無源光網(wǎng)絡(luò)PON概述(EPON)

無源光網(wǎng)絡(luò)PON概述(EPON)第一頁，共41頁。提綱PON無源光網(wǎng)絡(luò)概述EPON原理EPON在光進(jìn)銅退中的應(yīng)用模式第二頁，共41頁。什么是PON？PassiveOpticalNetwork無源光網(wǎng)絡(luò)PON是一種點(diǎn)到多點(diǎn)（P2MP）結(jié)構(gòu)的無源光網(wǎng)絡(luò),上下行WDM復(fù)用，單纖雙向傳輸，全雙工；

PON由光線路終端OLT（OpticalLineTerminal）、光網(wǎng)絡(luò)單元ONU（OpticalNetworkUnit）和無源分光器POS（PassiveOpticalSplitter）組成；下行采用廣播方式上行采用TDMA方式OLTONUOpticalLineTerminal光線路終端OpticalNetworkUnit光網(wǎng)絡(luò)單元PassiveOpticalSplitter

無源分光器PSTNInternetCATVONUONUPassiveOpticalSplitter

無源分光器第三頁，共41頁。為什么選擇PON？PON（PassiveOpticalNetworks）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20KM；

2、更高的帶寬：對(duì)每用戶下行2.5Gor1G/上行1.25G（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。PON支持Triple－play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(duì)高帶寬業(yè)務(wù)的需求，如高清電視、實(shí)況轉(zhuǎn)播等，PON是三網(wǎng)合一的上佳方案。PON標(biāo)準(zhǔn)完善，綜合業(yè)務(wù)支持好，技術(shù)要求高<1Mbps3M8M25M100MADSL/ADSL2+CopperBasedVDSL/ADSL2+CopperBasedPONFiberBased2002200320062010時(shí)間帶寬互聯(lián)網(wǎng)視頻會(huì)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(huì)議Game實(shí)況TVVoDHDTV<3km<2km<1km~20km覆蓋半徑第四頁，共41頁。PON技術(shù)發(fā)展歷程上世紀(jì)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(biāo)準(zhǔn)建議）1998年ITU-T頒布G.983（APON標(biāo)準(zhǔn)建議）2000年12月成立IEEE802.3ah工作組，制定EPON標(biāo)準(zhǔn)建議2003年3月ITU-T頒布G.984（GPON標(biāo)準(zhǔn)建議）上世紀(jì)90年代末APON開始商用2003年6月美國三大運(yùn)營商開始APON招標(biāo)2003年8月日本NTT開始EPON招標(biāo)2005年中國電信開始測試并部署EPON試驗(yàn)網(wǎng)第五頁，共41頁。PON的定義和組成PON（PassiveOpticalNetwork）無源光網(wǎng)絡(luò)的定義

PON是一種應(yīng)用于接入網(wǎng)，局端設(shè)備（OLT）與多個(gè)用戶端設(shè)備（ONU/ONT）之間通過無源的光纜、光分/合路器等組成的光分配網(wǎng)（ODN）連接的網(wǎng)絡(luò)。在OLT(光線路終端)和ONU(光網(wǎng)絡(luò)單元)之間的ODN(光分配網(wǎng)絡(luò))沒有任何有源電子設(shè)備的光接入網(wǎng)。