寬帶無源光纖接入介紹.ppt

無源光纖接入網(wǎng)技術,接入網(wǎng)概述,接入網(wǎng)概念 用戶接入網(wǎng)（AN）是由業(yè)務節(jié)點接口（SNI）和相關用戶網(wǎng)絡接口（UNI）之間的一系列傳送實體。,AN,普通電話POTS,ISDN,專線LL,無線 RADIO,視頻 VIDEO,交叉連接器,本地交換機,廣播電視,ATM節(jié)點,交互式電視,SNI,UNI,接入網(wǎng)分類,有線接入 銅線 HDSL ADSL 銅線光線混合接入 HFC 光纖接入 有源光纖 無源光纖 無線接入,有源光纖接入技術與無源光纖接入技術比較,有源光纖接入技術與無源光纖接入技術的主要區(qū)別在于網(wǎng)絡的組成上 有源光纖接入在光路分支時，采用有源技術來完成,遠端機,局端機,遠端機,遠端機,有源設備,無源光纖網(wǎng)絡（PON）,PON（無源光網(wǎng)絡）技術是一種點對多點的光纖傳輸和接入技術，下行采用廣播方式、上行采用時分多址方式，可以靈活地組成樹型、星型、總線型等拓撲結構，在光分支點不需要節(jié)點設備，只需要安裝一個簡單的無源光分路器，光信號在傳輸過程中不再經(jīng)過放大和再生，網(wǎng)絡的分路由光分路器來實現(xiàn)。 PON的優(yōu)點是：寬帶化、業(yè)務綜合化、靈活的組網(wǎng)能力、低成本。,無源接入技術,無源接入技術在網(wǎng)絡分支時，采用無源光學器件來完成信號的分離和匯總。,分光器,局端機,遠端機,遠端機,無源器件,遠端機,分光器,無源接入網(wǎng)技術方案,采用時分復用、時分多址和波分復用技術 節(jié)點采用無源光器件，根據(jù)網(wǎng)絡特點來配置，組網(wǎng)方便靈活 光網(wǎng)絡不含有源器件，完全透明,目前，無源光纖接入技術已是業(yè)界公認的光纖接入網(wǎng)主要發(fā)展技術之一，特別適合中小容量用戶接入支線網(wǎng)。,無源光纖網(wǎng)絡接入技術,無源光纖網(wǎng)絡接入技術演進和關鍵技術,無源光網(wǎng)絡技術演進,對PON技術的研究始于20世紀80年代后期 窄帶（PON） 利用PON技術來傳輸基于64kB/s或ISDN基本速率的窄帶交互式業(yè)務。 APONATM+PON 到20世紀90年代中期人們普遍認為ATM技術是最適合多業(yè)務的協(xié)議,而PON則是最經(jīng)濟的寬帶接入方式,所以將ATM技術和PON技術相結合就成為實現(xiàn)在單一接入平臺進行寬帶接入的理想途徑 EPON Ethernet+PON 隨著以太網(wǎng)向城域、骨干網(wǎng)的滲透，EPON把Ethernet和PON技術結合起來，克服了APON缺乏視頻傳輸能力、帶寬有限、系統(tǒng)復雜、價格昂貴等缺點，成為IP/Ethernet有效接入手段受到廣泛重視,APON,90年代中期由FSAN集團提出，在一個通用、快捷的寬帶接入系統(tǒng)上同時提供寬帶和窄帶服務，如IP數(shù)據(jù)，視頻，10/100以太網(wǎng)、話音以及TDM業(yè)務，通過光纖在世界范圍內(nèi)傳送。 ATM技術具有支持多業(yè)務、多比特率的能力，ATM接入系統(tǒng)能夠完成不同速率的多種業(yè)務接入，它既能提供窄帶業(yè)務，又能提供寬帶業(yè)務，即能提供全業(yè)務接入。 1998年起，ITU-T分別通過了FSAN提交的APON線路接口標準G.983.1草案、控制通道標準G.983.2、支持CATV等下行業(yè)務的附加下行波長標準G.983.3以及有關ONU帶寬分配、保護機制的G.983.4和G.983.5標準。