PON解决方案交流V1.1PPT课件.ppt

2020 3 25 PON技术进展汇报 目录 PON技术现状及演进趋势PON技术应用场景分析华为PON领域进展汇报 2020 3 25 PON系统原理 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 2020 3 25 PON技术主要特点 用户1 用户3 ONU 用户2 3 3 1 1 1 2 ONU ONU 1 1 2 2 3 3 3 Slot1 Slot2 Slot3 OLT OpticalLineTerminal光线路终端 OpticalNetworkUnit光网络单元 OpticalDistributionNetwork光分配网络 PON PassiveOpticalNetwork无源光网络 PON是一个点对多点的系统 包括OLT ODN和ONU三部分 采用WDM技术实现单纤双向传输 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 上行采用TDMA技术 下行1490nm 上行1310nm 2020 3 25 OLT连续广播发送 ONU选择性接收 GPON根据VPI VCI ATM 或者GEMPORTID GEM EPON根据LLID PON基本技术 下行 802 3Frame 2020 3 25 PON基本技术 上行 上行信号 分时突发发送 采用测距技术保证上行数据不发生冲突PON上行帧以时分复用的形式由各个ONU发送的数据包组成 各个ONU发送的上行数据流通过光分路器耦合进共用光纤 以TDM的方式复合成一个连续的数据流 每个ONU有一个TDM控制器 它与OLT的定时信息一起控制上行数据包的发送时刻 避免复合时数据发生碰撞和冲突 当ONU没有数据发送时 也需要填充OLT分配给自己的时隙 2020 3 25 PON关键技术 测距和突发控制 OLT根据DBA算法向ONU发布授权时间窗口 测量OLT下行发送到上行接收的数据信号环路时延 并据此对ONU授权时间窗口进行延时补偿 从而保证上行数据不会发生冲突 测距方式 带内开窗法 扩频法和带外法 2020 3 25 PON关键技术 测距技术 开窗法 补偿因ONU距离不同而产生的时延差异 RTT RoundTripTime 在注册过程中 OLT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 随机延迟时间法 RTT T3 T1 T2 T1 T3 T2 2020 3 25 PON关键技术 DBA 什么是DBA DBA DynamicallyBandwidthAssignment 动态带宽分配 DBA是一种能在微秒或毫秒级的时间间隔内完成对上行带宽的动态分配的机制为什么需要DBA 可以提高PON端口的上行线路带宽利用率 可以在PON口上增加更多的用户 用户可以享受到更高带宽的服务 特别是那些对带宽突变比较大的业务 2020 3 25 DBA的工作原理 根据业务的优先级 系统对每个ONU设置SLA 对业务的带宽进行限制 最大带宽和最小带宽是对每个ONU的带宽进行极限限制 保证带宽根据业务的优先级不同而不同 一般语音业务的优先级最高 视频业务优先级次之 数据业务的优先级最低 OLT根据业务和SLA及ONU的实际情况进行带宽许可 优先级高的可以得到更高的带宽 满足业务需求 SLA Service LevelAgreementBW BandwidthMaximum 最大带宽Guaranteed 保证带宽Minimum 最小带宽 2020 3 25 标准组织的不同导致GPON和EPON存在应用差异 GPON属于ITU T标准 强调 可运营 可管理 的电信理念 更适合全业务承载 EPON属于IEEE标准 强调技术 创新 及开放性 随着EPON标准的不断更新和完善 技术特性基本与GPON看齐 但在高带宽 大分光比方面GPON仍具备明显优势 GPON EPON EPON来自IEEE GPON来自ITU TEPON GPON的国标 行标 中国联通企标均已发布EPON GPON的互通测试均已完成 主流厂家互通基本无问题 PON标准现状 2020 3 25 EPON标准和GPON标准的对比 IEEE802 3ah2003 EPON标准修订过程 ITU TG 