ITU-T984.X协议j简介.ppt

ITU-T 984.X,Winni Wang,2011.06,2019/5/27,2,目录,一 接入网 二 PON 三 ITU-T 984.X 四 Questions,2019/5/27,3,接入网,1 什么是接入网？ （1）Access Network ，简称 AN （2）从使用的角度理解接入网 直接为签约用户提供接入的网络 是一种运营网络，由运营商建设和管理 （3）从位置关系理解接入网 Last mile：从网络指向用户方向，最后一公里 First mile：从用户指向网络方向，最初一公里,一台设备或是一个网络,接入网,核心网,2019/5/27,4,接入网,2 接入网的两个重要标准 电信网接入网标准ITU-T G.902 IP接入网标准ITU-T Y.1231,3 接入方式 双绞线接入:典型的是以太网接入 电话铜线接入: xDSL/话带Modem/ISDN接入 同轴电缆接入:典型的是Cable Modem接入 光纤接入技术:无源光网PON 无线局域网WLAN 固定无线接入 移动无线接入 卫星接入,2019/5/27,5,接入网,接入网的发展All IP,Service,Access,Core,X.25,ADSL,Ethernet,PSTN,IP,ATM,FR,GSM/GPRS,CDMA,Cable,PDH,SDH,Wireless Voice,Wireless Data,High Speed Internet,Voice,Streaming,Dial-up,VoIP,Message,FTTH GPON,DSL,Eth/IP/MPLS Aggregation Network,Location & Presence,Message,Online Gaming,Voice,Data,Video,Storage,Directory,Wireless,2019/5/27,6,PON,什么是PON?, 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） 和无源分光器POS（Passive Optical Splitter）组成；,Passive Optical Network 无源光网络,OLT,ONU,Optical Line Terminal 光线路终端,Optical Network Unit 光网络单元,Passive Optical Splitter 无源分光器,PSTN,Internet,CATV,ONU,ONU,Passive Optical Splitter 无源分光器,2019/5/27,7,PON,APON: ATM Passive Optical Networks BPON: Broadband Passive Optical Network EPON: Ethernet Passive Optical Networks GE-PON: Giga-bit Ethernet Passive Optical Networks GPON: Gigabit-capable Passive Optical Networks,EPON,GEPON,GPON,ATM,APON,BPON,Ethernet,EPON,GPON,几种PON标准,2019/5/27,8,PON,TPON,APON/ BPON,GPON,EPON,WDM PON,国际标准,ITU-T G.983.x,ITU-T G.984.x,IEEE 802.3ah,国际标准,国际标准,国际标准,尚无标准,ITU-T G.982,国家标准,Q1/1998,国家标准,Q3/2000,国家标准,国家标准,尚无标准,Q4/2004,Q3/2004,PON技术标准化进展,2019/5/27,9,目录, GPON（Gigabit-capable Passive Optical Networks） 三大优势： 1、更远的传输距离：采用光纤传输，接入层的覆盖半径20KM； 2、更高的带宽：对每用户下行2.5G/上行1.25G（物理层）； 3、分光特性：局端单根光纤经分光后引出多路到户光纤，节省光纤资源。 GPON支持Tripleplay业务，可提供全业务竞争方案可以有效解决双绞线接入的带宽瓶颈，满足用户对高带宽业务的需求，如高清电视、实况转播等，GPON是三网合一的上佳方案。 GPON标准完善，综合业务支持好，技术要求高 全球大运营商的选择,为什么选择GPON?,2019/5/27,10,目录,ITU:国际电信联盟（前身CCITT) ITU-T:国际电信联盟标准部 ITU: International Telecommunications Union TSS: Telecommunication Standardization Sector GPON技术由ITU-T提出并标准化。2003年1月31日，ITU-T批GPON标准G.984.1和G.984.2，2004年，相继批准了G.984.3和G.984.4，形成了G.984.x系列标准，至此，GPON技术标准已经完成。,2019/5/27,11,目录,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-984.1/2/3/4,产品开发简单 产品兼容性强,ITU-T G.984.1 GPON网络参数说明 保护倒换组网要求,GPON标准协议,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,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,General characteristics for Gigabit-capable Passive Optical Networks (GPON) 该标准主要规范了GPON系统的总体要求，包括OAN的体系结构、业务类型、SNI和UNI、物理速率、逻辑传输距离以及系统的性能目标。 