,APON傳輸技術,在OLT到ONU下行方向采用TDM方式，以廣播方式送至每一個ONU，ONU根據(jù)自己的地址接收自己的信息。,APON下行傳輸,APON傳輸技術,ONU到OLT的上行信號的傳輸采用先進的TDMA技術。,終端用戶1,終端用戶1,終端用戶1,OLT,ONU1,ONU2,ONU3,APON上行傳輸,APON關鍵技術,高精度的測距技術 高速突發(fā)同步技術 動態(tài)帶寬分配算法 大動態(tài)范圍光信號收發(fā)技術,APON關鍵技術高精度的測距技術,對OLT而言，各個不同的ONU到OLT的距離不相等；OLT與各ONU間的環(huán)路時延還會隨時間和環(huán)境而變，因此會引起上行信元的碰撞。為防止碰撞，可通過實時測量每個ONU和OLT間的環(huán)路時延，ONU調(diào)解發(fā)送時延，插入相應的均衡時延Td，使所有ONU到OLT的邏輯距離相同。 測距方法：擴頻法、帶外法和帶內(nèi)開窗法。 按照測距時ONU上有、無業(yè)務，又分為靜態(tài)測距和動態(tài)測距。,APON關鍵技術高速突發(fā)同步技術,由于上行為多點到一點的TDMA方式，測距程序的精確度有限（一般為1bit），不同ONU發(fā)送的突發(fā)時隙之間有幾bits的防護時間。時隙之間有相位突變，OLT必須能在很短的時間（幾個bits）內(nèi)實現(xiàn)相位同步。在傳送幀結構中加入同步保護字，OLT接收機迅速恢復從不同節(jié)點傳來的每個突發(fā)信號的正確時鐘，在上行信元到達OLT的前幾個bits內(nèi)實現(xiàn)快速突發(fā)比特同步。,APON關鍵技術動態(tài)帶寬分配算法,動態(tài)帶寬分配(DBA)算法是實時地改變各ONU上行帶寬的機制。由于數(shù)據(jù)業(yè)務的帶寬不確定性，如按峰值速率靜態(tài)分配帶寬則整個系統(tǒng)帶寬很快就被耗盡，帶寬利用率很低；而DBA根據(jù)各ONU的業(yè)務情況動態(tài)分配帶寬，使帶寬利用率大幅度提高，同時系統(tǒng)可以根據(jù)用戶優(yōu)先級設置不同的服務等級。,APON關鍵技術光信號收發(fā),OLT光接收機必須能夠適應不同ONU信號的不同光功率。接收機需要有一個很大的動態(tài)范圍，并設定門限，以最快的速度來判決。而每個ONU發(fā)射機的輸出功率也可以根據(jù)本節(jié)點的路徑損耗進行調(diào)節(jié)，從而降低OLT接收機動態(tài)范圍的要求。另外，與常規(guī)的光纖通信激光器相比，ONU激光器要求有良好的消光比。,APON,APON在FSAN（全業(yè)務接入網(wǎng)）中得到了應用，但它同目前廣泛采用的IP技術，特別是以太網(wǎng)技術的結合并不理想，諸如IP/Ethernet over APON的技術復雜性、傳輸效率、網(wǎng)絡管理等，都有不盡人意之處。,EPON,IEEE于2000年底成立了EFM工作組(EthernetintheFirstMileStudyGroup),試圖引入一種新的接入技術標準EthernetPON(簡稱EPON). 利用PON的拓撲結構實現(xiàn)以太網(wǎng)的接入 EPON與APON物理結構相似，并同樣可通過CWDM、TDM技術實現(xiàn)雙向、點對多點的通信，其最大的區(qū)別是前者通過不定長的802.3以太網(wǎng)幀來提供多種業(yè)務，幀長從64字節(jié)到1518 字節(jié) .,EPON的優(yōu)缺點,優(yōu)點： 與現(xiàn)有以太網(wǎng)的兼容性. 以太網(wǎng)技術,是迄今為止最成功和成熟的局域網(wǎng)技術.在WAN和LAN連接時將減少APON在ATM和IP協(xié)議間轉換. 