GPON原理介绍-20100111

1、GPON原理概论，讲师：路飞，前面说过，随着科技的发展和社会的进步，用户不再满足于一般的语音通信，通信运营商需要提供语音、数据、图像等综合通信服务。然而，以双绞线为物理实体的接入技术已经不能满足用户对数据、图像等宽带业务的需求，成为下一代网络通信发展的瓶颈。光纤是目前最好的传输媒介。无源光网络技术打破了传统的点对点解决方案，采用光纤作为传输介质，大大提高了传输速率。引言，第1章接入网概述第2章无源光网络基本概念第3章GPON基本原理第4章GPON关键技术第5章GPON基本业务和管理第1章接入网概述整个通信网络分为三部分：传输网、交换网和接入网。客户驻地网、客户驻地网、接入网、交换网、传输网、交

2、换网和接入网。第一章是接入网概述。接入网络型号为：接入网分为五个基本功能组：用户界面功能、核心功能、传输功能和管理功能。第一章是接入网概述。接入网根据服务带宽可分为窄带接入网和宽带接入网。公共交换电话网(PSTN)和综合业务数字网(ISDN)等拨号接入是目前窄带接入网的主要方式。高位数字用户线路(HDSL)、非对称数字用户线路(ADSL)和以太网数字用户线路(EDSL)属于宽带接入网的范畴。接入网按照接入技术分为有线接入技术和无线接入技术。有线接入技术主要包括双绞线接入、光纤接入和混合接入。无线接入技术是指将接入网络的某一部分或全部引入无线传输介质。第一章是接入网概述。光接入技术是实现宽带接入

3、网络技术的最佳手段。光纤具有频带宽、传输损耗低、抗干扰能力强的特点。根据光线路终端(OLT)和光网络单元(ONU)之间是否有有源设备，光接入网可分为无源光网络(PON)和有源光网络(AON)。无源光网络使用无源光分路器和光纤放大器，并使用时分复用和波分复用向客户发送信息。第二章介绍无源光网络的基本概念和无源光网络的优点，无源光网络消除了接入网中的有源设备，避免了电磁干扰和雷电的影响，减少了线路和外部设备的故障，降低了相应的维护成本。无源光网络具有良好的业务透明性，丰富的带宽资源，可以应用于任何标准和速率的信号，可以经济地支持模拟广播和电视业务，并具有三重业务功能。无源光网络本地设备与光纤用户共

4、享，因此线路成本低于其他点对点方式，初始建设成本也显著降低。在第二章中，无源光网络的基本概念是点对多点结构的无源光网络。无源光网络由OLT(OLT光线路终端)、光网络单元(ONU)和无源光分路器(POS)组成。无源光网络无源光网络，第二章是无源光网络的基本概念。市场上的无源光网络产品根据采用的技术主要分为BPON、欧洲和GPON。APON是一种基于ATM信元的传输系统，它为点对多点传输系统的复用和多接入模式提供了良好的基础。以太网无源光网络结合了以太网技术和无源光网络技术，其目标是以最简单的方式实现一点对多点结构的以太网光纤接入系统。GPON是一种速率超过1千兆比特/秒的无源光网络传输技术，它

5、可以提供前所未有的高比特率，并以原始格式和高效率传输各种业务。第二章是无源光网络的基本概念，GPON(千兆无源光网络)有三个优点：1。进一步传输距离：光纤传输，几种接入方式的带宽比较，第2章，无源光网络的基本概念，GPON支持三网融合业务，并能提供全业务竞争方案，能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，如高清电视和直播等。GPON是三网融合的最佳方案。GPON标准完善，综合业务支持好，技术要求高，接入业务带宽需求不断增加。第三章：GPON基本原理，GPON网络参考模型，ONU光网络单元ONT光网络终端光网络终端ODN光分配网OLT光线路终端光线路终端WDM波分复用模块波分复