984 x2004 GPON国际标准 运营商增补2007 运营商增补2008 运营商增补2008 运营商增补2009 参照GPON EPON标准从诞生起几乎每年都由运营商在增补新的内容 EPON标准修订过程显示出 以太网 PON走向 电信级以太网 PON的全过程 2020 3 25 EPON带宽利用率计算 8B 10B编码 避免线路上出现长 0 或长 1 便于时钟恢复 每8bit数据转换为10bit数据在线路上传输 消耗线路速率的20 帧间隔 IPG 用于间隔两个连续的以太网帧 每两帧间12字节间隔 前导码 Preamble 用于接收端时钟恢复和EPON的LLID等信息标识 每帧前有8字节 假设每个帧64字节 EPON线路的承载效率为 80 64 64 12 8 60 9 若按照最大以太网帧1518字节计算 其承载效率为 80 1518 1518 12 8 78 9 在实际情况下 由于各种包长都会存在 因此必须按照统计的方式进行线路利用率估算 假设每个PON口下有32个ONU 一般每个ONU的MPCP协议开销为3M左右 所以总共的协议开销约96M 总的线路利用率为 1250M 80 96M 1250M 72 3 即下行总带宽约为900Mbps 2020 3 25 GPON高带宽利用率 GPON采用而不归零 NRZ 编码 无线路编码损失 采用高效的GEM封装 提高以太网帧承载效率 封装效率达97 GPON下行总有效带宽可达2 3Gbps 上行可达1 1Gbps 2020 3 25 EPON对大分光比的支持 电信CTCV2 1标准 PX20 主要特征 28dB功率预算1 64 10km1 32 20kmPX20 仅涉及物理层变更 电信对MPCP协议仅要求支持1 64分光比 未定义更大容量的ONU接入能力 2020 3 25 GPON对大分光比的支持 ITU T标准 G 984 1要求TC层必须支持1 128分光比 类似EPON的MPCP G 984 2提供ClassC 光模块建议 支持32dB光功率预算 2020 3 25 EPON GPON在网络层面无差异 PON是一种接入层的技术 作用域局限在接入层 不同PON制式对上级网络 城域 汇聚 核心 和下级网络 家庭网络 影响是一致的 整网的规划和改造 无须对PON技术进行特别的考虑 规划和建设都是完全一致的 中国目前已经进行大规模的网络建设 整网规划已经较为成熟 所有的经验GPON EPON可以共享 2020 3 25 PON在设备层面 只是一种端口技术 只是整个设备系统中的一部分 无论是哪种PON在设备系统中都只属于接口部分 只占系统整个部件的一小部分 系统部分中其他部件 交换网 LSW芯片 语音芯片 业务处理器等 与PON具体技术无关 现在主流厂家的OLT都已经十分成熟 都支持GPON EPON的共平台 都能支持GPON EPON大规模的网络建设 ONU OLT PON EPON GPON在设备层面基本无差异 2020 3 25 OperationState O5 StandbyState O2 POPUPState 06 RangingState 04 GPONONT状态机能够保证倒换过程ONT处于POPUP中间态 不需要重注册过程 缩短业务中断时间 1 2 3 5 TO2timer TO1timer 4 ONT重新注册 正常运行 ONT注册流程 EPONONT状态机没有考虑保护需求 ONT重新注册 ONT检测异常 异常条件未定义 GPON50ms电信级TypeB级保护倒换能力 保证大客户业务可靠接入 当该PON口只有一个ONU时 板内PON口保护倒换的时间应小于3秒 板间PON口保护倒换的时间应小于15秒 当该PON口有32个ONU时 板间PON口保护倒换的时间应小于10s ONU数量 1秒 暂定 2009年2月广东GPON测试结果证明 GPONTypeB光纤倒换时间小于50ms EPON GPON在线路保护方面的差异 2020 3 25 EPON GPON在维护管理方面的差异 EmbeddedOAMUpstreambandwidthauthorization keyswitchoverindicationandDBAreport PLOAMchannelOthersPhysicallayerandTClayerfunctions