贵州网通EPON应用指导意见.doc

中国网络通信集团公司贵州省分公司EPON应用指导意见省公司计划建设部2008年3月目 录一、EPON建设总体原则3二、EPON 技术简介及关键指标说明3（一） EPON技术概况3（二） EPON接入系统特点3（三） EPON组网结构介绍4（四）关键技术及相关指标说明5（五）工程实施相关要求9三、EPON应用场景介绍10（一）接入层应用10（二）城域网应用11（三）HFC+EPON的应用12（四）其他业务网络的承载手段13四、EPON几种应用模式13（一）公众客户FTTH应用模式13（二）公众客户FTTB/C/Cab应用模式14（三）大客户、商业客户应用模式14一、EPON建设总体原则EPON设备和技术已初步成熟，我公司EPON的应用应遵循以下原则：（一）“光进铜退”与“接入点相对集中”相结合的的原则；（二）先试验、后商用的原则；（三）先规划、后实施的原则（规划适度超前，建设分布实施）；（四）目标用户对成本敏感度相对较低的原则。二、EPON 技术简介及关键指标说明（一）EPON技术概况无源光网络（PON）的概念由来已久，它具有节省光纤资源、对网络协议透明的的特点，在光接入网中扮演着越来越重要的角色。同时，以太网（Ethernet）技术经过二十年的发展，以其简便实用，价格低廉的特性，几乎已经完全统治了局域网，并在事实上被证明是承载IP数据包的最佳载体。随着IP业务在城域和干线传输中所占的比例不断攀升，以太网也在通过传输速率、可管理性等方面的改进，逐渐向接入、城域甚至骨干网上渗透。而以太网与PON的结合，便产生了以太网无源光网络（EPON）。它同时具备了以太网和PON的优点，正成为光接入网领域中的热门技术。（二） EPON接入系统特点EPON接入系统具有如下特点：1、局端（OLT）与用户（ONU）之间仅有光纤、光分路器等光无源器件，无需租用机房、无需配备电源、无需有源设备维护人员，因此，可有效节省建设和运营维护成本；2、EPON采用以太网的传输格式同时也是用户局域网/驻地网的主流技术，二者具有天然的融合性，消除了复杂的传输协议转换带来的成本因素；3、采用单纤波分复用技术（下行1490nm，上行1310nm），仅需一根主干光纤和一个OLT，传输距离可达20公里。在ONU侧通过光分路器分送给N个用户(N=2、4、8、16、32、64)，因此可大大降低OLT和主干光纤的成本压力；网络质量要求相同的情况下，N越大，传输距离越有限。4、上下行均为千兆速率，下行采用针对不同用户加密广播传输的方式共享带宽，上行利用时分复用（TDMA）共享带宽。高速宽带，充分满足接入网客户的带宽需求，并可方便灵活的根据用户需求的变化动态分配带宽；5、点对多点的结构，只需增加ONU数量和少量用户侧光纤即可方便地对系统进行扩容升级，充分保护运营商的投资；6、EPON具有同时传输TDM、IP数据和视频广播的能力，其中TDM和IP数据采用IEEE 802.3以太网的格式进行传输，辅以电信级的网管系统，足以保证传输质量。通过扩展第三个波长（通常为1550nm）即可实现视频业务广播传输。（三）EPON组网结构介绍一个典型的EPON系统由OLT、ONU、ODN组成：OLT（OpticalLine Terminal）放在中心机房，它既是一个交换机或路由器，又是一个多业务提供平台，还可以针对不同用户进行带宽分配、网络安全和管理配置。ONU（Optical Network Unit）为用户端设备，EPON中的ONU采用了技术成熟、经济实用的以太网络协议。ODN（Optical Distributed Network）是光配线网，主要由一个或数个光分裂器（Splitter）来连接OLT和ONU，它的功能是分发下行数据并集中上行数据。Splitter是一个简单设备，它不需要电源，可以置于全天候的环境中。组网结构如下图：EPONLAN的组网方式大大简化了网络的层级，局端OLTONU用户。1、OLT说明OLT(Optical Line Terminal)放在中心机房，它可以是一个L2交换机或者L3路由器。