《EPON培训》PPT课件.ppt

EPON关键技术及实现原理 新员工陪训 北京信元电信维护有限责任公司2009年8月 内容提要 FTTH技术EPON技术AN5000系列产品组网应用模式介绍AN5116 AN5006设备及业务介绍 FTTx系统 FTTx系统的基本组成 光线路终端 OLT 局端设备 光分配网 ODN 包含光分路器 光纤光缆及光缆分线盒 光缆交接箱等一系列无源器件 光网络单元 ONU ONT FTTx的实现技术 FTTx主要包括有源与无源两种技术 当前两种技术的市场份额相当无源光网络PON逐渐成为FTTx的主要实现技术 包含A BPON EPON GPON等传统的P2P光纤接入系统采用媒质转换器 MC 新的P2P标准定义了光接口 OAM等内容 改善了传统MC方式存在的缺陷 无源光网络 PON 系统原理 1 a PON系统中的上行方向工作原理 上行工作波长范围 1260 1360nm 1310 上行数据分时发送 各ONU的发送时间与长度由OLT集中控制 TDMA的接入机制 无源光网络 PON 系统原理 2 下行工作波长范围 1480 1500nm 1490 下行数据广播发送 每个ONU根据下行数据的标识信息接收属于自己的数据 丢弃其他用户的数据 b PON系统中的下行方向工作原理 PON技术体制 BPON业务适配复杂 业务提供能力有限 传送速率不高 成本较高 IP业务映射效率低等原因 已经被舍弃 不宜再采用 EPON技术由IEEE标准化 其核心是在保留传统以太网体系结构基础上定义了一种新的应用于PON系统的物理层 主要是光接口 规范 一种新的MAC多点控制层协议 MPCP 以实现在点到多点无源光网络中的以太网帧的时分多址接入 一种运行维护和管理 OAM 机制 GPON由FSAN ITU标准化 G 984 其目标是形成传输速率更高 更大分路比 能高效承载多种业务并具有更强大的OAM功能的宽带PON技术 GPON引入了一个全新的传输汇聚 TC 子层 并规定TC子层可以采用ATM和GEM两种封装方式 采用了125us的帧长及定时机制 将各种业务载荷 包括TDM和分组 都通过GFP封装入定长帧中 可以较容易的支持TDM和话音业务 并通过带宽指针 pointers 为每一个ONU动态分配上行带宽 EPON和GPON已成为近期研究的热点 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 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 内容提要 FTTH技术EPON技术AN5000系列产品组网应用模式介绍AN5116 AN5006设备及业务介绍 EPON的关键技术 突发模式光收发器技术帧结构测距动态带宽分配 DBA 机制下行数据安全性技术业务QoS处理TDM业务的承载运行维护管理 OAM 功能的实现 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 五种类型的MPCP帧 MPCP在OLT和ONU之间规定了一种控制机制来协调数据的发送和接收 MPCP功能是基于专门的协议数据报文完成的 即MPCPDU 目前定义了5种MPCPDU EPON的关键技术 MPCP控制帧 MPCP发现过程 ONU的发现 注册和认证 OLT以一定间隔发送一个发现窗口 如1秒 新上线的ONU可以利用这个窗口进行注册和认证 进而被OLT接纳 进程由OLT发起 它周期性地产生合法的发现时间窗口 DiscoveryTimeWindows 使OLT有机会检测到非在线的ONU OLT基于MPCP消息中的timestamp 时戳 字段进行测距发现进程的下一步是OLT向新发现的ONU发送注册 Register 消息 该消息包含ONU的LLID以及OLT要求的同步时间 OLT基于ONU的MAC地址进行ONU的认证OLT可以要求ONU重新执行发现进程并重新注册 同样 ONU也可以通知OLT请求注销 然后通过发现进程进行重注册 ONU完成注册后的MPCP协议交互 ONU完成注册后 系统维持一个Keep alive机制 OLT定期 