FTTx GPON接入技术.ppt

FTTxGPON接入技术,网络部客响中心,目录,1.GPON基础知识2.GPON原理介绍3.GPON关键技术4.GPON主要设备,什么是PON?,PON（PassiveOpticalNetwork）是一种点到多点（P2MP）结构的无源光网络。与有源光接入技术相比，PON由于消除了局端与用户端之间的有源设备，从而使得维护简单、可靠性高、成本低，而且能节约光纤资源，是未来FTTH的主要解决方案。目前PON技术主要有APON、EPON和GPON等几种，其主要差异在于采用了不同的二层技术。,GPON(Gigabit-CapablePON)技术是基于ITU-TG.984.x标准的最新一代宽带无源光综合接入标准，具有高带宽，高效率，大覆盖范围，用户接口丰富等众多优点，被大多数运营商视为实现接入网业务宽带化，综合化改造的理想技术。,Page4,光纤接入网的接入方案,(a)点到点的网络,(b)路边交换网络,(c)无源光网络即:PON,PON网络架构,OLT,ONU,OpticalLineTerminal光线路终端,OpticalNetworkUnit光网络单元,PSTN,Internet,ONU,ONU,PON由光线路终端OLT（OpticalLineTerminal）、光网络单元ONU（OpticalNetworkUnit）和无源分光器POS（PassiveOpticalSplitter）组成；,PassiveOpticalSplitter无源分光器,ONUOpticalNetworkUnit光网络单元ONTOpticalNetworkTerminal光网络终端ODNOpticalDistributionNetwork光分配网络OLTOpticalLineTerminal光线路终端,PON是接入层建设的一种热门选择,TDM,城域IP网（CMNET和IP专网双延伸）,IP专网,CMNet,骨干网,城域网,Internet,MGW,XGSN,MSCServerIMS/SS,电信级以太接入传送网,BSC,Intranet专线承载网,BSC/RNC,基于：XPON的全业务接入网,用户终端,BTS,10GE/GE/155M/E1,OLT,ONU,FE,E1,POTS,ONU,ADSL2+,VDSL2,ONU,WLAN,E1,FE,MSAN,GPON,Page7,GPON（Gigabit-capablePassiveOpticalNetworks）三大优势：1、更远的传输距离：采用光纤传输，接入层的覆盖半径20KM；2、更高的带宽：对每用户下行2.5G/上行1.25G（物理层）；3、分光特性：局端单根光纤经分光后引出多路到户光纤，节省光纤资源。GPON支持Tripleplay业务，可提供全业务竞争方案可以有效解决双绞线接入的带宽瓶颈，满足用户对高带宽业务的需求，如高清电视、实况转播等，GPON是三网合一的上佳方案。GPON标准完善，综合业务支持好，技术要求高全球大运营商的选择,为什么选择GPON?,两种PON技术的对比分析,GPON具有更高带宽和更大分光比,GPON业务承载更高效，下行的有效带宽是EPON的2.55倍，上行是1.37倍。,OLT,ONU,机楼,小区,路边,大楼,住户,馈线段,配线段,引入线段,光分光器,OLT和主干光纤数量下降50%,EPON,1:32,GPON,1:64,GPON的分光能力是EPON的2倍，覆盖相同用户时可节省一半的主干光纤。,建设100万宽带用户，EPON与GPON的投资对比,采用GPON技术进行光接入网络建设，可节省线路成本和局端设备投资50。,PON的特点,带宽大，可扩展性好。光纤接入带宽大，满足用户现在及未来带宽灵活需求。点对多点（P2MP）接入，节省主干光纤。无源光网络（PON），线路上没有有源器件，免维护和电耗。光纤损耗低，覆盖范围广。满足“大容量，少局所”建网需求。,GPON技术的定位,物理上属于边缘接入层，但已不仅限于光传送，OLT和ONU之间的协议配合转换功能使之具备较传统接入方式丰富的多业务融合支撑能力，定位于可同时提供的语音、宽带的高速、高效接入设备。,GPON的技术优势,性价比：GPON降价空间较大。2010年每用户OLT+ODN可降至千元以下。