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1、PON系统简介设计一部 袁捷目 录 1、PON技术原理2、EPON关键技术3、GPON关键技术4、EPON/GPON系统网元5、商用设备介绍PON技术含义PON技术是一种宽带接入网技术PONPassive Optical Network 以点到多点为特征的单纤双向无源光网络三个组件Optical Line Terminal (OLT) 光线路终端Optical Network Unit (ONU) 光网络单元Optical Distribution Network（ODN）光分配网络PON技术种类点对多点光纤接入技术-PON技术发展各种PON技术的主要差异在与采用了不同的的二层技术。相同的拓扑
2、-无源P2MPAPONEPONGPONATM技术 接入速率较低，没有得到市场认可以太网封装，标准完善 已在市场上迅速普及ATM、GEM封装，标准较完善 已开始在市场上普及PON的技术特性PON的通用特性总体来看，PON技术的关键是在线路中引入了无源的分路器，这使得 系统设备的理论成本和线路成本均可以较传统的P2P技术有较大幅度 的优化，还可以增强OAM能力和QoS水平。同时，由于分路器是无源器 件，维护简单，环境适应能力强。PON系统网元组成典型PON系统组成局端OLTODN由光和 分光 器组 成ONU/ONT光网络 单元PON技术与FTTH的关系PON技术与FTTH的关系(一)FTTH是实现
3、话音、视频、数据三网合一最好的解决方案。基于EPON的FTTH可为用户提供高达1000Mbps的双向对称带宽FTTHFiber to the Home 光纤到户 FTTH是接入网发展的最终形式，光纤接入网(统称FTTx)按照光网络单元 (ONU)的位置不同，主要可分为：光纤到户FTTH光纤到楼FTTB光纤到路边FTTC光纤到小区FTTNPON技术与FTTH的关系PON技术与FTTH的关系(二)在多种基于PON的技术中，EPON由于其产品成熟度和价格方面的优势 已逐渐成为最受欢迎的FTTH技术，特别是基于千兆端口的EPON可将 单根光纤的接入速率从100Mbps提高到1000Mbps，已成为目前
4、现阶段 业界公认的最适合市场需求的光纤接入技术。用光纤连接用户，主要有两种方式：用光纤直连到每个用户采用PON技术，把光信号进行分支一根光纤可为多个用户提供服务EPON的技术优势采用基于EPON技术的FTTH优势EPON相对于现有类似技术的优势主要体现在以下几方面：良好的兼容性EPON只是对现有IEEE802.3协议做一定的补充， 与现有以太网的良好兼容性是EPON的一大优势高带宽上下行信道均达千兆比特低成本采用EPON的结构，减少了大量的光纤和光器件， 减少了维护成本。目前EPON设备的技术成熟，集中采购使得设备成本迅速下降。EPON技 术的组网模式可节省管道和机房空间，降低能耗和综合运营的
5、空间。EPON与GPON的技术比较EPON技术与GPON技术的技术特点比较IEEE EPONITU-T GPON系统特性千兆比特级的PON系统千兆比特级的PON系统下行速率(Mbit/s)12501244.16或2488.32上行速率(Mbit/s)1250155.52或622.08或1244.16或 2488.32线路编码8B/10BNRZ数据链路层协议EthernetEthernet over GEM/ATM支持的ODN等级Class A和B(通常1：32)Class A、B和C(最大可支持1： 128)支持的最大逻辑传送距离(km)0.510(20)60km支持TDM业务需要增加硬件容易