最低50ms一次 发送Gate消息给ONU ONU也定期 最低50ms一次 的发送Report消息给OLT 如果OLT在一定时间内没有收到ONU发来的任何MPCP消息 则认为该ONU的MPCP协议异常 将解注册 Deregister 该ONU 如果ONU在一定时间内没有收到OLT发来的任何MPCP消息 则认为与OLT之间的链路异常或者OLT的MPCP协议异常 也将自动解注册 MPCP协议基于MPCPDU中的timestamp进行动态测距 确保多个ONU上行TDMA的有序性 测距 OLT与各ONU间的环路时延不同 各ONU距OLT的光纤路径不同各ONU元器件的不一致性环境温度的变化和器件老化 环路延时也会发生不断的变化测距是保证PON系统内ONU上行方向不发生时隙冲突的基础测距包括静态测距和动态测距 静态测距 用在新的ONU安装调试阶段 停机的ONU重新投入运行时 通过开窗测距技术获得往返时延 并对时延差异进行补偿动态测距 应用于系统运行过程中 通过检测往返时延的变化对温度 光电器件老化等因素的影响进行补偿测距要求测距精度高 一般要求在全1 2bit内测距过程对运行中的其它ONU的影响最小 保证运行业务的QOS测距范围大 即能提供的均衡延时大 EPON 测距 RTT Tdownstream Tupstream Tresponse Twait t2 t0 t1 t0 t2 t1 下行数据的安全性 因为PON的多点广播特性 所有的下行数据都会被广播到PON系统中所有的ONU上 如果有一个匿名用户将它的ONU接收限制功能去掉 那么它就可以监听到所有用户的下行数据 这在PON系统中称为 监听威胁 PON网络的另一个特点是 网络中ONU不可能监测到其它ONU的上行数据在PON上解决安全性的措施是OLT对下行信息加密 包括所有的数据帧和OAM帧 系统应针对每个LLID进行搅动 每个LLID有独立的密钥 加密的核心问题包括 加密算法密钥的产生和传递密钥的更新与同步 下行数据安全性 加密算法 AES 128 安全性很高 但不符合国内的商用密码管理条例Churning 安全性较低 简单Triple Churning 中国电信的专利技术 提高了churning的安全性中国电信采用TripleChurning算法密钥是ONU由上行用户数据中提取的3字节数据与3字节随机数ExclusiveOR XOR 异或相加的结果密钥由ONU以OAM消息的方式传送给OLT OLT利用这个密钥根据特定的加密算法对下行数据进行加密密钥更新 密钥必须周期性更新 密钥同步 因为密钥需要定期更新 所以需要一个同步机制 使ONU能够知道当前使用的哪个密钥 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的OAM功能 EPON系统定义了一种全新的运行管理和维护协议 以支持 RemoteFailureIndication 远端故障指示 RemoteLoopback 远端环回 LinkMonitoring 链路监视 不支持功能和单条链路不相关的管理功能 比如保护倒换和设备管理业务提供和协商功能 比如带宽分配 速率适配和速度 双工协商等功能OAM数据的安全性保证和OAM实体的认证不在标准定义的范畴不支持设置 写远端MIB变量的能力特点OAM的实现和使能是可选的 提供一种实现OAM能力发现的机制 提供一种机构扩展机制使高层管理功能的应用成为可能 OAM OperationAdministrationandMaintenance 根据运营商网络运营的实际需要 通常将网络的管理工划分为3大类 操作 Operation 管理 Administration 维护 Maintenance 简称OAM 操作主要完成日常网络和业务进行的分析 预测 规划和配置工作 维护主要是对网络及其业务的测试和故障管理等进行的日常操作活动 ITU T对OAM功能进行了定义 1 性能监控并产生维护信息 根据这些信息评估网络的稳定性 2 通过定期查询的方式检测网络故障 产生各种维护和告警信息 3 通过调度或者切换到其它的实体 旁路失效实体 保证网络的正常运行 4 将故障信息传递给管理实体 OAM功能原理 