PON标准及中国电信PON技术与网络的发展

PON标准及标准及中国电信中国电信PON技术技术与网络的发展与网络的发展王波2010年7月Wang Bo2主要内容主要内容中国电信PON技术与网络的发展PON系统应用的关键技术PON相关标准的新进展Wang Bo3EPON相关标准EPONz国际标准 IEEE802.3-2008 Section 5（原IEEE802.3ah-2004）z行业标准 YD/T 1475-2006 接入网技术要求基于以太网方式的无源光网络（EPON） YD/T 1531-2006 接入网设备测试方法基于以太网方式的无源光网络（EPON） YD/T 1771-2008 接入网技术要求EPON系统互通性（牵头起草单位：中国电信） YD/T 1809-2008 接入网设备测试方法以太网无源光网络（EPON）系统互通性（牵头起草单位：中国电信）Wang Bo4EPON协议的层次结构协议的层次结构PCS PCSWang Bo510G-EPON标准标准z国际标准 IEEE802.3av-2009（2009.9发布）z主要内容新增：10G速率相关的PMD、RS/PCS/PMA、多点控制部分相关章节做了修订z名词 1G/1G EPON称为1G-EPON 10G/1G EPON和10G/10G EPON统称为10G-EPON 1G-EPON和10G-EPON统称为EPONWang Bo610G-EPON协议的层次结构协议的层次结构10G/1G EPON （仅接入10G/1G EPON ONU）PCS PCSWang Bo710G-EPON协议的层次结构协议的层次结构10G/10G EPON（仅接入10G/10G EPON ONU）PCSPCSWang Bo8GPON相关标准GPONz国际标准 G.984.x Gigabit-capable Passive Optical Networks (GPON) G.984.1 General characteristics G.984.2 Physical Media Dependent (PMD) layer specification G.984.3 Transmission convergence (TC) layer specification G.984.4 ONT management and control interface (OMCI) specification G.984.5 Enhancement band G.984.6 Reach extensionWang Bo9GPON协议的层次结构协议的层次结构PON媒质PMD层TC层TC适配子层OMCITC成帧子层上层协议Wang Bo10GPON相关标准z行业标准 YD/T 1949-2009 接入网技术要求吉比特的无源光网络（GPON）第1部分：总体要求第2部分：物理媒质相关（PMD）层要求第3 部分：传输汇聚（TC）层要求（待审批）第4 部分：ONT 管理控制接口（OMCI）要求接入网技术要求GPON系统互通性Wang Bo11XG-PON相关标准相关标准z G.987系列：10-Gigabit-capable passive optical network (XG-PON) systems G.987 Definitions, abbreviations, and acronyms（2010.1发布） G.987.1 General Requirements（2010.1发布） G.987.2 Physical media dependent (PMD) layer specification（2010.1发布） G.987.3 Transmission Convergence (TC) layer specification（2010.6通过，尚未正式发布）z G.988 ONU management and control interface specification (OMCI) （2010.6通过，尚未正式发布）Wang Bo12XG-PON协议的层次结构协议的层次结构PON媒质PMD层TC层业务适配子层OMCITC成帧子层上层协议PHY适配子层Wang Bo13PON相关标准基于PON技术的接入网络架构z Broadband Forum(TR-101 Migration to Ethernet-Based DSL Aggregation) TR-156 Using GPON Access in the context of TR-101 TR-167 GPON-fed TR-101 Ethernet Access Node WT-200 Using EPON Access in the context of TR-101 Co-editor：中国电信，BroadcomWang Bo14PON相关标准z IEEE P1904.1: Standard for Service Interoperability