EPON技术与组网应用20110324.ppt

2020年1月3日 EPON技术与组网应用 EPON技术介绍 1 EPON与传统FTTX方式对比 2 EPON设备介绍 4 提纲 3 EPON应用场景 接入网的发展和特点 接入网是各种业务落地与开展的基础平台结构复杂 覆盖广 投资额大 维护工作量大 升级 技术替代不易多种接入手段并存 受业务 网络现状等因素影响 需要选择最适宜的技术接入层往往成为带宽和接入手段的瓶颈 需对其改造或优化从简单语音需求逐渐向数据 多媒体 综合业务需求发展综合业务应用对带宽的要求越来越高 导致接入方式不断增加不同的业务应用需要相应QOS技术保证 接入技术一 VDSL ADSL2 2 xDSL优点 有效利用铜缆资源 在铜缆已经到位地区投资较少安装 开通方便缺点 距离对带宽存在一定影响出线率 串扰等还存在问题CO端大对数电缆的配线难度与机房面积占用高 下移带来维护与供电难度 接入技术二 P2PEthernet光纤直驱优点 技术成熟 带宽大 无需终端缺点 大量占用干线光纤资源 即使采用单纤双向技术 局端设备出线以及配线难度高 规模应用几乎不可能 光器件不能共享 成本高业务单一FTTB N F LAN优点 技术成熟 带宽大缺点 前期投入大 投资回收受用户渗透率影响多级有源节点 维护 供电与故障定位困难业务单一 什么是PON PON 即无源光网络 PassiveOpticalNetwork的缩写 一种基于P2MP拓朴的技术 所谓无源是指光配线网ODN不含有任何电子器件及电子电源 ODN全部由光分路器Splitter等无源器件组成 不需要贵重的有源电子设备 上世纪90年代初提出PON概念1995年成立FSAN FullServiceAccessNetworks 组织1996年ITU T颁布G 982 PON标准建议 1998年ITU T颁布G 983 APON标准建议 2000年12月成立IEEE802 3ah工作组 制定EPON标准建议2003年3月ITU T颁布G 984 GPON标准建议 上世纪90年代末APON开始商用2003年6月美国三大运营商开始APON招标2003年8月日本NTT开始EPON招标2005年中国电信开始测试并部署EPON试验网 PON原理 基本思想 在一定的物理限制和带宽限制条件下 让尽可能多的终端设备ONU来共享局端设备OLT和馈送光纤 工作原理 下行 OLT将送达各个ONU的下行业务组装成帧 以广播的方式发给多个ONU 也就是通过光分路器分为N路独立的信号 每路信号都含有发给所有特定ONU的帧 各个ONU只提取发给自己的帧 将其它ONU的帧丢弃 上行 从各个ONU到OLT的上行数据通过时分多址 TDMA 方式共享信道进行传输 OLT为每个ONU都分配一个传输时隙 这些时隙是同步的 因此当数据包耦合到一根光纤中时 不同ONU的数据包之间不会产生碰撞 PON技术的特点 优点 多业务 PON系统要求提供语音 数据 视频等业务接入 业务透明性好 实现真正意义的全业务接入与 三网合一 高带宽 EPON目前可以提供上下行对称的1 25Gb s的带宽 并且随着以太技术的发展可以升级到10Gb s GPON则是高达2 5Gb s的带宽 长距离接入 由于光纤的传输距离高达数百公里 所以实际上物理传输层的距离瓶颈在收发光信号的设备光器件上 目前PON标准规定距离为20km成本相对低 由于PON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 设备相对简单 系统对局端资源占用很少 系统初期投入低 扩展容易 投资回报率高 PON技术的特点 优点 扩展性好 目前PON网络一般采用树型网络结构 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 对终端的接入无需增加主干部分的线路 另外 系统在设计增加了动态测距和分配时隙的技术 终端的增加和拆除不影响整个系统的稳定运行 所以 当系统需要扩充时 所需改动的部分最小 为工程实施提供了灵活的解决方案 良好的QoS保证 PON系统设计中 由于本身就是为电信运营商提供多业务接入而设计的技术方案 