTV,PC,ONU,ONU,对投资有收益的高端住宅用户，可以考虑直接采用光纤入户，开展IPTV、高速上网、互动游戏、IP语音等多重业务，利用差异化接入手段发展高端用户； 可以根据情况将OLT部署在局端/小区机房，方便维护，可以在小区进行分光，也可以在大楼分光，ONU部署在用户房间。,SIP或普通电话,BRAS,IAD,GPON MDU,PC,TEL,METRO-E Network,TL1/XML/FTP/CORBA/MML,Internet,HG,BTV/VOD,TEL,PC,PC,TEL,GPON MDU,GPON MDU,GPON OLT,GPON OLT,SIP/MGCP,针对中等价值客户，带宽需求不高或者五类线已经布好的的小区，采用低成本的FTTB模式。 OLT放在局端/小区机房，高层可以考虑在楼内进行分光，其他可以考虑在小区分光。宽带和语音通过ONU统一接入，并在用户侧进行分离。,SNMP,IPTV 头端,IMS,家庭用户FTTB/C组网(LAN+POTS),商业客户FTTB典型组网图,针对商企客户专门设计的SBU终端设备可以为用户提供GE/FE、E1等接口，满足用户宽带、PBX接入等业务的接入； 分光器可以根据需求放在室外交接箱、大楼内； 可以根据情况采用FTTO/FTTB建设模式；,PBX,FE,E1,FE,SBU,AN5516-01,局端机房,IAD,交换机,ONU,MDU,科技园区,写字楼,酒店,FE,网吧用户FTTH/FTTB组网图,网吧一条街,零星网吧,零星网吧,OLT,GPON的组网方式对于成片网吧的接入，可以节省大量的光纤资源； 在提供宽带接入的同时，可以提供语音的接入（话吧）； 建议采用ONULSW方式实现网吧接入，划清维护界面；,交接箱,交接箱,FE,ONU/MDU,LSW,县市/乡镇,农村宽带通信项目的特点就是接入网点分散，单点用户数量较少，宽带需求量较小，ARPU值低，环境复杂，一般没有机房或者机房条件较差； GPON的树型组网方式充分适应农村地形特点，有效节约光纤，终端可以提供FE或者E1接口，能够充分满足农村宽窄带需求，按照实际业务需求合理规划建设OLT和ONU，降低投资。,OLT,局端机房,村屯,远端宽窄带接入设备,ONU,Splitter,MSAN,POTS,80,20,60,40,Splitter,PON,ADSL,PC,TEL,农村宽带通信FTTC组网,典型案例-版纳移动世纪金源接入项目,21组团,20组团,19组团,18组团,16组团,15组团,13组团,14组团,10组团,11组团,世纪金源一期,世纪金源二期,版纳移动世纪金源接入项目,项目背景： 世纪金源集团西双版纳滨江果园避寒度假山庄二期是版纳分公司继一期后规模最大的社区接入项目，是集居住、商业、旅游、休闲为一体的大型社区，覆盖10676户，其中FTTB为3877户（已做了综合布线），FTTH为6799户。 通过该社区全业务接入，可以较好的提升移动公司的全业务接入能力，较大地拓宽有线宽带接入的市场，有效地制约了竞争对手的发展，同时也可以达到了维系老客户的目的； 二期工程共分为12个地块10组团，11组团，13组团,14组团,15组团,16组团, 18组团,19组团,20组团,21组团及4个商业区和1个学校,1个中心区 项目方案： 世纪金源2期19，20组团及商业街在接到省公司指导意见前,开发商已做好室内综合布线,经与省公司协商确定19，20组团及商业街以FTTB为主要接入模式.共新建ONU230台,其中AN5506-09B型204台， AN5506-07B型26台 ，其余采用FTTH接入。