xpon技术及产品

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1、河南联通培训中心 2011.5,中国联通接入网末梢维护,课程大纲,XPON概述 EPON技术 GPON技术 XPON产品,三 PON技术及产品,PON概述,Passive Optical Network 无源光网络,PON是无源光网络（Passive Optical Network ）的简称。 PON由光线路终端OLT（Optical Line Terminal）、光网络单元 ONU（Optical Network Unit）和无源分光器POS（Passive Optical Splitter）三部分组成。,PSTN,Internet,CATV,Optical Line Terminal 光线

2、路终端,Passive Optical Splitter 无源分光器,Optical Network Unit 光网络单元,PON的主要标准,PON的主要标准技术比较,PON技术体制,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（主要是光接口）规范、一种新的MAC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、一种运行维护和管理（OAM）机制。 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

3、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。采用了125us的帧长及定时机制，将各种业务载荷（包括TDM和分组）都通过GEM封装入定长帧中，可以较容易的支持TDM和话音业务，并通过带宽指针为每一个ONU动态分配上行带宽,课程目标,华为技术,一 XPON概述 二 EPON技术 三 GPON技术 四 XPON产品,EPON的信道复用技术,EPON系统采用WDM技术，实现单纤双向传输。,1490nm,1310nm,OLT,ONU,EPON下行传输方式,下行工作波长范围:1480-1500nm 下行数据广播发送，每个ONU根据下行数据的标识信息LLID接收属

4、于自己的数据， 丢弃其他用户的数据,EPON上行传输方式,上行工作波长范围:1260-1360nm 上行数据分时发送，各ONU的发送时间与长度由OLT集中控制TDMA的接入机制,1,1,3,2,3,1,2,3,Splitter,OLT,ONU1,ONU2,ONU3,2,特定ONU发来的分组,特定ONU发来的分组,EPON分层结构参考模型,（a）分层结构参考模型,(b)分层结构参考模型细化,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

5、码率小于等于10e-12。,EPON的关键技术,突发模式光收发器技术 帧结构 测距 动态带宽分配（DBA）机制,突发模式光收发器技术,OLT光接收机的快速功率恢复 要求OLT在每个接收时隙的开始处 迅速调整0-1判决门限 ONU光发射机的突发发射和关断 为抑制自发散射噪声，要求ONU的激 光器能够快速的冷却和回暖 OLT光接收机的突发同步技术 上行接收数据相位的突变要求OLT的 接收机工作在突发模式接收状态,OLT的接收机和ONU的发射机工作在突发模式!,EPON技术研究MAC帧结构,前导码 8Bytes,DA 6Bytes,SA 6Bytes,长度/类型 2Bytes,数据 461500By

6、tes,填充 不定,FCS 4Bytes,传统以太网MAC帧,EPON MAC帧,EPON的关键技术MPCP控制帧,模式（Mode）：Broadcast或Unicast 逻辑链路标记（LLID）： max num32767 操作码（Opcode）： GATE（OLT发出） OLT控制ONU何时发送数据。 REPORT（ONU发出） ONU定期向OLT报告自己的状态。 REGISTER_REQ（ONU发出） ONU向OLT请求注册。 REGISTER（OLT发出） OLT向ONU确认ONU请求注册成功。 REGISTER_ACK（ONU发出） ONU向OLT确认ONU注册成功。,时间戳（Time

7、stamp）：在发送MPCP PDU时，利用时间戳传递当前的时间信息，即本地时间寄存器值。,MPCP在OLT和ONU之间规定了一种控制机制来协调数据的发送和接收；,EPON测距,OLT与各ONU间的环路时延不同： 各 ONU距 OLT的光纤路径不同 各ONU元器件的不一致性 环境温度的变化和器件老化，环路延时也会发生不断的变化 测距是保证PON系统内ONU上行方向不发生时隙冲突的基础 测距包括静态测距和动态测距： 静态测距：用在新的ONU安装调试阶段、停机的ONU重新投入运行时，通过开窗测距技术获得往返时延，并对时延差异进行补偿 动态测距：应用于系统运行过程中，通过检测往返时延的变化对温度、光

8、电器件老化等因素的影响进行补偿 测距要求 测距精度高，一般要求在全 12bit内 测距过程对运行中的其它ONU的影响最小，保证运行业务的QOS 测距范围大，即能提供的均衡延时大,EPON测距,RTT=(T3-T1)-(T2-T1)=T3-T2,GATE消息中含有“时间戳”，ONU用接收的时间戳刷新本地时间寄存器。OLT可以通过收到的REPORT消息计算出RTT，通过Gate Processing就可以控制ONU的数据帧发送。,RTT的计算：,ONU,Tx,Rx,Rx,Tx,T1,T1,T1,T2,T1,T3,(T3-T1),(T2-T1),T2,T2,GATE,GATE,REPORT,REPO