G EPON系统对带宽的分配和保证都有一套完整的体系 在不同业务的服务质量 优先级保证等技术措施上 提供了多种应用解决手段 实现用户级的SLA 因此 用户可根据接入的设备重要性的不同 分别设置不同的服务等级 对重要的用户或重要的应用设备 设置及时 可靠的响应机制 从而实现了多业务 不同服务等级的综合接入系统 无源光网络是纯介质网络 彻底避免了电磁干扰和雷电影响 极适合在自然条件恶劣的地区使用 PON技术的特点 缺点 建网需要重新布线 但布线成本低于铜缆 网络拓朴以星树形为主 虽然有环形保护的变通方案 但成本效率不是最优 PON最适合的就是末端接入 国内正处于规模应用开始阶段 设备成本有待进一步降 尤其是FTTH模式 xPON组网 接入网 核心网 驻地网 1310nm 1490nm 1550nm ONU OpticalNetworkUnit 光网络终端通常放置在用户侧 OLT OpticalLineTerminal 光线路终端通常放置在中心机房 CO EPON基本特征 遵循标准IEEE802 3 2005section5 OLT与ONU之间信号传输基于IEEE802 3以太网帧传输线路速率下行 上行 1 25Gbit s编码方式为8B 10B码逻辑分光比1 32以MAC控制子层的MPCP multipointcontrolprotocol 机制为基础 MPCP通过消息 状态机和定时器来控制访问P2MP的拓扑结构P2P仿真子层是EPON MPCP协议中的关键组件 EPON工作原理 下行 在ONU注册成动后分配一个唯一的逻辑连接标识LLID 在每一个分组开始之前添加一个LLID 替代以太网前导符的最后两个字节 OLT接收数据时比较LLID注册列表 ONU接收数据时 仅接收符合自己的LLID的帧或者广播帧 下行 广播方式 802 3帧格式 EPON工作原理 上行 OLT接收数据前比较LLID注册列表 每个ONU在由局方设备 OLT 统一分配的时隙中发送数据帧 分配的时隙 通过测距技术 补偿了各个ONU距离的差距 避免了各个ONU之间的碰撞 上行 TDMA方式 EPON帧结构 采用802 3标准帧格式 分为上 下行帧下行帧是一个复合帧 包含多个变长数据包和同步标签 每一个变长数据包是对应每一个特定地址的ONU的 数据格式遵从IEEE802 3标准 传输速率为 Gbps 每一个数据包都包含帧头 变长数据包以及校验码几部分 上行帧分为若干时隙 每个ONU侦听时隙标志 在属于自己的时隙上将数据发送出去 时隙结束时关闭发送 EPON系统中关键技术 LLIDMPCP定时与同步注册测距DBAOAM管理 MPCP GATE OLT发出 允许接收到GATE帧的ONU立即或者在指定的时间段发送数据REPORT ONU发出 向OLT报告ONU的状态 包括该ONU同步于哪一个时间戳 以及是否有数据需要发送 REGISTER REQ ONU发出 在注册规程处理过程中请求注册 REGISTER OLT发出 在注册规程处理过程中通知ONU已经识别了注册请求 REGISTER ACK ONU发出 在注册规程处理过程中表示注册确认 MPCP帧格式 注册过程 指OLT对系统中的ONU进行注册 主要用于系统中增加ONU时或者ONU重新启动时 在Discovery过程中ONU的执行动作 在上电启动或复位时 ONU进入Discovery状态 等待来自OLT的 DiscoveryGate 消息 如果所收到的消息类型为Discovery 且消息中的逻辑PHYID与自己相同或为缺省值是 就对此消息做出应答 在discovery过程中OLT的执行动作 OLT必须周期性的发送Discovery检测帧 所有的 discoveryGate 帧都是以广播方式发送的 测距 补偿因ONU距离不同而产生的时延差异 RTT RoundTripTime 在注册过程中 ONU对新加入的ONU启动测距过程OLT使用RTT来调整每个ONU的授权时间OLT也可以在任何收到MPCPPDU的时候启动测距功能 使用注册冲突避让 在EPON系统中 解决ONU的注册冲突的方案有两种 随机延迟时间法和随机跳过开窗法 RTT T2 T1 T5 