OAM协议提供了OAM实体之间的运行 管理和维护信息的交互 OAM功能由OAM协议数据单元在OLT和ONU之间承载就OAM功能而言 OLT与ONU是主从关系 OLT处于Active模式 ONU处于Passive模式OAM协议定义了事件通告 CriticallinkEvent linkevent loopback 机构扩展等机制OAM能力也需要一个发现机制 OAM发现提供了一个OLT和ONU双方互相探测对方OAM子层是否存在的机制OAM是一个slowprotocol 每对实体间每秒最多发送10帧 OAM也有一个keep alive机制 每秒最少向对等实体发送一个OAM帧 如果5s没有收到对等实体的OAM帧 则认为OAM链路中断 重新开始OAM发现过程 OAM协议提供了一种机构自行扩展以支持更多高层功能的机制 中国电信也基于此机制进行了扩展 AN5000系列产品组网应用模式介绍 FTTH技术EPON技术AN5000系列产品组网应用模式介绍AN5116 AN5006设备及业务介绍 接入网带宽提速面临的问题 影响网络带宽的因素 XDSL技术 ADSL ADSL2 VDSL2主干 配缆 长度 线径 质量 串扰 复接室内布线和Modem 光纤靠近用户 缩短铜缆来满足带宽提速分阶段实施光进铜退势在必行 MDF 交接箱 分线盒 主干 配线 引入线 DSLAM Modem 局端 外线 室内 PON用于居民用户接入的适应性分析 树立运营商在当地的品牌形象的需要遵循 少而精 的原则 提供FTTH业务 优质优价 尽量高起点 但对成本要求较为严格无用户线包袱 适合采用FTTB LAN 尽量高起点 但对成本要求较为严格需充分利用原有铜线资源和终端 适合采用FTTN DSL 不同的居民用户有不同的需求特点 需要根据应用场景确定有针对性的应用方案 对性能要求相对宽松 对成本要求严格更要解决POP点到村庄之间电缆被盗问题适合采用FTTN DSL AN5000提供灵活的语音业务承载 可以灵活支持不同的上联处理模式 从V5接口升级为软交换的过程中无需添加硬件 用户端无需调整 真正实现平滑演进 呼叫控制模块同时支持MGCP H 248 SIP H 323等协议 可以灵活适应各种环境下的软交换网络 AN5000的软交换接口和众多主流厂家的MGC对接成功 开放性极好 家庭用ONU系列 EPON LANONU系列 EPON DSLONU系列 各个系列ONU均支持语音业务处理 满足多业务运营需求 适用于新增普通居民用户小区的FTTB LAN模式 楼道内建议采用混线方式 一根五类线即可实现电话 上网业务 大幅度降低布线成本 ONU能够提供数据 语音 CATV综合业务 满足多用户多业务接入需求 特点 可以有效降低光纤接入的成本 维护便捷 业务功能齐全最好小区达到1000户以上规模 方能达到控制成本的效果 线路部分为无源设计 免除了小区机房的设计和维护困难 适用范围 新建普通居民小区 AN5000提供优化的OAM能力 针对原有宽带用户的FTTN DSL模式 组网思路 采用FTTN ADSL2 的组网方式 宽带POP点下沉考虑到软交换的成熟和节约统揽的需求 光进铜退网络结构更加简单用于光进铜退的改造场景 当前尤其在农村信息化的接入改造中可以发挥作用 原有网络结构 改造后的网络结构 用户线保留铜线接入 尽量使用ADSL2 方式 降低网络的建设成本 ONU不但提供常规的DSLAM功能 而且内置IAD模块 可以提供基于软交换的语音业务 真正实现 光进铜退 线路部分为无源设计 免除了小区机房的设计和维护困难 宽 窄带接入点同时下沉 FTTX应用场景概述 PON技术相对于传统的接入技术有着突出的技术优势 例如传输距离远 高带宽 节约线路资源 业务提供能力强等 这些特质使其不仅仅能为家庭用户服务 而且可以有效地为我们解决更多的接入难题 高端居民用户FTTH 普通居民用户FTTB FTTN 网吧集中接入 商业楼宇接入 农村信息化接入 视频监控接入 商业楼宇接入需求特点与困惑 EPON是理想的商业楼宇接入解决方案 每个公司一个ONU 按需分配带宽ONU通过交换机或路由器与公司内部网络相连接在满足商住两用楼宇的需求时 