GPON技术培训顾生华PPT课件

1、第1页/共56页ServiceAccessCoreX.25ADSLEthernetPSTNIPATMFRGSM/GPRSCDMACablePDHSDHWireless VoiceWireless DataHigh SpeedInternet VoiceStreamingDial-upVoIPMessageFTTH GPONDSLWirelessEth/IP/MPLSAggregation NetworkLocation &PresenceMessageOnline GamingVoiceDataVideoStorageDirectory接入网的发展接入网的发展All IP第2页/共56

2、页 Passive Optical Network 无源光网络无源光网络OLTONUOptical Line Terminal 光线路终端Optical Network Unit 光网络单元 Passive Optical Splitter 无源分光器PSTNInternetCATVONUONU PON是一种点到多点（是一种点到多点（P2MP）结构的无源光网络；）结构的无源光网络； PON由由光线路终端光线路终端OLT（Optical Line Terminal）、）、光网络单元光网络单元 ONU（ Optical Network Unit） 和无源分光器和无源分光器POS（Passive O

3、ptical Splitter）组成；）组成；Passive Optical Splitter 无源分光器什么是什么是PON?第3页/共56页GPON（Gigabit-capable Passive Optical Networks）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、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、更高的带宽：对每用户下行2.5G/上行上行1.25G（物理层）；（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。、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

4、源。GPON支持支持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，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是三网是三网合一的上佳方案。合一的上佳方案。GPON标准完善，综合业务支持好，技术要求高标准完善，综合业务支持好，技术要求高全球大运营商的选择全球大运营商的选择1Mbps3M8M25M100MADSL/ADSL2+Copper BasedVDSL / ADSL2+Copper BasedPONFiber Based200220

5、0320062010时间时间带宽带宽互联网视频会议远程控制接入技术业务需求VoD标清电视视频会议Game实况TVVoDHDTV3km2km10dB10dB）l突发接受突发接受l快速快速AGC (AGC (动态范围动态范围 20dB)20dB)连续发送模块突发发送模块0# ONT0# ONU1# ONU0# ONU1# ONU0# ONT0# ONU1# ONU0# ONT有快速AGC接收无快速AGC阈值线恢复出来的数据恢复出来的数据到达到达OLT的信号及阈值的信号及阈值建立建立ONT/ONU发出的信号发出的信号连续接收模块突发接收模块PON关键技术关键技术-突发光电技术突发光电技术第29页/共

6、56页OLTONU inRangingstateStart of D/S FrameReception of D/S FrameTransmission of S/N ResponseActual Receptionof S/N ResonseDesired Start ofU/S FrameAssigned EqDPre-AssignedEqDZero Distance EqDDesired Receptionof SN ResponseSstartU/S BW MapcontainingRanging RequestONUResponseTimePre-AssignedEqDSstartS

7、tart of U/S Framefor Pre-ranged ONUlOLT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。 lOLT获取序列号和Ranging的过程都需要开窗，即Quiet Zone，暂停其他ONU的上行发送通道。GPON关键技术关键技术-测距测距第30页/共56页 什么是DBA? - DBA, Dynamically Bandwidth - DBA, Dynamically Bandwidth Assignme

8、nt(Assignment(动态带宽分配) ) - DBA - 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PONPON端口的上行线路带宽利用率 - - 可以在PONPON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DBA概念概念第31页/共56页 GPON系统采用SBA+DBA的方式来实现带宽的有效利用， TDM业务通过SBA指配带宽以保证其高QoS， 其他一些业务可以通过DBA来动态分配带宽。 DBA的实现与QoS的保障机制有密切关系。 GPON系统通过状态的上报以及OLT业务监视

9、（非状态上报）支持动态带宽分配。 GPONGPON的状态上报的状态上报DBADBA存在存在3 3种机制：种机制： PLOu-State Ind DBA; DBRu-Piggy-back DBA; Payload DBA; DBADBA功能的实现机制主要包括以下几个部分：功能的实现机制主要包括以下几个部分： OLT或ONU进行拥塞检测; 向OLT报告拥塞状态; 按照指定参数更新OLT分配带宽; OLT按照新分配的带宽和T-CONT类型发送授权; DBA操作的管理。DBA第32页/共56页提高最大带宽利用率无DBA,DBA,利用率40%40%有DBA,DBA,利用率达到80%80%减小平均时延无D

10、BA:100msDBA:100ms有DBA:10msDBA:10msDBA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第33页/共56页uT-CONTs (Transmission Containers)T-CONTs (Transmission Containers)：动态接收：动态接收OLTOLT下发的授权下发的授权 ，用于管理，用于管理PONPON系统传输汇聚层的上行带宽分配，改善系统传输汇聚层的上行带宽分配，改善PONPON系统中的上行带宽。系统中的上行带宽。uT-CONTT-CONT的带宽类型分为的带宽类型分为FB,AB,NAB,BEFB,AB,NAB,BE。 uT-