在下行方向，它提供面向无源光纤网络的光纤接口；在上行方向，OLT将提供了GE(GigabitEthernet)。将来10Gbit/s的以太网技术标准定型后，OLT也会支持类似的高速接口，为了支持其他流行的协议，OLT还支持ATM，FR以及OC3/12/48/192等速率的SDH/SONET的接口标准。OLT通过支持E1口来实现传统的TDM话音的接入。在EPON的统一网管方面，OLT是主要的控制中心，实现网络管理的五大功能。如通过在OLT上通过定义用户带宽参数来控制用户业务质量、通过编写访问控制列表来实现网络安全控制、通过读取MIB库获取系统状态以及用户状态信息等，还能提供有效的用户隔离。2、Splitter光分路器说明是无源光纤分支器，是一个连接OLT和ONU的无源设备。它的功能是分发下行数据和集中上行数据。无源分光器的部署相当灵活，由于是无源操作，几乎可以适应于所有环境。当需要将分路器置于室外时，需要选用工作温度范围宽的光分路器，以适应室外温度环境的变化。光分路器的放置地点需遵循最有利于对终端用户管理和线路维护的原则。分路器既可以直接和光纤焊接，也可以通过法兰盘和光纤跳接，考虑到今后维护方便和升级便利，一般建议采用跳接方式。3、ONU说明ONU(Optical Network Unit)放在用户驻地侧的CPE，EPON中的ONU主要采用以太网协议。在中带宽和高带宽的ONU中实现了成本低廉的以太网第二层交换甚至是第三层路由功能。这种类型的ONU可以通过堆叠来为多个最终用户提供很高的共享带宽。由于使用以太网协议，在通信的过程中，就不再需要协议转换，实现ONU对用户数据的透明传送。从OLT到ONU之间可以实现高速的数据转发。（四）关键技术及相关指标说明1、光功率损耗（光通道最大损耗差） 光功率损耗是EPON技术中至关重要的指标，决定整个EPON网络的通信质量，该指标对EPON的建设和维护都非常重要。光功率损耗是针对光配线网络（ODN）的损耗进行计算的，ODN的光功率预算所容许的损耗定义为S/R和R/S(S：光发信参考点，R：光收信参考点)参考点之间的光损耗，以dB表示。这一损耗包括了光纤和无源光元件（例如光分路器、活动连接器和光接头等）所引入的损耗。ODN的容许损耗值对下行和上行方向是相同的。决定整个系统光通道损耗性能的参数主要有以下三项： ODN 光通道间的最大损耗差； 最大容许通道损耗，即最小发送功率和最高接收灵敏度的差； 最小容许通道损耗，即最大发送功率和最低接收灵敏度（过载点）的差。上述定义中的收发机参数均为寿命结束条件下的参数，即包括了温度和老化造成的影响。光通道的损耗计算采用最坏值法：将所有光通道中的光元件损耗值迭加起来，即为ODN 光通道的光损耗。这些损耗值均为系统寿命终了前处于允许工作范围内任意点的数值。通常以以下常用的工程数据估算本工程ODN 的传输损耗：l OLT 光发送电平: 42 dBm(1490nm)；l OLT 光接收电平: 288dBm(1310nm)；l ONU 光发送电平:4.02.0dBm（1310nm）；l ONU 光接收电平: 24.08.0dBm（1490nm）；l 一般建议ODN衰耗：1028 dB(取25dB)；l G.652单模光纤衰耗：0.34 dB/km（1310nm）；l 光纤跳纤、尾纤插入损耗：0.1 dB0.3 dB；l 法兰盘插入损耗：0.4 dB；l 1：2光分路器插入衰耗：3 dB；l 1：4光分路器插入衰耗：7.1 dB；l 1：8光分路器插入衰耗：10 dB；l 1：32光分路器插入衰耗：16.6 dBl 1:64光分路器插入衰耗：20.5dB分路器在EPON系统中会对光信号能量进行分配，因此也会带来损耗。下表给出了常用的均匀分路器（光路的每个分支都是同样的功率）的插入损耗及相关参数：典型规格1：21：41：81：161：321：64插入损耗典型3.07.11013.516.620.5最大3.27.410.313.817.021最大均匀度0.50.81.01.51.92.5工作温度范围-40+80湿度范围85%工作波长12601600nm另外光纤焊点的损耗一般为0.15dB/个，光纤接头（法兰盘）的损耗为0.5dB/km。