GPON技術(shù)培訓(xùn)顧生華PPT課件

1、第1頁/共56頁ServiceAccessCoreX.25ADSLEthernetPSTNIPATMFRGSM/GPRSCDMACablePDHSDHWireless VoiceWireless DataHigh SpeedInternet VoiceStreamingDial-upVoIPMessageFTTH GPONDSLWirelessEth/IP/MPLSAggregation NetworkLocation &PresenceMessageOnline GamingVoiceDataVideoStorageDirectory接入網(wǎng)的發(fā)展接入網(wǎng)的發(fā)展All IP第2頁/共56

2、頁 Passive Optical Network 無源光網(wǎng)絡(luò)無源光網(wǎng)絡(luò)OLTONUOptical Line Terminal 光線路終端Optical Network Unit 光網(wǎng)絡(luò)單元 Passive Optical Splitter 無源分光器PSTNInternetCATVONUONU PON是一種點(diǎn)到多點(diǎn)（是一種點(diǎn)到多點(diǎn)（P2MP）結(jié)構(gòu)的無源光網(wǎng)絡(luò)；）結(jié)構(gòu)的無源光網(wǎng)絡(luò)； PON由由光線路終端光線路終端OLT（Optical Line Terminal）、）、光網(wǎng)絡(luò)單元光網(wǎng)絡(luò)單元 ONU（ Optical Network Unit） 和無源分光器和無源分光器POS（Passive O

3、ptical Splitter）組成；）組成；Passive Optical Splitter 無源分光器什么是什么是PON?第3頁/共56頁GPON（Gigabit-capable Passive Optical Networks）三大優(yōu)勢：三大優(yōu)勢： 1、更遠(yuǎn)的傳輸距離：采用光纖傳輸，接入層的覆蓋半徑、更遠(yuǎn)的傳輸距離：采用光纖傳輸，接入層的覆蓋半徑20KM； 2、更高的帶寬：對每用戶下行、更高的帶寬：對每用戶下行2.5G/上行上行1.25G（物理層）；（物理層）； 3、分光特性：局端單根光纖經(jīng)分光后引出多路到戶光纖，節(jié)省光纖資源。、分光特性：局端單根光纖經(jīng)分光后引出多路到戶光纖，節(jié)省光纖資

4、源。GPON支持支持Tripleplay業(yè)務(wù)，可提供全業(yè)務(wù)競爭方案可以有效解決雙絞線接入的帶業(yè)務(wù)，可提供全業(yè)務(wù)競爭方案可以有效解決雙絞線接入的帶寬瓶頸，滿足用戶對高帶寬業(yè)務(wù)的需求，如高清電視、實(shí)況轉(zhuǎn)播等，寬瓶頸，滿足用戶對高帶寬業(yè)務(wù)的需求，如高清電視、實(shí)況轉(zhuǎn)播等，GPON是三網(wǎng)是三網(wǎng)合一的上佳方案。合一的上佳方案。GPON標(biāo)準(zhǔn)完善，綜合業(yè)務(wù)支持好，技術(shù)要求高標(biāo)準(zhǔn)完善，綜合業(yè)務(wù)支持好，技術(shù)要求高全球大運(yùn)營商的選擇全球大運(yùn)營商的選擇1Mbps3M8M25M100MADSL/ADSL2+Copper BasedVDSL / ADSL2+Copper BasedPONFiber Based200220

5、0320062010時(shí)間時(shí)間帶寬帶寬互聯(lián)網(wǎng)視頻會議遠(yuǎn)程控制接入技術(shù)業(yè)務(wù)需求VoD標(biāo)清電視視頻會議Game實(shí)況TVVoDHDTV3km2km10dB10dB）l突發(fā)接受突發(fā)接受l快速快速AGC (AGC (動態(tài)范圍動態(tài)范圍 20dB)20dB)連續(xù)發(fā)送模塊突發(fā)發(fā)送模塊0# ONT0# ONU1# ONU0# ONU1# ONU0# ONT0# ONU1# ONU0# ONT有快速AGC接收無快速AGC閾值線恢復(fù)出來的數(shù)據(jù)恢復(fù)出來的數(shù)據(jù)到達(dá)到達(dá)OLT的信號及閾值的信號及閾值建立建立ONT/ONU發(fā)出的信號發(fā)出的信號連續(xù)接收模塊突發(fā)接收模塊PON關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)-突發(fā)光電技術(shù)突發(fā)光電技術(shù)第29頁/共

