广电网络EPON应用解决方案V1.doc

广电网络epon应用解决方案傲信通讯系统（上海）有限公司2006年10月傲信通讯有线网络中epon应用解决方案资料版本： 产品版本： bom编码： 通过傲信通讯系统有限公司代理商购买产品的用户，请直接与销售代理商联系。直接向傲信通讯系统有限公司购买产品的用户，可直接与公司总部联系。傲信通讯系统（上海）有限公司地址: 上海市广中西路757号多媒体大厦9楼邮编: 200072电话: 021 51095200传真: 021 61404300目录1.前言42.epon技术简介52.1.epon的产生52.2.epon的标准化进程52.3.epon的网络结构62.4.epon的关键技术72.5.epon的优势83.傲信通讯epon 产品简介93.1.傲信通讯epon产品93.2.傲信通讯epon产品功能表104.广电网络epon解决方案134.1.广电网络接入网现状分析134.2.广电网络进行双向改造的必要性134.3.双向改造的技术选择144.3.1 cmts双向改造144.3.2、epon技术进行双向改造144.4.入户问题的解决：165.epon方式双向改造的业务能力分析161. 前言广电网络行业主要负责有线广播电视网络建设、开发、经营和管理及有线电视节目的收转和传送。近年来广电行业的迅猛发展，建设投入的增加，其业务也逐渐扩大，逐渐形成了现有的以光纤为主的有线电视光纤、电缆混合网络。有线电视用户可通过有线广播电视光缆网收看到多套稳定、清晰的电视节目和收听多套广播电台高保真立体广播。随着用户对新业务需求的增加，使得广电网络迫切的需求在开展广播电视基本业务的同时，利用有线广播电视网的宽带网络优势，开发广播电视网络的增值业务，例如宽带ip、数字电视、广播系统等。由于epon系统在光纤网络传输方面的天然优势，使得它在广电网络应用中存在非常大的潜力。2. epon技术简介2.1. epon的产生随着ip技术的不断完善，大多数的运营商已经将ip技术作为数据网络的主要承载技术。ip与ethernet的无缝结合和优良的可扩展性而具备很多天然优势，使得以太网技术能够提供高速internet服务、分组话音和视频业务，而费用远远低于其他方式。从总的发展趋势看,在接入网中馈线光纤必将代替馈线电缆，直接向用户挺进，实现纯光纤接入，而同时ip与以太网的天然结合优势也愈发突出，于是，基于以太网的无源光网络（epon）应运而生。2.2. epon的标准化进程由于以太网技术的高速发展，使得atm技术完全退出了局域网。因此把简单经济的以太网技术与pon的传输结构结合起来的epon概念，自2000年开始引起技术界和网络运营商的广泛重视。在ieee802.3efm（ethernet for the first mile）会议上，加速了epon的标准化工作。2001年5月，ieee成立了efm研究组。同年7月，ieee802lmsc（lan/manstandards committee）批准了ieee efm小组提出的项目授权请求。9月，ieee成立ieee 802.3ah efm task force，准备起草epon标准。 2002年，epon标准草案出台，许多关键技术的研发都进入突破阶段，国内外众多设备制造商开始积极向市场进军。 2003年，国际上针对epon标准的制定工作已经进入到文稿整理阶段，epon标准的推出已经排上议事日程。epon标准ieee 802.3ah已于2004年6月正式颁布。中国信息产业部也于2005年正式制订了有关epon的中国标准-2003h34 接入网技术要求-基于以太网方式的无源光网络（epon）。ieee制定epon标准的基本原则是尽量在 802.3体系结构内进行epon的标准化工作,最小程度地扩充标准以太网的mac协议。这就最大程度的继承了以太网经过长期、大规模实践检验积累下来的宝贵技术经验。epon将以太网技术与pon技术结合,天生具有以太网的诸多优势，如技术简单、成熟、良好的兼容性及可对ip业务进行有效承载等。2.3. epon的网络结构一个典型的epon系统由olt、onu、odn组成。olt（opticalline terminal）放在中心机房，onu（optical network unit）为用户端设备。odn（optical distributed network）是光配线网，主要由一个或数个分光器（splitter）来连接olt和onu，它的功能是分发下行数据并集中上行数据。olt既是一个交换机或路由器，又是一个多业务提供平台，提供面向无源光纤网络的光纤接口。olt除了提供网络集中和接入的功能外，还可以针对用户的qossla的不同要求进行带宽分配，网络安全和管理配置。