GEPON技术基础学习课程

1、Page 1目录EPON技术回顾技术回顾10G EPON标准和进展标准和进展10G EPON技术基础技术基础10G EPON演进演进第1页/共25页第一页，编辑于星期五：二十点 二十三分。Page 2EPON参考结构及基本指标点到多点的光纤传输；在单模光纤上，以1000Mbps速率，分路比为1:32，传输距离达到10km；在单模光纤上，以1000Mbps速率，分路比为1:16，传输距离达到20km；符合ITU-T G.652要求的单模光纤；上行应使用1260nm1360nm波长；下行应使用1480nm1500nm波长；使用1540nm1560nm波长实现CATV业务（可选）；第2页/共25页第

2、二页，编辑于星期五：二十点 二十三分。Page 3EPON协议栈lOAMOAM层：层：使用OAM协议数据单元，管理、测试和诊断已激活OAM功能的链路；定义了EPON各种告警事件和控制处理l多点多点MACMAC控制：控制：使用MPCP（多点控制协议），实现点对多点的MAC控制；实现在不同的ONU中分配上行资源、在网络中发现和注册ONU、允许DBA调度lMACMAC：实现对Media的控制；lRSRS：调和子层，为EPON扩展了字节定义，调和多种数据链路层能够使用统一的物理层接口；lPCSPCS：物理编码子层，支持在点对多点物理介质中的突发模式 支持FEC算法；lFECFEC：使用二进制运算（例如

3、Galois算法），附加一定的纠错码用于在接收端进行数据校验和纠错；lPMAPMA：物理媒质附加子层，支持P2MP功能，实现PMD的扩展；lPMDPMD：物理媒质相关子层（使用1000BASE-PX 接口）PMD子层定义了EPON兼容器件的指标，实现PMD服务接口和MDI接口之间的数据收发功能。在以太网架构中实现在以太网架构中实现P2MP拓扑结构的机制和控制协议拓扑结构的机制和控制协议第3页/共25页第三页，编辑于星期五：二十点 二十三分。Page 4EPON帧结构帧结构0 x550 x550 xD5(SLD)0 x550 x55LLIDCRC80 x550 x550 x550 x550 x5

4、50 x550 x550 xD5(SFD)IPG(12bytes)前导符前导符 (8Bytes)Preamble+SFDEthernet FrameDA, SA, , FCSEthernet:EPON:(Extension)15140modeLLID (Logic Link ID)(MSB)(LSB)mode: 0 - emulate a Unicast channel （LLID单播） 1 - emulate a SCB or Multicast channel （LLID广播）LLID: 15h7FFF - Broadcast value for OLT MAC or unregister

5、ed ONU MAC any others - Unicast value to/for Registered ONU MAC第4页/共25页第四页，编辑于星期五：二十点 二十三分。Page 5目录EPON技术回顾技术回顾10G EPON标准和进展标准和进展10G EPON技术基础技术基础10G EPON演进演进第5页/共25页第五页，编辑于星期五：二十点 二十三分。Page 6Page 610G EPON标准标准n10G EPON10G EPON标准小组在标准小组在20062006年年9 9月成立，代码为月成立，代码为IEEE 802.3avIEEE 802.3av。 定义了两种定义了两种1

6、0G EPON10G EPON技术：技术：1 1、非对称：非对称：下行传输速率为下行传输速率为10Gbps10Gbps， 上行传输的速率为上行传输的速率为 1Gbps1Gbps。下行中心波长下行中心波长1577nm1577nm，上行中心波长，上行中心波长1310nm1310nm。2 2、对称：对称：下行传输速率为下行传输速率为10Gbps10Gbps， 上行传输的速率为上行传输的速率为 10Gbps10Gbps。下行中心波长下行中心波长1577nm1577nm，上行中心波长，上行中心波长1270nm1270nm。nIEEE 802.3avIEEE 802.3av标准的核心点标准的核心点 ：1

7、1、扩大、扩大802.3ah(EPON)802.3ah(EPON)标准的上下行带宽，达到标准的上下行带宽，达到10G10G速率；速率；2 2、10G EPON10G EPON的兼容性，即的兼容性，即10G EPON10G EPON的的ONUONU可以与可以与1G EPON1G EPON的的ONUONU共存在一共存在一个个 ODNODN下。下。第6页/共25页第六页，编辑于星期五：二十点 二十三分。Page 7Page 7Page 7为什么要为什么要10G EPON？模式一模式一10G EPON10G EPONMDUMDU模式二模式二10G EPON + Wireless BSS10G EPON

8、 + Wireless BSSu竞争需要：为了扭转劣势或者保住优势，都需要新技术，新卖点。 运营商的竞争： 标准组织；EPON VS GPON 设备厂商的竞争： 芯片厂商的竞争u带宽需求：人类的需求是无止境的， 802.3av定义10GEPON两种主要应用场景： 10G EPON作为MDU backhaul 10G EPON作为无线基站backhaul第7页/共25页第七页，编辑于星期五：二十点 二十三分。Page 8Page 810G EPON标准进展国际标准已经定稿国际标准已经定稿 2006年9月成立小组 2007年底，标准组织发布IEEE802.3av draft 1.0 2008年11