無源光網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成OLT（OpticalLineTerminal）－光線路終端ONU（OpticalNetworkUnit）－光網(wǎng)絡(luò)單元ONT（OpticalNetworkTerminal）－光網(wǎng)絡(luò)終端ODN（OpticalDistributionNetwork）－光分配網(wǎng)第六頁，共41頁。PON的定義和組成（續(xù)）第七頁，共41頁。PON單纖雙向傳輸機(jī)制PON系統(tǒng)采用WDM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)單纖雙向傳輸。為了分離同一根光纖上多個(gè)用戶的來去方向的信號(hào)，采用以下兩種復(fù)用技術(shù)：下行數(shù)據(jù)流采用廣播技術(shù)；上行數(shù)據(jù)流采用TDMA技術(shù)。1490nm1310nm第八頁，共41頁。PON系統(tǒng)組網(wǎng)方式第九頁，共41頁。PON保護(hù)方式全保護(hù)方式骨干光纖保護(hù)方式第十頁，共41頁。PON技術(shù)概述相同的拓?fù)洹狿2MP光纖APONEPONGPON封裝協(xié)議不同F(xiàn)SAN提出，ITU-T標(biāo)準(zhǔn)化；ATM封裝；目前標(biāo)準(zhǔn)化最完善；沒有得到市場認(rèn)可。IEEEEFM工作組標(biāo)準(zhǔn)化，編號(hào)802.3ah；以太網(wǎng)封裝；國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)制定完成；產(chǎn)品開始在市場上迅速應(yīng)用。FSAN提出，ITU-T標(biāo)準(zhǔn)化G.984.x；ATM、GEM封裝；標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)完成；支持廠家極少。第十一頁，共41頁。PON標(biāo)準(zhǔn)體系的異同第十二頁，共41頁。主流PON技術(shù)對(duì)比第十三頁，共41頁。提綱PON無源光網(wǎng)絡(luò)概述EPON原理EPON在光進(jìn)銅退中的應(yīng)用模式第十四頁，共41頁。EPON工作原理-幀結(jié)構(gòu)基于802.3幀格式新增LLID：用于在OLT上標(biāo)識(shí)ONU第十五頁，共41頁。LLID定義定義廣播與單播實(shí)現(xiàn)

a.廣播：MODE=1或者LLID=0x7FFFb.單播：MODE=0且LLID!=0x7FFF第十六頁，共41頁。EPON工作原理－下行在ONU注冊成動(dòng)后分配一個(gè)唯一的LLID；在每一個(gè)分組開始之前添加一個(gè)LLID，替代以太網(wǎng)前導(dǎo)符的最后兩個(gè)字節(jié)；OLT接收數(shù)據(jù)時(shí)比較LLID注冊列表，ONU接收數(shù)據(jù)時(shí)，僅接收符合自己的LLID的幀或者廣播幀。廣播方式第十七頁，共41頁。EPON工作原理－上行OLT接收數(shù)據(jù)前比較LLID注冊列表；每個(gè)ONU在由局方設(shè)備統(tǒng)一分配的時(shí)隙中發(fā)送數(shù)據(jù)幀；分配的時(shí)隙補(bǔ)償了各個(gè)ONU距離的差距，避免了各個(gè)ONU之間的碰撞。TDMA方式第十八頁，共41頁。系統(tǒng)工作過程產(chǎn)生時(shí)間戳消息，用于系統(tǒng)參考時(shí)間通過MPCP幀指配帶寬進(jìn)行測距操作控制ONU注冊O(shè)NU通過下行控制幀的時(shí)間戳同步于OLT；ONU等待發(fā)現(xiàn)幀（gate）ONU進(jìn)行發(fā)現(xiàn)處理，包括：測距，指定物理ID和帶寬。ONU等待授權(quán)，ONU只能在授權(quán)時(shí)間發(fā)送數(shù)據(jù)ONU的操作OLT的操作第十九頁，共41頁。系統(tǒng)工作之關(guān)鍵技術(shù)LLID與仿真子層MPCP自動(dòng)化注冊和測距第二十頁，共41頁。LLID與仿真子層仿真子層的目的：使下層的P2MP網(wǎng)絡(luò)的處理方式看起來類似于多個(gè)P2P鏈路的集合。