EPON技术电信资料.ppt
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1、光纤接入及PON技术简介,中国电信北京研究院 2008-01,内容提要,概述 FTTH技术简介 PON技术原理 EPON技术及进展 GPON技术及进展 EPON与GPON技术比较,光纤接入的概念,光纤接入利用光纤作为传输媒质,具有传输容量大、质量好、可靠性高、传输距离远、抗干扰能力强等优点,是固定宽带接入的发展方向。 光纤越来越靠近用户是接入网的必然选择, FTTH是最终目标,FTTH技术的发展演进,上世纪九十年代中后期,BPON国际标准G.983发布,BPON曾经成为一个热点,但由于需求不足、ATM技术本身的衰落,BPON技术未成为发展方向; 2004年,EPON的国际标准IEEE802.3
2、ah定稿, GPON国际标准ITU-T G.984基本定稿,以EPON/GPON为代表的FTTH技术迎来了第三次浪潮,发展迅速,已成为电信领域的热点技术 点到点光纤以太网标准IEEE802.3ah和G.985也已定稿,P2P光纤以太网技术标准化完成,但目前成熟产品还较少,国际FTTH应用情况,日本 2007年6月底,FTTH用户达966万 2006年6月起, DSL用户负增长 2005年起EPON开始规模商用 美国 2007年9月底,FTTH/FTTP覆盖955万家庭/企业,连通214万家庭/企业 Verizon、AT&T目前采用BPON,下一步采用GPON 。Verizon制定2010年达到
3、1800万线的FTTP/H发展规划 欧洲 2006年底,FTTH覆盖300万家庭,有80万家庭开展FTTH业务 法国电信、西班牙电信、意大利电信等均开始试点和试商用:FT最新的计划是今年实施10万线。,FTTH技术发展状况,成本降低 光缆成本的不断降低 FTTH设备成本逐步降低 光纤接入运维成本较低 技术逐渐成熟 EPON技术的发展成熟 GPON标准的制定,设备不断成熟 市场需求 高质量的IPTV业务对接入带宽的要求 竞争需求(各大电信运营商及广电运营商都在作相关研究与建设) 高性能接入网络、差异化服务的需求 业务捆绑带来潜在的利润,FTTx/FTTH已经具备了商用的基本条件,内容提要,概述
4、FTTH技术简介 PON技术原理 EPON技术及进展 GPON技术及进展 EPON与GPON技术比较,FTTx系统,FTTx系统的基本组成: 光线路终端(OLT,局端设备) 光分配网(ODN,包含光分路器、光纤光缆及光缆分线盒、光缆交接箱等一系列无源器件) 光网络单元(ONU/ONT),OLT、ONU/ONT功能模块框图,ONU/ONT功能模块,OLT功能模块,FTTx相关技术,FTTx主要包括有源与无源两种技术:P2P、PON 点对多点/无源光网络PON,逐渐成为FTTx的主要实现技术, BPON(APON)、 EPON GPON 点对点(P2P) 媒质转换器(MC)/光纤收发器,应用比较普
5、遍; 标准化光接口,增加了OAM等内容,改善了传统MC方式存在的缺陷,内容提要,概述 FTTH技术简介 PON技术原理 EPON技术及进展 GPON技术及进展 EPON与GPON技术比较,PON系统原理下行方向,系统结构:OLT、ODN、ONU 下行数据广播发送,每个ONU根据下行数据的标识信息接收属于自己的数据,丢弃其他用户的数据 下行工作波长范围:14801500nm,PON)系统原理上行方向,(a)PON系统中的上行方向工作原理,上行数据通过TDMA方式分时发送,各ONU的发送时间与长度由OLT集中控制 上行工作波长范围:1260-1360nm,PON技术体制,BPON业务适配复杂,业务
