PON技术交流.ppt

2020 1 1 迈入光接入时代 内蒙古联通PON技术交流 Page2 Contents 1 2 PON的典型应用场景 FTTX建设模式探讨 3 华为xPON产品简介和应用案例 4 PON概念 技术特点和演进PON概念 技术特点PON的演进 GPONvsEPON Page3 WhatisPON EPON EthernetPassiveOpticalNetworksGPON Gigabit capablePassiveOpticalNetworks OLT OpticalLineTerminal光线路终端ONU OpticalNetworkUnit光网络单元ONT OpticalNetworkTerminal光网络终端ODN OpticalDistributionNetwork光分配网络 PON的网络由OLT 一般放在端局 分光器 无源的 ONU 一般放在用户家 或接近用户的楼道位置 三个部分构成 其中 从OLT到ONU之间的那部分线路及设备都是无源的 所以称之为无源光网络 PON 也称之为光分配网 ODN P2MP Page4 PON相关的名词介绍 1 MDU Multi DwellingUnit多住户单元 MTU Multi TenantUnit多租户单元 FTTB 为FTTB建设模式中ONU设备 上行PON口 下行可提供xDSL LAN POTS等接口 为了满足租户的TDM业务需求 一般MTU可提供E1接口 2 SBU Single BusinessUnit单商户单元 FTTO 为商业用户接入的ONU设备 上行PON口 下行可提供LAN E1等接口 3 ONT 光网络终端 FTTH 电信称为A类ONU 网通称为1类ONU FTTH模式下的ONU设备 上行PON口 下行一般提供1 4个FE或POTS口 Page5 PON基本技术 数据复用 PON系统采用WDM技术 在G 652光纤上实现单纤双向传输 为了分离同一根光纤上多个用户的来去方向的信号 采用以下两种复用技术 下行数据流采用广播技术 上行数据流采用TDMA技术 Page6 下行信号 OLT连续广播发送 ONU选择性接收 GPON根据VPI VCI ATM 或者PortID GEM EPON根据LLID PON基本技术 下行 广播方式 Page7 PON基本技术 上行 TDMA方式 上行信号 时分复用多址接入 ONU突发发送 采用测距技术保证上行数据不发生冲突 OLT ONT ONU ONU Splitter Page8 OLT上行示意图 Internet 软交换 OLT 三层交换机 bras bac 三层交换机 数据 语音 Page9 OLT下行示意图 FTTB OLT 光纤 五类线 分光器 ONU MDU LSW IAD PC 电话 PC 电话 双绞线 MDU PC 电话 MODEM ONU PC Page10 P2P N条光纤 2N光收发器P2PCurb 1对光纤 2N 2光收发器 需要本地电源 大量节约光纤P2MP PON 1条光纤 N 1光收发器 大量节约光纤 大量节约光收发器 FTTH几种方式的比较 PON的技术优势1 节约光纤 与传统P2P方案相比节约至少50 的光纤资源 大量节约光纤 1对 N对 1芯 单芯双向 Page11 PON属于无源光学网 网络中无有源电子器件 这意味着维护成本将显著降低 由于网络组件数量少 因此故障点也将相应减少 进而运营支出也会最大程度地降低 与以太网交换机宽带接入相比每年能节约至少几百万的电费 一个地市 PON的技术优势2 维护成本低 与LANSW宽带接入相比不受供电故障影响 不存在汇聚设备故障问题 汇聚交换机 楼道交换机 园区交换机 OLT Splitter Splitter 网络可靠性高 PON组网 交换机组网 Page12 用户对带宽的需求增长很快 PON技术提供的带宽可在相当长时间内满足用户对带宽的需求 PON VDSL ADSL 接入速率 PCClip 3 10 15 20 Mbps HDTV DVDVideo VCRVideo 6 1 PCVideo 3MbpsMPEG 2 500to800KbpsMPEG 4 100 400KbpsRealPlayer QuickTime 14 19MbpsMPEG 6MbpsMPEG 2 Download BestEffort VOD