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1、固网D&T团队PO_BT01_C1_P1无源光网络PON概述V1.3提 纲qPON无源光网络概述qEPON原理qEPON在光进铜退中的应用模式2点到点光接入（MC）方式点到多点光接入方式 点到点以太接入APON FTTH的主要技术EPON GPON 小区交换机接入3技术比较（PON vs MC）MC技术的两种使用方式：l点到点以太接入nN根光纤，2N个光收发器n管理独立l小区交换机接入n只需铺设1或2根光纤到小区n2N+2个光收发器n设备占用局端机房空间小n在传输过程中需要有源设备n设备分级管理 PON的接入方式：l只需铺设1或2根光纤到小区l需N+1个光收发器l设备占用局端机房空间最小l传输
2、中不需有源设备l设备集中管理局端用户局端用户小区交换机以32个结点为例32/64根光纤 64个收发器P2PP2P1/2根光纤 66个收发器局端用户分光器P2MP1根光纤 33个收发器4PON技术发展历程上世纪90年代初提出PON概念1995年成立FSAN（Full Service Access Networks)组织1996年ITU-T颁布G.982 (PON标准建议）1998年ITU-T 颁布G.983（APON标准建议）2000年12月成立IEEE 802.3ah工作组，制定EPON标准建议2003年3月ITU-T颁布G.984（GPON标准建议）上世纪90年代末APON开始商用2003年
3、6月 美国三大运营商开始APON招标2003年8月日本NTT开始EPON招标2005年中国电信开始测试并部署EPON试验网5PON的定义和组成PON（Passive Optical Network）无源光网络的定义l PON是一种应用于接入网，局端设备（OLT）与多个用户端设备（ ONU/ONT）之间通过无源的光缆、光分/合路器等组成的光分配网（ ODN）连接的网络。l在OLT(光线路终端)和ONU(光网络单元)之间的ODN (光分配网络)没 有任何有源电子设备的光接入网。 无源光网络的构成lOLT（Optical Line Terminal）光线路终端lONU（Optical Network
4、 Unit）光网络单元lONT（ Optical Network Terminal）光网络终端lODN（Optical Distribution Network）光分配网6PON的定义和组成（续）7PON单纤双向传输机制PON系统采用WDM技术，实现单纤双向传输。为了分离同一根光纤上多个用户的来去方向的信号，采用以下两 种复用技术：l下行数据流采用广播技术；l上行数据流采用TDMA技术。1490nm1310nm8PON系统组网方式9PON保护方式全保护方式骨干光纤保护方式10PON技术的优势相对成本低，维护简单，容易扩展，易于升级。PON结构在传输途中不 需电源，没有电子部件，因此容易铺设，基
5、本不用维护，长期运营成本和 管理成本的节省很大 无源光网络是纯介质网络，彻底避免了电磁干扰和雷电影响，极适合在自 然条件恶劣的地区使用。 PON系统对局端资源占用很少，系统初期投入低，扩展容易，投资回报 率高 提供非常高的带宽。EPON目前可以提供上下行对称的1.25Gb/s的带宽， 并且随着以太技术的发展可以升级到10Gb/s。GPON则是高达2.5Gb/s的 带宽。 服务范围大。PON作为一种点到多点网络，以一种扇出的结构来节省CO 的资源，服务大量用户。用户共享局端设备和光纤的方式更是节省了用户 投资。 带宽分配灵活，服务有保证。G/EPON系统对带宽的分配和保证都有一套 完整的体系。可