6、提供能力有限,传送速率不高,IP业务映射效率低且成本较高等原因,不宜再采用 ; EPON技术由IEEE标准化。其核心是在保留传统以太网体系结构基础上定义了一种新的应用于PON系统的物理层规范、一种新的MAC层多点控制层协议(MPCP),以实现在点到多点无源光网络中的以太网帧的时分多址接入 GPON由FSAN/ITU标准化( G.984)。其目标是形成传输速率更高、更大分路比、能高效承载多种业务并具有更强大的OAM功能的宽带PON技术。GPON引入了一个全新的传输汇聚(TC)子层,并规定TC子层可以采用ATM和GEM两种封装方式。 EPON和GPON已成为近期研究的热点,PON vs. 点到点光
7、纤以太网,无源光网络PON: 点到多点的树形分支结构 局端设备和用户端设备之间为全无源结构 可以节约主干光纤和局端设备的光接口 可扩展性好,便于维护管理,Splitter,Fiber,CO,Business/ Residence,P2P光纤以太网: 点到点结构 局端设备和用户端设备之间采用独立的一对或者一根光纤,用户独享,保密性好, 局端和用户端各需要1个光收发器 业务透明性好,带宽高,每个用户的上下行带宽都可以达到100Mbit/s甚至1000Mbit/s。 消耗较多的主干光纤,适合于用户比较分散的场合,FTTH的主要实现技术,PON vs. 点到点光纤以太网,基于MC的点到点技术的两种使用
8、方式 点到点以太接入 N根光纤,2N个光收发器 管理独立 小区交换机接入 只需铺设1或2根光纤到小区 2N+2个光收发器 设备占用局端机房空间小 在传输过程中需要有源设备 设备分级管理 PON的接入方式 只需铺设1或2根光纤到小区 需N+1个光收发器 设备占用局端机房空间最小 传输中不需有源设备 设备集中管理,以32个结点为例,32/64根光纤 64个收发器,P2P,P2P,1/2根光纤 66个收发器,PON vs. 点到点光纤以太网,无源分光器,ONU,ONU,IP数据网,光电收发器,OLT,ONU,IP数据网,MC接入,PON接入,PSTN,CATV,内容提要,概述 FTTH技术简介 PO
9、N技术原理 EPON技术及进展 GPON技术及进展 EPON与GPON技术比较,EPON,Ethernet Passive Optical Network 标准 IEEE802.3-2005(原IEEE802.3ah-2004) GEPON? 部分厂商的叫法 在日本用于区别于非标准化的100Mb/s速率的EPON 我国行标和中国电信企标均采用“EPON”,EPON,传送能力 1000BASE-PX10:以太网速率1Gb/s对称(线路速率1.25Gb/s,8B/10B编码),10km、至少1:16(功率预算上行5-23dB、下行5-21dB) 1000BASE-PX20:以太网速率1Gb/s对称
10、(线路速率1.25Gb/s,8B/10B编码),20km、至少1:16 (功率预算10-26 dB) 目前主流设备可实现20km、1:32 工作波长(单纤双向) 上行:12601360nm(常用1310nm) 下行:14801500nm(常用1490nm) 下行CATV:15501560nm,EPON下行数据传送,802.3MAC帧、 8B/10B线路编码 下行TDM广播 ONU根据接收到的以太网帧的preamble中的LLID过滤出属于自己的以太网帧,EPON上行数据传送,802.3MAC帧、8B/10B线路编码 上行TDMA ONU上行方向的TDM完全由OLT静态或者动态控制 OLT给每个
11、ONU发布授权, ONU仅在属于自己的grant window中向OLT发送上行业务,EPON,EPON是以太网技术与无源光网络(PON)的结合,是运行于点对多点环境下的千兆以太网 定义了专门的PMD子层(光接口),多点MAC控制协议(MPCP协议),专门的OAM MAC层相同 对RS(协调子层)、PCS(物理编码子层)、PMA(物理煤质接入)子层做了少量扩展,物理媒质相关(PMD)子层,规定了1000BASE-PX10和1000BASE-PX20两种光模块: 目前的PX10/20光模块分别可以达到1:32的分路比和10/20公里的传输距离; 在物理层业务接口上,误码率小于等于10e-12,E
