GPON基本原理

1、驻地网驻地网核心网接入网Curb switchCOCOCON subscribersL kmL kmL kmPassiveopticalsplitterN subscribers(a) 点到点的网络点到点的网络(b) 路边交换网络路边交换网络(c) 无源光网络无源光网络即即: PON一个典型的PON网络由：OLT、ONU和ODN构成。OLT（Optical Line Terminal 光线路终端）：是整个PON网络的核心设备，一般放在中心机房或城域核心机房。ONU（Optical Network Unit 光网络单元：是用于连接用户侧的网络设备，主要负责用户侧上行的数据转发及有选择性的接收OL

2、T侧的下行广播数据，一般主在用户端如：楼道、用户家里、路边等，类型有机柜型、机盒型的。ODN（Optical Distribution Network 光分配网络）：由光纤和一个或多个POS（Passive Optical Splitter 无源光纤分离器）等无源光器件组成，在OLT和ONU之间提供光信号传输通道。POS（Passive Optical Slipper无源 光分离器)：可以将上行数据耦合到一根光纤上，将下行数据分发到各个ONU上。INTERNETPSTNATMCATVPassive Optical Splitter 无源分光器Passive Optical Splitter 无

3、源分光器Optical Network Unit 光网络单元 Optical Line Terminal 光线路终端上行1310nm，下行1490nm，若是需要传送CATV信号，采用1550nm波长进行传送1490nm1310nm下行为广播方式下行为广播方式：GPON的下行帧长为固定的的下行帧长为固定的125us，所有的，所有的ONU都能都能 收到相同的数据，通过收到相同的数据，通过Gemport ID来识别、区分和过滤属于自己的数据。来识别、区分和过滤属于自己的数据。上行数据方向采用了上行数据方向采用了TDMA技术（技术（Time Division Mutiple Access） GPON的

4、上行是通的上行是通过过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（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upstream bandwidth map字段来给每个字段来给每个ONU分配上行时隙，这样所有的分配上行时隙，这样所有的ONU就可以按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。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。各个各个ONU把从用户收到的数据帧先缓存起来，直到它的发送时隙到来，当它的发送时把从用户收到的数据帧先缓存起来，直到它的发送时隙到来，当它的发送时隙到来时，隙到来时，ONU会把它

5、缓存的数据以全线速（会把它缓存的数据以全线速（2.488Gbps/1000Mbps）“突发突发”发送发送OLTIFpon1：N分光器IFponONU#1IFponONU#N备用光纤Type Al设备没有任何备份措施. . l主干光纤故障后，由人工切换至备用光纤. .l业务肯定中断，中断时间取决于线路恢复时间.l如果到用户的线路故障，业务就会中断，无法备份。lOLT设备上有两个GPON接口. l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。l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

6、法满足客户需求。l无法定位故障。 OLTIFpon IFponType B OLT端口备份2：N分光器ONU#1ONU#1IFpon 快速开启和关断能力快速开启和关断能力连续模块突发模块0# ONU1# ONU2# ONU0# ONU1# ONU2# ONU无快速无快速AGC有快速有快速AGC0# ONU1# ONU2 2# ONU阀值线阀值线什么是DBA? - DBA, Dynamically Bandwidth Assignment(动态带宽分配动态带宽分配) - 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

7、的机制制为什么需要DBA？ - 可以提高可以提高PON端口的上行线路带宽利用率端口的上行线路带宽利用率 - 可以在可以在PON口上增加更多的用户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DBA在利用率和延迟指标上带来的优势在利用率和延迟指标上带来的优势提高最大带宽利用率：无无DBA,利用率利用率40% 有有DBA,利用率达到利用率达到80% 减小平均时延：无无DBA:100ms 有有DBA:10msSR-Status Reporting （DBA）PayloadUS BWMapDataRe

