EPON技術與組網(wǎng)應用20110324

2023年2月4日EPON技術與組網(wǎng)應用EPON技術介紹1EPON與傳統(tǒng)FTTX方式對比2EPON設備介紹4

提綱3EPON應用場景接入網(wǎng)的發(fā)展和特點接入網(wǎng)是各種業(yè)務落地與開展的基礎平臺結(jié)構(gòu)復雜，覆蓋廣，投資額大，維護工作量大，升級、技術替代不易多種接入手段并存，受業(yè)務、網(wǎng)絡現(xiàn)狀等因素影響，需要選擇最適宜的技術接入層往往成為帶寬和接入手段的瓶頸，需對其改造或優(yōu)化從簡單語音需求逐漸向數(shù)據(jù)、多媒體、綜合業(yè)務需求發(fā)展綜合業(yè)務應用對帶寬的要求越來越高、導致接入方式不斷增加不同的業(yè)務應用需要相應QOS技術保證接入技術一2.5Km3.5Km2KmVDSLADSL2/2+xDSL優(yōu)點：

有效利用銅纜資源，在銅纜已經(jīng)到位地區(qū)投資較少安裝、開通方便缺點：距離對帶寬存在一定影響出線率、串擾等還存在問題CO端大對數(shù)電纜的配線難度與機房面積占用高，下移帶來維護與供電難度接入技術二P2PEthernet光纖直驅(qū)優(yōu)點：技術成熟，帶寬大，無需終端缺點：大量占用干線光纖資源（即使采用單纖雙向技術），局端設備出線以及配線難度高，規(guī)模應用幾乎不可能。光器件不能共享，成本高業(yè)務單一FTTB/N/F＋LAN優(yōu)點：技術成熟，帶寬大

缺點：前期投入大，投資回收受用戶滲透率影響多級有源節(jié)點，維護、供電與故障定位困難業(yè)務單一什么是PON？PON： 即無源光網(wǎng)絡，PassiveOpticalNetwork的縮寫，一種基于P2MP拓樸的技術,所謂無源是指光配線網(wǎng)ODN不含有任何電子器件及電子電源，ODN全部由光分路器Splitter等無源器件組成，不需要貴重的有源電子設備。