11、CONTT-CONT的的5 5种类型，种类型，Type1,Type2,Type3,Type4,Type5Type1,Type2,Type3,Type4,Type5。T-CONT带宽术语带宽术语第34页/共56页l根据业务的优先级，系统对每个根据业务的优先级，系统对每个ONUONU设置设置SLASLA，对业务的带宽进行限制，对业务的带宽进行限制。 l最大带宽和最小带宽是对每个最大带宽和最小带宽是对每个ONUONU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。般语

12、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。lOLTOLT根据业务和根据业务和SLASLA及及ONUONU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。求。T-CONT类型和带宽类型之间的关系类型和带宽类型之间的关系第35页/共56页GTCGTC PON PON系统架构是下行方向为广播方式，上行方向为系统架构是下行方向为广播方式，上行方向为TDMATDMA方式，所以只对上行方向的业务流提供方式，所以只对上行方向的业务流提供QoSQoS处理。处理。 QoSQoS处理的最小单元是处理的最小单元是

13、T-CONTT-CONT，T-CONTT-CONT可以看作是可以看作是ONUONU业务流的承载容器，调度机制是业务流的承载容器，调度机制是DBADBA（动态带宽分配）（动态带宽分配）。 DBADBA的算法是的算法是GTCGTC的的QoSQoS处理性能的关键。处理性能的关键。GEMGEM 在在GEMGEM层主要是针对每个层主要是针对每个GEM PortGEM Port进行业务流分类，类似于进行业务流分类，类似于DSLAMDSLAM的单的单PVCPVC多业务的处理方式。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。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

14、处理。ETH/TDMETH/TDM TDM TDM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QoSQoS。 ETHETH业务（包括电路仿真方式的业务（包括电路仿真方式的TDMTDM业务）主要是基于二层业务）主要是基于二层VLANVLAN、COSCOS等标识进行业务的等标识进行业务的QoSQoS处理，处理， QoSQoS主要处理机制分为流分类、监管、队列调度、拥塞处理、整形，它们的实现复杂度是影响主要处理机制分为流分类、监管、队列调度、拥塞处理、整形，它们的实现复杂度是影响QoSQoS处

15、理性能的关键处理性能的关键GPON中的中的QoS处理处理ETH/TDMGEMGTCFlow control/ClassificationGPON 业务承载层GPON QoS处理机制T-CONT/DBAVLAN/COS/PQ/GTS/POLICING第36页/共56页ONTONTONTOLT加密解密解密解密lGPONGPON支持下行广播数据进行支持下行广播数据进行AES128AES128加密处理。加密处理。l只对只对GEMGEM帧中的帧中的PayloadPayload进行加密处理。进行加密处理。lGPONGPON系统定期的进行系统定期的进行AESAES密钥交换和更新，提高了线路数据的可靠性。密钥

16、交换和更新，提高了线路数据的可靠性。l密钥更换由密钥更换由OLTOLT发起密钥更换请求，发起密钥更换请求，ONUONU响应并将生成的新的密钥，并分两部分发给响应并将生成的新的密钥，并分两部分发给OLTOLT，且重复发送三次且重复发送三次 ，OLTOLT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通过相关的命令通知ONUONU（也是三次）（也是三次） ，ONUONU在相应的数据帧上切换校验密钥。在相应的数据帧上切换校验密钥。AES: Advanced Encrypt System一种国际通用的加密算法G

17、PON系统的系统的AES加密处理加密处理第37页/共56页 DatabytesPCBdParityCodeword9720 TSsPCBd Payload (Data bytes) Data bytes ofcodeword #1 9108 TSs ShortcodewordData bytesParityCodewordData bytes ofcodeword #2Data bytesParityCodewordData bytes ofcodeword #3Data bytesParityCodewordData bytes ofcodeword #4Data bytesParityCo

18、dewordData bytes ofcodeword #5Data bytesParityCodewordData bytes ofcodeword #6ParityDatabyteslForward Error Correction,Forward Error Correction, FEC FEC 。 l一种基于一种基于Reed-SolomonReed-Solomon的块编码算法，的块编码算法，FECFEC码字由定长数据块和冗余位构成。码字由定长数据块和冗余位构成。lGPONGPON在传输层使用在传输层使用FECFEC算法可以将线路传输的误码率降低到算法可以将线路传输的误码率降低到10E

