寬帶接入網(wǎng)基礎(chǔ)培訓

1、寬帶接入網(wǎng)基礎(chǔ)培訓江蘇公司網(wǎng)絡(luò)部2016年7月2目錄目錄接入網(wǎng)概述PON網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識 傳輸網(wǎng)的基礎(chǔ)知識3寬帶網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)概述寬帶網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)概述寬帶網(wǎng)絡(luò)包括：因特網(wǎng)、集團/省網(wǎng)骨干、城域網(wǎng)；其中城域網(wǎng)包括核心層、業(yè)務(wù)控制層、接入層。4主要接入主要接入技術(shù)技術(shù)電纜電纜線接入線接入xDSL（電話線、（電話線、DSLAM）LAN接入（網(wǎng)線、樓道接入（網(wǎng)線、樓道/園區(qū)交換機）園區(qū)交換機）光纖接入光纖接入P2P（光纖專線、光口交換機）（光纖專線、光口交換機）P2MP（PON網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò))接入技術(shù)簡介接入技術(shù)簡介5幾種光纖接入方式比較幾種光纖接入方式比較v 光光/電媒體轉(zhuǎn)換技術(shù)的兩種使用方式：電媒體轉(zhuǎn)換技術(shù)的兩種使

2、用方式：點到點以太接入 N根光纖，2N個光收發(fā)器 管理獨立小區(qū)交換機接入 只需鋪設(shè)2根光纖到小區(qū) 2N+2個光收發(fā)器 設(shè)備占用局端機房空間小 在傳輸過程中需要有源設(shè)備 設(shè)備分級管理v PON的接入方式：的接入方式： 只需鋪設(shè)1根光纖到小區(qū) 需N+1個光收發(fā)器 設(shè)備占用局端機房空間最小 傳輸中不需有源設(shè)備 設(shè)備集中管理局端用戶局端用戶小區(qū)交換機以以32個結(jié)點為例個結(jié)點為例64根光纖64個收發(fā)器P2PP2P2根光纖66個收發(fā)器局端用戶分光器P2MP1根光纖33個收發(fā)器總體來看，總體來看，PON技術(shù)的關(guān)鍵是在線路中引入了無源的分路器，這使得系統(tǒng)設(shè)備的理論成本技術(shù)的關(guān)鍵是在線路中引入了無源的分路器，這

3、使得系統(tǒng)設(shè)備的理論成本和線路成本均可以較傳統(tǒng)的和線路成本均可以較傳統(tǒng)的P2P技術(shù)有較大幅度的優(yōu)化，還可以增強技術(shù)有較大幅度的優(yōu)化，還可以增強OAM能力和能力和QoS水平；水平；另外，由于分路器是無源器件，維護簡單，環(huán)境適應(yīng)能力強。另外，由于分路器是無源器件，維護簡單，環(huán)境適應(yīng)能力強。6接入網(wǎng)絡(luò)接入網(wǎng)絡(luò)規(guī)模PON網(wǎng)絡(luò)規(guī)模網(wǎng)絡(luò)規(guī)模FTTB類類ONU50萬萬覆蓋小區(qū)數(shù)覆蓋小區(qū)數(shù)7萬萬FTTH類類ONU450萬萬覆蓋地址數(shù)覆蓋地址數(shù)2600萬萬OLT5000臺臺家寬用戶數(shù)家寬用戶數(shù)860萬萬p 我公司家庭寬帶業(yè)務(wù)起步相對較晚，接入網(wǎng)主要使用PON組網(wǎng)方式： 業(yè)務(wù)發(fā)展前期主要采用FTTB方式；（EPON

4、為主） 近期建設(shè)主推FTTH方式，且今年已開展規(guī)?；腇TTH改造。（主推GPON）7目錄目錄接入網(wǎng)概述 PON網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識 傳輸網(wǎng)的基礎(chǔ)知識8什么是什么是PONPONPONPON：PassivePassive Optical Network Optical Network 無源無源光網(wǎng)絡(luò)光網(wǎng)絡(luò)分光器網(wǎng)管OLTOLTONUONUONUONU光分配網(wǎng)絡(luò)核心側(cè)用戶側(cè)IPIP承載承載網(wǎng)網(wǎng)LANLAN語音數(shù)據(jù)語音數(shù)據(jù)20KM20KM 是一種點到多點（P2MP)的光纖接入技術(shù) 由局側(cè)的OLT、用戶側(cè)的ONT(ONU）以及ODN（光分配網(wǎng)絡(luò)）組成。 所謂“無源無源”，是指ODN中不含有任何有源電子器件及

