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125s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.984.2Classesforopticalpathloss,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