GPON原理ppt课件

1 GPON技术及产品介绍 烽火通信科技股份有限公司2011年7月 2 1PON产业链发展 2GPON技术原理及关键特性 内容摘要 3烽火GPON产品介绍 3 PON的主要技术 PON 无源光网络 TDMPON 时分无源光网络 FSAN ITU TGPON G 984 1 2 3 4 5 NG PON1NG PON2 IEEEEPON IEEE802 3ah 10GEPON IEEE802 3av WDMPON 波分无源光网络 4 10GEPON EthernetPON基于以太网的无源光接入技术 2000年11月成立IEEE研究小组 即后来的EFM工作组 2004年4月工作组形成IEEE802 3ah系列标准 现统称为IEEE802 3 2005 以EPON为基础 EPON的下一代无源光接入技术 2006年802 3av成立 确定了10GEPON标准目标 2008年3月D1 1确定主要技术类型 参数 2008年12月D2 2修订2009年1月D3 0草案终稿2009年9月发布标准定稿 EPON PON技术演进1 5 NGA2PON GigabitPON基于ATM GEM的无源光接入技术 FSAN在2001年初提出 ITU和FSAN进行标准化 2004年3月ITU T颁布了G 984标准 新增G 984 5规定了增强波长范围和WBF波长过滤器功能 ITU T在2008年底启动了NG PON1标准 已完成白皮书 并从2009年开始标准化工作 预计2011年完成对应的ITU TG 987标准 重点研究方向 提升速率 引入WDM技术 增加长距 大分光比 远期研究的解决方案 研究期预计为2012 2015年 不再考虑与已部署的GPON与ODN网络的兼容性 高速率 长距 大分光比的WDM PON与TDM PON相结合的混合PON网络 NGA1PON GPON PON技术演进2 6 中国 EPON 规模商用GPON 试点阶段 截至目前 EPON的应用主要集中在中 日 韩 GPON在北美 西欧 澳洲 中东发达地区和新加坡均已启动商用部署进程 巴西 加拿大 意大利 俄罗斯 东南亚等地区处于试点和试商用阶段 全球GPON EPON应用情况 7 1PON产业链发展 2GPON技术原理及关键特性 内容摘要 3烽火GPON产品介绍 8 ITU TG 984 3GPONTC层规格要求GTC复用结构及协议栈介绍GTC帧结构介绍ONU注册激活流程DBA规格要求告警和性能 ITU TG 984 1GPON网络结构GPON网络参数说明保护倒换组网要求 ITU TG 984 4OMCI消息结构介绍OMCI设备管理框架OMCI实现原理简述 ITU TG 984 2PMD层规格要求2 488Gbps下行光接口参数规格要求1 244Gbps上行光接口参数规格要求物理层开销分配 GPON标准协议 ITUG 984 5增强波长范围WBF波长过滤器功能 9 GPON工作原理 下行数据 广播方式 GPON的下行帧长为固定的125us 下行为广播方式 所有的ONU都能收到相同的数据 但是通过ONUID来区分不同的ONU的数据 ONU通过过滤来接收属于自己的数据 10 GPON工作原理 上行数据 TDMA方式 GPON的上行是通过TDMA 时分复用 的方式传输数据 上行链路被分成不同的时隙 根据下行帧的upstreambandwidthmap字段来给每个ONU分配上行时隙 11 EndUser1 EndUser3 ONT EndUser2 3 3 1 1 2 ONT ONT OLT 加密 解密 解密 解密 1 AES AdvancedEncryptSystem一种国际通用的加密算法 GPON系统的AES加密处理 GPON支持下行广播数据进行AES128加密处理 只对GEM帧中的Payload进行加密处理 GPON系统定期的进行AES密钥交换和更新 提高了线路数据的可靠性 密钥更换由OLT发起密钥更换请求 ONU响应并将生成的新的密钥 并分两部分发给OLT 且重复发送三次 OLT收到了新的密钥后 就要开始进行密钥切换 将使用新的密钥的帧号通过相关的命令通知ONU 也是三次 ONU在相应的数据帧上切换校验密钥 12 GPON的基本特性 GPON采用125 s定长的帧结构 每秒8千帧 GEM GPONEncapsulationMethod 