19、-15,10E-15,可以避免数据重传。可以避免数据重传。lGPONGPON系统上、下行均支持系统上、下行均支持FECFEC处理。处理。l对对PCBdPCBd和和PayloadPayload一起进行一起进行FECFEC处理，提高了数据传输质量。处理，提高了数据传输质量。FEC处理处理第38页/共56页InputOutput1:2 分光器分光器2:N 分光器分光器 10 log(0.5) = - 3.0110 log(0.5) = - 3.011:2 1:2 分光器衰减为分光器衰减为3.01 dB 3.01 dB 1:161:16分光器衰减为分光器衰减为12.04 12.04 dB dB 1:6

20、41:64分光器衰减为分光器衰减为18.06 18.06 dBdB光功率衰减光功率衰减分光器衰减计算分光器的插入损耗( Multi-PlayTriple-Play - Multi-Play业务承载方式：业务承载方式： 多多GemportGemport多业务多业务 单单GemportGemport多业务多业务业务流映射：业务流映射： user-vlanuser-vlan、802.1P802.1P、Eth PHYEth PHY单一或单一或 混合的业务流到混合的业务流到GemportGemport映射规则映射规则GPON Triple-Play 端到端解决方案端到端解决方案第46页/共56页CESo

21、PCESoP方式方式TDMBTDMB扣板扣板GEM-TDMGEM-TDMGPBAGPBANativeNative方式方式GPBCGPBC无扣板，普通以太方式走背板路由到另一块上行板无扣板，普通以太方式走背板路由到另一块上行板lOLTOLT支持支持NativeNative和和CESoPCESoP两种两种TDMTDM处理方式。处理方式。lGPONGPON强大的强大的QoSQoS能力，可确保能力，可确保TDMTDM业务的端到端延时、业务的端到端延时、JitterJitter和误码率指标。和误码率指标。l针对针对GPONGPON的定长帧传输特点，的定长帧传输特点，TDMTDM在在GPONGPON线路上

22、承载具有天然优势。线路上承载具有天然优势。lTDMoGEMTDMoGEM的实现是将的实现是将TDMTDM帧直接封装到帧直接封装到GEMGEM帧中进行传输。帧中进行传输。l在在GPONGPON线路上给封装有线路上给封装有TDMTDM帧的帧的GEMGEM给与最高的优先级，保证给与最高的优先级，保证TDMTDM的传输质量。的传输质量。l在同步方面，系统采用统一的在同步方面，系统采用统一的8K8K时钟进行全网同步。时钟进行全网同步。ONTONTOLTOLTCOCOLELESplitterSplitterONTONTBUSINESSBUSINESSPBXPBXPBXPBXE1/T1ODNODNE1/T1

23、E1/T1FEPSTNPSTNONTONT应用场景：应用场景：解决移动基站和商业用户解决移动基站和商业用户PBXPBX语音接入的语音接入的TDMTDM业务传输业务传输 GPON TDM 业务解决方案业务解决方案第47页/共56页xDSLxDSL线路改造，有利于原来的铜缆资源的利用线路改造，有利于原来的铜缆资源的利用 GPON + xDSL 解决方案解决方案第48页/共56页GPON RF 业务解决方案业务解决方案EDFA（Erbium Doped Fiber Amplifier）OpticalCouplers（WDM）OLT(Optical Line Terminal)ONU(Optical

24、Network Terminal)CentralCentralOfficeOfficeVideo1550nmVoice/Data& Video1490/1310nm，1550nmVoice/DataDownstream1490nmUpstream 1490nmCustomerCustomerPremisesPremisesOptical SplitterVideo（RF）IPVoice and Data1250MbpsVoice and Data2500MbpsVideoAnalog TVDigital TVHD/VOD42Mhz550Mhz860MhzUpstreamDownstre

25、am1310nm1490nm1550nm第49页/共56页第50页/共56页物理层物理层OAMOAM消息有三种类型：嵌入式消息有三种类型：嵌入式OAMOAM，PLOAMPLOAM消息，消息，OMCIOMCI消息。消息。嵌入式嵌入式OAMOAM和和PLOAMPLOAM通道信息用于对物理层和通道信息用于对物理层和GTCGTC层进行管理。层进行管理。嵌入式嵌入式OAMOAM通道通过通道通过GTCGTC帧头中域格式信息来提供帧头中域格式信息来提供(BW Map(BW Map，DBRuDBRu等等) )。 （功能包括：带宽授权，动态带宽分配信令等）（功能包括：带宽授权，动态带宽分配信令等）PLOAMPLOAM通道涉及通道涉及ONUONU注册、加密，注册、加密，Boot OMCIBoot OMCI等等功能功能OMCIOMCI提供了更高层次的统一的管理系统通道，用于管理在提供了更高层次的统一的管