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PON新技术研究 中国移动通信集团公司计划部 研究院2010年5月6日北京 2 提纲 10GPON关键技术研究10GEPON关键技术10GGPON关键技术10GPON测试总结PON承载TD室分基站技术和组网研究UniPON架构和关键技术 3 EPON 10GEPON GPON XGPON 1 XGPON 2 WDM PON NGA1 NGA2 2009 2010 2011 2012 2009 9发布 2010 6发布 2011 X发布 2012 启动标准化 1 25G 1 25G 1 25G 2 5G 非对称 1 25G 10G对称 10G 10G 非对称 2 5G 10G 对称 10G 10G可能被跳过 IEEE FSANITU T Hybrid PON PON技术演进概述 EPON向10GEPON演进 2009年9月已经完成10GEPON标准制定IEEE制定 仅规定物理层和MAC层 运营商使用时需自行定义OAM相关规范GPON演进分成了两个阶段 NG PON1是向10GGPON演进 非对称相关标准2010年6月发布 考虑到应用场景很少 对称式标准可能被跳过NG PON2主要包括WDMPON HybiridPON 混合PON 等演进方向 WDM PON采用光波分复用技术扩展带宽 HybridPON混合采用光波分复用技术和10G 40G OFDM等高速电域技术扩展带宽FSAN和ITU T全面定义包括OAM在内的各层规范 4 10GPON关键指标 5 10G和1GEPON两种上行突发信号的接收 10GEPON和EPON上行波长冲突 采用TDMA方式共享同一波道 同时控制10GEPON和EPON的ONU EPON GPON中为可选项10GEPON中为必选项 光功率预算 FEC MPCP兼容 双速率突发模式接收 波长规划 802 3av10GEPON 10GEPON关键技术 存在问题非对称光模块成本高且无法规模供货 对称光模块目前极少 光模块和FEC提高10GEPON传输能力波长规划 MPCP 多点控制协议 兼容 双速率突发模式接收提供与EPON共存的后向兼容能力 6 10GEPON关键技术关键技术1 功率预算 光模块 10GEPON的功率预算需满足29dB 7 IEEE最终选择RS 255 223 RS 255 223 能带来6 4dB的FEC光增益 而且在其它标准中也有使用 属于成熟技术 10GEPON中FEC为必选项 关键技术1 功率预算 FEC 8 10GEPON EPON 10GEPON EPON EPON和10GEPON采用TDM方式共存同一10GEPONPON口下可同时接入10GONU和1GONU保护投资同一PON口下 只要有一个用户升级到10GEPON 那么所有用户都会切换到10G口上 升级时所有用户配置数据要重做 共存时EPON用户带宽对10GEPON带宽有影响 EPON用户带宽到500M时 10GEPON带宽只有5G OLT ONU 1G 1G 现网升级10G 1G 新建10G 1G 1G 1G 关键技术2 10G与1GEPON的共存 9 波长分配 1G 下行1490nm 上行1310nm10G 下行1577nm 上行1270nm 1G和10G下行采用不同的波长1G和10G上行波长冲突 采用TDMA方式共享同一波道OLT需支持双速率突发接收 关键技术3 波长规划 10 ODN TIA LA 连续模式接收 Laser B LDD 突发模式发射 MAC ONU B LA 突发模式接收 Laser LDD 连续模式发射 MAC OLT BCDR PD PD B TIA OLT光模块 ONU光模块 CDR 成熟器件 当前已可得1577nmLD 厂家少 短期内价格比较高对称10GBurst光PYH 技术还未不成熟 非对称1 25G上行 可借用EPON相关模块 目前成本较高 且需增大光功率预算 对称模式10G光模块难度大的原因 10G突发发送 激光器驱动器不成熟10G突发接收 光模块 时钟数据恢复等技术不成熟10GEPON考虑到共存的原因 需做到双波长发送和双速率突发模式接收 关键技术4 双速率突发模式接收 11 关键技术5 芯片 目前参与10GEPON研发的芯片厂家主要有teknovus Cortina PMC和海思 