上世紀90年代初提出PON概念1995年成立FSAN（FullServiceAccessNetworks)組織1996年ITU-T頒布G.982(PON標準建議）1998年ITU-T頒布G.983（APON標準建議）2000年12月成立IEEE802.3ah工作組，制定EPON標準建議2003年3月ITU-T頒布G.984（GPON標準建議）上世紀90年代末APON開始商用2003年6月美國三大運營商開始APON招標2003年8月日本NTT開始EPON招標2005年中國電信開始測試并部署EPON試驗網(wǎng)PON原理基本思想：在一定的物理限制和帶寬限制條件下，讓盡可能多的終端設備ONU來共享局端設備OLT和饋送光纖。工作原理： 下行：OLT將送達各個ONU的下行業(yè)務組裝成幀，以廣播的方式發(fā)給多個ONU，也就是通過光分路器分為N路獨立的信號，每路信號都含有發(fā)給所有特定ONU的幀，各個ONU只提取發(fā)給自己的幀，將其它ONU的幀丟棄； 上行：從各個ONU到OLT的上行數(shù)據(jù)通過時分多址（TDMA）方式共享信道進行傳輸，OLT為每個ONU都分配一個傳輸時隙。這些時隙是同步的，因此當數(shù)據(jù)包耦合到一根光纖中時，不同ONU的數(shù)據(jù)包之間不會產(chǎn)生碰撞。PON技術的特點優(yōu)點：多業(yè)務：PON系統(tǒng)要求提供語音，數(shù)據(jù)，視頻等業(yè)務接入，業(yè)務透明性好，實現(xiàn)真正意義的全業(yè)務接入與“三網(wǎng)合一”。高帶寬：EPON目前可以提供上下行對稱的1.25Gb/s的帶寬，并且隨著以太技術的發(fā)展可以升級到10Gb/s。GPON則是高達2.5Gb/s的帶寬。長距離接入：由于光纖的傳輸距離高達數(shù)百公里，所以實際上物理傳輸層的距離瓶頸在收發(fā)光信號的設備光器件上，目前PON標準規(guī)定距離為20km成本相對低：由于PON系統(tǒng)的ODN部分沒有電子部件，無需電源供應，因此容易鋪設，基本不用維護，建設維護成本低。設備相對簡單，系統(tǒng)對局端資源占用很少，系統(tǒng)初期投入低，擴展容易，投資回報率高。PON技術的特點優(yōu)點：擴展性好：目前PON網(wǎng)絡一般采用樹型網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，作為一種點到多點網(wǎng)絡，以一種扇出的結(jié)構(gòu)既節(jié)省光纖的資源，同時這種共享帶寬的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)能夠提供靈活的帶寬分配。對終端的接入無需增加主干部分的線路，另外，系統(tǒng)在設計增加了動態(tài)測距和分配時隙的技術，終端的增加和拆除不影響整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，所以，當系統(tǒng)需要擴充時，所需改動的部分最小，為工程實施提供了靈活的解決方案。良好的QoS保證；PON系統(tǒng)設計中，由于本身就是為電信運營商提供多業(yè)務接入而設計的技術方案，G/EPON系統(tǒng)對帶寬的分配和保證都有一套完整的體系。在不同業(yè)務的服務質(zhì)量、優(yōu)先級保證等技術措施上，提供了多種應用解決手段，實現(xiàn)用戶級的SLA，因此，用戶可根據(jù)接入的設備重要性的不同，分別設置不同的服務等級，對重要的用戶或重要的應用設備，設置及時、可靠的響應機制，從而實現(xiàn)了多業(yè)務、不同服務等級的綜合接入系統(tǒng)。無源光網(wǎng)絡是純介質(zhì)網(wǎng)絡，徹底避免了電磁干擾和雷電影響，極適合在自然條件惡劣的地區(qū)使用。PON技術的特點缺點：建網(wǎng)需要重新布線，但布線成本低于銅纜。網(wǎng)絡拓樸以星樹形為主（雖然有環(huán)形保護的變通方案，但成本效率不是最優(yōu)，PON最適合的就是末端接入）。國內(nèi)正處于規(guī)模應用開始階段，設備成本有待進一步降,尤其是FTTH模式。xPON組網(wǎng)接入網(wǎng)核心網(wǎng)駐地網(wǎng)1310nm1490nm1550nmONU（OpticalNetworkUnit）光網(wǎng)絡終端通常放置在用戶側(cè)OLT（OpticalLineTerminal）光線路終端通常放置在中心機房（CO）EPON基本特征遵循標準IEEE802.3-2005section5.OLT與ONU之間信號傳輸基于IEEE802.3以太網(wǎng)幀傳輸線路速率下行/上行：1.25

Gbit/s編碼方式為8B/10B碼邏輯分光比1：32以MAC控制子層的MPCP（multipointcontrolprotocol）機制為基礎，MPCP通過消息、狀態(tài)機和定時器來控制訪問P2MP的拓撲結(jié)構(gòu)P2P仿真子層是EPON/MPCP協(xié)議中的關鍵組件EPON工作原理－下行在ONU注冊成動后分配一個唯一的邏輯連接標識LLID；在每一個分組開始之前添加一個LLID，替代以太網(wǎng)前導符的最后兩個字節(jié)；OLT接收數(shù)據(jù)時比較LLID注冊列表，ONU接收數(shù)據(jù)時，僅接收符合自己的LLID的幀或者廣播幀。下行：廣播方式802.3幀格式EPON工作原理－上行OLT接收數(shù)據(jù)前比較LLID注冊列表；每個ONU在由局方設備【OLT】統(tǒng)一分配的時隙中發(fā)送數(shù)據(jù)幀；分配的時隙（通過測距技術）補償了各個ONU距離的差距，避免了各個ONU之間的碰撞。上行：TDMA方式EPON幀結(jié)構(gòu)采用802.3標準幀格式，分為上、下行幀下行幀是一個復合幀，包含多個變長數(shù)據(jù)包和同步標簽。每一個變長數(shù)據(jù)包是對應每一個特定地址的ONU的，數(shù)據(jù)格式遵從IEEE802.3標準，傳輸速率為１Gbps。每一個數(shù)據(jù)包都包含幀頭，變長數(shù)據(jù)包以及校驗碼幾部分。上行幀分為若干時隙，每個ONU偵聽時隙標志，在屬于自己的時隙上將數(shù)據(jù)發(fā)送出去，時隙結(jié)束時關閉發(fā)送。