T3 T5 T4 光纤保护倒换 骨干光纤冗余 OLT 采用单个PON端口 PON口处内置1 2开关 由OLT检测线路状态光分路器 使用2 N光分路器 ONU 无特殊要求 光纤保护倒换 OLTPON口冗余 OLT 备用的OLTPON端口处于冷备用状态 由OLT检测线路状态 OLTPON端口状态 倒换应由OLT完成 光分路器 使用2 N光分路器 ONU 无特殊要求 光纤保护倒换 全保护 OLT 主 备用的OLTPON端口均处于工作状态 光分路器 使用2个1 N光分路器 ONU 在PON端口前内置开关装置 由ONU检测线路状态 并决定决定主用线路 倒换应由ONU完成 EPON技术介绍 1 EPON与传统FTTX方式对比 2 EPON设备介绍 4 提纲 3 EPON应用场景 PONvs 点到点光纤以太网 无源光网络PON 点到多点的树形分支结构局端设备和用户端设备之间为全无源结构可以节约主干光纤和局端设备的光接口可扩展性好 便于维护管理 Splitter Fiber CO Business Residence P2P光纤以太网 点到点结构局端设备和用户端设备之间采用独立的一对或者一根光纤 用户独享 保密性好 局端和用户端各需要1个光收发器业务透明性好 带宽高 每个用户的上下行带宽都可以达到100Mbit s甚至1000Mbit s 消耗较多的主干光纤 适合于用户比较分散的场合 FTTH的主要实现技术 PONvs 点到点光纤以太网 基于MC的点到点技术的两种使用方式点到点以太接入N根光纤 2N个光收发器管理独立小区交换机接入只需铺设1或2根光纤到小区2N 2个光收发器设备占用局端机房空间小在传输过程中需要有源设备设备分级管理PON的接入方式只需铺设1或2根光纤到小区需N 1个光收发器设备占用局端机房空间最小传输中不需有源设备设备集中管理 以32个结点为例 32 64根光纤64个收发器 P2P P2P 1 2根光纤66个收发器 PONvs 点到点光纤以太网 无源分光器 ONU ONU IP数据网 光电收发器 OLT ONU IP数据网 MC接入 PON接入 PSTN CATV EPON技术介绍 1 EPON与传统FTTX方式对比 2 EPON设备介绍 4 提纲 3 EPON应用场景 EPON的几种典型应用 OLT ONT ONU ONT NT NT 光纤 光纤 ONU 光纤 ONU 光纤 SNI UNI FTTO FTTB FTTH FTTCab 金属线或无线 金属线或无线 FTTN Node FTTP Point FTTV Village 其他应用 FTTx应用模式综述 FTTX解决方案适用于商业用户 住宅用户 适用于新建 改造场景 适用于高端 低端用户 适用于城市 农村覆盖等场景 完全满足运营商对NGN接入网的要求 住宅 IPTV CATV 统一网管UMS Splitter FE GE E1 WLAN 商业用户 大楼 ONT Modem POTS VDSL2 FE L2Switch Splitter Splitter VOICE VIDEO CATV FE WLAN IPTV GE 10GE OLT 合波器Coupler RF GE SFU MTU SBU POTS xDSL FE E1 FTTN FTTV FTTO FTTH FTTB MSAN DSLAM 小区或交接箱处 铜线 Internet 软交换 FTTB LAN 应用模式 应用模式光纤到楼FTTB建网模式 多个宽带用户共享一套ONU 主要应用于新建小区场合 提供语音 数据 视频综合业务接入 该种模式满足高带宽业务接入要求 节省纤芯和上行数据端口资源 建网成本较FTTH模式低 末端采用五类网线 铜线接入距离在100米以内 一般ONU设备放在楼内 业务类型支持VOIP语音业务 宽带上网业务 高清电视业务 可视通讯等综合业务的接入 FTTB DSL 应用模式 应用模式光纤到楼FTTB建网模式 多个宽带用户共享一套ONU 主要应用以下两种场合 1 宽带提速场合 光进铜不退 保留铜缆 宽带下移 解决宽带提速问题 语音提供方式不变 灵活满足老城区改造需求 节省纤芯和上行数据端口资源 具有该种模式的建网成本较FTTH模式低 