尤其能够凸现技术优势 AN5000可靠的组网方案满足VIP客户需求 冗余的线路和ODN全保护方式 可靠性非常高需要ONU和OLT同时具备冗余光口 采用两套1 n分路器成本较高 适合高端企业用户的接入 针对线路较长的OLT到分路器段的1 1线路保护ONU采用常规单光口设备 分路器采用2 n分路器 OLT侧配置冗余光口成本较低 适合高端居民用户 小型商业用户等的高可靠性接入 符合G 983 5 国家标准所规定的生存性要求 全球眼 业务对网络接入平台的需求分析 上行信息量远大于下行信息量 数据化信息传递和处理 需要开放式的协议处理 带宽需求较大 1 10Mbps 监控点数量多且分布分散 线路资源消耗较大 要求接入平台的带宽提供能力 尤其是上行带宽提供能力要强 优选采用具备较长传输距离的接入平台 尽量考虑通过网络结构设计来降低线路资源消耗 由于 全球眼 业务主要为大客户提供业务 因此对接入平台的管理能力要求较高 要求有较好的易维护性 几种常见的 全球眼 接入技术综合比较 AN系列设备及业务开通介绍 FTTH技术EPON技术AN5000系列产品组网应用模式介绍AN5116 AN5006设备及业务介绍 EPON设备介绍 AN5116系列OLT产品介绍AN5006系列ONU产品介绍 14U子框中板结构 双面插卡 支持主控盘主备保护设备正面提供16个PON业务板卡 背面提供7个GE数据业务上联口 V5语音上联口 另可提供CATV STM 1等业务接入单板具有2个PON接口 最大可接入64个ONU 按1 32分路比 单框可接入1024个ONU 19英寸1U小型结构 满配置可以连接2 32 64个ONU 按1 32分路比 接口 2个GE上联接口 光 电可选 2个FE GE自适应级联接口 电口 2个PON接口 AN5116系列EPONOLT设备 AN5116 03 AN5116 02 4U子框中板结构 双面插卡 支持主控盘主备保护设备正面提供4个PON业务板卡 单板具有2个PON接口 最大接入256个ONU 按1 32分路比 提供7个GE数据业务上联口 V5语音上联口 另可提供CATV STM 1等业务接入 AN5116 06 AN5116 02前视图 子框正面共有20个槽位 从左至右依次编号为1 20 其中1 8 11 18号槽位是EC2卡或TDM卡槽位 9 10号槽位是GSWC卡槽位 19和20号槽位为AC16卡或VoIP卡槽位 子框顶部为风扇单元 底部为导流单元 风扇单元的面板有两个指示灯 绿灯为风扇工作指示灯 红灯为风扇告警指示灯 AN5116 02后视图 图中29号槽位为GUP7卡或GUPE7卡槽位 对应着设备正面的9号GSWC卡槽位 39号槽位为16E1卡槽位 对应着正面的19和20号AC16卡或VoIP卡槽位 其余槽位为空余 可装上假面板 顶部还装有两个 48V电源连接器和一个告警连接器 AN5116 02机架布置图 480mm 621 5mm 406 5mm 宽 高 深 的子框 满配重量为40kg AN5116 02设备采用 48V直流供电 机架需要内置一个PDP电源分配单元 2 0米高的机架可安装2个子框 2 2和2 6米高的机架可安装3个子框 如左图所示 AN5116 02业务支持及上联 AN5116 02设备单子框可插16块EC2卡 实现语音 数据和图像的三重业务播放 tripleplay AC16卡是语音业务控制部件 实现话音类业务的接入 可分为V5和VoIP语音处理卡两种 V5卡支持基于V5协议的PSTN语音传输 而VoIP卡支持软交换情况下的NGN语音传输 GUP7卡 3个10 100 1000Base T端口 4个1000Base SX端口 GUPE7卡 7个10 100 1000Base T端口 以及16E1卡上的多种上联口能实现多种业务的上联 极大地方便用户组网 TDM卡上的STM 1 155M速率 光接口作为透传E1信号的上行接口 实现E1业务的接入 AN5116 02单盘配置 AN5116 06前 后视图 单元子框前面共设8个槽位 前后对插前面的第9 10槽位为核心交换盘槽位 第11 14个槽位为线卡 如EC2盘 槽位 第19 20槽位为窄带控制盘AC16槽位 