6、用模块网元网络单元，第三章，GPON基本原理，GPON系统采用波分多址技术实现单纤双向传输。为了在同一根光纤上分离多个用户的输入和输出信号，采用了以下两种复用技术：(1)下行数据流采用广播技术；上行数据流采用时分多址技术。第三章，GPON的基本原理，广播模式：GPON的下行帧长度固定为125us，所有ONU在广播模式下可以接收相同的数据，但是不同ONU的数据可以通过ONUID来区分，ONU可以通过过滤来接收自己的数据。下行链路数据，第3章，GPON的基本原理，时分多址模式：GPON上行链路通过时分多址(时分多址)传输数据，上行链路被分成不同的时隙。每个ONU根据下行链路帧的上行带宽映射字段被分

7、配上行时隙，使得所有的ONU可以按照一定的顺序发送它们自己的数据，并且不存在竞争时隙的冲突。每帧有9120个时隙。上行数据，第3章GPON基本原理，GPON网络基本性能参数提供以下异步传输速率：0.15552 gbit/s向上，2.48832 gbit/s向下，0.62208 gbit/s向上，2.48832 gbit/s向下，1.24416 gbit/s向上，2.48832 gbit/s向下(当前主流支持速率)2.48832 gbit/s向上，2.48832 Gbit/s向下支持的最大逻辑距离为60公里。支持的最大物理距离为20公里。支持的最大距离差为20公里。光谱比是1: 64，可以升级到

8、1: 128。第三章，GPON基本原则。嵌入式OAM和PLOAM信道信息用于管理物理层和GTC层。而OMCI提供了更高层次的统一管理体系。嵌入式OAM信道由GTC帧头中的域格式信息提供。)。功能包括带宽授权、动态带宽分配信令等。PLOAM频道涉及ONU注册、加密、OMCI开机等功能。OMCI通道用于管理在GTC层的上层定义的服务。GTC框架子层：1。多路复用/多路分解，PLOAM，从GEM到GTC帧2的映射。GTC帧头生成/解码3。基于ALLOC-ID的内部交换，GTC适配层：ATM、GEM和OMCI的上层适配，第3章GPON基本原理，GPON协议栈，第3章GPON基本原理，GPON上行帧结构

9、，第3章GPON基本原理，GPON下行帧结构，第4章GPON关键技术。为了满足各种业务的需求，GPON系统应实现动态带宽分配、业务服务质量保证、业务优先级、业务流限速、数据加密和光纤保护倒换等系统功能。同时，需要实现媒体访问控制地址交换、第二层聚合、第二层隔离、VLAN、帧过滤、广播风暴抑制、端口自协商、流量控制、媒体访问控制地址数量限制、快速生成树功能、组播功能、链路聚合和与网络电话相关的以太网功能。第四章：GPON关键技术、无源光网络关键技术突发光电技术、突发接收快速自动增益控制(动态范围20dB)、0# ONU、1# ONU、0# ONT、带快速自动增益控制、接收不带快速自动增益控制、门

10、限线、突发传输快速通断能力消光比大(10dB)、连续传输GPON关键技术测距，OLT通过测距过程获得ONU的往返延迟RTD(往返延迟)，从而指定合适的均衡延迟参数EqD(均衡延迟)以确保在获取序列号和测距的过程中，OLT需要打开一个窗口，即安静区，以暂停其他ONU的上行传输通道。第四章是GPON的关键技术，什么是数据库管理员？-DBA，动态带宽分配-DBA是一种可以在微秒或毫秒时间间隔内动态分配上行链路带宽的机制。为什么你需要数据库管理员？-可以提高PON端口的上行带宽利用率-可以向PON端口添加更多用户-用户可以享受更高带宽的服务，尤其是那些带宽突变较大的服务。DBA概念，第4章GPON关键

11、技术，GPON系统采用SBA DBA实现带宽的有效利用。时分复用服务通过小型企业管理局分配带宽，以确保其高服务质量，而其他服务可以通过数据库管理员动态分配带宽。数据库管理员的实现与服务质量的保障机制密切相关。GPON系统通过状态报告和OLT服务监控(非状态报告)支持动态带宽分配。数据库管理员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报告拥堵状况；根据指定参数更新OLT分配的带宽；OLT根据新分配的带宽和T-CONT类型发送授权；数据库管理员操作的管理。第四章GPON关键技术，提高无DBA时的最大带宽利用率，有DBA时的利用率为40%，利用率达到80%，降低无DBA