includingONUregister encryptionandBootOMCI OMCIHigherlevelservicemanagement includingONUfunctionpacket T CONTandQosparametermanagement GPON EPON 802 3ahOAMRemoteFailureIndicationRemoteLoopbackLinkMonitoring GPON标准中定义了分层次的端到端OAM功能 供运营商提供多业务支持 简化维护管理 相比来说 EPON对OAM定义较少 需各运营商自行根据自己需要来进行增补 2020 3 25 EPON GPON在光纤线路管理方面的差异 在光纤线路诊断 OLS 方面 GPON比EPON更具优势这是因为ITU T的GPON标准在PLOAM OMCI子层中定义了故障 配置 计费 性能 和安全的管理功能 其中包含了OLS所需的功能和参数 现有商用的GPON系统直接具备OLS的能力 而EPON的标准中将OAM作为可选项 采用EthernetOAM方式 定义了5条OAM消息 只支持对ONT的故障指示 环回和链路监测 无法满足 可运营 可管理 OLS需要 在中国电信的企业标准2 0开始逐步从GPON标准中移植了OLS的内容 未来支持CTC2 1标准 尚未发布 系统 能具备于GPON相当的OLS功能 但是必须要更换新一代芯片和光模块 收发光功率偏置电流温度 光纤线路诊断系统 OLS 光纤链路实时检测 GPON 制定光纤检测系统OLS标准 ONU ONU ONU OLT EPON 目前人工维护为主 OLS为辅 OLT ONU ONU ONU 2020 3 25 EPON GPON均有成熟的产业链支持在设备商 芯片商 光模块均的厂家支撑上GPON更具优势 设备商对PON支持情况 芯片商对PON支持情况 光模块厂家对PON支持情况 GPON光模块厂家 EPON光模块厂家 PON产业链现状 2020 3 25 PON在全球商用的十大主要固网运营商分布 GPON应用于全球各区域主流运营商 EPON主要应用于中国 日本 韩国运营商 EPON和GPON均持续高速增长 目前EPON的应用存量高于GPON 但GPON应用的新增速度远高于EPON Infonetics预测 2011年EPON和GPON应用规模持平 2012年后GPON将超过EPON 由于EPON主要应用于FTTB模式 在决定产业链成熟度的芯片销量上 GPON EPON实际应用量相当 部分传统EPON运营商已开始转向于GPON的建设 09年Q3中国台湾中华电信 台湾第一运营商 早期用EPON 为开通50Mbps业务 决定采用GPON 09年Q2日本软银 日本第二宽带运营商 由于与NTT的专利纠纷 不再使用EPON 转为GPON移动承载 09年Q2韩国SKB 韩国第二大宽带运营商 早期试点EPON 规模应用采用GPON 约40万线 据Infonetics报告 PON全球应用现状 2020 3 25 下一代PON标准进展 10GEPON国际标准于09年9月发布10GGPON框架协议于09年10月发布 由于更多地考虑运营商对管理和维护的需求 10GGPON国际标准于10年6月发布 窄带PON A BPON EPON GPON 10GEPON XGPON1 XGPON2 40GGPONWDMPONOCDMA NGA1 NGA2 Up 1 25G 10GDown 10G Up 2 5GDown 10G Up 10GDown 10G Up 1 25GDown 1 25G Up 1 25GDown 2 5G 暂无提案 2020 3 25 PON网络演进方案 EPON GPON均可实现PON与10GPON混合组网EPON与10GEPON采用时分复用方式共用ODN 必须将原有EPONOLT单板业务割接至新增10GEPON单板 且无法与10GGPON共用ODN GPON与1OGEPON 10GGPON均可采用波分复用方式迭加 原有GPONOLT单板业务无需迁移 并可实现不同厂家不同制式设备在同一ODN中混合组网 1260 1360 1280 1480 1500 1575 1800 10GEPON波长分配图 1260 1330 1280 1480 1500 1575 1800 10GGPON波长分配图 1290 