6、支持上行中心波长(nm)13101310下行中心波长(nm)14901490CATV中心波长(nm)15101510目 录 1、PON技术原理 2、EPON关键技术 3、GPON关键技术 4、EPON/GPON系统网元 5、商用设备介绍EPON技术原理EPON的原理信号复用为了分离同一根光纤上多个用户的上下行信号，采用以下两种复用技 术：EPON系统采用WDM技术，实现单纤双向传输下行数据流：TDM技术上行数据流：TDMA技术EPON技术原理EPON的原理下行数据在ONU注册成功后分配一个唯一的LLID；在每一个以太网帧前添加一个LLID，替代以太网前导符的最后两 个字节(不改变原有帧结构)；
7、ONU接收数据时，仅接收符合自身LLID的帧或者广播帧。EPON技术原理EPON的原理上行数据任一时刻只能有一个ONU发送上行信号，系统才能正常工作；不同的ONU分配不同的时间片，轮流发送上行数据，每个ONU发送 上行数据的时间片可以是动态的，时间片的大小和多少在宏观上表 现为带宽的大小；由于数据数率非常高，因此细微的由ONU的距离不同产生的时延 应该在发送上行数据的时候予以考虑需要测距。EPON关键技术EPON关键技术(一)上行信道复用技术(EPON技术的核心)目前主要采用TDMA方式，即如何使用TDMA使上行信道的带宽利用率、 时延和时延抖动等指标达到要求。涉及到上行带宽的分配方法、ONU
8、发 送窗口是固定还是可变、最大的ONU发送窗口应为多大、ONU发送窗口 的间隔和以太网帧是否切割等问题。EPON关键技术EPON关键技术(二)测距和时延补偿技术光器件由于光纤信道时延较长，ONU和OLT之间的距离将会影响到上行信道的 复用，如果准确测量各个ONU到OLT之间的距离并能精确的调整ONU的 发送时延，则可减小ONU发送窗口之间的间隔，从而提高上行信道利 用率并减少时延。另外，测距过程应充分考虑整个EPON系统的配置情 况和今后的扩容情况。由于EPON上行信道是所有ONU分时复用的，每个ONU只能在指定时间窗 口发送数据。因此，EPON上行信道中使用的是突发信号，这就要求在 ONU和
9、OLT中使用支持突发信号的光器件。突发信号的快速同步由于OLT接收到信号是突发信号，OLT必须能在很短的时间(几个bits) 内实现相位的同步，进而接收数据。目 录 1、PON技术原理 2、EPON关键技术 3、GPON关键技术 4、EPON/GPON系统网元 5、商用设备介绍GPON关键技术GPON关键技术(一)协议栈主要由物理媒质相关层(PMD)和GPON传输汇聚层(GTC)组成，GTC层又 包括两个子层：GTC成帧子层和TC适配子层。GTC层可分为两种封装模 式：ATM模式和GEM模式，目前GPON设备基本都采用GEM模式。GEM模式 的GTC层可为其客户曾提供三种类型的接口：ATM客户
10、接口、GEM客户 接口、ONT管理和控制接口(OMCI)。PMD层PMD层对应于OLT和ONU之间的光传输接口(也称PON接口)，其具体参数 值决定了GPON系统的最大传输距离和最大分路比。OLT和ONU的发光功 率、接收机灵敏度等关键参数主要是根据系统支持的ODN类型来进行 划分，根据衰减范围的不同，ODN主要分成A、B、B、C四类。目前 主流厂家的GPON产品均支持2488.32Mbit/s/1244.16Mbit，在20km传 输距离下支持1:64分路比。GPON关键技术GPON关键技术(二)GTC层GTC层是GPON的核心层，主要完成上行业务流的媒质接入控制和ONU 注册这两个关键功能
11、，前文已提到GTC层包括成帧子层和适配子层 。GPON将业务带宽分配方式分为4种类型，优先级别从高到低分别 为：固定带宽，保证带宽，非保证带宽、尽力而为带宽。由该层实 现完善的DBA，规定了5种业务容器（T-CONT）： 类型1、固定带宽固定时隙，对应对时延敏感业务，如语音； 类型2、固定带宽，时隙不确定，对应保证带宽但是对抖动要求不 高的业务，如视频点播； 类型3、有最小带宽保证又能提供动态共享富余带宽，并有最大带 宽约束，对应非保证带宽分配，适合于有服务保证要求而又突发流 量较大的业务，如下载业务； 类型4、尽力而为，无带宽保证，适合于时延和豆豆要求都不高的 业务，如WEB浏览； 类型5、