NearRealTime DirectViewing RealTime PON的技术优势3 带宽更高 与以太网 DSLAM宽带接入相比不仅是接入带宽更高 而且带宽可动态调整 并且上行独享 Page13 PON的技术优势 距离更远 xDSL 1 5KMxDSL技术的传输距离与最大带宽有密切关系 运营商为兼顾距离较远的用户 统一计费标准 通常不会开通xDSL所能达到的最高速率 这样会使用户实际的接入速率比较低 1 5KM 0 1KM 10 20KM Ethernet 0 1KM 以太网的100m传输距离是其作为接入技术的最大问题之一 通常只能通过级联交换机延长传输距离 有源设备的增加提高了建网成本 也会导致网络中增加故障点 大大降低网络的可靠性 覆盖距离越远 局点数量就越少 建网成本就越低 维护管理就越容易 相比其他技术不仅仅是距离远 更大优势在于不论距离远近用户带宽不下降 PON 10 20KMPON可以在高带宽的情况下保证10 20KM的传输距离 完全克服了以太网和xDSL技术在距离和带宽上的局限性 使接入方案的部署更为灵活 Page14 PON的特点小结 带宽大 可扩展性好 光纤接入带宽大 满足用户现在及未来带宽灵活需求 点对多点 P2MP 接入 节省主干光纤 无源光网络 PON OPEX低 线路上没有有源器件 免维护和电耗 光纤损耗低 覆盖范围广 满足 大容量 少局所 建网需求 Page15 Contents 1 2 PON的典型应用场景 FTTX建设模式探讨 3 华为xPON产品简介和应用案例 4 PON概念 技术特点和演进PON概念 技术特点PON的演进 GPONvsEPON Page16 PON技术标准一览 FSAN联盟 输出给ITU形成标准 和IEEE分别主导了GPON和EPON标准 Page17 两大主流的PON技术 GPON和EPON EPON GPON TCP UDPetc IP Ethernet Layer2 Layer3 Layer4 Layer5ormore Layer1 PON PHY TDME1 话音 视频 数据 VoIP AES Optional AAL1 AAL2 AAL5 GEMFrame PON PHY TDME1 话音 视频 数据 VoIP AES Optional 窄带PON A BPON GPON NG PON EPON 10GEPON ITU T FSAN IEEE802 3 过去 将来 GPON与EPON都是在A BPON的基础上发展起来 有着共同的技术起源 ITU和IEEE两标准组织定位的不同导致GPON和EPON在技术理念存在较大差异 ITU T FSAN是以国家 企业会员身份参与的具有官方性质的通信行业标准化组织 制定的标准更关注运营商的业务需求如何得到实现与满足 IEEE是以工程师个人身份参与的电子 电器行业化标准组织 更关注技术的创新和实现 但缺乏对运营商实际需求的理解与分析 IEEE802 3ah ITU TG 984 Page18 GPON和EPON国际标准的发展轨迹 GPON 时间 带宽 2 5G 10G 更高 2004 2010 2015 NGA110GGPON NGA2 GPON标准发展轨迹 EPON 时间 带宽 1G 10G 2004 2010 2015 10GEPON EPON标准发展轨迹 目前EPON的国际标准已停止发展 GPON的国际标准还在继续补充和完善 GPON后续发展分两个阶段 阶段一NGA1是10GGPON 阶段二NGA2采用纯WDMPON EPON后续发展是10GEPON 采用双速接收机兼容现有的EPON GPON升级到NGA1时 原有OLT和ONT完全不受影响 EPON则通过更换新OLT兼容老ONT来升级 且需要在新OLT中做数据 工程量较大 Page19 GPON和EPON的主要技术指标对比 Page20 GPON具有更高带宽和更大分光比 GPON业务承载更高效 下行的有效带宽是EPON的2 55倍 上行是1 37倍 OLT ONU 机楼 小区 路边 大楼 住户 馈线段 配线段 引入线段 光分光器 OLT和主干光纤数量下降50 EPON 1 32 GPON 1 64 GPON的分光能力是EPON的2倍 覆盖相同用户时可节省一半的主干光纤 建设100万宽带用户 EPON与GPON的投资对比 采用GPON技术进行光接入网络建设 