承载能力和质量；下行2.5G，上行1.25G；分光能力为1:64；每用户实际下行带宽72Mbps(1:32)；具有“保障带宽”业务模型的定义，可组合开展多种优先级的综合业务；具备线路时钟传送能力，能提供和SDH一样精度的线路时钟，可作为微基站的接入手段。OLT和ONU之间全程无源，使维护成本得到很好的控制。业务的兼容性；GPON更适用于语音、数据、视频，以及专线业务、无线基站承载等。,目录,1.GPON基础知识2.GPON原理介绍3.GPON关键技术4.GPON主要设备,Page13,GPON系统采用WDM技术，实现单纤双向传输（强制）。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；上行数据流采用TDMA技术。,GPON原理-数据复用,Page14,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，通过GemportID,ONU来识别、区分和过滤属于自己的数据。,GPON原理-下行数据,Page15,GPON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，这样所有的ONU就可以按照一定的秩序发送自己的数据了，不会产生为了争夺时隙而冲突。,Page16,GPON提供以下几种异步传输速率：0.15552Gbit/sup,1.24416Gbit/sdown0.62208Gbit/sup,1.24416Gbit/sdown1.24416Gbit/sup,1.24416Gbit/sdown0.15552Gbit/sup,2.48832Gbit/sdown0.62208Gbit/sup,2.48832Gbit/sdown1.24416Gbit/sup,2.48832Gbit/sdown（目前的主流支持速率）2.48832Gbit/sup,2.48832Gbit/sdown支持最大逻辑距离为：60km支持最大物理距离为：20km支持最大距离差为：20km分光比为1：64，可升级为1：128,GPON网络基本性能参数,目录,1.GPON基础知识2.GPON原理介绍3.GPON关键技术4.GPON主要设备,GPON关键技术,1.光模块突发控制2.测距3.上行动态带宽分配（DBA）4.下行AES加密5.GPON保护,Page19,突发发射快速开启和关断发光能力,2#ONT,0#ONU,1#ONU,2#ONT,连续模块(传统光模块)造成不同ONU发光相互干扰,0#ONU,1#ONU,突发模块（GPON光模块）,PON关键技术-突发光电技术,Page20,突发接受（动态调整接收阈值）快速AGC（光模块）(动态范围20dB),0#ONU,1#ONU,0#ONT,有快速AGC,无快速AGC,阈值线,PON关键技术-突发光电技术,2#,Page21,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。以最远的onu为基准计算一下olt到onu的时延并精确的计算出两者间的距离，对于别的距离较近的onu给他增加一个延时，使之到达olt的时间与最远的onu同步，实际上目的就是要使所有ONU到OLT的逻辑距离相同，在olt看来所有的onu在传输距离上都是相等的，而我们加的这个延时就叫做均衡延时。整个过程就称为测距。目的使多个ONU的上行数据不发生冲突，实现数据帧同步。,GPON关键技术-测距,ONT,OLT(inCO),20km,3km,12km,Page22,什么是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,GPON关键技术DBA,Page23,提高最大带宽利用率无DBA,利用率40%有DBA,利用率达到80%减小平均时延无DBA:100ms有DBA:10ms,DBA在利用率和延迟指标上带来的优势,Page24,SR(StatusReporting)-DBA,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。,DBA的实现模式,Page25,T-CONTs(TransmissionContainers)：动态接收OLT下发的授权，用于管理PON系统传输汇聚层的上行带宽分配，改善PON系统中的上行带宽。