G.984.1对GPON提出了总体目标，要求ONU的最大逻辑距离差可达20km，支持的最大分路比为16、32或64，不同的分路比对设备的要求不同。从分层结构上看，ITU定义的GPON由PMD层和TC层构成，分别由G.984.2和G.984.3进行规范；,2019/5/27,12,ITU-T G984.1,2019/5/27,13,ITU-T G984.2,GPON物理传输媒介层规格(Physical Media Dependent (PMD) layer specification ) G.984.2要求，系统下行速率为1.244或2.488Gbit/s，上行速率为0.155、0.622、1.244或2.488Gbit/s。标准规定了在各种速率等级下OLT和ONU光接口的物理特性，提出了1.244Gbit/s及其以下各速率等级的OLT和ONU光接口参数。但是对于2.488Gbit/s速率等级，并没有定义UP光接口参数，原因在于此速率等级的物理层速率较高，对光器件的特性提出了更高的要求，有待进一步研究，从实用性角度看，在PON中实现2.488Gbit/s速率等级将会比较难。,2019/5/27,14,ITU-T G984.3,GPON传输集中层规格（Transmission convergence layer specification） 这个文档介绍了很多与传输控制有关的概念，包括通道分类和管理等。重点介绍了OLT与ONT交互通信，包括：GTC 数据帧介绍、ONT的发现与注册过程处理、带宽管理、纠错处理等很多传输层的概念。阅读该文档，可以明确OLT与ONT通信机制。 G.984.3引入了一种新的传输汇聚子层，用于承载ATM业务流和GEM（GPONEncapsulationMethod）业务流。GEM是一种新的封装结构，主要用于封装那些长度可变的数据信号和TDM业务。 G.984.3中规范了GPON的帧结构、封装方法、适配方法、测距机制、QoS机制、加密机制等要求，是GPON系统的关键技术要求；,2019/5/27,15,ITU-T G984.4,GPON中ONT的管理控制接口的规格OMCI（ONT management and control interface specification） 文档介绍了很多与ONT网络管理有关的概念，同时重点介绍了OMCI传输协议，OMCI管理实体。 就ONT开发，不管方案供应商是否提供了OMCI功能，都需要仔细的阅读这个文档。但文档的阅读，可以考虑根据具体需要分步阅读。首先完成文档前面部分内容17chapter的阅读，这部分内容不多，但对于建立完整概念很重要。再阅读1011chapter，同样内容不多，建立与OLT交互流程处理的概念。再在这些概念的基础上，阅读89chapter，这两部分也建议先阅读9，明确实体的概念，再了解它们的关联性；同时这部分阅读是完全可以根据需要选择性的阅读，达到产品需求规格的要求即可。,2019/5/27,16,ITU-T G984.X,G984.1 5 Architecture of the optical access network,2019/5/27,17,ITU-T G984.X,G984.1 5 Architecture of the optical access network,2019/5/27,18,ITU-T G984.X,2019/5/27,19,ITU-T G984.X,2019/5/27,20,ITU-T G984.X,GPON提供以下几种异步传输速率： 0.15552 Gbit/s up, 1.24416 Gbit/s down 0.62208 Gbit/s up, 1.24416 Gbit/s down 1.24416 Gbit/s up, 1.24416 Gbit/s down 0.15552 Gbit/s up, 2.48832 Gbit/s down 0.62208 Gbit/s up, 2.48832 Gbit/s down 1.24416 Gbit/s up, 2.48832 Gbit/s down（目前的主流支持速率） 2.48832 Gbit/s up, 2.48832 Gbit/s down 支持最大逻辑距离为：60km 支持最大物理距离为：20km 支持最大距离差为：20km 分光比为1：64，可升级为1：128,2019/5/27,21,ITU-T G984.X,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ONUID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。,2019/5/27,22,ITU-T G984.X,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，这样所有的ONU就可以按照一定的秩序发送自己的数据了，不会产生为了争夺时隙而冲突。每帧共有9120个时隙。,2019/5/27,23,ITU-T G984.X,GPON复用结构,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。,2019/5/27,24,ITU-T G984.X,GPON 协议栈,ITU-T G984.X,2019/5/27,25,C/M平面由3部分组成：嵌入式OAM，PLOAM和OMCI。嵌入式OAM和PLOAM通道信息用于对物理层和GTC层进行管理。而OMCI提供了更高层次的统一的管理系统。 嵌入式OAM通道通过GTC帧头中域格式信息来提供(BDMap，DBRu等)。功能包括：带宽授权，动态带宽分配信令等。 PLOAM通道涉及ONU注册、加密，Boot OMCI等 功能。 OMCI通道用于管理在GTC层上层定义的业务的管理。