前導碼7Bytes幀定界符1BytesDA6BytesSA6Bytes長度/類型2Bytes數(shù)據(jù)46—1500Bytes填充不定FCS4Bytes以太網(wǎng)MAC幀前導碼8BytesDA6BytesSA6Bytes長度/類型2Bytes數(shù)據(jù)46—1500Bytes填充不定FCS4Bytes5555SLD5555LLIDLLIDCRC8EPONMAC幀EPON系統(tǒng)中關鍵技術LLIDMPCP

定時與同步注冊測距

DBAOAM管理MPCPGATE（OLT發(fā)出）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)REPORT（ONU發(fā)出）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。REGISTER_REQ（ONU發(fā)出）在注冊規(guī)程處理過程中請求注冊。REGISTER（OLT發(fā)出）在注冊規(guī)程處理過程中通知ONU已經(jīng)識別了注冊請求。REGISTER_ACK（ONU發(fā)出）在注冊規(guī)程處理過程中表示注冊確認。MPCP幀格式注冊過程指OLT對系統(tǒng)中的ONU進行注冊，主要用于系統(tǒng)中增加ONU時或者ONU重新啟動時。在Discovery過程中ONU的執(zhí)行動作：在上電啟動或復位時，ONU進入Discovery狀態(tài)。等待來自OLT的“DiscoveryGate”消息。如果所收到的消息類型為Discovery，且消息中的邏輯PHYID與自己相同或為缺省值是，就對此消息做出應答。在discovery過程中OLT的執(zhí)行動作：OLT必須周期性的發(fā)送Discovery檢測幀。所有的“discoveryGate”幀都是以廣播方式發(fā)送的。測距補償因ONU距離不同而產(chǎn)生的時延差異：RTT（RoundTripTime）在注冊過程中，ONU對新加入的ONU啟動測距過程OLT使用RTT來調(diào)整每個ONU的授權時間OLT也可以在任何收到MPCPPDU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。RTT=T2-T1+T5-T3=T5-T4光纖保護倒換：骨干光纖冗余

OLT：采用單個PON端口，PON口處內(nèi)置1×2開關，由OLT檢測線路狀態(tài)光分路器：使用2:N光分路器；ONU：無特殊要求。光纖保護倒換：OLTPON口冗余

OLT：備用的OLTPON端口處于冷備用狀態(tài)，由OLT檢測線路狀態(tài)、OLTPON端口狀態(tài)，倒換應由OLT完成。光分路器：使用2:N光分路器；ONU：無特殊要求。光纖保護倒換：全保護

OLT：主、備用的OLTPON端口均處于工作狀態(tài)；光分路器：使用2個1:N光分路器；ONU：在PON端口前內(nèi)置開關裝置，由ONU檢測線路狀態(tài)，并決定決定主用線路，倒換應由ONU完成。EPON技術介紹1EPON與傳統(tǒng)FTTX方式對比2EPON設備介紹4

提綱3EPON應用場景PONvs.點到點光纖以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡PON：點到多點的樹形分支結(jié)構(gòu)局端設備和用戶端設備之間為全無源結(jié)構(gòu)可以節(jié)約主干光纖和局端設備的光接口可擴展性好，便于維護管理