,社区接入项目方案拓扑,FTTx组网的建议,FTTB+LAN方式： 单PON口下挂用户数不超过512线，分光器分光比建议不超过1：32，否则OLT交换存在阻塞隐患，并且OLT下行带宽无法得到保障； 为保证整个线路的光功率达到指标，OLT的覆盖距离控制在20KM以内； FTTH方式： 按照省公司的指导意见，分光器分光比不低于1：64（1：128尚未规模商用），节省PON口资源； 为保证整个线路的光功率，OLT的覆盖距离应尽量控制在8KM以内； 为降低业务配置复杂度以及维护压力，FTTH和FTTB的不同业务尽量不要配置在1块 PON板卡上面；,线路光功率预算 OLT的发光功率为1.5dB-5dB，计算光功率时按均值3dB考虑，ONU的接受灵敏度为-8 -26dB，再考虑3dB的系统冗余度，整个线路允许的最大衰耗为-26dB； 线路衰耗来源：-26dB=-20dB（1：64分光器插损）-4dB（8KM*0.5dB/KM）-2dB（4个冷接头*0.5dB）,PON的上联组网模式,PTN重任在肩 PTN已成为移动传输网络的中坚力量，承载2G/3G/4G及集团客户等,PON上行需求 只能满足近期OLT上行需求,弹性管道与刚性需求 PTN为分组化业务承载而生，拥有灵活的Qos机制，但带宽资源无法满足PON为代表的刚性需求,核心层,接入层,OTN,汇聚层,PTN,BRAS,SR,OTN,演进满足： 管理维护： 建网成本： ,适合近期或OLT上行带宽需求较小场景,PTN下挂PON,PON的上联组网模式,核心层,接入层,OTN,汇聚层,OTN,BRAS,SR,PTN,演进满足： 管理维护： 建网成本： ,适合中期或OLT上行带宽需求较大场景,OTN,OTN 2,SR,PTN,OTN 1,演进满足： 管理维护： 建网成本： ,适合中远期或OLT上行带宽需求较大场景,网络扁平化 OLT直连SR/BRAS PON+OTN(下沉)+SR,双上联双归属保护,静态Trunk+动态Trunk,1+1主备端口保护,方式一：链路聚合保护 OLT的多个上联端口的物理链路捆绑在一起，逻辑上形成一条链路。这种保护方式实现简单，多个上联口可负荷分担，其中一条链路出现故障，其它端口还可以正常工作； 方式二：主备端口保护 OLT配置一对上联端口，主端口正常情况处于工作状态，备用端口正常情况处于非工作状态。端口检测到链路故障后，业务倒向备用端口上联； 方式三：双归属保护 OLT双上联到两台SR/BRAS设备， SR/BRAS设备运行VRRP协议，发送心跳报文，其中一条出现故障的链路SR/BRAS会告知另外一台SR/BRAS启动保护链路；,OLT上联保护方式,下一代PON的发展方向,下一代PON的主要技术特征包括：,下一代PON的主要技术： 10G EPON、NGPON(XGPON12)、NGPON2 WDM-PON、WDM-TDM PON(HPON),PON技术演进路线,10,2,1,Line Rate（GB/s）,2002,0,622Mb/s BPON,2004,1.25Gb/s EPON,2008,2.5Gb/s EPON,2010,2015,NGA1:借鉴10G EPON技术成果,考虑当前GPON和ODN网络兼容，在上行速率、技术工艺方面根据GPON的规划要求进行重新定义,WDM-TDM PON,NGA2:不考虑当前GPON和ODN网络兼容，发展高速率、长距、大分光比的WDM-TDM混合 PON网络,秉承一致的协议和管理方式，多种速率可以完全兼容并实现平滑升级,发展高速率、长距、大分光比的WDM-TDM混合 PON网络 ，国家863项目,2.5Gb/s GPON,GPON继承了BPON 众多技术特性，但不兼容BPON,基于16/32波道、单波道1.25/2.5G速率的WDM PON系统，未来兼容TDM PON,10Gb/s GPON,10Gb/s EPON,WDM PON,SNI,AWG 阵列波导光栅,l1,l2,WDM-PON,WDM-PON将已经在骨干网上广泛使用的DWDM技术引入到接入网中，将光纤中传送的信号根据不同的波长分配到互不重叠的不同波长通道上，从而可以在同一根光纤上同时传输多个不同的通道的信号。