高帶寬. 根據(jù)目前的討論,EPON的下行信道為百兆/千兆的廣播方式,而上行信道為用戶共享的百兆/千兆信道.這比目前的接入方式,如Mo-dem、ISDN、ADSL甚至APON(下行622/155Mbit/s,上行共享155Mbit/s)都要高得多. 低成本. 組網(wǎng)靈活 主要的技術挑戰(zhàn)在于如何加強QoS，使其可提供和ATM、SDH相同品質(zhì)的實時服務 .,本項目寬帶無源光接入設備技術特點：,本項目所研究的寬帶PON設備（Broadband PON,簡稱BPON），是結合APON、EPON兩種技術的特點，提供多種混合業(yè)務的單一網(wǎng)絡傳輸平臺。 以太網(wǎng)數(shù)據(jù)和多路E1數(shù)據(jù)的統(tǒng)一傳輸， 動態(tài)分配帶寬，利用以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的突發(fā)特性對傳輸信道采用統(tǒng)計復用，提高帶寬利用率。 采用基于Ethernet的成熟技術，避免APON復雜的成幀、管理等處理，大量，提高系統(tǒng)構成的性價比。,BPON系統(tǒng)的主要技術指標：,OLT（光纖線路終端）網(wǎng)絡側接口： 1個10BaseT/100BaseTx/1000BaseTx自適應接口 2個10BaseT/100BaseTx自適應接口 可擴展E1接口（最多96個）； 一個155Mb/s ATM接口 ONU（光網(wǎng)絡單元）用戶網(wǎng)絡側接口 可選的10BaseT/100BaseTx自適應接口(最多2個)、可擴展E1接口（最多4個）； 支持不少于1:16的分支能力，即單個OLT可接入16個ONU； OLT到ONU的最大距離為20km； 部分提供2層交換/橋接和VLAN功能（802.1）； 采用單根單模光纖，波分復用技術，上行波長1550nm，下行1310nm； 傳輸誤碼率10-10； 基于SNMP或WEB的圖形化網(wǎng)管系統(tǒng)。,主要進行的研究工作,數(shù)據(jù)適配和多優(yōu)先級復用 以太數(shù)據(jù)橋接/交換 VLAN的配置和實現(xiàn) E1業(yè)務定時恢復 動態(tài)帶寬分配 OAM數(shù)據(jù)結構 突發(fā)光接收和快速同步技術 精確測距技術 基于SNMP或Web的網(wǎng)管,BPON研究工作進程,本項目研發(fā)歷時三年，分五個階段完成： 第一階段：方案論證(2001.62001.9，) 針對各項關鍵技術和創(chuàng)新難點，設計出一套滿足要求、切實可行的實現(xiàn)方案 第二階段：子系統(tǒng)電路及軟件設計(2001.102002.6) 各模塊電路基本成形、軟件編寫完成，并進行性能測試， 第三階段：部件生產(chǎn)及調(diào)試(2002.62002.12) 完成一個OLT、四個ONU產(chǎn)品樣機的生產(chǎn)及初步調(diào)試， 第四階段：軟、硬件聯(lián)調(diào)和指標測試(2003.12003.6) 對樣機進行軟硬件聯(lián)調(diào)，可靠性現(xiàn)場實驗及測試，并對其進行完善， 第五階段：現(xiàn)場試驗 (2003.72003.12) 13個試驗點，進行現(xiàn)場試驗，驗證設備可靠性和各項技術指標。