光纤接入及PON技术简介

中国电信 光纤接入及 中国电信北京研究院 2008国电信 内容提要 概述 中国电信 光纤接入的概念 光纤接入利用光纤作为传输媒质，具有传输容量大、质量好、可靠性高、传输距离远、抗干扰能力强等优点，是固定宽带接入的发展方向。 光纤越来越靠近用户是接入网的必然选择， 中国电信 上世纪九十年代中后期， 由于需求不足、 2004年， 以展迅速，已成为电信领域的热点技术 点到点光纤以太网标准 目前成熟产品还较少 中国电信 国际 日本 2007年 6月底， 66万 2006年 6月起， 2005年起 美国 2007年 9月底， 55万家庭 /企业，连通 214万家庭 /企业 目前采用 一步采用 010年达到 1800万线的 发展规划 欧洲 2006年底， 00万家庭，有 80万家庭开展 法国电信、西班牙电信、意大利电信等均开始试点和试商用：0万线。 中国电信 成本降低 光缆成本的不断降低 光纤接入运维成本较低 技术逐渐成熟 备不断成熟 市场需求 高质量的 竞争需求 (各大电信运营商及广电运营商都在作相关研究与建设 ) 高性能接入网络、差异化服务的需求 业务捆绑带来潜在的利润 中国电信 内容提要 概述 中国电信 业务节点功能接入网系统管理功能N M T O D 光线路终端（ 端设备） 光分配网（ 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（ 中国电信 供 电O A 点对多点 /无源光网络 渐成为 点对点（ 媒质转换器（ ，应用比较普遍； 标准化光接口，增加了 善了传统 中国电信 内容提要 概述 中国电信 行方向 系统结构： 下行数据广播发送，每个 弃其他用户的数据 下行工作波长范围： 1480 1500 播 方 式中国电信 统原理上行方向 (a)T D M A 方 式 上行数据通过 上行工作波长范围： 1260国电信 务提供能力有限，传送速率不高， 宜再采用 ； 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 种新的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 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 层，并规定 中国电信 点到点光纤以太网 无源光网络 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 O 2 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 100s。 消耗较多的主干光纤 适合于用户比较分散的场合 中国电信 点到点光纤以太网 基于 点到点以太接入 2 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 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 局端 用户 局端 用户 小区交换机 以 32个结点为例 32/64根光纤 64个收发器 2P 1/2根光纤 66个收发器 局端 用户 分光器 根光纤 33个收发器 中国电信 点到点光纤以太网 1 2 3 4 5 67 8 9 1 01 11 2A x6 x8 x2 x9 x3 x4 x5 x7 x1 x6 x8 x2 x9 x3 x4 x5 x7 x1 3 4 5 67 8 9 101 112A B 12 0x4 x 11 12 x3 x 10 1 2 3 4 5 67 8 9 101 112A B 12 0x4 x 11 12 x3 x 10 1 2 3 4 5 67 8 9 101 112A B 12 0x4 x 11 12 x3 x 10 1 光电收发器 00收发器运维盲点、故障率高 无源网络，无需维护 单一业务 全业务 中国电信 内容提要 概述 中国电信 标准 部分厂商的叫法 在日本用于区别于非标准化的 100Mb/ 我国行标和中国电信企标均采用“ 中国电信 传送能力 1000太网速率 1Gb/ 线路速率 s，8B/10 ， 10至少 1:16（ 功率预算上行 5下行 5 1000太网速率 1Gb/ 线路速率 s，8B/10 ， 20至少 1:16 （ 功率预算 10 目前主流设备可实现 201:32 工作波长 （ 单纤双向 ） 上行： 1260 