2 新建区域 光进铜退 接入节点下移到楼内或者小区 家庭网关HGW提供基于VoIP的语音 无需再铺设主干电缆 此种情况适用于 我的E家 覆盖地区 业务类型支持VOIP业务 宽带上网业务 高清电视业务 可视通讯等综合业务的接入 FTTH应用模式 应用模式光纤入户FTTH建网模式 每个用户独享一套ONT 主要应用于高端新建小区或者别墅区 实现家庭综合通讯业务接入 该种模式的建网成本较高 业务类型支持VOIP语音业务 宽带上网业务 高清电视业务 CATV业务 可视通讯等综合业务的接入 根据业务需求类型 选择不同的ONT终端 FTTO应用模式 应用模式光纤到办公室FTTO建网模式 单个或者多个宽带用户共享一套ONU 用于各种类型的OFFICE 该种方式和传统的光电转换或者PDH设备相比 在业务提供能力 节省主干光纤等方面具有较大的优势 业务类型支持VOIP业务 宽带上网业务 高清电视业务 可视通讯 TDM专线等综合业务的接入 FTTN FTTV建设模式 光纤在城区进小区 FTTN 或在农村进自然村 FTTV 网络设备在该区域内集中架设 语音通过铜缆接入到综合接入设备 AG 或IAD 宽带接入ADSL或VDSL综合接入设备 AG 或IAD将用户的语音业务分流到软交换网络 宽带业务分流到IP网 目前正在实验AG IAD通过光纤上联到IP城域网再到软交换网极大地减少了铜缆使用数量 宽带设备以ADSL和VDSL为主 但是要控制城市的ADSL规模 未来应该以VDSL2为主 传统建设模式的改进 控制了铜缆长度 可以部分解决带宽问题 但要解决VDSL2距离受限问题 覆盖半径控制在500米内 EPON接入方案造价低廉 在农村应用中比常规MSTP组网等方式低50 以上 但是比依靠LAN交换机汇聚的成本高 且传输距离不能超过20KM OLT设备 GE 城域网 通过城域网SR接入软交换 分光器 ONU 政企客户 ONU 农村宽带和语音综合接入 DSLAM IAD FE EPON设备在农村 FTTV 的应用 网吧一条街 FTTP 应用 机房 C系列 Internet Voice VOD 网吧现状目前多采用ADSL实现接入 带宽受限制 但网吧位置相对集中 可以放置无源光耦合器在网吧集中点 汇聚多个网吧的流量 通过EPON可以向网吧提供动态或静态分配带宽的高质量业务 可以按照网吧接入速率差别进行收费 用户可以有多样带宽 优先级选择 splitter 构建软交换网络架构 完成固网智能化改造 CN2新建与IP承载网改造 实施宽带接入网升级和改造和 光进铜退 继续推进 光进铜退 提升有线接入带宽 规模应用FTTB 小范围应用FTTH 起步 全面实施 深化 软交换网络解决语音接入 接入网络的建设模式将主要以FTTB模式和FTTN FTTV模式为主 IPTV视频业务承载结构 CATV业务提供方式 splitter ZXPONC200 CATV 合波器 ZXPONF425 1310 1490 1550nm 1550nm 1310 1490nm 1310 1490 1550nm 视频监控应用 重庆电信采用EPON应用于江津 云阳 北碚 南坪 巴南110监控项目 目前为止共计接入200多个接入点 全区的其他地区在建设中 应用于交通 公安 银行 保险 煤矿 商务楼宇 家庭监控等场合监控业务的需要300K 10M上行带宽 夜间监控需要10M带宽 道路监控 不等光方案 应用 TDMoverEPON应用 上海电信世贸大厦 应用类型 商业大客户专线业务业务类型 商客三层VPN互联业务商客PPPOE拨号上网业务商客固定单IP上网业务商客固定多IP上网业务IPTV业务TDM2M业务上联方式 TDM业务通过OLT的E1接口上联到SDH设备其他业务均通过GE接口上联到汇聚交换机S8505 在S8505上进行业务分流 分别上行到IPMANBRAS及IPTV平台 EPON承载WLAN应用 校园网 业务管理中心 AAASERVER SNMPserver 学生信息录入终端PC机 Internet AP 新生入学报处 教室 图书馆 宿舍楼 教学楼 规划覆盖区域 规划覆盖区域 校园 企业 EPON技术介绍 1 EPON与传统F