,GTC成帧子层： 1、复用/解复用，PLOAM，GEM到FTC帧的映射 2、GTC帧头的产生/解码 3、基于ALLOC-ID的内部交换 GTC适配子层： 1、ATM、GEM、OMCI的上层适配,GPON参考模型,ITU-T G984.X,2019/5/27,26,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,Payload x,DBRu Y,Payload y,Upstream Bandwidth Map,125us,Downstream Framing,GPON帧结构,ITU-T G984.X,2019/5/27,27,PLOAMu,PLSu,DBRu x,Payload x,DBRu y,Payload y,PLOu,DBRu z,Payload z,Delimiter B bytes,BIP 1 bytes,ONU-ID 1 bytes,Ind 1 bytes,ONU-ID 1 bytes,Msg ID 1 bytes,Message 10 bytes,CRC 1 bytes,DBA 1,2,4bytes,CRC 1 bytes,GEM header,Frame fragment,GEM header,Full frame,GEM header,Frame fragment,PLI 12bit,Gem Port ID 12bit,PTI 3bit,HEC 13bit,ONT A,ONT B,Upstream Framing,DBA Report,Pad if needed,GPON上行帧结构,ITU-T G984.X,2019/5/27,28,PCBd n,Payload n,PCBd n + 1,Payload n,Psync 4 bytes,Ident 4 bytes,PLOAMd 13 bytes,BIP 1 bytes,Plend 4 bytes,Plend 4 bytes,US BW Map N*8 bytes,FEC Ind 1 bit,Reserved 1 bit,Super-frame Counter 30 bits,Blen BW Map Length 12 bits,Alen ATM Partition Length 12 bits,CRC 8 bits,Access 1 8 bytes,Access 2 8 bytes,Access n 8 bytes,Alloc ID 12 bits,Flags 12 bits,SStart 2 bytes,SStop 2 bytes,CRC 1 byte,Send PLS 1 bit,Send PLOAMn 1 bit,Use FEC 1 bit,Send DBRu 2 bits,Reserved 7 bits,125us,Coverage of this BIP,Coverage of next BIP,Downstream Framing,GPON下行帧结构,ITU-T G984.X,2019/5/27,29,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中的映射方式,ITU-T G984.X,2019/5/27,30,什么是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,DBA,ITU-T G984.X,2019/5/27,31,GPON系统采用SBA+DBA的方式来实现带宽的有效利用， TDM业务通过SBA指配带宽以保证其高QoS， 其他一些业务可以通过DBA来动态分配带宽。 DBA的实现与QoS的保障机制有密切关系。 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; 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。,DBA,ITU-T G984.X,2019/5/27,32,T-CONTs (Transmission Containers)：动态接收OLT下发的授权 ，用于管理PON系统传输汇聚层的上行带宽分配，改善PON系统中的上行带宽。 T-CONT的带宽类型分为FB,AB,NAB,BE。 T-CONT的5种类型，Type1,Type2,Type3,Type4,Type5。,T-CONT带宽术语,ITU-T G984.X,2019/5/27,33,根据业务的优先级，系统对每个ONU设置SLA，对业务的带宽进行限制。 最大带宽和最小带宽是对每个ONU的带宽进行极限限制，保证带宽根据业务的优先级不同而不同，一般语音业务的优先级最高，视频业务优先级次之，数据业务的优先级最低。 OLT根据业务和SLA及ONU的实际情况进行带宽许可，优先级高的可以得到更高的带宽，满足业务需求。,T-CONT类型和带宽类型之间的关系,2019/5/27,34,Forward Error Correction, FEC 。 一种基于Reed-Solomon的块编码算法，FEC码字由定长数据块和冗余位构成。 GPON在传输层使用FEC算法可以将线路传输的误码率降低到10E-15,可以避免数据重传。 GPON系统上、下行均支持FEC处理。 对PCBd和Payload一起进行FEC处理，提高了数据传输质量。,FEC处理,ITU-T G984.X,2019/5/27,35,激活过程,ITU-T G984.X,2019/5/27,36, OMCI ONT management and control interface的缩写。 OMCI协议 指OLT与ONT之间OMCI数据传输的交互过程，OLT通过这种OMCI数据交互完成对ONT的管理控制。 OMCC(ONT management and control channel ) OLT分配给GTC特定的Port-ID，Alloc-ID 就决定了OMCC。 根据G984.3，ONT的控制、管理层面有三部分：嵌入OAM、PLOAM、OMCI。OMCI只是其中的一种，它为高层的控制、管理提供统一接口。嵌入OAM通道、PLOAM通道都处在GTC一层