in Ethernet Passive Optical Networks (SIEPON) 1G-EPON，10G-EPON系统级要求传送、业务、控制等方面的互通Wang Bo15主要内容主要内容中国电信PON技术与网络的发展PON系统应用的关键技术PON相关标准的新进展Wang Bo16光接口光接口z速率z工作波长z链路预算传输距离光分路比Wang Bo17光接口：速率光接口：速率1G-EPONz信息速率：1Gb/s对称信号速率：1.25GBd 8B/10B编码10G-EPONz对称模式信息速率：10Gb/s对称信号速率：10.3125GBd 64B/66B编码z非对称模式信息速率：下行10Gb/s，上行1Gb/sGPONz信息速率：下行2.5（2.48832）Gb/s，上行1.25（1.24416）Gb/sz（2.5Gbit/s对称不常用） NRZ编码XG-PONz XG-PON1（非对称模式）信息速率：下行10（9.95328）Gb/s，上行2.5（2.48832）Gb/s NRZ编码z XG-PON2（对称模式）尚未标准化Wang Bo18光接口：工作波长光接口：工作波长EPON（单纤双向）z上行：12601360nm（1310nm）z下行：14801500nm（1490nm）10G-EPONz 10Gb/s下行：15751580nm（1577nm）z 10Gb/s上行：12601280nm（1270nm）z 1Gb/s上行：12601360nm（1310nm）GPONz单纤下行：14801500 nm上行： 12601360nm（G.984.2） 12901330nm（G.984.5 “Reduced wavelength band”）z双纤，12601360 nm，不常用XG-PONz 10Gb/s下行：15751580nm（1577nm）z 2.5Gb/s上行：12601280nm（1270nm）Wang Bo19光接口：链路预算光接口：链路预算相关概念z光功率预算（Power budget）下行：OLT最小平均发射光功率ONU接收灵敏度上行：ONU最小平均发射光功率OLT接收灵敏度z光功率代价（Optical path penalty）z链路预算（Link budget，Channel insertion loss，Loss budget）链路预算= 光功率预算光功率代价z（工程）链路预算= 光纤损耗+ 光分路器插损+ 活接头损耗+ 线路余量，由此可计算传输距离、光分路比Wang Bo20光接口：链路预算光接口：链路预算Wang Bo21光接口：链路预算（光接口：链路预算（1G-EPON）z 1000BASE-PX10：IEEE802.3规定z 1000BASE-PX20：IEEE802.3规定z 1000BASE-PX20+：中国电信增补Wang Bo22光接口：链路预算（光接口：链路预算（10G-EPON）Wang Bo23光接口：链路预算（光接口：链路预算（GPON，XG-PON）GPONXG-PONWang Bo24带宽调度与分配带宽调度与分配EPONz封装：以太网，不定长帧z上行带宽调度 DBA基于LLID调度能力增强机制 Service SLA：单LLID+多“业务队列”多LLIDGPONz封装：GEM，125s定长帧z上行带宽调度 DBA基于T-CONT调度 ONU、T-CONT、GEM port三级复用Wang Bo25动态带宽分配（动态带宽分配（DBA）EPONz基于MPCP协议z ONU定期报告带宽需求（Report）z OLT为不同ONU动态分配上行带宽（Gate）z保持OLT与ONU之间的连接状态（Gate，Report）GPONz两种方式状态报告（SR）：ONU上报带宽需求流量监测（TM）：OLT监测上行流量，不需ONU上报z采用嵌入式OAM在上行、下行帧结构中的特定字段报告带宽需求、分配带宽z DBA：OLT根据ONU的SLA和上行流量情况，为ONU动态分配上行带宽提高上行带宽利用率Wang Bo26逻辑链路标识（逻辑链路标识（LLID）LLID（Logical Link ID）z在点对多点物理结构上的点对点逻辑链路z OLT在每个ONU注册成动后为其分配一个唯一的LLIDz在PON接口上采用LLID标识ONU多LLID方案，一个LLID标识一个逻辑ONUz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z单播通道（单播LLID）、广播通道（广播LLID）Wang Bo27GPON封装及复用方式封装及复用方式上行z封装方式：GEM（GPON Encapsulation Method）z复用结构：GEM Port、T-CONT（只在上行方向存在）下行Wang Bo28控制管理机制控制管理机制EPONz MPCPz IEEE802.3规定的OAMz扩展OAMGPONz嵌入式（embedded）OAMz PLOAMz OMCIWang