SplitterFiberCOBusiness/ResidenceP2P光纖以太網(wǎng)：點到點結(jié)構(gòu)局端設備和用戶端設備之間采用獨立的一對或者一根光纖，用戶獨享，保密性好，局端和用戶端各需要1個光收發(fā)器業(yè)務透明性好，帶寬高，每個用戶的上下行帶寬都可以達到100Mbit/s甚至1000Mbit/s。消耗較多的主干光纖適合于用戶比較分散的場合FTTH的主要實現(xiàn)技術PONvs.點到點光纖以太網(wǎng)基于MC的點到點技術的兩種使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1或2根光纖到小區(qū)2N+2個光收發(fā)器設備占用局端機房空間小在傳輸過程中需要有源設備設備分級管理PON的接入方式只需鋪設1或2根光纖到小區(qū)需N+1個光收發(fā)器設備占用局端機房空間最小傳輸中不需有源設備設備集中管理局端用戶局端用戶小區(qū)交換機以32個結(jié)點為例32/64根光纖64個收發(fā)器P2PP2P1/2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PONvs.點到點光纖以太網(wǎng)無源分光器ONUONUIP數(shù)據(jù)網(wǎng)光電收發(fā)器OLTONUIP數(shù)據(jù)網(wǎng)MC接入PON接入PSTNCATV100M帶寬xG帶寬收發(fā)器運維盲點、故障率高無源網(wǎng)絡，無需維護單一業(yè)務全業(yè)務EPON技術介紹1EPON與傳統(tǒng)FTTX方式對比2EPON設備介紹4

提綱3EPON應用場景EPON的幾種典型應用OLTONTONU/ONTNTNT光纖光纖ONU光纖ONU光纖SNIUNIFTTOFTTBFTTHFTTCab金屬線或無線金屬線或無線FTTN(Node)FTTP(Point)FTTV(Village)其他應用FTTx應用模式綜述FTTX解決方案適用于商業(yè)用戶、住宅用戶；適用于新建、改造場景；適用于高端、低端用戶；適用于城市、農(nóng)村覆蓋等場景。完全滿足運營商對NGN接入網(wǎng)的要求。住宅IPTV/CATV統(tǒng)一網(wǎng)管UMSSplitterFE/GE/E1/WLAN商業(yè)用戶大樓ONTSBUModemModemModemPOTSVDSL2FEModemL2SwitchSplitterSplitterVOICEVIDEO/CATVFE/WLANIPTVGE/10GEOLTONT合波器CouplerRFGESFUMTU/SBUPOTSxDSLFEE1FTTN/FTTVFTTOFTTHFTTBMSAN/DSLAM小區(qū)或交接箱處銅線ONTONTSFUInternet軟交換FTTB(LAN)應用模式應用模式光纖到樓FTTB建網(wǎng)模式，多個寬帶用戶共享一套ONU，主要應用于新建小區(qū)場合，提供語音、數(shù)據(jù)、視頻綜合業(yè)務接入，該種模式滿足高帶寬業(yè)務接入要求，節(jié)省纖芯和上行數(shù)據(jù)端口資源，建網(wǎng)成本較FTTH模式低。末端采用五類網(wǎng)線，銅線接入距離在100米以內(nèi)，一般ONU設備放在樓內(nèi)。業(yè)務類型