6、以实现用户级的SLA。11PON技术概述相同的拓扑P2MP光纤APONEPONGPON封装协议不同lFSAN提出，ITU-T标 准化；lATM封装；l目前标准化最完善；l没有得到市场认可。lIEEE EFM工作组标准化 ，编号802.3ah；l以太网封装；l国内标准已经制定完成 ；l产品开始在市场上迅速 应用。lFSAN提出，ITU-T标 准化 G.984.x；lATM、GEM封装；l标准已经完成；l支持厂家极少。12PON技术基本比较13提 纲qPON无源光网络概述qEPON原理qEPON在光进铜退中的应用模式14EPON工作原理-帧结构基于802.3帧格式新增 LLID ：用于在OLT上标
7、识ONU15LLID定义定义广播与单播实现a.广播： MODE=1 或者 LLID=0x7FFFb.单播： MODE=0 且 LLID!=0x7FFFF16EPON工作原理下行 在ONU注册成动后分配一个唯一的LLID； 在每一个分组开始之前添加一个LLID，替代以太网前导符的最后两个字节； OLT接收数据时比较LLID注册列表，ONU接收数据时，仅接收符合自己的 LLID的帧或者广播帧。 广播方式17EPON工作原理上行 OLT接收数据前比较LLID注册列表； 每个ONU在由局方设备统一分配的时隙中发送数据帧； 分配的时隙补偿了各个ONU距离的差距，避免了各个ONU之间的碰撞。 TDMA方式
8、18系统工作过程ONUONU的操作的操作 ONU通过下行控制帧的时间戳同步 于OLT； ONU等待发现帧（gate） ONU进行发现处理，包括：测距， 指定物理ID和带宽。 ONU等待授权，ONU只能在授权时间 发送数据OLTOLT的操作的操作 产生时间戳消息，用于系统 参考时间 通过MPCP帧指配带宽 进行测距操作 控制ONU注册19系统工作之关键技术LLID与仿真子层MPCP自动化注册和测距20LLID与仿真子层仿真子层的目的：l使下层的P2MP网络的处理方式看起来类似于多个P2P链路的集合。lLLID的定义改变了以太网固有的特性，是传输质量获得可以控制的基础。实现的方法：l在每一个分组开
9、始之前添加一个LLID，替代前导符的最后两个字节。实现机制：l在ONU注册成动后分配一个唯一的LLID；lOLT接收数据时比较LLID注册列表；lONU接收数据时，仅接收符合自己的LLID的或者广播包。21MPCP协议MPCP在OLT和ONU之间规定了一种控制机制MPCP来协调 数据的有效发送和接收：l系统运行过程中上行方向在一个时刻只允许一个ONU发送l位于OLT的高层负责处理发送的定时、不同ONU的拥塞报告，从而优 化PON系统内部的带宽分配MPCP有两种GATE操作模式：初始化模式和普通模式。l初始化模式用来检测新连接的ONU，测量环路延时和ONU的MAC地 址l普通模式给所有已经初始化
10、的ONU分配传输带宽22MPCP帧格式五种类型的MPCP帧 GATE（OLT发出）l允许接收到GATE帧的ONU立即或者在 指定的时间段发送数据REPORT（ONU发出）l向OLT报告ONU的状态，包括该ONU同 步于哪一个时间戳、以及是否有数据需 要发送。REGISTER_REQ （ONU发出）l在注册规程处理过程中请求注册。REGISTER （OLT发出）l在注册规程处理过程中通知ONU已经识 别了注册请求。REGISTER_ACK （ONU发出）l在注册规程处理过程中表示注册确认。MPCP帧格式23自动注册过程指OLT对系统中的ONU进行注册，主 要用于系统中增加ONU时或者ONU重 新
11、启动时。在Discovery过程中ONU的执行动作 ：l在上电启动或复位时，ONU进入 Discovery状态。等待来自OLT的 “Discovery Gate”消息。l如果所收到的消息类型为 Discovery， 且消息中的逻辑PHY ID与自己相同或 为缺省值是，就对此消息做出应答。在discovery过程中OLT的执行动作：lOLT必须周期性的发送Discovery检测 帧。l所有的“discovery Gate”帧都是以广播 方式发送的。24自动测距补偿因ONU距离不同而产生的时延差异：RTT（Round Trip Time）l在注册过程中，ONU对新加入的ONU启动测距过程lOLT使