是GPON技术优势的集中体现 它直接采用了GFP的技术 ITU TG 7041 GPON支持不对称线路速率 下行2 488Gbit s 上行1 244Gbit s GPM ODN规格 光接口参数 物理层开销等 传输汇聚层 实现复用 DBA 告警性能等 GEM封装 实现多业务支持能力 物理层OAM ONU注册 加密等 ONU管理控制接口 业务管理和FCAPS 13 GPON系统对以太网帧进行解析 将数据部分直接映射到GEMPayload中去进行传输 GEM帧会自动封装头信息 映射的格式清晰 设备很好实现 兼容性好 以太网业务在GPON中的映射 14 TDM TDMdata PayloadTDMfragment HEC PTI PortID PLI GEMFrame Ingressbuffer TDMBuffer TDM业务先导入缓存中进行排队 并且按照固定的字节数复用到GEM帧中进行传输 这种方式不对具体的TDM业务进行感知 只进行透传处理 GEM帧具有定长的特点 对TDM业务传输非常有利 TDM业务在GPON中的映射 15 OAM control OAM control Downstream ATM optional ATM optional Ethernet overGEM Ethernet overGEM GPON下行帧格式 GPON标准的SDH的125us的固定帧ONU更容易提取同步信号更好的延时和抖动性能 EPON承载TDM业务没有具体定义时钟信息必须通过PWE3算法恢复不同厂家采用不同方法承载 互通性差 GPON帧结构 16 GPON业务映射 EPON GPON TCP UDPetc IP Ethernet PON PHY TDME1 话音 视频 数据 VoIP AES Optional AAL1 AAL2 AAL5 GEMFrame PON PHY TDME1 话音 视频 数据 VoIP AES Optional 17 IFpon ONU ONU ONU GEMPort 业务的最小承载单位 T CONT TransmissionContainers 是一种承载业务的Buffer 主要用来传输上行数据的单元 引入T CONT主要是为了解决上行带宽动态分配 以提高线路利用率 IFpon GPON接口 业务根据映射规则先映射到GEMPort中 然后在映射到T CONT中进行上行传输 GEMport可以灵活的映射到T CONT中 一个GEMPort可以映射到一个T CONT中去 多个GEMPort也可以映射到同一个T CONT中 一个ONU的GPON接口中可以包含一个或多个T CONT 不同的ONU用ONU ID标识 不同的T CONT用Alloc ID标识 不同的GEM PORT用Port ID标识 GPON的复用结构 18 GPON复用结构 19 GPONT CONT 树形共享媒体接入网络需要分布式复用功能 将需求不同的许多用户和业务汇聚在一起 为了保证QOS敏感的业务不受其他业务的影响 需要更高层次的汇聚 在GPON称为T CONT 一个T CONT对应一种带宽业务流 这种业务流有自己的Qos特征 Qos特征主要体现在带宽保证上 分为固定带宽 保证带宽 保证 不保证带宽 尽力转发 混合方式五种 T CONT的主要是从带宽的保证角度而不是从业务的种类 如CBR UBR等 这里包含了带宽 延时 抖动等等的考虑 来划分的 20 PhysicalControlBlockDownstream PCBd Payload AllocID Start End AllocID Start End 1 100 200 2 300 500 T CONT1 ONT1 T CONT2 ONT2 Slot100 Slot200 Slot300 Slot500 PLOu PLOAMu PLSu DBRuX Payloadx DBRuY Payloady UpstreamBandwidthMap 125us DownstreamFraming UpstreamFraming GPON帧结构 21 GPON的DBA技术 GPON系统采用SBA DBA的方式来实现带宽的有效利用 GPON系统通过状态的上报以及OLT业务监视 非状态上报 支持动态带宽分配 GPON的状态上报DBA存在3种机制 PLOu StateIndDBA