可节省线路成本和局端设备投资50 Page21 GPON具备SDH的线路时钟传送能力 同步系统 GPON 异步系统 EPON OLT Splitter ONT ONT ONT 城域网 ONT OLT 线路时钟同步 FemtoCell FemtoCell GPON是同步系统 采用定长帧结构 具备天然的线路时钟传送能力 能够提供和SDH一样精度的线路时钟 可作为微基站的接入手段 EPON本质是以太网 是异步系统 承载线路时钟能力有限 时钟源 上行口 上行口 Page22 GPON支持更精细的业务模型 EPON只定义了两种业务模型 固定带宽 带宽独享 尽力而为 带宽共享 不保证服务质量 只能开展只有两种业务优先级的综合业务 GPON增加 保障带宽 不用时共享 用时优先保证 业务模型的定义 可组合开展多种优先级的综合业务 企业用户 家庭用户 EPON 企业用户带宽和家庭用户带宽无法共享上行带宽 GPON 在保证服务质量的同时可以实现家庭用户和企业用户上行带宽的共享 家庭监控 2M 可视电话 0 4M 宽带业务 EPON 每用户分配3M带宽 其中2 4M独享 带宽共享率20 GPON 每用户分配3M带宽 其中0 4M独享 带宽共享率为86 7 Page23 GPON具备更好的光纤线路管理能力 EPON 人工维护光纤网络和排障 收发光功率偏置电流温度 由于EPON标准已停止发展 在线路检测机制上缺乏统一标准 光纤线路发生故障后 只靠人工进行故障定位 GPON标准制定了类似于112的光纤测试系统OLS 能够动态监测信号的质量 再通过专家系统预测系统的寿命和定位故障位置 变被动维护为主动防护 OLT ONU ONU ONU 光纤线路诊断系统 OLS 光纤链路在线实时检测 GPON 自动进行光纤网络的维护和诊断 ONU ONU ONU OLT Page24 从国际标准看GPON和EPON的互通能力 业务层 管理维护层 链路层 物理层 业务层 管理维护层 链路层 物理层 GPON EPON 软件相关 芯片相关 标准规范已明确 没有争议 有详细规范 但部分未定论 标准规范已明确 没有争议 未制定标准规范 DBA 加密算法 有框架 但不完善 未定义 由于EPON国际标准在链路层标准制定不充分 需要运营商自行完善 导致EPON芯片互通困难 GPON互通难点是各运营商对管理维护层和业务层有部分分歧 但可通过软件升级后实现完全互通 Page25 GPON和EPON的部署成本预测 OLT ONT成本预测曲线 ONT为4FE 2POTS 因产业规模 技术突破 标准进展等多方因素 GPON部署成本下降更快 业界预计2009年底GPON价格开始低于EPON 目前GPON主流设备厂家的产品价格已基本与EPON持平 ALU Ericsson 华为等 Page26 全球GPON EPON应用分布情况 中国 EPON 小规模商用GPON 试点阶段 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 Page27 Contents 1 2 PON的典型应用场景 FTTX建设模式探讨 3 华为xPON产品简介和应用案例 4 PON概念 技术特点和演进 Page28 目前固定接入网建设的主流模式 光进铜退 FTTH FTTC V 光纤到路边 光纤到大楼 光纤到户 Page29 PON应用场景 家庭用户FTTH ONU ONU ONU ONU ONU 高档公寓楼 别墅 高档小区 1 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2 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可以部署在用户房间 也可以部署在楼道或者弱电间 OLT 局端 小区机房 小区机房 ONU IPTV Phone SFU Page30 PON应用场景 小区用户FTTB OLT 局端 小区机房 写字楼 小区大楼 PC Phone 双绞线 MDU PC 五类线 1 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 2 针对小区布线方式的不同采用不同设备 实现用户宽带和语音业务接入 MDU SFU Phone Page31 PON应用场景 商业客户FTTO 1 