6、56頁OLTONU inRangingstateStart of D/S FrameReception of D/S FrameTransmission of S/N ResponseActual Receptionof S/N ResonseDesired Start ofU/S FrameAssigned EqDPre-AssignedEqDZero Distance EqDDesired Receptionof SN ResponseSstartU/S BW MapcontainingRanging RequestONUResponseTimePre-AssignedEqDSstartS

7、tart of U/S Framefor Pre-ranged ONUlOLT通過Ranging測距過程獲取ONU的往返延遲RTD（Round Trip Delay），從而指定合適的均衡延時(shí)參數(shù)EqD（Equalization Delay），保證每個(gè)ONU發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)不會在分光器上產(chǎn)生沖突。 lOLT獲取序列號和Ranging的過程都需要開窗，即Quiet Zone，暫停其他ONU的上行發(fā)送通道。GPON關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)-測距測距第30頁/共56頁 什么是DBA? - DBA, Dynamically Bandwidth - DBA, Dynamically Bandwidth Assignme

8、nt(Assignment(動態(tài)帶寬分配) ) - DBA - DBA是一種能在微秒或毫秒級的時(shí)間間隔內(nèi)完成對上行帶寬的動態(tài)分配的機(jī)制 為什么需要DBA？ - - 可以提高PONPON端口的上行線路帶寬利用率 - - 可以在PONPON口上增加更多的用戶 - - 用戶可以享受到更高帶寬的服務(wù)，特別是那些對帶寬突變比較大的業(yè)務(wù)DBA概念概念第31頁/共56頁 GPON系統(tǒng)采用SBA+DBA的方式來實(shí)現(xiàn)帶寬的有效利用， TDM業(yè)務(wù)通過SBA指配帶寬以保證其高QoS， 其他一些業(yè)務(wù)可以通過DBA來動態(tài)分配帶寬。 DBA的實(shí)現(xiàn)與QoS的保障機(jī)制有密切關(guān)系。 GPON系統(tǒng)通過狀態(tài)的上報(bào)以及OLT業(yè)務(wù)監(jiān)視

9、（非狀態(tài)上報(bào)）支持動態(tài)帶寬分配。 GPONGPON的狀態(tài)上報(bào)的狀態(tài)上報(bào)DBADBA存在存在3 3種機(jī)制：種機(jī)制： PLOu-State Ind DBA; DBRu-Piggy-back DBA; Payload DBA; DBADBA功能的實(shí)現(xiàn)機(jī)制主要包括以下幾個(gè)部分：功能的實(shí)現(xiàn)機(jī)制主要包括以下幾個(gè)部分： OLT或ONU進(jìn)行擁塞檢測; 向OLT報(bào)告擁塞狀態(tài); 按照指定參數(shù)更新OLT分配帶寬; OLT按照新分配的帶寬和T-CONT類型發(fā)送授權(quán); DBA操作的管理。DBA第32頁/共56頁提高最大帶寬利用率無DBA,DBA,利用率40%40%有DBA,DBA,利用率達(dá)到80%80%減小平均時(shí)延無D

10、BA:100msDBA:100ms有DBA:10msDBA:10msDBA在利用率和延遲指標(biāo)上帶來的優(yōu)勢在利用率和延遲指標(biāo)上帶來的優(yōu)勢第33頁/共56頁uT-CONTs (Transmission Containers)T-CONTs (Transmission Containers)：動態(tài)接收：動態(tài)接收OLTOLT下發(fā)的授權(quán)下發(fā)的授權(quán) ，用于管理，用于管理PONPON系統(tǒng)傳輸匯聚層的上行帶寬分配，改善系統(tǒng)傳輸匯聚層的上行帶寬分配，改善PONPON系統(tǒng)中的上行帶寬。系統(tǒng)中的上行帶寬。uT-CONTT-CONT的帶寬類型分為的帶寬類型分為FB,AB,NAB,BEFB,AB,NAB,BE。 uT-