12、PON点对多点控制,MPCP(Multi-Point Control Protocol) 轮流检测用户端的带宽请求,并分配带宽和控制网络启动过程 主要机制 ONU的发现和注册 测距和定时 上行动态带宽分配(DBA),EPON-MPCP协议的主要特点,支持规范定义的点到点仿真(P2PE) OLT支持多个LLID和MAC客户端 每个ONU至少支持一个LLID 支持单拷贝广播机制 支持动态带宽分配的灵活体系结构 使用32比特时间戳来发布定时信息 基于MAC控制的体系结构 对已发现设备进行测距来提高网络性能 进行连续测距以补偿往返时间的变化,MPCP发现过程 ONU的发现、注册和认证,OLT以一定间隔
13、发送一个发现窗口(如1秒)。新上线的ONU可以利用这个窗口进行注册和认证,进而被OLT接纳。 OLT基于MPCP消息中的timestamp字段进行测距 OLT基于ONU的MAC地址对ONU进行认证,EPON-带宽分配和QoS,上下行采用分组网络通用QoS 机制(ITU-T Y.1291) 支持IEEE802.1p 支持端口限速 流分类、标记、排队、调度、流量整形/监管 队列调度算法:SP、WRR、SP+WRR 上行 DBA算法的基本要求 固定带宽 保证带宽 尽力而为带宽,EPON上行带宽分配,上行动态带宽分配(DBA) ONU定期报告带宽需求(Report) OLT运行DBA算法 OLT为不同
14、ONU动态分配上行带宽(Gate) 保持OLT与ONU之间的连接状态(Report),EPON安全性,下行 PON下行为广播方式 采用三重搅动(Triple Churning)方式提高数据安全性,上行 某一用户干扰其它用户通信(例如,持续发强光) TDM PON难以避免的问题,在PON上解决安全性的措施是OLT对下行信息加密(包括所有的数据帧和OAM帧):针对每个LLID进行搅动,每个LLID有独立的密钥。,EPON可控组播,要求 组播流复制 组播权限控制(允许、预览、禁止) 机制 SCB(单拷贝广播) IGMP snooping/proxy 组播VLAN OLT维护组播控制表 OLT 通过I
15、GMP report消息中的VID识别 ONU OLT通过OAM扩展向 ONU 下发组播控制信息,EPON-单拷贝广播,充分发挥EPON网络点到多点结构的特点,实现在EPON系统中高效视频组播,使同一个组播组的用户共享一条流,从而提高下行带宽的利用率。,EPON-多业务承载能力,语音 VoIP ONU内置IAD SIP TDM仿真 PWE3 IPTV CATV 独立波长:1550nm,EPON光纤保护,三种类型 主干光纤保护 主干光纤及PON接口保护 全保护,光纤保护倒换主干光纤保护,OLT:采用单个PON端口,PON口处内置12光开关,由OLT检测线路状态 光分路器:使用2:N光分路器; O
16、NU:无特殊要求。,光纤保护倒换主干光纤及OLT PON接口保护,OLT:备用的OLT PON端口处于冷备用状态,由OLT检测线路状态、OLT PON端口状态,倒换应由OLT完成。 光分路器:使用2:N光分路器; ONU:无特殊要求。,光纤保护倒换全保护,OLT:主、备用的OLT PON端口均处于工作状态; 光分路器:使用2个1:N光分路器; ONU:在PON端口前内置光开关装置,由ONU检测线路状态,并决定决定主用线路,倒换应由ONU完成。,EPON维护管理,链路级管理基本架构 基本链路级管理功能 远端故障指示 远端OAM层环回 链路监视 MIB变量查询,OLT管理及EMS要求 PON接口链
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