9、RT,OLT,动态带宽分配（DBA）机制,DBA是指OLT基于用户的业务等级协议（SLA），结合ONU的本地队列状态的汇报或者业务预测动态的给ONU发布上行业务授权 优点：实现高效的上行带宽利用率和服务质量保证,在周期n-1中，ONU发送REPORT消息给OLT，REPORT消息中包含ONU每个队列的数据流量情况。 在周期n中，DBA算法产生GATE消息，给每个ONU分配授权时隙。 在周期n+1中，ONU根据OLT分配的指定时隙进行数据传送。,ONU1,R,2,3,R,R,ONU1,R,2,3,R,R,Processing,G,G,G,Cycle n-1,Cycle n,Cycle n+1,C

10、ollection Stage,Calculation Stage,Activation Stage,EPON技术总结,与以太网系列标准兼容(标准为：802.3ah) 具有较强的运行管理和维护（OAM）能力 适合承载基于以太网的业务 以太网技术成熟且已大规模应用，设备成本低 EPON技术是当前FTTX的主要实现技术,课程目标,华为技术,一 XPON概述 二 EPON标准 三 GPON技术 四 XPON产品,ITU-T G.984.3 GPON TC层规格要求 GTC复用结构及协议栈介绍 GTC帧结构介绍 ONU注册激活流程 DBA规格要求 告警和性能,ITU-T G-984.1/2/3/4,产

11、品开发简单 产品兼容性强,ITU-T G.984.1 GPON网络参数说明 保护倒换组网要求,ITU-T G.984.4 OMCI消息结构介绍 OMCI设备管理框架 OMCI实现原理简述,ITU-T G.984.2 PMD层规格要求 2.488Gbps下行光接口参数规格要求 1.244Gbps上行光接口参数规格要求 物理层开销分配,GPON标准协议,GPON 业务承载模型,GPON网络基本性能参数,上行1.24416 Gbit/s ，下行 2.48832 Gbit/s 是目前支持的主要速率，可升级到10G GPON,GPON复用关系,业务根据映射规则先映射到对应的GEM Port中，再映射到对

12、应的T-CONT中进行上行传输。 GEM port可以灵活的映射到T-CONT中：一个GEM Port可以映射到一个T-CONT中去，多个GEM Port也可以映射到同一个T-CONT中。,GPON复用结构,IF pon：GPON接口 OLT一个PON接口下由多个ONU接入 不同的ONU用ONU-ID标识，在一个PON口下唯一，不同PON口之间独立使用,T-CONT:传输容器 是一种承载业务的缓存。ONU用来传输上行数据的单元，为解决上行带宽动态分配 每个ONU根据实际硬件不同，TCONT的数量不同 每个ONU用T-CONT ID来识别不同的缓存 OLT用ALLOCATE ID 来统一标识该P

13、ON口下的所有ONT的T-CONT,GEM Port：业务的最小承载单位 ONU和OLT之间数据传输的通道，不同的业务可以通过一个GEM port，也可以通过多个GEM port 传输 不同的GEM-PORT用Port-ID标识,Physical Control Block Downstream (PCBd),Payload,AllocID,Start,End,AllocID,Start,End,1,100,200,x,300,500,T-CONT1 (ONT 1),T-CONT x (ONT 2),Slot 100,Slot 200,Slot 300,Slot 500,PLOu,PLOAMu

14、,PLSu,DBRu x,Payload x,DBRu Y,Payload y,Upstream Bandwidth Map,125us,Downstream Framing,Upstream Framing,AllocID,Start,End,y,501,650,1,x,y,T-CONT y (ONT 2),Slot 650,Slot 501,T-CONT x,T-CONT y,GPON帧结构,以太网业务在GPON中的映射方式,GPON系统对以太网帧进行解析，将数据部分直接映射到GEM Payload中去进行传输。 GEM帧会自动封装头信息。 映射的格式清晰，设备很好实现，兼容性好。,TDM

15、,TDM data,Payload TDM fragment,HEC,PTI,Port ID,PLI,GEM Frame,Ingress buffer,TDM Buffer,TDM业务在GPON中的映射方式,TDM业务先导入缓存中进行排队，并且按照固定的字节数复用到GEM帧中进行传输。 这种方式不对具体的TDM业务进行感知，只进行透传处理。 GEM帧具有定长的特点，对TDM业务传输非常有利。,GPON关键技术,GPON保护,光模块 突发控制,上行 动态带 宽分配,下行AES 加密,GPON技术,为什么要测距？,各个ONU和OLT的距离都不一样，光信号在光纤上的传输时间不一样，到达各ONU的时刻

16、不一样。 OLT给每个ONU分配不同的时隙来发送上行的数据，如何保证各ONU能够精确定位时隙？ 多个ONU的上行数据如何不冲突，实现帧同步？,OLT,ONU1,ONU2,ONU3,ONU4,测距原理,测距的过程： OLT通过Ranging测距过程获取ONU的往返延迟RTD（Round Trip Delay），计算出每个ONU的物理距离 然后指定合适的均衡延时参数EqD（Equalization Delay） Ranging的过程需要开窗，即Quiet Zone，暂停其他ONU的上行发送通道。OLT开窗通过将BWmap设置为空，不授权任何时隙来实现。,测距的结果,通过RTD和EqD，使得各个ONU发送的数据帧同步，保证每个ONU发送数据时不会在分光器上产生冲突 相当所有ONU都在同一逻辑距离上