,本項目近期需進行的工作,1）完善系統(tǒng)設計，增強各子系統(tǒng)電路和軟件功能，提高系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性； 2）基于WEB的圖形化網(wǎng)管系統(tǒng)； 3）專用集成電路設計芯片，進一步降低設備成本； 4）完善批量生產(chǎn)圖紙資料、工藝流程； 5）建立專用生產(chǎn)線；,信息高速公路第一公里,各種接入技術比較,第一公里技術選擇比較 : 光纖到大樓(FTTB),20 Fibers, 10 CPEs,PT. - to - PT. TRANSPORT,SDH 對每個CPE都是點對點地傳輸 需要一個支路板加上一個交換機接口板,Switch,PORTS,SDH/SONET,Under- utilized,傳統(tǒng)的 SDH方案,一個POP點規(guī)劃接入多少座大樓 ？需要多少對光纖？ 如何解決FTTB的規(guī)模接入？,傳統(tǒng)的 SDH方案特點：,點對點的媒體 * 對每個CPE都要一對光纖 結構性的帶寬 (形成通道) 通道間不能共享帶寬 無 QoS 價格貴 *對應每個用戶設備（CPE）在SDH和CO交換機上都需要專門的插板，高價格低利用率,光纖到大樓(FTTB) ： BPON 方案,NIM,cards,Switch,PORTS,OC3c/155ATM,FULLY,UTILIZED,到多座大樓只要 一根光纖！,只要1至2個接口板，利用率高，成本低。,TW600,無源分光器,便于迅速擴充新用戶。,BPON光纖到大樓 ： 點對多點的媒體（點到32點） * 對多個大樓只用一根光纖（雙向622M傳輸） 非結構性的帶寬 帶寬在整個光纖上共享（DBA） 具有ATM的業(yè)務質(zhì)量QoS 成本低 容易擴充新的站點 *每個PON在本地交換局只要一個插板 以最少的插板和最充分的利用率接入交換機,成本比較 SDH 和 BPON,BPON的成本節(jié)省: 較少的運行維護成本 (分光器是無源的) 較少的使用光纖，這意味作： 若光纖是自己的，則有更多的光纖可用到其它用途 若光纖是租用的，則多點租用成本更低 CO局設備接口更少花費較低 ATM交換機接口更少花費更低 PON 比SDH的連接有更充分的利用率,實施BPON 的成本效益： 與SDH比較能夠節(jié)省25%至50%的綜合成本 ！ （與使用的SDH及DSLAM配置有關）,國內(nèi)現(xiàn)有的 xDSL 解決方案,DSLAM,ADSL Modem,ADSL Modem,ATM交換機,交接箱,分線盒,銅線,ADSL Modem,CO局 / POP點,路邊/小區(qū),大樓,ADSL 優(yōu)點：利用已有的銅線資源，在用戶原來的電話線上開通ADSL寬帶業(yè)務。 缺點：距離增加，帶寬減少；線路質(zhì)量降低, 距離和帶寬也降低。 結果： 線路情況多變，線路質(zhì)量不一致，需選線使用; 業(yè)務和質(zhì)量都不能保證。 8M的ADSL帶寬往往只能開到2M以下（512K-1.5M）。,第一公里技術選擇比較 : Xdsl技術,推薦解決方案： BPON + xDSL,xDSL Modem,ATM交換機,DSLAM,xDSL Modem,xDSL Modem,DSLAM,一根光纖,大樓,Co局 / POP點,OLT,ONU,ONU,銅線,BPON + ADSL 基于光纖到大樓或路邊（FTTB/C）, 采用符合發(fā)展方向的BPON新技術。 光纖向用戶延伸, 銅線保持在100米至200米以內(nèi)，能保證xDSL的全部帶寬和質(zhì)量，并能延伸和擴大ADSL用戶的覆蓋范圍。 PON上所有的用戶和業(yè)務都有服務質(zhì)量控制（QoS），并有極好的帶寬保證。 遠端DSLAM通過BPON傳輸, 比遠端DSLAM通過SDH傳輸更有利：BPON是點到多點傳輸， SDH是點到點傳輸；BPON更能節(jié)省光纖和局端設備的接口，系統(tǒng)綜合成本低；BPON有利于未來帶寬升級。