5、電子電源，全部由光分路器（Splitter）等無源器件組成 。9中心機房配線系統(tǒng) 主干光纜子系統(tǒng) 光纖終端子系統(tǒng) 配線光纜子系統(tǒng) 引入光纜子系統(tǒng) 四、四、PON-PON-應(yīng)用示意圖應(yīng)用示意圖PON網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)主要模式包含F(xiàn)TTB和FTTH兩類，發(fā)展方向為FTTH模式10多業(yè)務(wù)多業(yè)務(wù)長距離長距離低成本低成本大容量大容量易維護易維護PONPON技術(shù)的優(yōu)勢與缺點技術(shù)的優(yōu)勢與缺點技術(shù)優(yōu)勢：技術(shù)缺點：無源設(shè)備（ODN）的資源管理難度大11EPON系統(tǒng)采用系統(tǒng)采用WDM技術(shù)，實現(xiàn)單纖雙向傳輸。技術(shù)，實現(xiàn)單纖雙向傳輸。接入網(wǎng)核心網(wǎng)駐地網(wǎng)Data 1310nmData 1490nmCATV 1550nm為了分離同

6、一根光纖上多個用戶的來去方向的信號，采用以下兩種復用技術(shù)：為了分離同一根光纖上多個用戶的來去方向的信號，采用以下兩種復用技術(shù)：l下行數(shù)據(jù)流采用下行數(shù)據(jù)流采用廣播技術(shù)廣播技術(shù)l上行數(shù)據(jù)流采用上行數(shù)據(jù)流采用TDMA（時分復用）（時分復用）技術(shù)技術(shù)PONPON技術(shù)原理技術(shù)原理12 廣播方式 在ONU注冊成動后分配一個唯一的識別碼； ONU接收數(shù)據(jù)時，僅接收符合自己的識別碼的幀或者廣播幀。PONPON的下行數(shù)據(jù)的下行數(shù)據(jù)13 TDMA方式 原則：任一時刻只能有一個ONU發(fā)送上行信號，系統(tǒng)才能正常工作 不同的ONU分配不同的時間片，輪流發(fā)送上行數(shù)據(jù)；每個ONU發(fā)送上行數(shù)據(jù)的時間片可以是動態(tài)的，時間片的大

7、小和多少在宏觀上表現(xiàn)為帶寬的大小 由于數(shù)據(jù)速率非常高，因此細微的由ONU的距離不同而產(chǎn)生的時延應(yīng)該在發(fā)送上行數(shù)據(jù)的時候予以考慮需要測距PONPON的上行數(shù)據(jù)的上行數(shù)據(jù)14ONUONU的收光光功率的收光光功率1 1 功率單位dbm（分貝毫瓦），口語中通常簡稱為“db” 定義，X dbm = 10*log（x）;注：X為分貝毫瓦數(shù)值，x為原始功率數(shù)值（單位，毫瓦）0 dbm = 00 dbm = 0 ？ 0 dbm = 1mw ； 1dbw = 10*log （1000mw）= 30dbm （X+3）dbm = 10*log（x*2），+3db = +1+3db = +1倍功率倍功率 PON設(shè)備的

8、收發(fā)光功率：OLT 發(fā)射光功率 +2+7 dBm ，接收靈敏度 -30dBm左右；ONU 發(fā)射光功率 0+4 dBm ， 接收靈敏度 -26dBm左右；（根據(jù)具體設(shè)備或光模塊型號的不同，以上數(shù)值有所不同）15ONUONU的收光光功率的收光光功率2 2p 造成ONU收光功率衰減的主要因素：分光器分光、轉(zhuǎn)接接頭衰減、光纖傳播衰減。舉例計算：數(shù)量單次損耗光功率損耗(db)分光器1:6464=2618光纖跳轉(zhuǎn)10次0.5db/次5光路損耗10KM0.3/公里3合計26按照OLT發(fā)光功率為3dbm計算，ONU收光功率約為-23dbm；p 實際場景與要求：現(xiàn)網(wǎng)場景中，分光比一般不超過64；每次跳轉(zhuǎn)(熱熔）