分光器是一个简单设备，它不需要电源，可以置于全天候的环境中，一般典型的分光器的分线率为2、4、8、16或32，并可以多级连接。在epon中，olt到onu间的距离最大可达20km。如图1所示。 图1：epon网络结构图epon中的onu采用了技术成熟而又经济的以太网络协议，在多端口的onu中集成了以太网第二层交换功能。这种类型的onu可以为多个最终用户提供相当高的共享带宽。因为都使用以太网协议，在通信的过程中，就无需协议转换，而实现onu对用户数据的透明传送。远程业务分配控制（remote provisioning）管理可以让运营商通过中心管理系统对olt、onu等所有网络单元设备进行管理，同时可以很灵活地根据用户的需要来动态分配带宽。2.4. epon的关键技术epon系统的设计主要在以太网模型的物理层和mac层，其关键技术都在mac控制层上完成，即一般而言的pon传输层。传输层负责olt和多个onu之间在下行方向和上行方向以太网信元的正确传输，保证olt和onu的发送和接收机调准在正确的光功率电平上；并控制每个onu的上行传输，避免上行以太网信元的碰撞。其包含如下几个主要关键技术。测距：根据epon标准所定义，epon为点对多点拓扑结构，上行方向采用tdma技术实现信息传送。各个onu与olt之间的逻辑距离是不相等的。olt需要有一套测距功能来测试每一个onu与olt之间的逻辑距离，并据此来指挥onu调整其信号发送延时，使不同距离的onu所发送的信号能在olt处准确地复用在一起。带宽分配：上行方向信道中的传输是采用时分复用接入方式来共享光纤的，各个onu收集来自用户的信息并以1.25gbit/s以上的高速向olt发送数据，不同的onu发送的数据占用不同的时隙。随着各种宽带业务的发展，用户对带宽的需求肯定越来越大，如何根据不同用户的业务类型与业务特点合理分配信道带宽，使网络提供者以一套最有效的手段利用网络资源，是决定epon系统性能的关键技术之一。时钟提取：对于系统的高速率，快速同步是必须解决的核心问题。而其中onu和olt以及上下行比特码的时钟一致是其中的关键，目前一般都采用pll（锁相环）从下行信号中提取时钟，利用帧同步字检测方式实现帧同步。搅动：由于pon固有的组播特性，为了保证信息有起码的保密性，系统必须采用所谓搅动的保护措施。该措施介于传输系统扰码和高层编码之间，这种搅动功能实施信息扰码并能为信息保密提供低水平的保护。 同步接收：epon是一个网同步系统，需要实现olt与onu之间的快速同步。各个onu与olt都需要有一个同步接收的问题，否则一旦发生bit错位或者相位突变，数据接收错误不但影响到数据严重丢失，不断重传，还有可能导致网络拥塞和网络瘫痪。2.5. epon的优势由于epon系统的odn部分没有电子部件，无需电源供应，因此容易铺设，基本不用维护，建设维护成本低。epon系统对局端资源占用很少，模块化程度高，扩展容易，投资回报率高。同时epon系统从标准定义开始就着眼于多业务平台，对于向全ip网络过渡是一个很好的选择。epon目前可以提供上下行对称的1.25gbit/s的带宽，并且随着以太网技术的发展可以升级到10gbit/s，能满足对于未来高带宽的多业务应用需求。epon作为一种点到多点网络，以一种扇出的结构既节省光纤的资源，同时这种共享带宽的网络结构能够提供灵活的带宽分配。epon可以通过在olt与onu之间的多点控制协议（mpcp）实现和保证不同用户的qos。3. 傲信通讯epon 产品简介 3.1. 傲信通讯epon产品傲信通讯的epon产品遵从ieee 802.3ah及信息产业部基于以太网方式的无源光网络（epon）的相关标准。该系统主要由olt设备olt-cc6500-4和onu设备onu -ee2900系列组成。无论是olt还是onu都包括两种类型的接口：epon接口和以太网接口，epon接口主要用于olt与onu相连，olt中的一个epon接口可通过分光器与最多64个onu相连，olt产品一般支持多达4个epon接口。最大同时支持256onu接入网络。傲信olt-cc6500-4产品介绍：傲信olt-cc6500-4为模块化的olt产品，它包括4个sfp千兆接口、一个固定配置的epon接口、三个epon接口扩展槽，每个epon扩展槽可插一个单口epon接口卡。因此在满配置时，olt-cc6500-4支持4个sfp千兆口，4个epon口，在64分光比下最大可接入256个onu。傲信onu-ee2900系列onu产品介绍：傲信onu-ee2900系列onu配合olt产品，可满足光纤到户、光纤到办公室及光纤到大楼的用户需求，onu都包括一个固定配置的epon接口，根据以太网接口的不同有光纤到户及光纤到办公室的onu-ee2900-2(两个以太网口)，onu-ee2900-5(五个以太网口)，光纤到大楼的onu-ee2900-16(16个以太网口)、onu-ee2900-24(24个以太网口)。