1360常用 1310 下行： 1480 1500常用 1490 下行 1550 1560国电信 行数据传送 8B/10 下行 中国电信 行数据传送 8B/10 上行 中国电信 结合，是运行于点对多点环境下的千兆以太网 定义了专门的 接口），多点 专门的 对 调子层）、 理编码子层）、 理煤质接入）子层做了少量扩展 中国电信 物理媒质相关（ 层 规定了 1000000 目前的 0光模块分别可以达到 1:32的分路比和 10/20公里的传输距离； 在物理层业务接口上，误码率小于等于 10述 1000000000000位 光纤类型 光纤数目 1 标称发射波长 1310 1490 1310 1490 射方向 上行 下行 上行 下行 最小范围（注 1） 1020大通道插入损耗（注 2） 20 4 23.5 小通道插入损耗（注 3） 5 10 1：如果在链路上启用前向纠错，可获得较大的最小传输范围；也可以允许链路上有较高的通道插入损耗。 注 2：在标称发射波长处。 注 3：链路的差分插入损耗是通道最大插入损耗和最小插入损耗之差。 中国电信 对多点控制 轮流检测用户端的带宽请求，并分配带宽和控制网络启动过程 主要机制 测距和定时 上行动态带宽分配（ 中国电信 支持规范定义的点到点仿真（ 每个 支持单拷贝广播机制 支持动态带宽分配的灵活体系结构 使用 32比特时间戳来发布定时信息 基于 对已发现设备进行测距来提高网络性能 进行连续测距以补偿往返时间的变化 中国电信 册和认证 D i s c o v e r y H a n d s h a k e C o m p l e t e dD i s c o v e r yw i n d o wR a n d o mD e l a yG r a n t s t a r tG a t D A = M A C C o n t r o l , S A = O L T M A C a d d r e s s , c o n t e n t = G r a n t + S y n c T i m e R E G I S T E R _ R E D A = M A C C o n t r o l , S A = O N U M A C a d d r e s s ,c o n t e n t = P e n d i n g g r a n t s R E G I S T E D A = O N U M A C a d d r e s s , S A = O L T M A C a d d r e s s ,c o n t e n t = L L I D + S y n c T i m e + e c h o o f p e n d i n g g r a n t s G a t D A = M A C C o n t r o l , S A = O L T M A C a d d r e s s , c o n t e n t = G r a n t R E G I S T E R _ A C D A = M A C C o n t r o l , S A = O N U M A C a d d r e s s ,c o n t e n t = e c h o o f L L I D + e c h o o f S y n c T i m e O L T O N e s s a g e s s e n t e d i n t h e b r o a d c a s t c h a n n e e s s a g e s s e n t e d i n t h e u n i c a s t c h a n n e l sG a t e _ R e g i s t e i m e o u G I S T E RP r o c e s s i n gT i m e 1秒）。新上线的 而被 中国电信 上下行采用分组网络通用 制（ 支持 支持端口限速 流分类、标记、排队、调度、流量整形 /监管 队列调度算法： 上行 固定带宽 保证带宽 尽力而为带宽 中国电信 行带宽分配 上行动态带宽分配（ 保持 中国电信 全性 下行 采用三重搅动（ 式提高数据安全性 上行 某一用户干扰其它用户通信（例如，持续发强光） T D M A 方 式广 播 方 式在 括所有的数据帧和针对每个 个 中国电信 控组播 要求 组播流复制 组播权限控制（允许、预览、禁止） 机制 拷贝广播） 组播 过 发组播控制信息 中国电信 O L 组 复 制 一 条 流机 顶 盒组 播 业务 系 统I 网B R A 器充分发挥 现在 同一个组播组的用户共享一条流，从而提高下行带宽的利用率。 