DBRu Piggy backDBA PayloadDBA 22 SR DBA流程 OLT根据上次计算的结果在下行帧头中下发BWMap ONU根据带宽分配信息在规定的时隙上发送目前T CONT中等待发送的数据状态报告 OLT收到ONU的状态报告后 经过DBA计算并更新BWMap 在下一帧进行下发 ONU收到OLT下发的BWMap消息后 在指定的时隙上发送数据 23 在OLT处监视从NSR ONU ONT来的信元数据流的算法 过程 Procedure Step1 在确定的间隔 interval 内监视OLT接收到的信元数目 Step2 通过使用在Step1中的实时监控 realtimemonitoring 结果来计算利用速率 utilizationrate Step3 通过比较利用速率和极限值 来认识 recognize 拥塞程度 NSR NonStatusReporting DBA NSR DBA实现 24 GPON关键技术 测距 OLT通过Ranging测距过程获取ONU的往返延迟RTD RoundTripDelay 从而指定合适的均衡延时参数EqD EqualizationDelay 保证每个ONU发送数据时不会在分光器上产生冲突 OLT获取序列号和Ranging的过程都需要开窗 即QuietZone 暂停其他ONU的上行发送通道 25 GPON业务处理流程 ONU侧 对UNI接口接收到的业务流进行流分类 流分类的结果定义为VirtualUNI 一般就是VLAN或者802 1pTAG VirtualUNI映射到指定的GEMport 多个VirtualUNI可以映射到同一个GEMport ONU再将GEMport分配到指定的T CONT OLT侧 OLT从T CONT中拆出GEM帧 然后对每个GEMport接收到的业务流分别进行流分类 CVLAN切换为SVLAN 以及上行网络侧VLAN的802 1p优先级 再基于802 1p调度后发送到SNI接口 26 GPON与EPON比较 1 27 GPON与EPON比较 2 29dB 24dB 20dB Maximumloss 15dB 10dB 5dB Minimumloss PX30 PX20 PX10 Table802 3ahforopticalpathloss 30dB 15dB ClassC 28dB 25dB 20dB Maximumloss 13dB 10dB 5dB Minimumloss ClassB ClassB ClassA TableG 984 2 Classesforopticalpathloss 33dB 18dB ClassC EPONFP PIN激光器常规ODN 1 32分路比下传20km GPONDFB APD激光器常规ODN 1 64分路比下传20km 28 ETH TDM GEM GTC T cont Flowcontrol Classification GPON业务承载层 PONQoS处理机制 DBA VLAN COS PQ GTS POLICING GPON与EPON比较 3 ETH TDMTDM业务 非电路仿真方式 为面向连接 系统可以通过静态配置带宽严格保证面向连接的QoS ETH业务 包括电路仿真方式的TDM业务 主要是基于二层VLAN COS等标识进行业务的QoS处理GEM在GEM层主要是针对每个GEMPort进行业务流分类 类似于DSLAM的单PVC多业务的处理方式 针对流分类后的业务分别进行优先级修改 流量监管和转发处理 GTCQoS处理的最小单元是T CONT T CONT可以看作是ONU业务流的承载容器 调度机制是DBA DBA的算法是GTC的QoS处理性能的关键 ETH TDM DBA EPON业务承载层 29 GPON与EPON比较 4 PONCES NativeTDM Native模式是GPON标准附录中规定的一种TDM承载方式 它借助GPON的8K帧头进行边界定位 把TDM业务直接承载在GEM帧内 TDM业务先导入缓存中进行排队 并且按照固定的字节数复用到GEM帧中进行传输 这种方式不对具体的TDM业务进行感知 只进行透传处理 GEM帧具有定长的特点 对TDM业务传输非常有利 EPON GPON均可以采用CES方式CES技术实现分为PWE3和MEF8两种协议MEF8通过以太网 MAC地