通常我们称onu-ee2900-2为ftth onu，onu-ee2900-5为ftto onu，称onu-ee2900-16和onu-ee2900-24为fttb onu。3.2. 傲信通讯epon产品功能表局端olt cc6500-4用户端onu-ee2900-16/24用户端onu-ee2900-2/5机框尺寸432mm (w) x 400mm (d) x 434mm (h)432mm (w) x 200mm (d) x 434mm (h)180mm (w) x 132mm (d) x 25mm (h)电源dc-48v（双电源冗余）电源ac120-240v宽电源适配120-240v宽电源适配120-240v宽电源适配端口扩展插槽数量3个，每个可插入一个olt modconsole口1个，rj111个，rj11lan端口（带外管理端口）1个，rj45 10/100base-t通过olt集中管理通过olt集中管理上行接口4个ge接口， sfp连接器，另有两个10/100/1000base-t1个pon接口1个pon接口上行接口介质单模光纤或、多摸光纤或双绞线单模光纤单模光纤上行接口连接器lc连接器sc连接器sc连接器下行接口1个固定pon接口，另有三个扩展插槽可扩展3个pon接口，最大共提供4个pon接口分别为16、24个10/100m以太网双绞线接口2/5个10/100m以太网双绞线接口遵守标准ieee 802.3ah、 信息产业部：基于以太网方式的无源光网络(epon)ieee 802.3ah、 信息产业部：基于以太网方式的无源光网络(epon)ieee 802.3ah、 信息产业部：基于以太网方式的无源光网络(epon)pon接口光纤单模光纤单模光纤单模光纤pon接口连接器sc连接器sc连接器sc连接器每个pon接口的最大分光比64pon接口速率双向1 gbps双向1 gbps双向1 gbps光通道损耗预算29 db29db29dbpon接口工作波长发送: 1490 nm发送：1310发送：1310接收: 1310 nm接收：1490接收：1490高级特性二层交换能力无阻塞线速交换能力无阻塞线速交换能力64kmac地址表8kmac地址表支持igmp snooping支持igmp snooping支持rstp支持rstp支持4094个vlan（802.1q）支持4094个vlan（802.1q）多达4个上联ge口的汇聚（ieee 802.ad）pppoe透传pppoe透传pppoe透传qos支持绝对优先级、加权优先级算法支持绝对优先级、加权优先级算法支持绝对优先级、加权优先级算法支持ieee 802.1p支持ieee 802.1p支持ieee 802.1p支持端口固定优先级支持端口固定优先级支持端口固定优先级pon接口sla，最小带宽保证、最大带宽限制pon接口sla，最小带宽保证、最大带宽限制fe以太网端口双向最大带宽分别限制fe以太网端口双向最大带宽分别限制支持ip tos支持ip tos支持ip tospon接口动态带宽分配(dba)pon接口动态带宽分配(dba)pon接口动态带宽分配(dba)安全onu认证(防止非法onu接入)支持mac地址过滤支持mac地址过滤pon下行数据aes128加密支持基于tcp端口号的数据包过滤支持基于tcp端口号的数据包过滤端口隔离功能环路检测功能并阻断环路环路检测并阻断环路支持基于udp端口号的数据过滤支持基于udp端口号的数据过滤系统管理ftp,snmpv1&v2c,telnet,console通过olt集中管理通过olt集中管理光链路长度测试支持onu环回测试支持带内管理与带外管理onu 自动识别工作温度0-55-10-60-10-604. 广电网络epon解决方案4.1. 广电网络接入网现状分析广电网络其接入普遍采用hfc网络结构，从接入层次上可分为前端、分前端、光节点及同轴入户网络等各个层次，结构如下：前端分前端分前端光节点 光节点 光节点 光节点 广电hfc网络示意图同轴分配网广电hfc网络有如下特点：1、 从前端到光节点采用光纤为传输介质，光节点以下采用同轴电缆入户。2、 光缆的覆盖范围广，但光缆的芯数不多，一般每个光节点处的纤芯数量为4芯。3、 每个光节点的覆盖用户一般不超过2000户，目前国内最为典型的覆盖用户为500户以下4.2. 广电网络进行双向改造的必要性传统的hfc网络为单向广播型网络，这样的网络已经越来越不适应当前的业务需要1、 交互电视需要将用户的指令信息回传到网络中心（或前端），单向网络无法满足此需求2、 数据业务需要双向通道，单向网络无法开展基于数据的增值业务。