11、CONTT-CONT的的5 5種類型，種類型，Type1,Type2,Type3,Type4,Type5Type1,Type2,Type3,Type4,Type5。T-CONT帶寬術(shù)語帶寬術(shù)語第34頁/共56頁l根據(jù)業(yè)務(wù)的優(yōu)先級，系統(tǒng)對每個(gè)根據(jù)業(yè)務(wù)的優(yōu)先級，系統(tǒng)對每個(gè)ONUONU設(shè)置設(shè)置SLASLA，對業(yè)務(wù)的帶寬進(jìn)行限制，對業(yè)務(wù)的帶寬進(jìn)行限制。 l最大帶寬和最小帶寬是對每個(gè)最大帶寬和最小帶寬是對每個(gè)ONUONU的帶寬進(jìn)行極限限制，保證帶寬根據(jù)業(yè)務(wù)的優(yōu)先級不同而不同，一的帶寬進(jìn)行極限限制，保證帶寬根據(jù)業(yè)務(wù)的優(yōu)先級不同而不同，一般語音業(yè)務(wù)的優(yōu)先級最高，視頻業(yè)務(wù)優(yōu)先級次之，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的優(yōu)先級最低。般語

12、音業(yè)務(wù)的優(yōu)先級最高，視頻業(yè)務(wù)優(yōu)先級次之，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的優(yōu)先級最低。lOLTOLT根據(jù)業(yè)務(wù)和根據(jù)業(yè)務(wù)和SLASLA及及ONUONU的實(shí)際情況進(jìn)行帶寬許可，優(yōu)先級高的可以得到更高的帶寬，滿足業(yè)務(wù)需的實(shí)際情況進(jìn)行帶寬許可，優(yōu)先級高的可以得到更高的帶寬，滿足業(yè)務(wù)需求。求。T-CONT類型和帶寬類型之間的關(guān)系類型和帶寬類型之間的關(guān)系第35頁/共56頁GTCGTC PON PON系統(tǒng)架構(gòu)是下行方向?yàn)閺V播方式，上行方向?yàn)橄到y(tǒng)架構(gòu)是下行方向?yàn)閺V播方式，上行方向?yàn)門DMATDMA方式，所以只對上行方向的業(yè)務(wù)流提供方式，所以只對上行方向的業(yè)務(wù)流提供QoSQoS處理。處理。 QoSQoS處理的最小單元是處理的最小單元是

13、T-CONTT-CONT，T-CONTT-CONT可以看作是可以看作是ONUONU業(yè)務(wù)流的承載容器，調(diào)度機(jī)制是業(yè)務(wù)流的承載容器，調(diào)度機(jī)制是DBADBA（動態(tài)帶寬分配）（動態(tài)帶寬分配）。 DBADBA的算法是的算法是GTCGTC的的QoSQoS處理性能的關(guān)鍵。處理性能的關(guān)鍵。GEMGEM 在在GEMGEM層主要是針對每個(gè)層主要是針對每個(gè)GEM PortGEM Port進(jìn)行業(yè)務(wù)流分類，類似于進(jìn)行業(yè)務(wù)流分類，類似于DSLAMDSLAM的單的單PVCPVC多業(yè)務(wù)的處理方式。多業(yè)務(wù)的處理方式。 針對流分類后的業(yè)務(wù)分別進(jìn)行優(yōu)先級修改、流量監(jiān)管和轉(zhuǎn)發(fā)處理。針對流分類后的業(yè)務(wù)分別進(jìn)行優(yōu)先級修改、流量監(jiān)管和轉(zhuǎn)發(fā)

14、處理。ETH/TDMETH/TDM TDM TDM業(yè)務(wù)（非電路仿真方式）為面向連接，系統(tǒng)可以通過靜態(tài)配置帶寬嚴(yán)格保證面向連接的業(yè)務(wù)（非電路仿真方式）為面向連接，系統(tǒng)可以通過靜態(tài)配置帶寬嚴(yán)格保證面向連接的QoSQoS。 ETHETH業(yè)務(wù)（包括電路仿真方式的業(yè)務(wù)（包括電路仿真方式的TDMTDM業(yè)務(wù)）主要是基于二層業(yè)務(wù)）主要是基于二層VLANVLAN、COSCOS等標(biāo)識進(jìn)行業(yè)務(wù)的等標(biāo)識進(jìn)行業(yè)務(wù)的QoSQoS處理，處理， QoSQoS主要處理機(jī)制分為流分類、監(jiān)管、隊(duì)列調(diào)度、擁塞處理、整形，它們的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度是影響主要處理機(jī)制分為流分類、監(jiān)管、隊(duì)列調(diào)度、擁塞處理、整形，它們的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度是影響QoSQoS處