12、时的平均延迟3360100 ms和DBA时的：10 ms，DBA带来的优势，第四章GPON关键技术，T-CONTs(传输容器):动态接收OLT发布的授权，用于管理上行带宽分配和提高传输汇聚层的PON系统T-CONT带宽类型分为FB、ab、nab和有五种类型的T-CONT，类型1、类型2、类型3、类型4和类型5。T-CONT，第4章，GPON关键技术，根据服务的优先级，系统为每个ONU设置服务级别协议并限制服务带宽。最大带宽和最小带宽限制每个ONU的带宽，并确保带宽根据服务的优先级而变化。通常，语音服务具有最高优先级，视频服务具有第二优先级，而数据服务具有最低优先级。OLT根据服务和服务级别协议

13、以及ONU的实际情况授予带宽，优先级较高的可以获得较高的带宽来满足服务需求。T-CONT类型和带宽类型之间的关系，第4章GPON关键技术，GTC GPON系统架构是下行方向的广播模式和上行方向的时分多址模式，因此仅对上行方向的业务流提供服务质量处理。服务质量处理的最小单位是T-CONT，它可以看作是ONU交通流的承载容器。服务质量调度机制是动态带宽分配，而动态带宽分配算法是决定GTC服务质量处理性能的关键。GEM层中的GEM主要对每个GEM端口的业务流进行分类，类似于DSLAM的单PVC多业务处理模式。对分类服务进行优先级修改、流量监管和转发。以太网/时分复用时分复用业务(非电路仿真模式)是面

14、向连接的，系统可以通过静态配置带宽来严格保证面向连接的服务质量。以太网业务(包括电路仿真模式下的时分复用业务)主要基于第二层VLAN、COS等进行业务的服务质量处理。以及GPON的服务质量处理。第四章，GPON关键技术，GPON支持AES128对下行广播数据进行加密处理。只有GEM帧中的有效负载被加密。GPON系统定期交换和更新AES密钥，提高了线路数据的可靠性。密钥替换OLT发起密钥替换请求，ONU响应并分两部分向OLT发送生成的新密钥，并重复发送三次。OLT收到新密钥后，将开始切换密钥，通过相关命令(也是三次)通知ONU使用新密钥的帧号，ONU在相应的数据帧上切换验证密钥。GPON系统的A

15、ES加密处理，第4章，GPON关键技术，前向纠错，前向纠错。一种基于里德-所罗门的分组编码算法，前向纠错码字由固定长度的数据块和冗余比特组成。GPON在传输层采用前向纠错算法，可以将线路传输的误码率降低到10E-15，避免数据重传。GPON系统的上行链路和下行链路支持前向纠错处理。PCBd和有效载荷由前向纠错处理，提高了数据传输质量。，FEC处理，第四章GPON关键技术，设备没有任何备份措施。主干光纤出现故障后，会手动切换到备用光纤。服务肯定会被中断，中断时间取决于线路恢复时间。如果到用户的线路出现故障，服务将被中断，无法备份。OLT设备上有两个GPON接口。这种保护模式仅限于当主干光纤发生故

16、障时，系统自动切换到备用系统，从而实现对主干光纤的保护。保护对象仅限于OLT与ODN之间的光纤故障和OLT单板的硬件故障，不涉及其他类型的故障，可能存在严重的安全隐患，不能满足客户要求。无法定位故障。GPON网络保护模式，第4章GPON关键技术，OLT和ONT有两个GPON接口。OLT的GPON接口应该在1:1模式下工作。这种保护模式是一种完全受保护的光纤交换模式。OLT和ONU之间有两条完全不同的道路，可以确保各种故障都可以恢复。当ONU的主无源光网络端口或用户线出现故障时，ONU将自动将服务切换到备用无源光网络端口，服务将通过OLT的备用线路和备用端口进行。业务基本上是不间断的。实现起来既困难又昂贵。其中一个端口空闲，导致系统带宽利用率低。GPO