LLID的定義改變了以太網(wǎng)固有的特性，是傳輸質(zhì)量獲得可以控制的基礎(chǔ)。實(shí)現(xiàn)的方法：在每一個(gè)分組開始之前添加一個(gè)LLID，替代前導(dǎo)符的最后兩個(gè)字節(jié)。實(shí)現(xiàn)機(jī)制：在ONU注冊成動(dòng)后分配一個(gè)唯一的LLID；OLT接收數(shù)據(jù)時(shí)比較LLID注冊列表；ONU接收數(shù)據(jù)時(shí)，僅接收符合自己的LLID的或者廣播包。第二十一頁，共41頁。MPCP協(xié)議MPCP在OLT和ONU之間規(guī)定了一種控制機(jī)制——MPCP來協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)的有效發(fā)送和接收：系統(tǒng)運(yùn)行過程中上行方向在一個(gè)時(shí)刻只允許一個(gè)ONU發(fā)送位于OLT的高層負(fù)責(zé)處理發(fā)送的定時(shí)、不同ONU的擁塞報(bào)告，從而優(yōu)化PON系統(tǒng)內(nèi)部的帶寬分配MPCP有兩種GATE操作模式：初始化模式和普通模式。初始化模式用來檢測新連接的ONU，測量環(huán)路延時(shí)和ONU的MAC地址普通模式給所有已經(jīng)初始化的ONU分配傳輸帶寬第二十二頁，共41頁。MPCP幀格式五種類型的MPCP幀GATE（OLT發(fā)出）允許接收到GATE幀的ONU立即或者在指定的時(shí)間段發(fā)送數(shù)據(jù)REPORT（ONU發(fā)出）向OLT報(bào)告ONU的狀態(tài)，包括該ONU同步于哪一個(gè)時(shí)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(qǐng)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(shí)別了注冊請(qǐng)求。REGISTER_ACK（ONU發(fā)出）在注冊規(guī)程處理過程中表示注冊確認(rèn)。MPCP幀格式第二十三頁，共41頁。自動(dòng)注冊過程指OLT對(duì)系統(tǒng)中的ONU進(jìn)行注冊，主要用于系統(tǒng)中增加ONU時(shí)或者ONU重新啟動(dòng)時(shí)。在Discovery過程中ONU的執(zhí)行動(dòng)作：在上電啟動(dòng)或復(fù)位時(shí)，ONU進(jìn)入Discovery狀態(tài)。等待來自O(shè)LT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?yàn)槿笔≈凳?，就?duì)此消息做出應(yīng)答。在discovery過程中OLT的執(zhí)行動(dòng)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。第二十四頁，共41頁。自動(dòng)測距補(bǔ)償因ONU距離不同而產(chǎn)生的時(shí)延差異：RTT（RoundTripTime）在注冊過程中，ONU對(duì)新加入的ONU啟動(dòng)測距過程OLT使用RTT來調(diào)整每個(gè)ONU的授權(quán)時(shí)間OLT也可以在任何收到MPCPPDU的時(shí)候啟動(dòng)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(jī)延遲時(shí)間法和隨機(jī)跳過開窗法。RTT=(T5-T1)-（T3-T2)=T5-T4第二十五頁，共41頁。提綱PON無源光網(wǎng)絡(luò)概述EPON原理EPON在光進(jìn)銅退中的應(yīng)用模式第二十六頁，共41頁。xPON幾種典型的應(yīng)用模式FTTB光纖到樓宇FTTN/C光纖到交接箱FTTV光纖到鄉(xiāng)村FTTH光纖到戶最主要的應(yīng)用模式，新建的住宅樓、商用樓宇建議采用此模式；ONU放置于樓宇內(nèi)部，一般無需專用設(shè)備間。