9、月定稿， 不再进行技术修改 2009年初发布draft 3.0 20092009年年9 9月正式标准化月正式标准化国际标准国际标准n三重搅动加密算法已经定稿，三重搅动加密算法已经定稿，CTC10G EPONCTC10G EPON基本完善。基本完善。CTC3.0增补增补10G EPONCCSA的行标已经立项CTC3.0增补10G EPON内容IEEE 802.av三重搅动加密算法三重搅动加密算法OAM增补国内标准国内标准第8页/共25页第八页，编辑于星期五：二十点 二十三分。Page 9Page 910G EPON芯片进展 主流厂家： Teknovus、 PMC、 Cortina、普然 互通测试

10、：中国电信已经完成两轮芯片级互通测试。非对称基本已实现芯片互通；对称仍有问题尚待解决：终端不稳定、业务互通困难、上行FEC不支持等。对称对称对称对称/ /非对称厂家情况非对称厂家情况非对称非对称Teknovus、 、 PMC、 、 Cortina、 、普然普然Teknovus、 、 PMC、普然、普然芯片进展路标芯片进展路标200920102011厂家：TK/PMC/OP/CortinaFPGA:OLT/ONUASIC:OLT/ONU厂家：厂家：TK/PMC第9页/共25页第九页，编辑于星期五：二十点 二十三分。Page 10Page 1010G EPON光模块进展 厂家：海信、Zenko、飞

11、博创、飞通。 进展： 1、电信两次互通测试，只有海信一家可提供。2011年推出对称/非对称兼容光模块。 2、Zenko ：可提供非对称样品，暂无对称计划。 3、飞博创、飞通 ： 规划中，暂无路标。 光模块现状：光功率预算：非对称10G下行 1823dB，实测20dB；1G上行2833dB，实测29dB。对称目前尚无实测数据。 预计未来23年内，10G EPON光模块的光功率最大能力支持1：32/10km（24dB功率预算），与现在的EPON PX20相当。 光模块价格*: （*2010年中期水平）3060倍倍90120倍倍OLTONUEPON10G EPON第10页/共25页第十页，编辑于星期

12、五：二十点 二十三分。Page 11Page 1110G EPON设备厂家现状l10G EPON10G EPON处于预商用阶段，光模块和处于预商用阶段，光模块和MACMAC的商用化进程正在进行，当前支持少量试点应用的商用化进程正在进行，当前支持少量试点应用26ALMOTOEhuawei10G EPON基于C300平台开发，当前是2口OLT单板，最新的4口板在2010年10月北展上作静态展示。配套有MxU和ONU，系统形态齐全，在国内的试验局点最多。据悉有开发，但从未参加测试，具体情况不详。无无基于P300平台开发，当前可用的是TDT 2端口单板，配套MxU（R307平台）支持MA5612和MA

13、5616。产品正在开发4端口单板，配套MxU基于R308平台。目前尚不提供ONU形态。第11页/共25页第十一页，编辑于星期五：二十点 二十三分。Page 12目录EPON技术回顾技术回顾10G EPON标准和进展标准和进展10G EPON技术基础技术基础10G EPON演进演进第12页/共25页第十二页，编辑于星期五：二十点 二十三分。Page 13Page 1310G EPON与EPON的技术对比项目项目EPONEPON10G EPON10G EPON非对称非对称对称对称速率速率1G DS/1G US1G DS/1G US10G 10G 下行下行/1G /1G 上行上行10G 10G 下行

14、下行/10G /10G 上行上行上行线路编码上行线路编码8B/10B 8B/10B 8B/10B 8B/10B 64B/66B64B/66B分光比分光比1:16/321:16/321:16/321:16/321:16/321:16/32波长波长下行下行1480-1500nm /1480-1500nm /上行上行1260-1360nm 1260-1360nm 下行下行1575-1580nm /1575-1580nm /上行上行1260-1360nm1260-1360nm下行下行1575-1580nm /1575-1580nm /上行上行1260-1280nm1260-1280nm最大传输距离最大

15、传输距离20km20km20km20km20km20km光功率预算光功率预算PX 10/20PX 10/20PRX 10/20/30PRX 10/20/30PR 10/20/30PR 10/20/30技术难点技术难点1G 1G 突发发送突发发送/ /接收接收1G 1G 突发发送突发发送/ /接收接收10G 10G 突发发送突发发送/ /接收接收标准标准IEEE 802.3ahIEEE 802.3ahIEEE 802.3avIEEE 802.3avIEEE 802.3avIEEE 802.3av10G EPON10G EPON不是简单的不是简单的EPONEPON带宽的扩展，需要带宽的扩展，需要完

16、善的标准、成熟的产业链及关键技术的突破完善的标准、成熟的产业链及关键技术的突破*Source: IEEE 802.3av第13页/共25页第十三页，编辑于星期五：二十点 二十三分。Page 14Page 14EPON/10G EPON对以太网报文的封装Preamble SFD0 x55 0 x55 0 xD5DASAType/LengthData/PadFCSIPG/帧间隔(96-bit time) 8字节 5字节Ethernet： ：1G/10G EPON： ：也叫SLD，Start of LLID Delimiter，LLID起始定界符（SFDStart of Frame Delimite