目前10GEPON系统的OLT和ONU均采用FPGA芯片 还处于功能研发阶段 目前已可支持QoS VLAN 组播等典型功能 但不是稳定可靠的版本 在商用前还需大量调试和修改 ASIC芯片具有Sample 样品 Engine 工程 Commercial 可商用 三个阶段 从研制出ASIC样片到提供可商用的性能稳定的芯片一般需要6 8个月时间 12 TC层 G 987 3 OAM需求 G OMCI 物理层 G 987 2 已完成 已完成基础文本 已完成框架 10GGPON关键技术 NGPON1 系统架构 G 987 1 已完成 G 987 1和G 987 2已于09年10月发布 G 987 3和G OMCI预计2010 6正式发布10GGPON芯片研发落后于10GEPON10GGPON技术和产品成熟落后于非对称10GEPON约半年 与对称式10GEPON基本相当 13 ODN 连续模式接收 DFB 突发模式发射 突发模式接收 EML 连续模式发射 APD APD OLT光模块 ONU光模块 非对称系统 ONU接收 10GEPON与10GGPON相同 ONU发送 都采用DFB激光器 但速率不同 1 25Gvs2 5G 2 5G突发发送不如1 25G成熟 OLT接收 都采用APD探测器 但速率不同 1 25Gvs2 5G 2 5G突发接收不如1 25G成熟 OLT发送 10GEPON两个波长发送10GGPON一个波长发送 ODN 连续模式接收 DFB 突发模式发射 突发模式接收 EML 连续模式发射 APD APD OLT光模块 ONU光模块 对称系统 ONU 10GGPON和10GEPON期望能做成一样 OLT接收 10GEPON要支持双速率接收 OLT发送 10GEPON两个波长发送10GGPON一个波长发送 10GGPON光模块 兼与10GEPON比较 14 10GGPON与GPON的共存 GPON 10GGPON采用WDM方式共存1 增加10GGPON用户时 对GPON的用户不影响 无需重新配置用户数据2 光模块的技术复杂度低 只需两个波 没有双速率接收的难点 但增加了WDM的成本和功率预算要求 15 提纲 10GPON关键技术研究10GEPON关键技术10GGPON关键技术10GPON测试总结PON承载TD室分基站技术和组网研究UniPON架构和关键技术 16 10GPON测试情况概述 17 测试组网 18 测试项目 19 10GEPON测试结论 1 2020 3 18 20 可编辑 21 10GEPON测试结论 2 22 10GGPON测试结论 1 23 10GGPON测试结论 2 24 10GEPON与10GGPON的比较 25 10GEPON 10GGPON测试小结 10GEPON技术和产品处于研发阶段 尚不成熟 但关键技术已取得较大进展目前10GEPON设备尚不成熟 核心芯片采用FPGA实现 尚未ASIC化目前10GEPON设备采用上下行1G 10G非对称类型的光模块 光模块尚未量产 因此价格昂贵 据厂家反馈 OLT光模块约2 3万RMB ONU光模块约7000 8000RMB10GEPON终端 ONU 设备形态较少 较少支持E1 VoIP多业务接入10GEPON设备线路容量仍有提升空间10GEPON设备的FEC 光纤保护倒换功能有待进一步完善网管系统有待完善 尚不能完全实现远程管理10GEPONONU 部分功能仍需本地配置10GGPON技术和产品处于研发阶段 成熟性相对10GEPON较差 非对称10GGPON落后非对称10GEPON约半年时间 与对称式10GEPON的成熟时间可能基本相当 26 提纲 10GPON关键技术研究10GEPON关键技术10GGPON关键技术10GPON测试总结PON承载TD室分基站技术和组网研究UniPON架构和关键技术 27 低成本 结构简单 价格低廉需要接入资源 通过有线宽带手段接入低功率 发射功率为10 100毫瓦 与WiFi接入点类似 覆盖范围有限安装简便 支持即插即用 用户自行安装 运营商进行激活即可 TD室分基站和Femto介绍 Femto是一种小型 低功率蜂窝技术 并通过固网宽带回程主要用于家庭及中小企业办公室等室内场所主要作为蜂窝网在室内覆盖的补充 为用户提供话音及高速数据业务 用于大型会场 体育场等封闭区域 以及写字楼 商场等建筑物室内覆盖需要采用多个GPS 