后面是7个槽位 核心交换卡对应的槽位29为上联盘槽位 第39槽位为2M接口盘槽位 单元框正面的右侧为风扇盘槽位 风扇盘后对应的槽位为电源盘槽位 提供双路 48V输入 整机尺寸 480 195 365mm 宽 高 深 满配功耗 240W 满配总量 10kg 前视图 后视图 AN5116 06单盘配置 AN5116 06设备单子框可插4块EC2卡 实现语音 数据和图像的三重业务播放 tripleplay AN5116 06与AN5116 02可实现所有板卡额完全兼容 EPON设备介绍 AN5116系列OLT产品介绍AN5006系列ONU产品介绍 广泛应用的AN5006系列EPONONU GE POTS E1 主备光口 RF AN5006 02 1 AN5006 03 4 Optional AN5006 04 4 2 AN5006 05 2 2 AN5006 06 4 4 AN5006 07 16 16 Op Optional Optional Optional Optional AN5006 09 8 8 Op Optional AN5006 10 24 AN5006 15 0 128 Optional ADSL 0 128 FE 1 Optional AN5006 16 0 512 Optional 0 512 Optional A类ONU FTTH型ONU AN5006 02 03 04 05 支持VLAN支持IEEE802 3QVLAN协议 用户可在布线结构不变的情况下 通过修改网络配置 灵活建立虚礼局域网 划分逻辑结构 减少了组网成本 优化了网络结构 支持组播业务功能支持IGMPSNOOPING协议 提供了灵活的可控组播功能 丰富的QoS保障 可设置数据包具有高优先级 支持VBAS DHCPOPTION82 丰富的数据特性 用户侧接口 AN5006 02 1 GE 1 FE 1 RF 可选 AN5006 03 4 FE 1 RF 可选 AN5006 04 4 FE 2 POTS 1 RF 可选 AN5006 05 2 FE 2 POTS 1 RF 可选 网络标准 IEEE802 3ah具有4个优先级队列支持802 1P PORT MAC TOS DIFFSERV等方式的QoS支持802 1QVLAN和基于端口的VLAN支持基于端口的输入和输出带宽控制 4K颗粒度支持IGMPSNOOPINGMAC地址 ONU的每个以太网端口支持64个MAC地址尺寸 200 170 45mm电源 220VAC 50 60Hz 满载功耗 AN5006 02 7W AN5006 03 10W AN5006 04 18W AN5006 05 15W 工作温度 0 45 应用适用性 可灵活应用于FTTH模式 视频监控 网吧接入等 基本参数 AN5006 06 FTTO型ONU AN5006 06 用户侧接口 提供4 FE 4 E1接口网络侧接口 提供可选双路PON接口上联 主备 网络标准 IEEE802 3ah具有4个优先级队列支持802 1P PORT MAC TOS DIFFSERV等方式的QoS支持802 1QVLAN和基于端口的VLAN支持基于端口的输入和输出带宽控制 4K颗粒度支持IGMPSNOOPINGMAC地址 ONU的每个以太网端口支持64个MAC地址尺寸 450 300 45mm电源 220VAC 50 60Hz 可选配48VDC电源 满载功耗 30W 工作温度 0 45 存放环境温度 10 45 环境湿度 10 90 应用适用性 主要应用于需要提供E1及数据业务接入的办公缓解 基本参数 前面板视图 后面板视图 B类FTTN LAN型ONU AN5006 07 09 10 前面板视图 后面板视图 用户侧接口 AN5006 07 16 FE 16 POTS 可选 1 CATV 可选 AN5006 09 8 FE 8 POTS 可选 1 CATV 可选 AN5006 10 24 FE 1 CATV 可选 网络标准 IEEE802 3ah具有4个优先级队列支持802 1P PORT MAC TOS DIFFSERV等方式的QoS支持802 1QVLAN和基