15、理性能的關(guān)鍵處理性能的關(guān)鍵GPON中的中的QoS處理處理ETH/TDMGEMGTCFlow control/ClassificationGPON 業(yè)務(wù)承載層GPON QoS處理機(jī)制T-CONT/DBAVLAN/COS/PQ/GTS/POLICING第36頁/共56頁ONTONTONTOLT加密解密解密解密lGPONGPON支持下行廣播數(shù)據(jù)進(jìn)行支持下行廣播數(shù)據(jù)進(jìn)行AES128AES128加密處理。加密處理。l只對只對GEMGEM幀中的幀中的PayloadPayload進(jìn)行加密處理。進(jìn)行加密處理。lGPONGPON系統(tǒng)定期的進(jìn)行系統(tǒng)定期的進(jìn)行AESAES密鑰交換和更新，提高了線路數(shù)據(jù)的可靠性。密鑰

16、交換和更新，提高了線路數(shù)據(jù)的可靠性。l密鑰更換由密鑰更換由OLTOLT發(fā)起密鑰更換請求，發(fā)起密鑰更換請求，ONUONU響應(yīng)并將生成的新的密鑰，并分兩部分發(fā)給響應(yīng)并將生成的新的密鑰，并分兩部分發(fā)給OLTOLT，且重復(fù)發(fā)送三次且重復(fù)發(fā)送三次 ，OLTOLT收到了新的密鑰后，就要開始進(jìn)行密鑰切換，將使用新的密鑰的幀號收到了新的密鑰后，就要開始進(jìn)行密鑰切換，將使用新的密鑰的幀號通過相關(guān)的命令通知通過相關(guān)的命令通知ONUONU（也是三次）（也是三次） ，ONUONU在相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀上切換校驗(yàn)密鑰。在相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀上切換校驗(yàn)密鑰。AES: Advanced Encrypt System一種國際通用的加密算法G

17、PON系統(tǒng)的系統(tǒng)的AES加密處理加密處理第37頁/共56頁 DatabytesPCBdParityCodeword9720 TSsPCBd Payload (Data bytes) Data bytes ofcodeword #1 9108 TSs ShortcodewordData bytesParityCodewordData bytes ofcodeword #2Data bytesParityCodewordData bytes ofcodeword #3Data bytesParityCodewordData bytes ofcodeword #4Data bytesParityCo

18、dewordData bytes ofcodeword #5Data bytesParityCodewordData bytes ofcodeword #6ParityDatabyteslForward Error Correction,Forward Error Correction, FEC FEC 。 l一種基于一種基于Reed-SolomonReed-Solomon的塊編碼算法，的塊編碼算法，F(xiàn)ECFEC碼字由定長數(shù)據(jù)塊和冗余位構(gòu)成。碼字由定長數(shù)據(jù)塊和冗余位構(gòu)成。lGPONGPON在傳輸層使用在傳輸層使用FECFEC算法可以將線路傳輸?shù)恼`碼率降低到算法可以將線路傳輸?shù)恼`碼率降低到10E

19、-15,10E-15,可以避免數(shù)據(jù)重傳?？梢员苊鈹?shù)據(jù)重傳。lGPONGPON系統(tǒng)上、下行均支持系統(tǒng)上、下行均支持FECFEC處理。處理。l對對PCBdPCBd和和PayloadPayload一起進(jìn)行一起進(jìn)行FECFEC處理，提高了數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量。處理，提高了數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量。FEC處理處理第38頁/共56頁InputOutput1:2 分光器分光器2:N 分光器分光器 10 log(0.5) = - 3.0110 log(0.5) = - 3.011:2 1:2 分光器衰減為分光器衰減為3.01 dB 3.01 dB 1:161:16分光器衰減為分光器衰減為12.04 12.04 dB dB 1:6

20、41:64分光器衰減為分光器衰減為18.06 18.06 dBdB光功率衰減光功率衰減分光器衰減計(jì)算分光器的插入損耗( Multi-PlayTriple-Play - Multi-Play業(yè)務(wù)承載方式：業(yè)務(wù)承載方式： 多多GemportGemport多業(yè)務(wù)多業(yè)務(wù) 單單GemportGemport多業(yè)務(wù)多業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)流映射：業(yè)務(wù)流映射： user-vlanuser-vlan、802.1P802.1P、Eth PHYEth PHY單一或單一或 混合的業(yè)務(wù)流到混合的業(yè)務(wù)流到GemportGemport映射規(guī)則映射規(guī)則GPON Triple-Play 端到端解決方案端到端解決方案第46頁/共56頁CESo