,大樓,成本比較：支持 40 個DSLAM的 SDH與 BPON,H-ONT,BPON的點到多點匯聚,E3 ATM,E-3,每個系統(tǒng) 40 個 DSLAMs,接入40座大樓，只要 4 根光纖 ！,只要一個交換機端口板！,第一公里技術選擇比較 ： FTTx + LAN,千兆以太網(wǎng) 到 小區(qū)， 百兆以太網(wǎng) 到 大樓， 十兆以太網(wǎng) 到 用戶。,國內(nèi)現(xiàn)有的 IP接入典型方案,寬帶IP城域 骨干網(wǎng),千兆三層交換機,帶網(wǎng)管的機架式光電介質(zhì)轉換器,帶千兆上行鏈路的網(wǎng)管二層交換機,帶網(wǎng)管的機架式百兆光電介質(zhì)轉換器,千兆光電介質(zhì)轉換器,百兆光電介質(zhì)轉換器,百兆光電介質(zhì)轉換器,百兆三層交換機,帶網(wǎng)管的用戶端百兆二層交換機,帶網(wǎng)管的用戶端百兆二層交換機,百兆光電介質(zhì)轉換器,帶網(wǎng)管的用戶端百兆二層交換機,百兆光電介質(zhì)轉換器,帶網(wǎng)管的用戶端百兆二層交換機,小區(qū),大樓,大樓,大樓,大樓,CO / POP,GE,FE,FE,FE,FE,認證/計費/業(yè)務 服務器,10BaseT,10BaseT,10BaseT,DSLAM,ADSL路由器,ADSL路由器,接入大樓增多后 形成瓶頸 ！,接入大樓增多后形成瓶頸 ！,接入網(wǎng)增加了一層交換設備，這增加了成本，降低了可靠性，并使維護管理更加復雜。,大樓需要nE1怎麼辦？,采用 BPON 的 IP 接入新方案,寬帶IP城域 骨干網(wǎng),千兆三層交換機,百兆三層交換機,CO / POP,認證/計費/業(yè)務 服務器,GE,GE,GE,FE,10/100BaseT,10/100BaseT,10/100BaseT,10/100BaseT,155PON,622PON,一根光纖,一根光纖,大樓,大樓,大樓,大樓,OLT,ONU,ONU,ONU,ONU,4E1,4E1,4E1,4E1,用戶端二層交換機,10BaseT,用戶端二層交換機,用戶端二層交換機,10BaseT,小區(qū),DSLAM,ADSL路由器,ADSL路由器,能同時解決nE1實時業(yè)務的傳送!,優(yōu)化了網(wǎng)絡，降低了成本，提高了效率，增強了性能。,電話網(wǎng) DDN網(wǎng) GSM 移動網(wǎng),155SDH 或 NE1,TW300,TW600,TW600,千兆以太網(wǎng)到大樓 ：成本比較 吉比特以太網(wǎng) (GigE),要求: CO 局GigE交換機需要5個插板; 5 座大樓需要5個具有GigE 插板 的LAN交換機; 到每座大樓要兩根光纖,要求: CO 局GigE交換機只要1個插板; CO 局OLT 只要 1個PON控制板 ; 5 座大樓需要5個具有 10/100BaseT 插板的路由器; 5 座大樓需要5個 ONT ; 只需一根光纖,BPON,千兆口路由器,GigE 交換機,千兆口路由器,千兆口路由器,千兆口路由器,千兆口路由器,10/100兆路由器,10/100兆路由器,10/100兆路由器,10/100兆路由器,10/100兆路由器,GigE 交換機,比上圖中的千兆接 口路由器 更便宜,GigE 交換機只要1個插板,只需一根光纖，一個光板,SDH 傳輸網(wǎng)絡,OLT,ATM 交換機,IP 城域網(wǎng),PSTN 交換機,ONT,155TDM 或 NE1,155ATM,ONT,ONT,ONT,4 * E1 1 * 10/100以太網(wǎng),12 * E1 5 * 10/100以太網(wǎng),20 * E1 1 * 10/100以太網(wǎng)