在不具備FTTB應(yīng)用條件的情況下，可選擇此種應(yīng)用模式；一般情況下，用于光進(jìn)銅不退的寬帶提速場合。農(nóng)村地區(qū)應(yīng)用，根據(jù)農(nóng)村的光纖光纜資源情況，分為光纖到行政村和光纖到自然村兩種；該類模式一步到位實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和話音綜合接入。高端住宅區(qū)可考慮該種模式；投資成本較高，僅適用于投資收益比高的地區(qū)。第二十七頁，共41頁。業(yè)務(wù)帶寬規(guī)劃單EPON接口覆蓋用戶測算 以上只是參考模型，實(shí)際PON口可覆蓋的用戶數(shù)需根據(jù)當(dāng)?shù)氐膸捯蠛蛯拵B透率而定。假設(shè)一個(gè)PON接口覆蓋寬帶用戶數(shù)為n，組播+點(diǎn)播＋寬帶上網(wǎng)＋語音<1G 100×2.5＋10×8+n×(8＋3)×30%）+（n×4×50%）+n×0.2<1000 計(jì)算結(jié)果：n≈121，單PON口可覆蓋120左右的寬帶用戶；城市地區(qū)如按50%的寬帶滲透率計(jì)算,單PON端口可覆蓋約250用戶；農(nóng)村地區(qū)如按20%的寬帶滲透率計(jì)算，一個(gè)PON端口可覆蓋約600用戶。！第二十八頁，共41頁。29FTTB關(guān)鍵問題－OLT覆蓋范圍EPON采用1000BASE-PX20時(shí)，上、下行R-S允許的最大衰耗都是25dB光纖衰耗系數(shù)(含熔接損耗)：0.4dB/km(上行)，0.3dB/km(下行)光纜線路富余度傳輸距離<=5km，取2dB傳輸距離<=10km，取2~3dB傳輸距離>10km，取3dB活動(dòng)連接頭損耗：0.5dB/個(gè)OLT的覆蓋范圍城市（典型情況7個(gè)活接頭)1:32分光：5km農(nóng)村（典型情況5個(gè)活接頭）1:32分光時(shí)：6.5km1:16分光時(shí)：13.75km1:8分光時(shí)：20km分光器插損光纖損耗系數(shù)×傳輸距離＋光分路器插損＋活動(dòng)連接頭損耗＋ODN光通道衰耗＋光纜線路富余度<EPONR-S點(diǎn)允許的最大衰耗第二十九頁，共41頁。FTTB（xPON＋LAN）應(yīng)用模式主要應(yīng)用于新建小區(qū)場合，該種模式滿足高帶寬業(yè)務(wù)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(shè)備放在樓內(nèi)。承載網(wǎng)SSIPTV網(wǎng)絡(luò)城域網(wǎng)光交接箱（內(nèi)置splitter）PCPHONEIPTVPCPCPHONE模式一模式二ONUOLTHUB第三十頁，共41頁。FTTB（xPON＋LAN）應(yīng)用場景的建議（1）組網(wǎng)分析：OLT集中放置在CO機(jī)房；ODN組網(wǎng)一般采用一級(jí)分光方式、集中設(shè)置并盡量靠近用戶；用戶帶寬分析：對(duì)于中低速率用戶（16Mb/s以下的下行速率），每EPON口建議支持256個(gè)用戶數(shù)；對(duì)于高速率用戶（20Mb/s以上的下行速率），每EPON口建議支持128個(gè)用戶數(shù)；網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣ㄗhMTU設(shè)備盡量靠近用戶，考慮到五類線的距離限制，中小容量，銅纜長度不超過100米；建議在樓道或者低壓井進(jìn)行建設(shè)；內(nèi)置IAD時(shí)，可只用一根五類線入戶，8芯中其中4芯用來傳數(shù)據(jù)，其余芯可以用于承載電話；考慮到用戶帶寬、MDU容量、ONU分布情況，建議每個(gè)PON口攜帶MTU不超過16個(gè)；當(dāng)ODN網(wǎng)沿道路鋪設(shè)時(shí)，利用現(xiàn)有管線，在個(gè)別情況下可能會(huì)采用鏈型組網(wǎng)形式，為了減少工程配置的復(fù)雜性，建議使用統(tǒng)一規(guī)劃的相同規(guī)格的非等分Splitter。