支持VOIP語音業(yè)務、寬帶上網(wǎng)業(yè)務、高清電視業(yè)務、可視通訊等綜合業(yè)務的接入FTTB(DSL）應用模式應用模式光纖到樓FTTB建網(wǎng)模式，多個寬帶用戶共享一套ONU，主要應用以下兩種場合：（1）寬帶提速場合，“光進銅不退”，保留銅纜，寬帶下移，解決寬帶提速問題，語音提供方式不變；靈活滿足老城區(qū)改造需求，節(jié)省纖芯和上行數(shù)據(jù)端口資源，具有該種模式的建網(wǎng)成本較FTTH模式低。（2）新建區(qū)域：“光進銅退”，接入節(jié)點下移到樓內(nèi)或者小區(qū)，家庭網(wǎng)關HGW提供基于VoIP的語音,無需再鋪設主干電纜，此種情況適用于“我的E家”覆蓋地區(qū)。業(yè)務類型支持VOIP業(yè)務、寬帶上網(wǎng)業(yè)務、高清電視業(yè)務、可視通訊等綜合業(yè)務的接入。FTTH應用模式應用模式光纖入戶FTTH建網(wǎng)模式，每個用戶獨享一套ONT，主要應用于高端新建小區(qū)或者別墅區(qū)，實現(xiàn)家庭綜合通訊業(yè)務接入，該種模式的建網(wǎng)成本較高。業(yè)務類型支持VOIP語音業(yè)務、寬帶上網(wǎng)業(yè)務、高清電視業(yè)務、CATV業(yè)務、可視通訊等綜合業(yè)務的接入，根據(jù)業(yè)務需求類型，選擇不同的ONT終端。FTTO應用模式應用模式光纖到辦公室FTTO建網(wǎng)模式，單個或者多個寬帶用戶共享一套ONU，用于各種類型的OFFICE。該種方式和傳統(tǒng)的光電轉(zhuǎn)換或者PDH設備相比，在業(yè)務提供能力、節(jié)省主干光纖等方面具有較大的優(yōu)勢。業(yè)務類型支持VOIP業(yè)務、寬帶上網(wǎng)業(yè)務、高清電視業(yè)務、可視通訊、TDM專線等綜合業(yè)務的接入。FTTN\FTTV建設模式光纖在城區(qū)進小區(qū)(FTTN)或在農(nóng)村進自然村(FTTV)，網(wǎng)絡設備在該區(qū)域內(nèi)集中架設，語音通過銅纜接入到綜合接入設備（AG)或IAD，寬帶接入ADSL或VDSL綜合接入設備(AG)或IAD將用戶的語音業(yè)務分流到軟交換網(wǎng)絡，寬帶業(yè)務分流到IP網(wǎng)，目前正在實驗AG/IAD通過光纖上聯(lián)到IP城域網(wǎng)再到軟交換網(wǎng)極大地減少了銅纜使用數(shù)量。寬帶設備以ADSL和VDSL為主，但是要控制城市的ADSL規(guī)模，未來應該以VDSL2為主傳統(tǒng)建設模式的改進,控制了銅纜長度,可以部分解決帶寬問題,但要解決VDSL2距離受限問題,覆蓋半徑控制在500米內(nèi)。

EPON接入方案造價低廉，在農(nóng)村應用中比常規(guī)MSTP組網(wǎng)等方式低50%以上，但是比依靠LAN交換機匯聚的成本高，且傳輸距離不能超過20KM。OLT設備GE

城域網(wǎng)通過城域網(wǎng)SR接入軟交換分光器ONU政企客戶ONU農(nóng)村寬帶和語音綜合接入DSLAM/IADFEEPON設備在農(nóng)村(FTTV)的應用網(wǎng)吧一條街(FTTP)應用機房C系列InternetVoice。。。VOD

網(wǎng)吧現(xiàn)狀目前多采用ADSL實現(xiàn)接入，帶寬受限制，但網(wǎng)吧位置相對集中?？梢苑胖脽o源光耦合器在網(wǎng)吧集中點，匯聚多個網(wǎng)吧的流量。通過EPON可以向網(wǎng)吧提供動態(tài)或靜態(tài)分配帶寬的高質(zhì)量業(yè)務。可以按照網(wǎng)吧接入速率差別進行收費，用戶可以有多樣帶寬、優(yōu)先級選擇。splitter構(gòu)建軟交換網(wǎng)絡架構(gòu)，完成固網(wǎng)智能化改造；CN2新建與IP承載網(wǎng)改造，實施寬帶接入網(wǎng)升級和改造和“光進銅退”。繼續(xù)推進“光進銅退”，提升有線接入帶寬規(guī)模應用FTTB，小范圍應用FTTH。起步全面實施深化軟交換網(wǎng)絡解決語音接入