8、portPCBdD/S DirectionU/S DirectionOLTONTlOLT根据上次计算的结果在下行帧头中下发BW Map。lONU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 。lOLT收到ONU的状态报告后，经过DBA计算并更新BW Map，在下一帧进行下发。lONU收到OLT下发的BW Map消息后，在指定的时隙上发送数据。NSR-Non Status Reporting （DBA）在在OLT处监视从处监视从NSR-ONU/ONT来的信元数据流的算法来的信元数据流的算法过程(Procedure)：Step1：在确定的间隔(interval)内监视

9、OLT接收到的信元数目。Step2：通过使用在Step1中的实时监控(real time monitoring)结果来计算利用速率(utilization rate)。Step3：通过比较利用速率和极限值，来认识(recognize)拥塞程度。 DtijDiDjOLT通过Ranging测距过程获取ONU的往返延迟RTD（Round Trip Delay），从而指定合适的均衡延时参数EqD（Equalization Delay），保证每个ONU发送数据时不会在分光器上产生冲突。 补偿的均衡时延就等于光纤的传输距离，即离OLT距离最近的补偿的时延最长，距离OLT最远的补偿的时延较小，甚至为0。3

10、km12 km20 kmOLT(in CO)OLTONU1ONU2ONU3ONU1ONU3ONU2需要说明的是：OLT和ONU仍然需要提供电力（交流或直流）支持。接入网设备/传输/DSLAM/二层交换分支电缆光纤专线分支电缆交换/传输/互联网城域核心机房新机房小于500M接入网设备/传输/DSLAM/二层交换电缆交接箱主干电缆分支电缆光纤专线分支电缆交换/传输/互联网城域核心机房附近机房1-2KMINTERNETPSTNATMCATVPassive Optical Splitter 无源分光器Optical Network Unit 光网络单元 Optical Line Terminal 光线

11、路终端Optical Network Unit 光网络单元 Passive Optical Splitter 无源分光器小于200M中国通信广角http:/www.tong-DSLAMDSLAM和和GPONGPON技术的比较技术的比较 根据以上对比，两种接入方式在前期使用，光缆、电缆质量好的情况下，根据以上对比，两种接入方式在前期使用，光缆、电缆质量好的情况下，两者的使用效果相同。两者的使用效果相同。GPON接入方式较简单，故障点主要为光缆和用户接入线接入方式较简单，故障点主要为光缆和用户接入线故障，比较适用于小节点接入，在楼宇分布密集区域可在各楼层进行布点。故障，比较适用于小节点接入，在楼宇

12、分布密集区域可在各楼层进行布点。 注意：注意：gpon机房供电写为市电供电，存在无法保障用户的业务安全，机房供电写为市电供电，存在无法保障用户的业务安全，主要原因主要原因是公司发展是公司发展gpon业务的切入点为主要为用户解决宽带业务问题。业务的切入点为主要为用户解决宽带业务问题。4、GPON业务发展建议及注意点业务发展建议及注意点 在发展在发展GPON业务时要根据发展用户区域的不同情况，灵业务时要根据发展用户区域的不同情况，灵活采用不同的接入方式：活采用不同的接入方式：1、成熟小区，用户基本已完成电缆覆盖，再次布线的难度较大，或为具备更换线、成熟小区，用户基本已完成电缆覆盖，再次布线的难度较

13、大，或为具备更换线缆条件缆条件 的，发展的，发展GPON业务方式时，可以采用业务方式时，可以采用ADSL的接入方式，充分利用原有线的接入方式，充分利用原有线缆，改动小，投资少。缆，改动小，投资少。2、新建设小区，可以选择、新建设小区，可以选择LAN或或ADSL方式接入，若该小区定位为高档小区，最好方式接入，若该小区定位为高档小区，最好选择选择LAN方式。方式。3、对于需要投资建设、对于需要投资建设1KM及以上的及以上的200对及以上的大对数电缆的新接入区域，应对及以上的大对数电缆的新接入区域，应优先考虑以优先考虑以GPON方式接入。方式接入。4、以、以 GPON技术接入的前提条件是该区域内应用