12、组合类型，在分配完保证和非保证带宽后，额外的带宽需 求尽力而为进行分配。GPON关键技术GPON关键技术(三)OMCIOLT通过OMCI来控制ONU，OMCI协议通过OLT控制器和ONT控制器之间 的GEM连接上运行，该连接在ONU初始化时建立。OMCI是异步的：OLT 上的控制器是主，ONU上的控制器是从。一个OLT控制器通过在不同 控制信道上的多个协议实例来控制多个ONU。主要在以下几个方面对 ONU进行管理： 1、配置管理：提供了控制、识别、从ONU收集数据和向ONU提供数据 的功能； 2、故障管理：支持有限的故障管理功能，大多数操作仅限于进行故 障指示； 3、性能管理：主要是性能监控；
13、 4、安全管理：下行加密功能、全光纤保护倒换能力管理。GPON关键技术GPON关键技术(四)ONU激活注册ONU在正常工作前必须完成注册激活过程，GPON协议基于ONU的序列 号来识别和配置ONU，ONU的激活过程由OLT控制，其过程主要包括： 1、ONU通过消息接收工作参数； 2、ONU根据接收到的参数调整自身的参数； 3、OLT通过流程发现新ONU序列号； 4、OLT给所有新ONU分配ONUID； 5、OLT测量所有新ONU的均衡时延； 6、OLT讲测量的均衡时延传送给ONU； 7、ONU根据均衡时延调整其上行帧的发送起始点。目 录 1、PON技术原理 2、EPON关键技术 3、GPON关
14、键技术 4、EPON/GPON系统网元 5、商用设备介绍OLT设置方式OLT设置方式OLT的设置可分为集中设置和分散设置两种集中设置，覆盖多个片区(一 般住宅小区或者商业区)分散设置，覆盖单个用户片区ODN设置方式ODN设置方式ODN的分光方式一般分为一级分光和二级分光两种ODN的设置可分为集中设置和分散设置两种EPON/GPON系统网元功能EPON系统设备主要功能向ONU以广播方式发 送以太网数据 发起并控制测距过程 ，并记录测距信息 发起并控制ONU功率 控制 为ONU分配带宽，即 控制ONU发送数据的起 始时间和窗口大小OLT由无源分光器和光纤 构成 在OLT和ONU只建提供 光传输通道
15、 分发下行数据并集中 上行数据ODN接收OLT发送的广播 数据 相应OLT发出的测距 及功率控制命令并做 相应的调整 对用户的以太网数据 进行缓存，并在OLT分 配的发送窗口中向上 行方向发送ONU/ONT目 录 1、PON技术原理 2、EPON关键技术 3、GPON关键技术 4、EPON/GPON系统网元 5、商用设备介绍华为OLT产品MA5683T 6个业务槽位MA5680T机框 16 个业务插槽MA5606T机框 2个业务业务槽位灵活的组网选择华为ONU产品外观尺寸WxDxH: 19英寸220mm1U上行接口1*EPON/1*GE, 或者1*GPON/1*GE业务接口24路配置： 24F
16、E + 24POTS； 16路配置： 16FE + 16POTS； 8路配置： 8FE + 8POTS （MA5626为纯FE接入，无POTS）供电类型AC供电外观尺寸WxDxH: 19英寸245mm1U上行接口1*EPON/1*GE，或者1*GPON/1*GE业务接口基本配置：8FE+16POTS或8FE两种底板 可配置最多2块8路FE板，或者2块16路POTS板供电类型AC供电，支持蓄电池管理；或者DC供电MA5620 & MA5626 华为ONU产品MA5612MA5616外观尺寸WxDxH: 19英寸300mm2U上行接口1*EPON/1*GE, 或者1*GPON/1*GE，或者2GE业务接口n 槽位数：4个业务板槽位n 单板密度：32路ADSL2+/板 32路或64路POTS/板 24路VDSL2/板n最大容量：128路ADSL2+或256 路POTS供电类型AC供电，支持蓄电池管理；或者DC供电华为FTT