上行 上行 下行 下行 新建方式 叠加方式 替代方式 2020 3 25 10GEPON产业链进展 规模商用仍有差距 2011 2010 2009 光模块 MAC 设备 2010Q3orQ4ONU商用产品 ASIC 2009基于FPGA的试验产品 商用产品出现 MAC芯片 目前各厂家均采用FPGA可编程逻辑实现 今年内各芯片厂家将分别投片ASIC FPGA的价格是ASIC方案的200倍左右 功耗是ASIC方案的5 8倍光模块 目前为样品 价格为EPON模块的40 60倍 若10GEPON达到现有EPON规模 预计价格可降到目前EPON模块的3 6倍 光模块成本将是制约10GEPON规模发展的主要障碍 2020 3 25 10GGPON产业链进展 紧跟行业发展 标准 XGPON12009 10已完成第一阶段工作 全部标准于2010 6正式发布 MAC芯片 目前均为FPGA芯片 主流系统厂家 以及PMC Broadliaght在自研ASIC芯片 光模块 海信已有ClassB 25dB 光模块样品 飞通在2010 3月推出样品ClassB 28dB 设备厂家 运营商 2008 Q3样机2009 12试验局 2009 Q3样机 2008 Q3样机 2009 12试验局测试 2009 11实验室测试 2009 10实验室测试 2009 11实验室测试 2010 1实验室测试2010 3试验局 2010 2011 2012 2009 2010 6标准成熟 2010 Q4非对称产品发布 2011 Q410GEPON对称产品发布 2009 9标准发布 2011 Q310GGPON非对称产品 10GEPON 10GGPON 2011 Q410GGPON对称产品 10GEPON和10GGPON产品成熟时间对比 目录 PON技术现状及演进趋势PON技术应用场景分析华为PON领域进展汇报 2020 3 25 FTTB FTTH典型组网 端局 机柜 住宅 楼宇 MDU PC TV Phone Splitter CPE GE10GE FTTB PC TV Phone ONT GE10GE Splitter FTTH G EPON OLT OLT DSL FTTB主要特点 优点 DSL方式可以充分利用现有铜线接入资源 缺点 LAN方式实装率低 部署维护成本高 主要特点 优点 带宽高 实装率高 运维成本低 网络部署一步到位 缺点 入户光缆部署困难 FTTH主要特点 PC Phone FE POTS G EPON 2020 3 25 FTTB建设场景 EPON和GPON均可满足10M 用户带宽目标对于满足20M 用户的中期目标 GPON可一步到位 EPON需进行网络调整EPON和GPON均需要升级才能满足50M 用户长期目标要求10GEPON目前产业链远未成熟 规模商用预计在2012年以后 难以满足中期目标带宽需求 PON建设模式分析 FTTB场景下的PON应用分析 2020 3 25 PON建设模式分析 FTTH场景下的PON应用分析 相对于FTTB FTTH至少需要增加7 2dB的光功率预算 1 32FTTH成本结构 45 其它 55 ONT PON口 占总投资的16 主干光纤 占总投资11 分光器 占总投资6 入户皮线光缆 占总投资17 其他部件 占总投资50 70元 40元 1 32 1 64 1 128 大分光比可以有效节省FTTH的建网成本 GPON在光功率预算和分光比上有优势 分光器从1 16变为1 64 光功率预算增加6dB相比FTTB FTTH增加两个熔接点 约0 2dB考虑室内布线光纤弯曲 还需要预留1dB的光功率预算 GPON的高带宽能够有效保护网络投资收益 平均每户接入带宽约为 按照25 的宽带业务收敛比计算 开通50M宽带业务每户平均接入带宽需12 5Mbps 2020 3 25 PON建设成本分析 一 高带宽模型 标清频道100个 3M 高清频道10个 10M 标清点播 3M 30 高清点播 10M30 上网 4M33 语音200K 中低带宽模型 标清频道100个 3M 标清点播 3M 30 上网2M 33 语音200K 价格取自中国移动H A F Z四家集采的平均报价 按照业务模型计算单PON下的建设成本 2020 3 25 PON建设成本分析 二 注 分光器成本取自联通集采H Z D F四家的平价价格 