中国电信 语音 独立波长： 1550国电信 纤保护 三种类型 主干光纤保护 主干光纤及 全保护 中国电信 光纤保护倒换主干光纤保护 P O N 口2 : N 光 分 路 器O N U 1P O N 口P O N 口O N U T 用单个 2光开关，由 光分路器：使用 2: 特殊要求。 中国电信 光纤保护倒换主干光纤及 P O N 口 ( 主 )2 : N 光 分 路 器P O N 口 ( 备 )P O N 口P O N 口O N U 1O N U T 用的 换应由 光分路器：使用 2: 特殊要求。 中国电信 光纤保护倒换全保护 P O N 口 ( 主 )P O N 口 ( 备 )O N U 1O N U N 口P O N 口1 : N 光 分 路 器1 : N 光 分 路 器 、备用的 光分路器：使用 2个 1: 决定决定主用线路，倒换应由 中国电信 护管理 链路级管理基本架构 基本链路级管理功能 远端故障指示 远端 链路监视 远程管理 对 对集成 中国电信企业标准 中国电信 护管理 展 搅动 （ 播 口 中国电信 对多点控制 护管理 安全性 可控组播 光纤保护 二层功能 多业务承载 中国电信 验设备筛选测试 片级互通测试 二轮）芯片级互通测试 统级互通测试 备评估测试 国电信 大规模 3个主要芯片厂商 ( 14个系统厂商 12种 23种 全面 在物理层、 务支持功能等方面均实现互通，达到了运营级的要求 在国际上首次实现了 规模的、芯片级和系统级互通 中国电信 2004年： 2005 日本大规模商用 2006 中国电信实现 中国电信 到了规模商用水平 技术简单、易实现，经过企业标准的完善，已达到运营级要求 商用芯片和设备均较多并已比较成熟 芯片级和系统级互通已全面和大规模实现 在国外已得到百万量级的规模商用（日本、韩国） 在中国电信现场试验中设备已稳定运行一年半以上 成本在不断下降 中国电信 集中采购 成本明显下降 中国电信 近期 建设成本、业务需求、技术成熟度、竞争形势 目前 宽带接入网的建设提供了新的手段，在某些场景下具备现有接入技术不可替代的优势 在“有需求、有效益”的条件下，可以考虑应用 中国电信 近期 在中小企业客户比较集中的写字楼、网吧集中区和工业园区等 与点对点方式相比，可以节省主干光缆，增强维护管理能力 对上行带宽要求较高业务（如 “全球眼”等） 新建高档住宅小区 特别是在房地产商愿意承担一定的建设投资时 中国电信 内容提要 概述 中国电信 标准： x 体要求 理控制接口（ 中国电信 速率：标准规定了 7种对称、非对称速率组合 下行 s、 s 上行 s、 s、 622Mb/55Mb/s 目前多数设备实现 距离： 2010选） 分路比： 1:16， 1:32， 1:64 功率预算： 51010国电信 作波长 单纤 下行 ： 1480 上行 ： 1260 双纤 （ 上下行相同 ） 1260国电信 据传送 下行 上行 定长时隙 中国电信 装方式 实现： 可承载 可以方便地扩展到其它格式的业务（如 目前多数设备实现只实现 中国电信 键技术 系统级（应用）关键技术： 带宽分配和 维护管理 安全性 可控组播 光纤保护 多业务承载 中国电信 宽分配和 四种类型带宽 固定带宽 保证带宽 非保证带宽 尽力而为带宽 两种方式 带宽控制单位是 中国电信 宽分配和 5种 时延敏感 类型 1 类型 2 类型 3 类型 4 类型 5 固定带宽 是 支持 支持 保证带宽 否 支持 支持 支持 非保证带宽 否 支持 支持 尽力而为带宽 否 支持 支持 中国电信 护管理 嵌入式 告警和性能监视 规定详细 M u l t i p l e x i n g b a s e d o n f r a m e l o c a t i o n P L O A M p a r t i t i o n A T M p a r t i t i o n G E M p a r t i t i o n F r a h e a d e r A l l o c - I D f i l t e r A l l o c - f i l t e r E m b e d d e d O A M A T M T C a d a p t e r G E M T C a d a p t e r V P I / V C I f i l t e r P o r t - I D f i l t e r O M C I a d a p t e r O M C I P L O A M G T C F r a m i n g s u b - l a y e r T C A d a p t a t i o n s u b - l a y e r - B W G r a n t i n g - K e y S w i t c h i n g - D B A 中国电信 全性 下行 采用 上行 某一用户干扰其它用户通信（例如，持续发强光） T D M A 方 式广 播 方 式中国电信 业务承载能力 语音 独立波长： 1550国电信 纤保护 四种类型 主干光纤保护 主干光纤及 全保护 部分保护 中国电信 4个主流厂商 不够成熟，尚未达到规模商用水平 （第二轮） 2007年 7 10个厂商 2007中国电信 测设备均基本实现了 还有待于进一步成熟 于物理层、 针对 分仍然在不断的修改中 片进展仍然缓慢，尚未形成完善的芯片供应链。市场上刚刚出现完整的 未正式商用 总体上， 距离全面的、大范围的芯片级和系统级互通还有一段距离 2007年 7月 9月组织了最近一次 体上要实现全面的、大范围的 中国电信 目前 普遍可以支持 1： 64的分路比（采用 +光模块），下行吞吐量较高，传输时延较小 各厂商均采用 部分厂商的 网管功能和 中国电信 内容提要 概述 中国电信 1） 准 x 传送能力 以太网速率： 1Gb/传输距离： 1020路比： 1:16、 1:32、 1:64 （典型 201:32） 功率预算： 510型线路速率：下行 s、上行 s 传输距离： 2010km(o) 分路比： 1:16、 1:32、 1:64 功率预算： 5100宽分配和行：分组网络通用的 上行：带宽报告和分配机制（ 基于 定长帧 下行：分组网络通用的 上行：带宽报告和分配机制（ 基于 长帧 中国电信 2） 护管理 取决于具体实现 单）， 标，增强） 标）， 取决于具体实现 嵌入式 警和性能监视规定详细 详细）， 安全性 下行数据加密： 标） 上行：某些 下行数据加密： 行：某些 中国电信 3） 播 播协议： 播权限控制： 播协议： 播权限控制： 光纤保护 三种类型（企标） 主干光缆保护；主干光缆及保护 四种类型 主干光缆保护；主干光缆及保护；部分保护 中国电信 4） 业务承载 帧结构：以太网帧 支持业务： 基于以太网 /数据、 ） 帧结构： 支持业务： 基于以太网 /数据、 ）； 其它可通过 前未定义） 中国电信 结 同一代 相似的技术特点和应用场景 同样的缺陷：上行方向安全性 两种技术的目标和理念 简单的方式满足主要的业务需求（ 复杂的方式满足完备的业务需求（ 中国电信 结 路级的告警和性能监视能力更强，能够支持非以太网 /目前的成熟度与 经过企业标准的完善， 现了大规模的芯片级和系统级互通 熟后）均可满足近期的主要业务需求 中国电信 技术能力 成本 成熟度 /产业链 市场及业务需求 时机 中国电信 引入 政企网络 聚层 光接入层 户 网关 以太汇聚 城域网 由器 公共热点） 户 网关 家庭 /政企接入 P 路由器 (庭网络 资源及接纳控制子系统 用户认证及管理子系统 移动 终端 户 网关 客户 网关 客户 网关 客户 网关 客户 网关 中国电信 引入 随着 利于减少城域网网络层次，促使城域网络结构加速向扁平化方向迈进。 近期， 远期，随着 0方面必然会加快城域网引入大容量、高处理能力的设备（如 另一方面，对于城域网的业务感知和控制能力带来较大挑战，有必要提前考虑增加控制系统，或提高宽带设备的控制能力，逐步完善对用户流量的监控能力，构建差异化的网络能力。 中国电信 适应城域网发展要求的 据网发城域网指导意见， 择性 格优先级队列和轮训队列）、组播、速率限制等功能 严格优先级队列和轮训队列）， 率限制、 为了实现对重要客户、关键业务的保护承载， 光器保护、分光器到 间配线光纤的保护； 行端口能够提供 中国电信 中国电信股份有限公司北京研究院 75 光纤接入网语音提供 署快速的特点，在新建区域解决超高楼语音覆盖，功能定位不能事先确定的商业楼宇，以及城郊结合部小容量语音、数据综合业务提供方面具有较大优势 按照设备形式不同，可以分为三种情况： 方案一： 方案二：企业 /家庭网关内置 方案三：外置终端（ 终端）方案 中国电信 中国电信股份有限公司北京研究院 76 三种方案对