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 满足用户宽带等业务的接入2 分光器可以根据需求放在室外交接箱 大楼内3 可以根据情况采用FTTO FTTB建设模式 Office PBX FE E1 FE SBU OLT 局端机房 SBU IAD SBU Page32 PON应用场景 网吧用户 网吧一条街 零星网吧 零星网吧 OLT 1 PON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2 在提供宽带接入的同时 可以提供语音的接入 话吧 3 建议采用ONU LSW方式实现网吧接入 划清维护界面 交接箱 交接箱 Page33 县市 乡镇 1 郊区乡村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2 满足农村宽窄带需求 结合室外机柜极大降低农村网络建设成本3 无源组网可靠性高 维护成本低 停电节点不会对其他节点造成影响 PON应用场景 郊区乡村应用 OLT 局端机房 村屯 远端宽窄带接入设备 ONU GE SBU MSAN POTS E1 80 20 60 40 Page34 PON应用场景 视频监控 1 视频监控类项目对上行带宽需求高 终端数量大 分布广泛 PON覆盖距离广 节约光纤 带宽高 是实现视频监控的合适技术 2 采用PON作为全球眼的承载网络 还具有高可靠 抗干扰 维护方便的优点 3 需要ONU具备一定的环境适应能力 满足室外应用要求 OLT 局端机房 ONU Page35 大学城 WLAN信号大型建筑内部覆盖 火车站候车厅 教学楼 机场候机楼 宿舍楼 PON应用场景 WLANAP热点接入 SBU SBU SBU SBU SBU OLT 局端机房 Page36 ODN GPONOLT N E1 GE ONT ONT N E1 BSC RNC FE GE N E1 STM 1 纯IP基站 FE N E1 FE GPON应用场景 移动承载 TDM IP混合基站 TDM基站 ONT N E1 FE 偏远基站 汇聚MSTP PTN网络 N E1 STM 1 Extenderbox ONT 方案介绍 用GPON代替末端MSTP SDH连接基站 接入到汇聚层MSTP PTN网络中 GPONOLT采用传统E1接口和GE口连接MSTP PTN网络 方案特点 支持固定宽带和大客户专线业务与移动业务统一承载 降低TCO 采用NativeTDM方式承载E1 可以为基站提供高精度时钟 支持PON拉远方案 可为偏远基站提供长距离接入 同时支持3种类型基站 支持基站向ALLIP的平滑演进 Page37 华为GPON全业务接入解决方案 OLT Splitter E1 STM 1 PSTN 3G ONT 10GE Internet 3G TDM IP SBU 企业FTTO FE GE E1 POTS PBX E1 BTS NodeB FE 基站回传 家庭FTTH 业界唯一能够同时提供NativeTDM CESoP和IP三种接入解决方案 适合全业务网络运营的接入要求 并能提供网络的平滑演进 最大程度保护设备投资 FTTO FTTB FTTH统一接入 固定 移动 无线统一接入 家庭 企业 热点统一接入 MTU 企业 家庭FTTB FE VDSL2 ONU WIFI家庭及热点覆盖 CBU Page38 Contents 1 2 PON的典型应用场景 FTTX规划 3 华为xPON产品简介和应用案例 4 PON概念 技术特点和演进 Page39 OLT布放位置的三种选择 OLT位置的选择 主要取决于实际的应用场景 OLT的放置 要充分体现PON的长距离覆盖特性 CO覆盖距离最长 便于操作和管理 适于早期用户比较少的场景 远端CO覆盖范围适中 便于管理和维护 同时兼顾容量和资源 汇聚层 室外机柜 远端CO 室外机柜节省光纤 管理和维护困难 覆盖范围比较小 要解决供电问题 Page40 分光器布放位置的四种选择 CO便于管理和维护光纤的用量比较大 网络弹性不足 实施费用比较高 室外机柜 CO Page41 CO 集中分光 CO 集中分光Vs 两级分光 集中分光比较容易测试和维护 同时光功率衰减比较少 采用单级分光结构 分光器的利用率比较高 而多级分光结构 PON端口的利用率很低 