接入網(wǎng)絡的建設模式將主要以FTTB模式和FTTN、FTTV模式為主IPTV視頻業(yè)務承載結(jié)構(gòu)OLT/ZXA10C220BRASsplittersplitterPCONTD400STBPCSTBPCSTBIP網(wǎng)絡ONTD400MTU/F820MDU/9806HPCSTBModemPCSTBPCSTBModemsplitterONTD400樓道交換機一級組播復制和控制點二級組播復制和控制點三級組播復制和控制點12FEFEFEFEVDSL2/ADSL2+IPTV業(yè)務網(wǎng)絡CATV業(yè)務提供方式splitterZXPONC200…CATV合波器ZXPONF4251310/1490/1550nm1550nm1310/1490nm1310/1490/1550nm視頻監(jiān)控應用重慶電信采用EPON應用于江津、云陽、北碚、南坪、巴南110監(jiān)控項目，目前為止共計接入200多個接入點，全區(qū)的其他地區(qū)在建設中。應用于交通、公安、銀行、保險、煤礦、商務樓宇、家庭監(jiān)控等場合監(jiān)控業(yè)務的需要300K～10M上行帶寬（夜間監(jiān)控需要10M帶寬）ONUONUONUONUONUONUONUONUOLT道路監(jiān)控(不等光方案)應用TDMoverEPON應用——上海電信世貿(mào)大廈應用類型：商業(yè)大客戶專線業(yè)務業(yè)務類型：商客三層VPN互聯(lián)業(yè)務商客PPPOE撥號上網(wǎng)業(yè)務商客固定單IP上網(wǎng)業(yè)務商客固定多IP上網(wǎng)業(yè)務IPTV業(yè)務TDM2M業(yè)務上聯(lián)方式：TDM業(yè)務通過OLT的E1接口上聯(lián)到SDH設備其他業(yè)務均通過GE接口上聯(lián)到匯聚交換機S8505，在S8505上進行業(yè)務分流，分別上行到IPMANBRAS及IPTV平臺EPON承載WLAN應用校園網(wǎng)業(yè)務管理中心AAASERVERSNMPserver學生信息錄入終端PC機InternetAP新生入學報處教室圖書館宿舍樓教學樓規(guī)劃覆蓋區(qū)域規(guī)劃覆蓋區(qū)域校園、企業(yè)ＯＬＴＳＰＬＩＴＴＥＲEPON技術介紹1EPON與傳統(tǒng)FTTX方式對比2EPON設備介紹4

提綱3EPON應用場景EPON系列產(chǎn)品

局端設備OLT全光接入OLT中小容量OLT大容量OLT現(xiàn)有產(chǎn)品擴展混插xPON單板

用戶端設備ONU/ONTEPON和GPON終端系列FTTB+LAN、FTTB+DSL接入單元支持FTTH/FTTO/FTTB應用支持語音、數(shù)據(jù)（有線、WiFi）、視頻（IPTV/CATV）、TDM業(yè)務中興OLT設備簡介設備C200C220設備外型交換容量68G136G背板容量275G800G單框容量20個PON口40個PON口單機架容量180個PON口240個PON口上聯(lián)最大8GE上聯(lián)10GE：最大2×10GE上聯(lián)GE：8GE/4GE+4FETDM業(yè)務支持支持體積3U高，19英寸寬6U高，19英寸寬特點中等容量、高密度、無阻交換大容量、高密度、無阻交換主控和電源冗余保護支持支持中興EPONONU終端類型設備名稱F401D400D402D420D421D422F425F4299806HF820設備外型POTS接口2228/16/32以太網(wǎng)接口1GE4FE8FE4FE4FE4FE4FE4FE＋2GE8/16/24FEWiFi接口∨∨CATV接口∨E1接口48/16ADSL2+<96VDSL2<64應用場合FTTH、FTTOFTTHFTTB、FTTOFTTHFTTH、FTTOFTTH、FTTOFTTHFTTOFTTBFTTB、FTTO中興GPONONU終端系列設備名稱F601F641F622F625F628F6219806HF820設備外型POTS接口2228/16/32以太網(wǎng)接口1GE4FE4FE4FE