17、r，SPDStart of Packet Delimiter）CRC8覆盖范覆盖范围围第14页/共25页第十四页，编辑于星期五：二十点 二十三分。Page 15Page 1510G EPON五大关键技术光功率光功率预算预算波长分配波长分配FEC MPCP兼容兼容双速率双速率突发接收突发接收10G EPON10G EPONIEEE802.3avIEEE802.3av光器件选择问题光器件选择问题波长共存和选择问题波长共存和选择问题1G/10G速率突发接收问题速率突发接收问题光功率增益提升问题光功率增益提升问题1G/10G ONU共存问题共存问题1G/10G共存和光功率提升是共存和光功率提升是10G

18、 EPON技技术术的核心的核心难难点，由此引出的波点，由此引出的波长长分配、双速率接收、分配、双速率接收、FEC增增益等益等问题问题是是IEEE标标准的关准的关键键部分。部分。第15页/共25页第十五页，编辑于星期五：二十点 二十三分。Page 16Page 16关键技术之波长分配EPON Rate上行下行数据速率光纤信号速率数据速率光纤信号速率 1G EPON: 1000BASE-PX1G1.25G(8B/10B编码)1G1.25G 10G EPON: 10GBASE-PRX10G10.3125G(64B/66B编码) 10G EPON: 10GBASE-PR10G10.3125G第16页/

19、共25页第十六页，编辑于星期五：二十点 二十三分。Page 17Page 17关键技术之光功率预算标准定义：标准定义：PR30PR30光模块下行光功率预算达到光模块下行光功率预算达到30.5dB30.5dB，上行，上行32dB(32dB(考虑光通道代考虑光通道代价价) )。综合考虑综合考虑光功率预算要求光功率预算要求/ /波长波长/ /色散色散/ /成本等因素，成本等因素， OLTOLT发送侧采用发送侧采用EMLEML激光器，激光器，接收侧采用接收侧采用APDAPD ；ONUONU发送侧采用发送侧采用DMLDML激光器，接收侧采用激光器，接收侧采用APDAPD。n 华为提出了符合光功率预算的光

20、器件选型提案华为提出了符合光功率预算的光器件选型提案，被标准组织采纳。，被标准组织采纳。DownstreamUpstreamPR10PR20PR30PR10PR20PR30发射器类型发射器类型 EMLEML+SOAEMLDMLDMLDML最小发送功率最小发送功率 dBm+2+5+2-1-1+4接收器类型接收器类型PINPINAPDAPDAPDAPD灵敏度灵敏度 dBm-20.5-20.5-28.5-24-28-28光功率预算光功率预算 dB22.525.530.5232732第17页/共25页第十七页，编辑于星期五：二十点 二十三分。Page 18Page 18关键技术之FEC10G EPON

21、10G EPON标准中标准中FECFEC是必选。华为提出是必选。华为提出采用采用RS(255,223)RS(255,223)算法算法，将纠错位从，将纠错位从1616位位提升为提升为3232位，纠错能力更强。位，纠错能力更强。RS(255,223)RS(255,223)能带来能带来6.4dB6.4dB的的FECFEC光增益，光增益，在其它标准中也引用过，比较成熟且简单在其它标准中也引用过，比较成熟且简单, ,已已被标准组织采纳。被标准组织采纳。n 华为提出采用华为提出采用RS(255,223)RS(255,223)算法的算法的FECFEC技术，增强纠错功能，提升技术，增强纠错功能，提升FECFE

22、C增益。增益。第18页/共25页第十八页，编辑于星期五：二十点 二十三分。Page 19Page 19关键技术之MPCP兼容n 华为提出华为提出MPCPMPCP兼容适配机制，解决了兼容适配机制，解决了1G/10G ONU1G/10G ONU在网络中共存问题。在网络中共存问题。(1)发现窗（Discovery Gate Message）增加了1G和10G的标志域，区分1G和10G ONU。(2) ONU报告光模块要求的开关时间（Laser ON/OFF time) 。(3) 经OLT与ONU协商后，告知ONU光模块的实际开关时间。（1）（2）（3） MPCPMPCP：多点控制协议，在：多点控制协

23、议，在EPONEPON中已经广泛应用。中已经广泛应用。 华为提出根据不同速率华为提出根据不同速率ONUONU进行不同时间的开窗授权，被标准组织直接采纳进行不同时间的开窗授权，被标准组织直接采纳。第19页/共25页第十九页，编辑于星期五：二十点 二十三分。Page 20Page 20DASAT/L(0 x8808)Opcode(0 x000?)TimestampData/PadFCS6bytes6424042Grant number/flag(8b0000_1001)Grant #1 start time Grant #1 lengthsync timeDiscovery InformationPad/Reserved1byte42229Discovery Gate(Opcode = 0 x0002)2assign_llidflag sync_timeecho_pend_granttarget_laser_on_timetarget_laser_off_timePad/Reserved2byte12flagpending_grant Discovery InformationLaser On TimeLaser