2020 3 25 PON网络发展趋势 FTTH时代已经来临 ONT芯片集成度提高 发货量持续增大 支撑成本下降 室内光纤及配套逐步完善 室内光纤终端盒 超柔室内光纤 ONT成本迅速下降 高清视频 互动游戏推动50M 接入带宽成为必须 业务带宽需求不断上升 EPON GPON FTTH 30万 500万 09年 10年 200万 150万 2008 future 1995 2003 2004 2007 IPTV 2M 100M 10M UniplayUL 56 KbpsDL 56 Kbps TripleplayUL 512 KbpsDL 8 Mbps MultiplayUL 10 MbpsDL 50 Mbps HD 3D 28 8 56Kbps 28 8 56Kbps 256 512Kbps 2 10Mbps 10 50Mbps 10 150Mbps UL UL UL DL DL DL 在FTTB建设中 低实装率 高运维成本一直是困扰运营商的难题 随着ONT终端设备成本的下降 配套设施的完善 大规模部署的主要障碍已经扫清 考虑到FTTB的实装率以及运维成本 目前FTTH与FTTB实际建设成本已相当 海外运营商主要采用FTTH方式建设 将继续推动FTTH建设和维护成本下降 各主流运营商FTTH发展情况 北京联通 天津联通启动FTTH规模建设 中国电信 在新建发达区域 积极推进FTTH FTTO 上海电信 浙江电信 福建电信 广东电信率先转向于FTTH的规模建设 ETISALAT Verizon BT等欧美中东主流运营商已启动FTTH的全网发展 2020 3 25 FTTH与FTTBTCO对比分析 场景介绍 带宽规划 用户带宽10M时FTTB LAN FTTB DSL每个PON口下带256个用户 用户带宽20 30M时FTTB LAN每个PON口下带128个用户 FTTH模式下分光比按照128和64两种方式计算 小区模型 12层建筑 每栋楼2个单元 一梯2户 每小区11栋楼 假定覆盖20个小区 用户数10560户计算参数 主干光缆长度按照5Km 配线光缆长度1Km计算OLT MxU ONT取09年底电信集采价格 计算模型 2020 3 25 低实装率场景下FTTH较FTTB有成本优势 无铜缆10M 用户不同建设模式投资 实装率对比图 实装率37 5 以下FTTH 1 64 成本较低 实装率43 以下FTTH 1 128 成本较低 实装率31 以下FTTH 1 64 成本较低 实装率39 以下FTTH 1 128 成本较低 有铜缆10M 用户不同建设模式投资 实装率对比图 无铜缆10M 用户场景下 实装率低于37 5 时 FTTH 1 64 投资低于FTTB LAN投资有铜缆10M 用户场景下 FTTB DSL在任何实装率下都是成本最低的方案 实装率低于31 时 FTTH 1 64 投资低于FTTB LAN投资 注 1 终端价格 FTTH终端每用户按700元 4FE 2POTS 500元 4FE 计算2 实装率 目前联通 电信全国08年 09年PON和LANswitch的平均实装率20 左右 预计无铜缆新建场景实装率在未来3 4年内不会超过35 2020 3 25 FTTH相比FTTB综合成本低17 在无铜缆新建场景下 每用户10M带宽 若平均实装率为20 则FTTH平均每用户节省694元以辽宁省为例 2010年规划新建110万线PON 如果平均实装率在20 以下 假设全部采用FTTH 终端以700元计算 模式建设一年最少可节省7 64亿元 在楼内设备维护 外电引入 局端设备 楼内施工等方面均有大量成本节省 TCO节省细分 FTTH和FTTB两种建设模式3年TCO对比 每用户TCO节省金额 694元每用户TCO节省比例 17 2020 3 25 GPON高带宽 高分光比 易于维护的特性使其在FTTH应用中优势更加明显 欧美主流运营商的大规模FTTH部署将不断推动GPON的FTTH产品集成度提升 价格下降 据Infonetics报告 据Infonetics报告 2009年全球EPON和GPON的应用模型对比 206万线 30万线 280万线 272万线 PON网络发展趋势 FTTH全球应用情况 目录 PON技术现状及演进趋势PON技术应用场景分析华为PON领域进展汇报 2020 3 25 09年华为EPON