9、光衰0.3db，跳轉(zhuǎn)次數(shù)一般不超過6次；光纖長度10KM;新裝機現(xiàn)場測量的要求：-24dbm；現(xiàn)網(wǎng)ONU支持的極限值在-27dbm左右16突發(fā)光電技術(shù)突發(fā)光電技術(shù)p 光模塊具備快速開關(guān)，和OLT側(cè)具備快速AGC（自動增益控制器）：17PON關(guān)鍵技術(shù)MPCP協(xié)議p 規(guī)定了OLT和ONU之間的 控制機制p 提供ONU控制管理信息p 提供ONU帶寬管理信息p 提供業(yè)務(wù)監(jiān)控信息控制關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)-MPCP-MPCP協(xié)議協(xié)議18EPON關(guān)鍵技術(shù)MPCP控制幀五種類型的MPCP幀qGATE（OLT）00-02u允許接收到GATE幀的ONU立即或者在指定的時間段發(fā)送數(shù)據(jù)qREPORT（ONU）00-03u

10、向OLT報告ONU的狀態(tài)，包括該ONU同步于哪一個時間戳、以及是否有數(shù)據(jù)需要發(fā)送。qREGISTER_REQ （ONU）00-04u在注冊規(guī)程處理過程中請求注冊。qREGISTER （OLT）00-05u在注冊規(guī)程處理過程中通知ONU已經(jīng)識別了注冊請求。qREGISTER_ACK （ONU）00-06u在注冊規(guī)程處理過程中表示注冊確認。關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)-MPCP-MPCP控制幀結(jié)構(gòu)控制幀結(jié)構(gòu)19 同步同步方法方法：所有ONU都與OLT的唯一時鐘同步主要是用時間戳域來完成的。時間戳定義：時間戳定義：時間戳域使用個字節(jié)。時間戳所標識的是在MAC控制幀上傳到MAC層時OLT的計數(shù)值。計數(shù)值寬度為16

11、位或32位，計數(shù)單位為16ns 同步同步過程過程： OLT以自己本地的計數(shù)器插入timestamp域中 ONU以本地計數(shù)值插入timestamp域中 ONU根據(jù)收到的OLT的timestamp更新自己的計數(shù)器 OLT根據(jù)收到的ONU的timestamp計算差值（測距）同步與測距技術(shù)同步與測距技術(shù)1 120OLT與各ONU間的環(huán)路時延不同：各 ONU距 OLT的光纖路徑不同各ONU元器件的不一致性環(huán)境溫度的變化和器件老化，環(huán)路延時也會發(fā)生不斷的變化測距包括靜態(tài)測距和動態(tài)測距：測距要求補償因ONU距離不同而產(chǎn)生的時延差異：RTT（Round Trip Time）在注冊過程中，OLT對新加入的ONU

12、啟動測距過程OLT使用RTT來調(diào)整每個ONU的授權(quán)時間OLT也可以在任何收到MPCP PDU的時候啟動測距功能。使用注冊沖突避讓：在EPON系統(tǒng)中，解決ONU的注冊沖突的方案有兩種：隨機延遲時間法和隨機跳過開窗法。同步與測距技術(shù)同步與測距技術(shù)3 3211. OLT在T1時刻發(fā)送 GATE；2. ONU在T2時刻接收到GATE ,此時復位本地計數(shù)器，時間戳置為 T1；3. ONU在T3時刻發(fā)送REPORT, 此時填入的時間戳為 T4；4. OLT在T5時刻接收到REPORT。最后RTT由下面的公式得出：RTT = T2-T1+T5-T3 = T5-T4其中 ： T4 = T1（時間戳） +（T3

13、 T2）(絕對時間長度）同步與測距技術(shù)422計算出RTT后，OLT據(jù)此給ONU發(fā)送GATE幀，例如，如果OLT希望在T1時刻接收ONU的數(shù)據(jù)，則在GATE幀中給ONU的起始時間為T0T1-RTT。同步與測距技術(shù)5PON口發(fā)光功率+3，分光比1：4，跳轉(zhuǎn)衰減3db，光纖長度50km（光衰0.3db/km)，ONU收光功率為多少？若ONU無法正常注冊，可能的原因?23發(fā)現(xiàn)握手操作完成發(fā)現(xiàn)時間窗口隨機延遲時間開始REGISTER_REQREGISTERGATEREGISTER_ACK廣播通道單播通道發(fā)現(xiàn)處理的握手消息流程OLTONUGate（1）OLT通過gate廣播含有有注冊窗口的起始時間、窗口大