12、用RTT来调整每个ONU的授权时间lOLT也可以在任何收到MPCP PDU的时候启动测距功能。使用注册冲突避让：l在EPON系统中，解决ONU的注册冲突的方案有两种：随机延迟时间法和随机 跳过开窗法。RTT = T2-T1+T5-T3 = T5-T425提 纲qPON无源光网络概述qEPON原理qEPON在光进铜退中的应用模式26xPON几种典型的应用模式FTTB 光纤到楼宇FTTN/C 光纤到交接箱FTTV 光纤到乡村FTTH 光纤到户最主要的应用模式，新建的住宅楼、商用楼宇建议采用此模 式； ONU放置于楼宇内部，一般无需专用设备间。在不具备FTTB应用条件的情况下，可选择此种应用模式；
13、一般情况下，用于光进铜不退的宽带提速场合。农村地区应用，根据农村的光纤光缆资源情况，分为光纤到 行政村和光纤到自然村两种； 该类模式一步到位实现数据和话音综合接入。高端住宅区可考虑该种模式； 投资成本较高，仅适用于投资收益比高的地区。27FTTB（xPONLAN）应用模式主要应用于新建小区场合，该种模式满足高带宽业务接入要求，节省纤芯 和上行数据端口资源，建网成本较FTTH模式低。末端采用五类网线，铜 线接入距离在100米以内，一般ONU设备放在楼内。承载网SSIPTV网络城域网光交接箱 （内置splitter）PCPHONEIPTVPCPCPHONE模式一模式二ONUOLTHUB28FTTB
14、（xPONLAN）应用场景的建议（1）组网分析：lOLT集中放置在CO机房；lODN组网一般采用一级分光方式、集中设置并尽量靠近用户；用户带宽分析：l对于中低速率用户（16Mb/s以下的下行速率），每EPON口建议支持256个用户数；l对于高速率用户（20Mb/s以上的下行速率），每EPON口建议支持128个用户数；网络拓扑建议lMTU设备尽量靠近用户，考虑到五类线的距离限制，中小容量，铜缆长度不超过100米； 建议在楼道或者低压井进行建设；l内置IAD时，可只用一根五类线入户，8 芯中其中4 芯用来传数据，其余芯可以用于承载 电话； l考虑到用户带宽、MDU容量、ONU分布情况， 建议每个P
15、ON口携带MTU不超过16个；l当ODN网沿道路铺设时，利用现有管线，在个别情况下可能会采用链型组网形式，为了 减少工程配置的复杂性，建议使用统一规划的相同规格的非等分Splitter 。29FTTB（xPONLAN）应用场景的建议（2）MDU基本要求：lMDU提供多线卡槽位，宽带、语音的板卡混插，可灵活调整；l纯宽带：824线FE；l窄带： 832线POTS；容量建议（内置IAD/AG）l可根据宽窄带板卡的灵活配置，提供8FE+8POTS、8FE+16POTS、 16FE+16POTS等满足宽窄带1：1、1：2的应用需求；30FTTB（xPONDSL）应用模式主要应用以下两种场合：（1）老城
16、区改造， “光进铜不退”，保留铜缆，宽带下移，解决宽带提速问题，语音提 供方式不变。（2）新建区域：“光进铜退”，接入节点下移到楼内或者小区，家庭网关HGW提供基于 VoIP的语音，无需再铺设主干电缆，此种情况适用于“我的E家”覆盖地区。SSIPTV网络城域网汇聚设备DSLAM modemPCPhoneONU(内置DSL)PSTNAG/接入网/交换机OLT光交接箱 （内置Splitter）31FTTB（xPONDSL）应用场景的建议（1）组网分析：lOLT集中放置在CO机房；lODN组网一般采用一级分光方式、集中设置并尽量靠近用户；用户带宽分析：l对于中低速率用户（16Mb/s以下的下行速率），每EPON口建议支持256个用户数，采用 ADSL2+方式；l对于高速率用户（20Mb/s以上的下行速率），每EPON口建议支持128个用户数，采用 VDSL2方式；网络拓扑建议lMDU设备尽量靠近