21、PCESoP方式方式TDMBTDMB扣板扣板GEM-TDMGEM-TDMGPBAGPBANativeNative方式方式GPBCGPBC無扣板，普通以太方式走背板路由到另一塊上行板無扣板，普通以太方式走背板路由到另一塊上行板lOLTOLT支持支持NativeNative和和CESoPCESoP兩種兩種TDMTDM處理方式。處理方式。lGPONGPON強(qiáng)大的強(qiáng)大的QoSQoS能力，可確保能力，可確保TDMTDM業(yè)務(wù)的端到端延時(shí)、業(yè)務(wù)的端到端延時(shí)、JitterJitter和誤碼率指標(biāo)。和誤碼率指標(biāo)。l針對針對GPONGPON的定長幀傳輸特點(diǎn)，的定長幀傳輸特點(diǎn)，TDMTDM在在GPONGPON線路上

22、承載具有天然優(yōu)勢。線路上承載具有天然優(yōu)勢。lTDMoGEMTDMoGEM的實(shí)現(xiàn)是將的實(shí)現(xiàn)是將TDMTDM幀直接封裝到幀直接封裝到GEMGEM幀中進(jìn)行傳輸。幀中進(jìn)行傳輸。l在在GPONGPON線路上給封裝有線路上給封裝有TDMTDM幀的幀的GEMGEM給與最高的優(yōu)先級，保證給與最高的優(yōu)先級，保證TDMTDM的傳輸質(zhì)量。的傳輸質(zhì)量。l在同步方面，系統(tǒng)采用統(tǒng)一的在同步方面，系統(tǒng)采用統(tǒng)一的8K8K時(shí)鐘進(jìn)行全網(wǎng)同步。時(shí)鐘進(jìn)行全網(wǎng)同步。ONTONTOLTOLTCOCOLELESplitterSplitterONTONTBUSINESSBUSINESSPBXPBXPBXPBXE1/T1ODNODNE1/T1

23、E1/T1FEPSTNPSTNONTONT應(yīng)用場景：應(yīng)用場景：解決移動基站和商業(yè)用戶解決移動基站和商業(yè)用戶PBXPBX語音接入的語音接入的TDMTDM業(yè)務(wù)傳輸業(yè)務(wù)傳輸 GPON TDM 業(yè)務(wù)解決方案業(yè)務(wù)解決方案第47頁/共56頁xDSLxDSL線路改造，有利于原來的銅纜資源的利用線路改造，有利于原來的銅纜資源的利用 GPON + xDSL 解決方案解決方案第48頁/共56頁GPON RF 業(yè)務(wù)解決方案業(yè)務(wù)解決方案EDFA（Erbium Doped Fiber Amplifier）OpticalCouplers（WDM）OLT(Optical Line Terminal)ONU(Optical

24、Network Terminal)CentralCentralOfficeOfficeVideo1550nmVoice/Data& Video1490/1310nm，1550nmVoice/DataDownstream1490nmUpstream 1490nmCustomerCustomerPremisesPremisesOptical SplitterVideo（RF）IPVoice and Data1250MbpsVoice and Data2500MbpsVideoAnalog TVDigital TVHD/VOD42Mhz550Mhz860MhzUpstreamDownstre

25、am1310nm1490nm1550nm第49頁/共56頁第50頁/共56頁物理層物理層OAMOAM消息有三種類型：嵌入式消息有三種類型：嵌入式OAMOAM，PLOAMPLOAM消息，消息，OMCIOMCI消息。消息。嵌入式嵌入式OAMOAM和和PLOAMPLOAM通道信息用于對物理層和通道信息用于對物理層和GTCGTC層進(jìn)行管理。層進(jìn)行管理。嵌入式嵌入式OAMOAM通道通過通道通過GTCGTC幀頭中域格式信息來提供幀頭中域格式信息來提供(BW Map(BW Map，DBRuDBRu等等) )。 （功能包括：帶寬授權(quán)，動態(tài)帶寬分配信令等）（功能包括：帶寬授權(quán)，動態(tài)帶寬分配信令等）PLOAMPLOAM通道涉及通道涉及ONUONU注冊、加密，注冊、加密，Boot OMCIBoot OMCI等等功能功能OMCIOMCI提供了更高層次的統(tǒng)一的管理系統(tǒng)通道，用于管理在提供了更高層次的統(tǒng)一的管