增加了工程施工难度和建网成本目前TD室内分布路测系统还不完善 对室内分布系统建设进度造成影响 家庭微基站 室分基站 28 PON用于TD室分基站和Femto回传 主要用于家庭客户 也可用于中小企业 可靠性要求不高OLT部署在汇聚节点以上对保护机制的部署要求不高同时可提供宽带接入 OLT可部署在接入 汇聚节点通过带内同步信号进行同步根据业务需求选择部署保护机制 城域核心层 城域汇聚层 无源分光器 家庭客户 ONU TDFemto基站回传方案 集团客户 PTN MSTP OLT 城域接入层 TD室分基站通过PON回传方案 小型OLT TD室分基站现状 用于集团客户和公共区域室内覆盖 安全性 可靠性要求较高采用MSTP PTN接入室分基站尽量成环接入城域网 提供较好的保护机制采用GPS提供时间同步 按本期集采 只算设备成本 承载TD室内分布的PTN设备约7000元 端 PON设备约800至1000元 端 视保护情况 29 PON支持时间同步要求ToD over GPON标准化经完成 PHY 1 RJ 45 RJ 45 ONU TimingClient OLT 20Kmfiber NNI 2 NNI 1 FEPorts ToD GPS等时间源 PONCPU PONCPU 1PPS Clock ToD 1PPS Pgm CLK 30 设备支持情况 PON设备时间同步测试结果多数支持1PPS TOD方式 接口与移动规范有一定差异少数支持1588v2 PTP 方式 31 PON保护机制 ONU1 ONU1 IFpon IFpon IFpon 2 N分光器 OLT ONUN TypeBOLT端口备份 IFpon 保护范围 主备线路采用相同的PON芯片和组件 PON口采用光开关方式分路 不保护PON芯片和组件保护OLT至光分路器之间的主干光纤 主备线路采用独立的PON芯片和组件保护OLT至光分路器之间的主干光纤主流保护方式 主备线路采用独立PON芯片和组件保护OLT至ONU之间的所有光纤 为全光纤保护可支持ONU混合方式 有的ONU采用主干光纤保护 有的ONU采用全光纤保护 成本相对较高 32 主要研究内容 2PON用于室分 Femto等TD基站回传 时间同步要求 室分基站和Femto均要求PON网络支持时间同步 保证端到端 1 5us指标PON设备时间同步支持情况 PTN可保证 1 0us的时间同步 GPON 总体支持情况较好 大部分厂家均支持或部分支持 较好的厂家同步精度可达几十nsEPON 总体支持情况相对较差 主流厂家支持或部分支持 较好的厂家同步精度可达几十ns实现方案为1588v2方式或1PPS TOD方式1PPS TOD为中国移动企业标准 要求ONU具备相应接口需对时间同步具体实现机制和指标要求进行规范 保护要求 PON网络主要采用主干光纤保护方式 可保护OLT至光分路器之间的光纤 且由于部署困难在实际运营中很少部署保护PON网络全光纤保护方式可提供端到端保护 成本相对较高 33 提纲 10GPON关键技术研究10GEPON关键技术10GGPON关键技术10GPON测试总结PON承载TD室分基站技术和组网研究UniPON架构和关键技术 34 业务需求与应用场景 城域核心层5 10节点 IPoverWDM OTN 城域汇聚层20 100节点 城域接入层400 5000节点 RNC RRU BBU RRU BBU 场景A BBU位于汇聚层 场景B 室内分布式基站 场景C 传统基站 CPRI传输需求 高带宽 TD典型值为2 4576Gbps LTE时期为4 9152Gbps 9 8304Gbps时延抖动 8 138ns频率稳定性 0 002ppm 挑战 传输距离远需要保护机制保证可靠性 数量大 分布广光纤资源匮乏位于室内 部署环形拓扑困难 CPRI 几km 100km以上 CPRI 几km 10km CPRI 100米以内 需要较多的机房资源 35 分布式基站解决方案 BBU RRU RRU RRU RRU RRU WDM RRU BBU Splitter WDM ONU WDM ONU WDM ONU 1 光纤直驱 CPRI RRU RRU RRU WDM BBU WDM WDM WDM 3 UniPON 2 OTN WDM 浪费光纤 如5个BBU基带池需要120根光纤 传输距离短 10km CPRI接口保护和OAM能力较弱方案简单