14、小和同步時間；（2）OLT通過gate普通幀請求ONU回送ack的grant信息； （3）OLT、ONU可以相互請求重新注冊； （4）認證機制：基于MAC認證注冊技術(shù)注冊技術(shù)24什么是DBA? - DBA, Dynamically Bandwidth Assignment( - DBA, Dynamically Bandwidth Assignment(動態(tài)帶寬分配動態(tài)帶寬分配) ) - DBA - DBA是一種能在微秒或毫秒級的時間間隔內(nèi)完成對上行帶寬的動是一種能在微秒或毫秒級的時間間隔內(nèi)完成對上行帶寬的動態(tài)分配的機制態(tài)分配的機制為什么需要DBA？ - - 可以提高可以提高PONPON端口的

15、上行線路帶寬利用率端口的上行線路帶寬利用率 - - 可以在可以在PONPON口上增加更多的用戶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)的業(yè)務(wù)l提高最大帶寬利用率無無DBA,DBA,利用率利用率40%40%有有DBA,DBA,利用率達到利用率達到8080% %l減小平均時延無無DBA:100msDBA:100ms有有DBA:10msDBA:34M-8M-2M3、開銷字節(jié)少，管理困難SDH1、世界性統(tǒng)一標準規(guī)范，建立標準的速率等級：基本速率155M幀結(jié)構(gòu)2、統(tǒng)一字節(jié)間插復用，指針的使用：SDH

16、信號中直接分/插出低速支路信號，節(jié)省設(shè)備，增加可靠性 3、豐富的用于運行維護（OAM）功能的開銷字節(jié)，保護完備 什么是什么是SDHSDH41SDHSDH網(wǎng)元的基本結(jié)構(gòu)網(wǎng)元的基本結(jié)構(gòu)1 1、線路接口、線路接口：完成線路信號STM-N的光-電轉(zhuǎn)換；進行管理開銷的處理。2 2、支路接口、支路接口：完成上、下業(yè)務(wù)信號。PDH：2M、34M、45M、140M；SDH：155M、622M、2.5G3 3、交叉矩陣、交叉矩陣：按需求對線路信號、支路信號中的VC進行交叉連接，實現(xiàn)線路-線路、線路-支路、支路-支路間的交叉連接；滿足上、下電路等功能。5 5、通信與控制、通信與控制：采集設(shè)備各單元的數(shù)據(jù)；通過DC

17、C通道傳到網(wǎng)關(guān)； 接收網(wǎng)管系統(tǒng)的命令并執(zhí)行4 4、定時電路、定時電路：對內(nèi)：向設(shè)備的各單元提供定時信號；對外：外定時；提取定時；保持/自由運行方式；定時基準倒換。6、公務(wù)、公務(wù)：提供公務(wù)聯(lián)絡(luò)電話。42SDHSDH設(shè)備的自愈保護機制設(shè)備的自愈保護機制 線性復用段保護線性復用段保護 環(huán)形網(wǎng)絡(luò)保護環(huán)形網(wǎng)絡(luò)保護 子網(wǎng)連接保護（子網(wǎng)連接保護（SNCP）1+1 線性復用段保護線性復用段保護1:N 線性復用段保護線性復用段保護通道保護環(huán)（通道保護環(huán)（PP）復用段保護環(huán)（復用段保護環(huán)（MSP）保護路由保護路由工作路由工作路由ABCD無錫無錫蘇州蘇州南京南京鎮(zhèn)江鎮(zhèn)江43WDMWDM的概念的概念把不同波長的光信號

18、復用到同一根光纖中進行傳送，這種方式我們把把不同波長的光信號復用到同一根光纖中進行傳送，這種方式我們把它叫做波分復用（它叫做波分復用（ Wavelength Division Multiplexing ）。）。 稀疏波分復用（稀疏波分復用（CWDM）：波長間隔大，一般為）：波長間隔大，一般為20nm 密集波分復用（密集波分復用（DWDM）：波長間隔小，小于等于）：波長間隔小，小于等于0.8nml1l2l1 l 2 ln44 OTN（Optical Transport Network）： 大容量高速率全業(yè)務(wù)接入的大容量高速率全業(yè)務(wù)接入的WDMSDH交叉保護交叉保護OTNOTN的概念理解的概念理解45OTNOTN的技術(shù)優(yōu)勢的技術(shù)優(yōu)勢OTU的支線路分離，調(diào)度升級靈活46什么是什么是PTNPTN47提出PTN是用于滿足運營商的IP化傳送需要：多業(yè)務(wù)需要支持各種業(yè)務(wù)類型在各種物理層網(wǎng)絡(luò)上的透明傳送，能夠承載 L3, L2, 以及L1業(yè)務(wù)。大業(yè)務(wù)量需要強大的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)擴展性，同時平滑支持現(xiàn)有TDM業(yè)務(wù)