当前数字电视平移已是大势所趋，传统hfc网络的双向改造已经整个行业的广泛共识4.3. 双向改造的技术选择hfc网络从总的带宽资源来说是有优势的，但如何把带宽传递到每一个家庭，当前有多种技术可供选择：4.3.1 cmts双向改造采用cmts方式进行双向改造已经得到了大范围的使用，其基本做法如下：1、 对hfc网络中的单向设备如放大器进行双向改造。2、 在光节点处安装光回传发射机，将用户的上行数据回传到cmts3、 根据网络规模及光纤资源的实际情况，cmts设备一般会位于分前端或者前端4、 在不使用波分设备的情况下，从每个光节点到cmts整个系统需要使用2条纤芯5、 用户通过cm设备连接电脑及机顶盒，cm通过双向hfc网络与cmts连接，从而实现数据通信。cmts双向改造的主要特点如下：1、 每个光节点需要对应一个上行物理通道（光纤），可能造成分前端的光纤不足。2、 每个光节点的下行带宽只有38m左右，上行带宽在10m左右，对于500户的光节点，每户的静态平均带宽不到80kbps，业务承载能力不足。3、 对线路的质量要求比较高，特别是反向噪声的控制是一个长期未能很好解决的问题。4、 为了减少反向回传噪声或者提高每用户的网络带宽，往往采用减少光节点覆盖范围的办法，这又造成回传光纤资源的紧张，增加cmts头端的设备投资。5、 电缆入户问题极其简单，不需要重新铺设线缆，因而没有穿墙打洞等问题。4.3.2、epon技术进行双向改造有线网络的双向建设一直在探索中得到发展，从2000年开始，杭州广电大规模采用五类双绞线入户方式建设网络，杭州城50万户居民实现了同轴电缆和五类双绞线两条线缆同时入户。在杭州，鉴于当时的网络技术水平，主要采用以太网交换机加光纤收发器的方式来实现双向改造，从网络结构上以太网数据网络与原有的hfc网络没有关联，只是在光纤和同轴线缆路由上存在相同的现象，其网络结构如下：该网络有如下特点：1、 每个小区覆盖的用户一般在600到1000户左右，一般每个小区需要建设一个驻地网中心机房，驻地网内的大楼进行综合布线，中心机房与各大楼间通过光纤进行互联。2、 某些地方不具备建设小区中心机房时，采用将城域网光纤直接跳接到各大楼的方式，这样需要大量的接入光缆。3、 驻地网中心机房很难达到理想的运行环境，其ups及空调投入和维护加大了网络运行成本，而位于该机房的以太网设备成了影响整个驻地网安全运行的控制点。4、 在一些驻地网中心机房不能得到合理的解决的地方且干线光纤又不充裕时不得不采用室外机柜的方式，这使得网络的运行条件更外恶劣。5、 驻地网络的网络层次大多为两到三层，在开通运行时又普遍采用光纤收发器，这使得用户电脑通过驻地网中心机房设备到达城域汇聚设备时所经过的有源设备数量在5个以上，这些处于串联方式中的每一个设备运行出现故障都将影响到用户的正常使用。因此网络的故障率较高，维护压力较大。6、 在网络管理方面，驻地网设备数量巨大，各厂商设备的网管能力参差不齐，加上设备的故障更换，很难建设一张可以高效管理的驻地网。 城域网 小区中心机房 配线柜配线柜配线柜采用epon方式可以很好的解决传统以太网的不足之处，其具体做法如下：1、 从hfc网络的光节点出发，将光纤施工到达每个光节点所覆盖的每一栋大楼或大楼的每一个单元。2、 根据广电城域数据骨干网络的实际情况，将olt设备安装在分前终或前端，在光节点安装无源分光器，将onu安装到每一栋大楼或大楼的每一个单元（视光纤建设情况而定）3、 每个光节点到达分前端或前端olt所需要的光纤为一根纤芯，当纤芯资源比较紧张时，可以将olt放在分前端。4、 在同一台olt的pon口所服务的范围内，所有大楼间共享1g的双向带宽，即使按每个光节点服务2000户计算，每户的静态分配带宽也可以达到500kbps，远高于相同条件下cmts的带宽提供能力。4.4. 入户问题的解决：当前，各有线台在建设hfc网络时，对于部分新建大楼，往往采用同轴电缆和五类双绞线双线入户的方式，对于已经建设了五类双绞线的这些用户，入户方式首选五类双绞线方式，其网络建设是在大楼或单元onu之处设置以太网交换机或直接采用多端口的onu为用户提供数据服务。对于没有双绞线入户或者双绞线入户有困难的区域，可以采用原有的同轴电缆来实现数据业务的引入，其原理如下：1、 采用moca(multimedia over cable alliance)技术，利用同轴网络的高频端（800mhz到1500mhz）来传送数据。在全球范围内，moca技术是一种行业标准，并在美国的hfc网络中得到了广泛使用。2、 moca方式也分为局端设备和用户端设备。局端设备和用户端设备间的电缆长度可长达300米，可以满足hfc网络的实际情况，特别是在光纤到达大楼之后同轴电缆的长度普遍少于300米。3、 在大楼onu处设置moca的局端设备并与hfc网络相连，在用户家