T-CONT的带宽类型分为FB,AB,NAB,BE。T-CONT的5种类型，Type1,Type2,Type3,Type4,Type5。,T-CONT带宽术语,Page26,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。,T-CONT类型和带宽类型之间的关系,Page27,DBA1类型的分配为静态固定分配，等于配置最大带宽，优先分配。DBA2类型的分配为保证带宽,最大保证带宽,也是配置最大带宽，前2种类型不会参与带宽竞争，超过最大带宽的部分将被丢弃。DBA3类型为混合保证和非保证带宽，如果可以保证申请带宽，则直接分配，否则将不能分配的部分带宽打上标记和DBA5类型的TAG部分带宽采用RR（轮巡）方式分配DBA4类型为不保证类型，只有保证带宽分配后剩余带宽和DBA5部分剩余带宽申请一起RR调度；DBA5类型为混合型，首先确保固定带宽，若不够再判断保证带宽是否能够满足要求，如果可以，则直接分配，如果还不满足，则将剩余部分带宽申请打上标记和DBA3的TAG部分带宽RR调度分配，如果竟争后还不能满足，则剩余带宽与DBA4竞争。,ONU_IDT-CONT1,ONU_IDT-CONT2,ONU_IDT-CONT3,ONU_IDT-CONT4,ONU_IDT-CONT5,配置最大带宽,保证带宽,竞争带宽,5-1,5-2,3-1,3-2,5-3,5-4,3-4,5-5,5-6,4-1,4-2,1-1,2-1,3-3,5-3,A-B,A：T-CONT类型B：分配步骤,DBA调度算法的实现,固定带宽,下行AES加密,GPON下行采用广播技术，同一PON口下的主干光纤和分光后的数据都是一样的，每个ONU收到的数据都是一样的。如何保证ONU的数据不被其他ONU所获取解析？GPON支持下行广播数据进行AES128加密处理AES：AdvancedEncryptSystem一种国际通用的加密算法，GPON系统会定期的进行AES密匙交换和更新，提高线路数据的可靠性。,IFpon,IFpon,IFpon,1：N分光器,OLT,ONU#1,ONU#N,备用光纤,TypeA光纤备份,IFpon,IFpon,IFpon,2：N分光器,OLT,ONU#1,ONU#N,TypeBOLT端口备份,IFpon,设备没有任何备份措施.主干光纤故障后，由人工切换至备用光纤.业务肯定中断，中断时间取决于线路恢复时间.如果到用户的线路故障，业务就会中断，无法备份。,OLT设备上有两个GPON接口.此种保护方式仅限于主干光纤出现故障时，系统会自动切换到备用系统，实现了对骨干光纤的保护。保护对象仅限于OLT与ODN之间的光纤故障和OLT单板硬件故障，对其他类型的故障没有涉及，可能存在严重安全隐患，无法满足客户需求。无法定位故障。,GPON网络保护方式,GPON保护,TypeB说明OLT设备有两个PON口（可跨板或共板）此种保护方式仅限于主干光纤出现故障时，系统会自动切换到备用系统，实现对骨干光纤的保护。保护对象仅限于OLT与ODN之间的光路保护,IFpon,IFpon,IFpon,2：N分光器,OLT,ONU#1,ONU#N,TypeC全备份方式,IFpon,IFpon,IFpon,2：N分光器,OLT和ONT上均有两个GPON接口。OLT的GPON接口要工作在1:1模式下。此种保护方式一种全保护光纤倒换方式，OLT与ONU之间有完全不同的两条通路，可以保证各种故障都得到恢复。当ONU的主用PON口或用户线路故障时，ONU会自动将业务倒换到备用PON口上，业务通过备用线路和OLT的备份端口上行。业务基本不会中断。实现难度较大，成本较高。其中一个端口试种处于空闲状态，造成系统带宽利用率低。,GPON网络保护方式,IFpon,IFpon,IFpon,2：N分光器,OLT,ONU#1,ONU#N,TypeD混和备份方式,IFpon,IFpon,2：N分光器,1：2分光器,1：2分光器,OLT上有两个GPON接口。OLT的GPON接口要工作在11模式下。此种保护方式一种全保护光纤倒换方式，OLT与ONU之间有完全不同的两条通路，可以保证各种故障都得