14、技术接入的前提条件是该区域内应用OLT设备，因此有设备，因此有GPON业务需业务需求的营业部请提前向计划建设部提报需求，由计划建设部统一规划建设。求的营业部请提前向计划建设部提报需求，由计划建设部统一规划建设。（一）（一）APON（ATM -PON）90年代中期，一些主要的运营商成立了全业务接入网协会（FSAN），其目的是制定PON设备的统一标准，以使设备商和运营商一起进入PON设备市场，开展竞争。APON是基于ATM网络发展而来，支持 ITU-T G.983建议系列155 Mb/s PON系统的标准，最大可支持622 Mb/s的比特率。APON亦称BPON，原因在于称APON，使人们误解为其

15、只能提供ATM业务，所以改称为BPON（宽带无源光网络），提供以太网接入、视频分配、高速租用线等宽带业务。在保护方式、动态带宽分配（DBA）有新的特点，属于第一代FSAN系统。（二）GPON（Gigabit-Capable PON）在2001年，FSAN推出了GPON，它属于ITU-T规定的G.984.1和G.984.2标准协议，它的最速率可达到2.488G。GPON支持全业务：包括话音（TDM、SONET和SDH）、以太网（工作在对绞线对上的10/100 BaseT 10或100 Mb/s）、ATM、租用线与其它；GPON支持速率：对称622 Mb/s、对称1.25 Gb/s、非对称下行2.

16、5 Gb/s与上行1.25 Gb/s以及其它比特率；GPON能提供端到端业务管理的OAM&P强大功能，由于采用帧机制，因此它类似于SDH传输可以实现小于50 ms的保护机制，可以有效保障网络安全。（三）EPON（Ethernet- PON）2000年底 EFMA（EthernetintheFirst Mile Alliance，第一英里以太网联盟）提出了Ethernet-PON（EPON）的概念。EPON就是将信息封装成以太网帧进行传输的PON。由于以太网相关器件价格相对低廉，并且对于在通信业务量中所占比例越来越大的以太网承载的数据业务而言，EPON免去了IP数据传输的协议和格式转化，

17、效率高，传输速率达1.25 Gbit/s。提供对称的速率。中国通信广角http:/www.tong-EPON和和GPON技术的比较技术的比较四、几种四、几种PON技术的比较技术的比较（四）GPON技术的优势三大优势：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（三重播放，主要是指语音、数据、视频融合业务），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、

18、实况转播等，GPON是三网合一的上佳方案。 五、五、PON未来发展趋势未来发展趋势综合现有商用系统和潜力技术两方面综合考虑，PON网络的发展趋势大致分为三个步骤：NG1：指对现有的GPON和EPON网络实现无缝升级，实现更高容量的业务传送能力，即常说的：10GGPON或10GEEPON，最多只能支持10G的通道容量。NG2：采用WDM-PON技术，即采用波分复用技术实现大容量的接入网络传送，采用该技术后的通道容量可达到40G。NG3：超大容量，超高速的PON，是说单通道调制就达到或超过40Gb/s的系统。当通道容量超过40G后，WDM技术已无法实现，因此必须采用的新的技术。六、现网GPON设备

19、简介目前网内在用的OLT设备主要是华为的5680T，满配置可支持64个PON口，按1：16分光，理论上可达到1024个节点接入。设备如下图所示。七、现网GPON设备简介OLTOLT面板示意图面板示意图电源板电源板业务槽业务槽0 01 12 23 34 45 56 67 7主控槽主控槽主控槽主控槽1 10 01 11 11 12 21 13 31 14 41 15 51 16 61 17 7业务槽业务槽 (PRTE)(PRTE)PONPON板（板（GPBC)GPBC)（0303共计共计4 4个个PONPON口，口， 超级控超级控制板制板SCULSCUL超级控超级控制板制板SCULSCUL 光接口板光接口板 GICFGICFALARMALARMRUM/ALMRUM/ALMRUN/ALMRUN/ALMRUN/ALMRUN/ALMBSYBSYACTACTACTACT (PRTE)(PRTE)R