GPON全球累计出货双双第一 华为在海外主流运营商PON应用进展 摘自Infonetics3季度报告 PONandFTTHEquipmentandSubscribersMarketShare Size andForecasts 3Q09 DELL oro在其Q2和Q3报告中均表示 华为已取得全球PON发货端口以及收入份额第一位置 欧洲 已成为欧洲高端市场的主要FTTx解决方案供应商 进入了英国电信 沃达丰电信集团 全球 西班牙Telefonica集团 法国电信 意大利电信 葡萄牙电信等欧洲全部主流运营商 并获得了领先份额同时独家承建了英国电信 英国TTT 意大利电信 DT东欧六国的全部FTTx项目北美 与加拿大Telus运营商签署了加拿大FTTx商用合同 美国第二大运营商Verizon宣布与华为成功完成了全球首个10GGPON商用网络站点测试国家级项目 赢得瑞士电信 奥地利电信 印度BSNL 马来电信 新加坡下一代网络 NGNBN 等众多国家项目 2020 3 25 10GxPON标准文稿 华为承办ITU T FSAN会议 Dr FrankxPONChiefEditor 主导业界PON技术标准 GPON G 983 X G 984 X的ChiefEditorEPON IEEE802 av的主要技术贡献人之一NGA 下一代PON的Co EditorLR PON Co Editor 领跑全球PON产品研发 MA5680T 业界第一款10G架构OLT10GPON 领先推出10GGPON和10GEPON样机WDMPON 领先推出低成本WDMPON解决方案LR PON 领先推出OEO的ExtenderBox解决方案 华为PON PON标准的推动者和普及者 2020 3 25 自研关键芯片保障PON产业持续发展 PON芯片关键技术研究协助完善PON规范 推出家庭终端芯片 集成语音 WiFI和网关功能推出MDU芯片 提供增强的故障检测 时间同步和绿色环保特性 华为PON芯片开发 推出10GPON芯片 目前华为已发布了10GPON的原型机 推出8 PON单板的TM模块 提升OLT大容量 少局所部署性能 推出ONU的TM模块 实现PON多业务接入 2007年 2008年 2009年 2010年 华为自研PON关键芯片有利于增加整个产业链的健壮性并极大的降低联通采购成本 2020 3 25 10GE GPON引领标准 率先试验 2009荣获FSAN授予 金牌会员 称号 担当10GGPON GPON标准主席 IEEE802 3ah与ITU T标准联络员 标准技术文稿贡献最多2009荣获IEEE杰出贡献奖 10G EPON 标准技术文稿贡献最多 超过30 唯一做出技术贡献的中国公司 09年12月 Verizon完成全球首个外场测试09年10月底 法电实验室测试完成Telefonica实验室测试TI实验室测试 率先在欧美TOP运营合作进行10GGPON试验 率先开通全球首个10GEPON 10GGPON实验局 09年8月 陕西电信开通10GEPON实验局 09年12月 山西联通开通10GGPON实验局 0 5 10 15 20 25 30 FSANNG PON ITU TGPON IEEE10GEPON 个 2007 2009年标准贡献数 2007 2009年 在IEEE ITU T FSAN三个标准组织中贡献文稿数在所有厂商中最多 13项技术被纳入国际标准 华为 华为 华为 Tek Eric Eric 中兴 NEC PMC 2020 3 25 华为OLT 统一平台 大容量 高密度 全光接入 全球首推GPON EPON融合平台 并率先商用GPON EPON混插设计 统一平台 统一网管 统一业务发放流程 兼容两大主流光接入技术 支持10GEGPON 10GEEPON混插 全球领先的商用架构 10G平台规模商用无阻塞T bit平台 单槽位40G带宽 保证用户高带宽无阻塞接入 上行10G接口满足城域网三级结构目标网要求 支持 大容量 少局所 扁平化持续发展 超大用户接入能力 关注运营商投资保护单机提供128个以上GPON口 支持1 128分光比 能为1 6万用户提供50M以上并发无收敛带宽服务 满足中国未来5 10年带宽需求 使FTTH FTTO成为可能 全光接入 支持GE FE EPON GPON和P2P等多种接入手段