如果实际网络中ONU距离较近、分路比较小，某些ONU的光功率预算小于10dB，则必须在光路上串接固定衰减器，避免光功率太强超过系统动态范围。2、上行信道复用 上行信道复用技术是EPON技术的核心之一，目前大多数方案都使用了DWDMTDMA的复用方法。DWDM的使用是发展的趋势，但主要取决于光器件。因此，主要讨论的焦点将是TDMA的实现方法，即如何使用TDMA的方法使上行信道的带宽利用率、时延和时延抖动等指标达到要求。其中，上行带宽的分配方法、ONU发送窗口固定还是可变、最大的ONU发送窗口应为多大、ONU发送窗口的间隔、以太网帧是否切割等问题都有待于研究和确定。3 、测距和时延补偿由于光纤信道时延较大的特点，ONU与OLT之间的距离将会影响到上行信道的复用，如果准确测量各个ONU到OLT的距离并能精确的调整ONU的发送时延，则可以减小ONU发送窗口间的间隔，从而提高上行信道的利用率并减小时延。另外，测距过程应充分考虑到整个EPON的配置情况。例如，系统在工作中加入新的ONU，此时对它的测距不应对其它ONU有太大的影响。4、动态带宽分配动态带宽分配算法就是实时地（ms/s量级）改变EPON的各ONU上行带宽的机制。EPON中如果用带宽静态分配，对数据通信这样的变速率业务很不适合，如按峰值速率静态分配带宽则整个系统带宽很快就被耗尽，带宽利用率很低，而动态带宽分配使系统带宽利用率大幅度提高。通过DBA，我们可以根据ONU突发业务的要求，通过在ONU之间动态调节带宽来提高EPON上行带宽效率。由于能更有效地利用带宽，网络管理员可以在一个已有的EPON上增加更多用户，终端用户也可以享有更好的服务，如用户可以用到的带宽峰值可以超过传统的固定分配方式的带宽。根据EPON的特点及ITU-T G.983建议，能够得出对动态带宽分配设计的具体需要有：业务透明；高带宽利用率；低时延和低时延抖动；公平分配带宽，健壮性好，实时性强。动态带宽分配采用集中控制方式：任何的ONU的上行信息发送，都要向OLT申请带宽，OLT根据ONU的请求按照一定的算法给予带宽（时隙）占用授权，ONU根据分配的时隙发送信息。其分配准许算法的基本思想是：各ONU利用上行可分割时隙反映信元到达的时间分布并请求带宽，OLT根据各ONU的请求公平合理地分配带宽，并同时考虑处理超载、信道有误码、有信元丢失等情况的处理。5、突发信号的快速同步由于OLT接收到的信号为突发信号，OLT必须能在很短的时间（几个bits）内实现相位的同步，进而接收数据。（五）工程实施相关要求1、局端机房环境要求l 工作温度 045；l 存放环境温度 -3060；l 相对湿度 10%90%（无凝结）；l 大气压力 70106 kPa；l 环境空气无腐蚀性和溶剂性气体、无扬尘，邻近无强电磁场干扰。2、电源OLT需要DC-48V或AC220V电源供电，因此机房内应能提供DC-48V或AC220V电源。ONU放置于光节点内，采用AC220V电源供电。3、光配线网络（ODN）布置ODN 是由多个分光器、主干光缆、室外光配线箱（室外ODF 箱）和配线光缆组成的无源光分配网络。4、施工布线（1）OLT位置OLT建议放置在局端机房，通一根光纤到小区接入多个楼道ONU。一台OLT可以通过个PON口覆盖多个小区接入，在局端便于集中维护。（2）ONU位置放置在楼道设备箱，和原来MC+LAN方式中楼道交换机的位置相当。5、光缆施工规范光纤的石英玻璃纤芯细细小、易断，在布放光缆和连接光纤的施工过程中，要严格按施工规范操作，特别要注意光缆和光纤弯曲时决不能允许其超过最小的弯曲半径。光纤的抗拉强度比电缆小，布放光缆要轻接慢放, 拉力不允许超过该类型光缆的抗拉强度, 并勿使光缆发生纽绞。光缆敷设好以后，应在设备间和配线间，将光缆捆扎在一起，然后才进行光纤连接。两段光缆的连接采用对应纤芯逐根熔接方式。室内光缆在光纤插座内的端接宜采用模接或压接的接续方式，不宜采用熔接的方式，西蒙、住友、3M等厂家均提供标准接续流程和工具，接续方便快捷。