第三十一頁，共41頁。FTTB（xPON＋LAN）應(yīng)用場景的建議（2）MDU基本要求：MDU提供多線卡槽位，寬帶、語音的板卡混插，可靈活調(diào)整；純寬帶：8～24線FE；窄帶：8～32線POTS；容量建議（內(nèi)置IAD/AG）可根據(jù)寬窄帶板卡的靈活配置，提供8FE+8POTS、8FE+16POTS、16FE+16POTS等滿足寬窄帶1：1、1：2的應(yīng)用需求；第三十二頁，共41頁。FTTB（xPON＋DSL）應(yīng)用模式主要應(yīng)用以下兩種場合：（1）老城區(qū)改造，“光進(jìn)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。（2）新建區(qū)域：“光進(jìn)銅退”，接入節(jié)點(diǎn)下移到樓內(nèi)或者小區(qū)，家庭網(wǎng)關(guān)HGW提供基于VoIP的語音，無需再鋪設(shè)主干電纜，此種情況適用于“我的E家”覆蓋地區(qū)。SSIPTV網(wǎng)絡(luò)城域網(wǎng)匯聚設(shè)備DSLAMmodemPCPhoneONU(內(nèi)置DSL)PSTNAG/接入網(wǎng)/交換機(jī)OLT光交接箱（內(nèi)置Splitter）第三十三頁，共41頁。FTTB（xPON＋DSL）應(yīng)用場景的建議（1）組網(wǎng)分析：OLT集中放置在CO機(jī)房；ODN組網(wǎng)一般采用一級(jí)分光方式、集中設(shè)置并盡量靠近用戶；用戶帶寬分析：對(duì)于中低速率用戶（16Mb/s以下的下行速率），每EPON口建議支持256個(gè)用戶數(shù)，采用ADSL2+方式；對(duì)于高速率用戶（20Mb/s以上的下行速率），每EPON口建議支持128個(gè)用戶數(shù)，采用VDSL2方式；網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣ㄗhMDU設(shè)備盡量靠近用戶。并結(jié)合已建的銅纜分配點(diǎn)的位置及供電情況，MDU容量較為靈活，建議在樓道或者低壓井進(jìn)行建設(shè)，銅纜長度100米到數(shù)百米；考慮到用戶帶寬、ONU容量、ONU拓?fù)浞植嫉惹闆r，建議每個(gè)PON口攜帶MDU不超過8個(gè)；當(dāng)ODN網(wǎng)沿道路鋪設(shè)時(shí)，利用現(xiàn)有管線，在個(gè)別情況下可能會(huì)采用鏈型組網(wǎng)形式，為了減少工程配置的復(fù)雜性，建議使用統(tǒng)一規(guī)劃的相同規(guī)格的非等分Splitter。第三十四頁，共41頁。FTTB（xPON＋DSL）應(yīng)用場景的建議（2）MDU基本要求MDU提供多線卡槽位，寬帶、語音的板卡混插，最大容量不宜過小，要求可靈活調(diào)整；純寬帶：24～96線ADSL2+或者16～64線VDSL2；窄帶：24～96線POTS；容量建議（內(nèi)置IAD/AG）ADSL2+模式下：24～48線ADSL2+，24～96線POTS，滿足寬窄帶1：1、1：2的應(yīng)用需求；VDSL2模式下：16～32線VDSL2，24～48線POTS；第三十五頁，共41頁。FTTV應(yīng)用模式應(yīng)用場景：農(nóng)村新建或改造場合。例如：農(nóng)村信息化，長距離接入，有效防止銅纜被盜。業(yè)務(wù)類型：高速上網(wǎng)、語音FEPOTSPOTSOLTSSIPTV網(wǎng)絡(luò)城域網(wǎng)PSTNxDSLmodem（不推薦）（推薦）第三十六頁，共41頁。FTTV應(yīng)用場景的建議（1）組網(wǎng)分析：OLT集中放置在鎮(zhèn)、縣級(jí)CO機(jī)房；ODN組網(wǎng)一般采用多級(jí)分光方式、鏈型組網(wǎng)，有條件時(shí)也可采用雙纖迂回路由；光纜覆蓋鎮(zhèn)區(qū)和集鎮(zhèn)，有條件時(shí)可以覆蓋到行政村；用戶帶寬分析：用戶基本按需提供2～4Mb/s的下行帶寬，考慮到集線比，每E