二级分光比集中分光的费用要高 平均每用户大概要高20 二级分光可以节省光缆 而且网络的灵活性比较集中分光要好 一级分光器 二级分光器 两级分光 CO Page42 ONU布放建议 室内型 桌面 布放简单 缺点 光纤到桌面受限 走线繁杂弱电箱 优点 隔离用户 便于管理 缺点 需要事先规划位置挂墙 优点 便于维护和散热 缺点 供电和走线网络箱 优点 便于维护 缺点 不能适用大规模的FTTH室外型 靠墙 挂杆 交接箱成本高 Page43 光功率计算 10log 0 5 3 01 1 2分光器衰减为3 01dB1 16分光器衰减为12 04dB1 64分光器衰减为18 06dB 分光器衰减计算公式 dB 10 LOG 输出功率 输入功率 光纤衰减的其他因素 和光纤长度 质量相关光纤熔接点的衰减值0 2 0 02dB 点光纤弯曲等也可能造成衰减 About0 35dBperkmfor1310 1490nm Page44 Contents 1 2 PON的典型应用场景 FTTX建设模式探讨 3 华为xPON产品简介和应用案例产品简介应用案例 4 PON概念 技术特点和演进 Page45 领先的OLT局端设备 MA5683T6个业务槽位 24 48PON口 MA5680T机框16个业务槽位 64 128PON口 灵活的组网选择 MA5606T机框2个业务槽位 8 16PON口 10G平台 T比特光接入平台 槽位带宽10GE 上行4 10GE 全光接入 GPON EPON共平台设计 可以从EPON无缝切换到GPON 率先将GPON的光路检测技术移植到EPON 第一家提供 光纤112 测试功能 大 中 小规格xPONOLT 满足不同应用场景需求 Page46 大容量无阻塞的OLT平台 T比特背板1 GPON业务槽位的计算12 5G 总线能力 2 双向 2 主备 16 800G2 上行槽位的计算12 5G 总线能力 2 双向 2 主备 4 200G总容量 800 200 1000G400G交换能力4 10GE上行 可扩展的8 GE上行 级联单板基于未来的架构 高容量背板和强大的转发能力 MA5680T系统架构 10 20GE到每业务槽位20GE到每上行槽位 Page47 华为ODN产品简介 机柜安装 Page48 华为ODN产品简介 挂墙安装 Page49 华为ODN产品简介 户外安装 Page50 绿色环保 即插即用的楼道网关MDU MTU设备 绿色环保 楼道终端采用自然散热设计 降低10 设备功耗 即插即用 终端业务无需现场配置 通过业务自动发放系统实现终端即插即用 MA5626 20 盒式设备上行 G EPON下行 8FE 8FE 8POTS16FE 16FE 16POTS24FE 24FE 24POTS MA5616 10 插卡式设备上行 G EPON下行 48FE128ADSL2 256POTS MA5606T 插卡式设备上行 G EPON下行 32AD 64AD32 64POTS2槽位混插 OT925OT928 盒式设备上行 GPON下行 1GE 4FE 4E1 OT925 1GE 4FE 8E1 8POTS OT928 Page51 自然散热无风扇设计 低功耗 节能减排 按照全网10万个MDU 100万用户 假定风扇平均功耗4W 全年全网共节省功耗 100000个 4W 24 365 350万千瓦时 按照每度电1RMB计算 每年节省电费 350万 高可靠 减少故障点 按照全网10万个MDU 100万用户 假定风扇年失效率1 全年全网仅因为风扇而失效的MDU为 100000个 1 1000个 按照设备更换费用为2100元 个 年费用共计210万 无噪声 人机友好 风扇噪声从30dB降为几乎0dB 减少故障点 降低功耗 消除噪声 延长设备生命周期 问题 风扇积尘导致轴承磨损 转速不均 易损坏 据统计风扇失效通常占楼道交换机返修原因比例的20 因更换风扇或故障设备产生一系列人工 车程费用 无风扇设计 自然散热 Page52 耐高低温 From 国家气象局2007年统计 From 国家气象局历史统计材料 问题 中国夏季南方高温范围覆盖整个长江中下游流域 部分年份大部分地区极端最高气温普遍达38 以上 部分省市极端最高气温达到40 43 持续时间20 40天 典型高温影响 武汉夏季曾出现楼道交换机大面积死机的情况 需逐个站点重启