光缆在设备间、配线间或电信箱内的端接应先将光缆的各纤芯熔接成带光纤接头的尾纤，并可将光纤端接装置（OUT）、光纤连接器面板、光纤耦合器模组化构成光纤配线架, 把各尾纤的光纤头有序地插入光纤配线架上相应的光纤耦合器中，就实现了光缆的端接。对敷设好的光纤传输通道应进行连通性、传输损耗和回损(ORL)等性能测试来检验整体通道的有效性，并为光纤通道加上标签。三、EPON应用场景介绍（一）接入层应用放置小型的OLT在小区节点机房，光纤到楼（楼道），提供千兆带宽，满足未来多媒体增值业务需求。组网结构如下： 组网说明：针对大面积的商业小区，放置小型的OLT在小区节点机房，上行通过一根光缆到传输城域网节点，节省骨干光纤资源，光纤到楼宇或别墅区后通过光分路器多次分光接到用户所在的楼层，通过放置在楼道内集成交换的ONU接入最终用户或光缆直接到别墅用户家中的ONU上。大大减小网络层级，提供运维效率。主要有以下几种形式：1、 FTTH方式FTTH即光纤到户方式适用于用户居住比较分散的区域，如别墅区，用户对带宽的要求较高，且开发商有积极性参与网络建设。此时组网方式一般采用从局端的OLT引出光缆到别墅区，在别墅区内一个相对中心位置放置光分路器，然后通过小芯数管道光缆或新型的小芯数直埋光缆连至用户家中的ONU，可以根据用户需求在用户家中连接交换机或Hub供多个设备连接。2、FTTD方式FTTD方式适用于高档写字楼等用户比较集中且对带宽要求较高的场景，也适用于在密集住宅区发展IPTV等高带宽业务的场景。一般的组网方式为从局端的OLT引出光缆至大楼，在大楼的交接间或楼道内放置光分路器，通过楼内光缆或皮线光缆连至用户桌面。在这种情况下，需要根据用户的密集程度选择将光分路器放置在楼道内还是在大楼的交接间。同时考虑到方便安装，在用户端安装ONU时应尽量采用冷接技术。3、FTTB方式FTTB方式适用于在单栋商务楼用户相对数量不多、带宽要求不高的场景。一般的组网方式为从局端OLT引出光缆到商务楼附近的光缆交接箱，在光缆交接箱中放置光分路器，从交接箱引光缆至大楼，ONU放置在大楼交接间，通过交换机为楼内用户提供宽带上网业务。在这种情况下，建设时需要根据用户带宽需求及数量选择合理的分路比。（二）城域网应用放置较大型的OLT在城域网机房，可将光纤直接拉到最终用户，为今后的业务开展提供坚实的网络基础。 组网说明：在城域网机房放置OLT，使用无源光分路器实现多个用户的业务收敛，替代原来的远端机房，大大节省建设投资和运维投资。（三）HFC+EPON的应用EPON具有和HFC相似的网络结构， 结合广电的电路资源，我们的网络可以很快全面覆盖。前提条件：HFC需进行双向传送改造，具备双向传送能力。组网说明：一般在HFC网络中,光发射机选择1310nm或者1550nm。要采用EPON技术在同一光纤网络中传输数据、图像，乃至声音，HFC必须选用1550nm波长。通过波分复用（WDM）的方式与EPON的OLT合成于一根光纤。经过分路，光纤传输送到ONU前的解波分复用，还原成1550nm信号给CATV光接收机，其他信号接到ONU，完成宽带数据和声音的传输。由于HFC网络采用星型结构，与EPON组网结构十分相似；因此，在HFC网络中采用EPON，只需在原来的光纤网络上做简单的配置，可在较短时间内完成网络的叠加。同时HFC基本上采用FC/APC连接器，反射损耗大于60dB；而EPON网络对光的反射比较敏感，一般要求APC连接器。（四）其他业务网络的承载手段EPON除了可以满足宽带上网的需求外，还可以作为其他业务网络的承载手段以降低成本，如实现语音AG、视频监测点、基站信号等的上联。1、 AG语音业务承载随着软交换网络的发展，我公司已采用软交换AG设备或IAD设备来解决新建小区或商务楼宇的语音需求。AG或IAD一般采用以太网接口连接IP城域网，通过IP城域网承载。新建的AG数量一般不会很多，而且比较分散，此时可以利用EPON在解决宽带接入的同时提供AG的承载。2、 视频监控承载目前，各地视频监控业务发展较好，在各个行业的应用越来越多。