,WDM-PON技术特点（1）,节约光纤和ODN成本 GPON : 每根光纤承载2 个波长 (1490nm, 1310nm) WPON : 每根光纤双向可承载C波段16 64个波长，节约光纤资源16到64倍,Original Band,Extended Band,Short Band,Conventional,Long Band,O-band,E-band,S-band,C-band,L-band,1260,1360,1460,1530,1565,1625 nm,光纤衰耗系数降低,WDM-PON技术特点（2）,传输距离更长,27dB = 17dB (分光器) + 10dB (fiber 0.35dB/km + 0.15/km) = GPON 20km,27dB= 5dB (AWG) + 23dB (fiber 0.2dB/km + 0.15/km) = WPON 63km,相同光链路预算,AWG插入损耗低+光纤衰耗系数低,WDM-PON技术特点（3）,网络更简单、更具有扩展性,GPON 时分PON,WPON 波分PON,下行采用广播方式（点到多点连接） 复杂的协议 (测距, MPCP, DBA) 复杂的MAC控制 高OPEX(运营成本) 发送端采用突发模式 ONU突发发送 OLT突发接收 速率受限于10Gb/s以内,高可靠性点到点的连接 （高安全性） 协议透明传送 简单的以太网 MAC 低OPEX 简单的连续发射机 高可扩展性 : 16G (1G x 16 s) 160G (2.5G x 64s),连接方式,控制协议,工作模式,扩展性,汇报提纲,FTTX技术基础,FTTX建设规划与探讨,GPON承载WLAN的解决方案,3,1,2,承载WLAN的两种组网方案,交换机支持POE更成熟 整体部署具备一定的便利性 缺乏带宽和QoS保障、故障定位等完善的OAM 机制，导致带宽无法保证，业务质量下降 运维管理和故障排查存在较大困难 投资成本高,具备完善的带宽和QoS保障、故障定位等完善的OAM机制，可保证用户带宽和业务质量 运维管理和故障排查便利 FTTH等部分场景下POE的支持存在困难，需外接远端电源为AP供电,采用PON技术作为WLAN回传的主流技术，优选方案二,OLT,POE ONU,AP,ODN,WiFi ONU,PTN/SDH,Switch,POE Sw,POE Sw,AP,AP,1,2,2,PON是WLAN承载平台的首选技术,组网灵活,技术优势,运维管理,扩展开放,通过北向接口，纳入传输综合网管，实现集中管理 PON网络为无源光网络，可靠性提高，运维成本降低,汇聚收敛能力强大，适合WLAN“量大点散”的接入需求 FTTX组网灵活，能应对多种WLAN回传的运用场景,高带宽、高性能的数据承载能力 高密度接入、扁平化网络，实现低成本、高覆盖 技术成熟度高，成本投入风险低,统一标准规范 支持互联互通，已基本实现异厂家互通 未来可平滑升级到下一代PON技术，保护现有投资,WLAN热点覆盖应用场景,热点覆盖PON+WLAN解决方案,BRAS/SR,OLT,ONU （8/16/24FE/PoE）,SFU （1/4路FE/GE）,FE，PoE,FE,AP,AP,AP壁挂、吸顶，独立式瘦AP,滤波合路器,大功率AP,2G/3G,FE/GE,AC,IP城域网,弱电间、设备间，分布式瘦AP,室内天线,ONU接入AP数量：124个 ONU具备824路PoE功能 大功率AP上联超过百兆，SFU提供GE接口，应用场景低于10 AC在OLT侧，控制所有远端AP,分光器,野外SFU （内置大功率AP）,集团客户WLAN场景,集团客户PON+WLAN解决方案,BRAS/SR,OLT,ONU （8/16/24FE/PoE）,SFU （1/4路FE/GE）,FE，PoE,FE,AP,AP,AP壁挂、吸顶，独立式瘦AP/胖AP,AP,FE/GE，PoE,IP城域网,ONU接入AP数量：124个 ONU具备824路PoE功能 大功率AP上联超过百兆，SFU提供GE接口，应用场景低于10 远端AP可以独立控制，通过SSID、VLAN隔离内外网,AP壁挂、吸顶，独立式瘦AP /胖AP,企业内部网,企业内网 路由器,汇聚交换机,内网SSID,内网SSID,外网SSID,外网SSID,内网CVLAN,外网CVLAN,内网SVLAN,外网SVLAN,AC,分光器,家庭用户WLAN场景,家庭用户PON+WLAN解决方案,BRAS/SR,OLT,ONU （8/16/24FE/PoE）,SFU （1/4路FE/GE）,FE，PoE,FE,AP,AP,AP壁挂、吸顶，独立式胖AP,FE/GE,IP城域网,SFU置于门口媒体箱内，外接AP,ONU接入AP数量：124个 ONU具备824路