Bo29多点控制协议多点控制协议（MPCP）MPCP（Multi-Point Control Protocol）z主要作用在OLT与每个ONU之间建立一个逻辑的点对点链路，使点对多点网络中的MAC客户端能够像在独享链路中一样收发数据帧在点对多点的物理网络中建立了点对点的逻辑链路z主要机制 ONU的发现和注册测距和定时上行动态带宽分配（DBA）Wang Bo30MPCP消息消息5种MPCP消息（PDU，协议数据单元）z Gate消息 Discovery Gate（发现选通）：OLT为ONU提供发现窗口 Normal Gate（普通选通）：OLT为ONU提供普通数据传输窗口 OLT可以通过发送Normal Gate消息，保持OLT到ONU的连接状态z Report消息 OLT通过Report消息的时间戳（Timestamp）对ONU进行测距 ONU通过Report消息向OLT报告ONU上每一个802.1Q优先级队列需要的带宽通过ONU周期性发送Report消息，保持ONU到OLT的连接状态z Register_Req、Register、Register_Ack用于ONU的发现和注册Wang Bo31IEEE标准规定的标准规定的OAM的主要功能的主要功能z在IEEE802.3中的规定比较简单z只包括链路级的功能远端故障指示远端OAM层环回链路监视 MIB变量的查询z不包括不属于单链路的功能（如设备级管理、保护倒换）对MIB变量的配置需协商和配置的功能其它高层功能Wang Bo32OAM消息消息6种OAM消息（OAMPDU，OAM协议数据单元）z Information消息：用于OAM层传送基本信息，以实现OAM发现z Variable Request、Variable Response消息：用于实现ONU MIB变量的查询z Event Notification消息：用于传送链路事件和故障信息，以实现链路监视、告警等功能z Loopback Control消息：用于控制ONU的OAM远端环回状态，以帮助实现链路故障诊断z Organization Specific消息：用于设备厂商或运营商实现特定的OAM扩展，以实现更丰富的维护管理功能Wang Bo33OAM的扩展机制的扩展机制z利用Organization Specific消息，可以规定多种扩展的OAM功能z利用Information消息中的扩展信息单元（Organization Specific Information TLV），可以在标准的信息单元（Information TLV）基础上增加额外的扩展信息z利用Event Notification消息相关的扩展链路事件（Organization Specific Event），可以定义更多的链路事件Wang Bo34基于扩展基于扩展OAM增强控制管理功能增强控制管理功能z扩展OAM的发现利用Information OAMPDU中的Organization Specific Information TLVz扩展的对象及其属性扩展的管理对象（Managed Object）：ONU设备、用户侧接口、PON接口、逻辑链路（LLID）、组播等每个对象可包括若干具体属性（Attribute）Wang Bo35基于扩展基于扩展OAM增强控制管理功能增强控制管理功能z扩展的管理功能通过扩展的OAM消息（Organization Specific OAMPDU）实现 Extended Variable Request、Extended Variable Response Set Request、Set Response DBA参数管理三重搅动的密钥管理 ONU软件升级基于逻辑标识的ONU认证z增强的事件通告和故障告警功能可采用链路事件（Link Event）中的Organization Specific Event扩展机制Wang Bo36GPON TC层控制层控制/管理平面管理平面Wang Bo37嵌入式嵌入式OAMz直接封装在GTC帧头的特定字段，是一条低时延的通道，主要用于实时性强的控制信息动态带宽分配密钥交换链路误码监视z在GTC成帧子层进行处理z与PLOAM配合完成PMD层和GTC层的主要控制管理功能Wang Bo38PLOAMz PLOAM ：Physical Layer OAMz在GTC帧的特定部分（13字节），是一条基于消息的通道z主要用于PMD和GTC层中，除了嵌入式OAM实现的其他控制管理功能 ONU激活 OMCC建立加密配置和密钥管理性能监视和告警光链路保护倒换Wang Bo39PLOAM消息消息z与ONU激活相关的消息 Upstream_Overhead（下行） Extended_Burst_Length（下行） Serial_Number_ONU（上行） Assign_ONU-ID（下行） Ranging_Time（下行） Request_Password（下行） Password（上行） Deactivate_ONU-