XX電信“光進銅退”技術介紹

0 XX電信“光進銅退”技術介紹 XX省郵電規(guī)劃設計院有限公司 2008年 3月 “ 光進銅退”技術介紹 1 FTTx應用模式分析和探討 PON 技術特點和優(yōu)勢 目錄 : ODN主要技術和解決方案 工程施工及應用示例 光進銅退組網(wǎng)方案 FTTB工程設計規(guī)范 2 “ 光進銅退”技術介紹 PON 技術特點和優(yōu)勢 1、 FTTH 發(fā)展趨勢 接入網(wǎng)是整個電信網(wǎng)最具有技術挑戰(zhàn)性的區(qū)域之一。為了滿足用戶對帶寬日益增長的要求，實現(xiàn)接入網(wǎng)的高速化、寬帶化和智能化，各種接入技術層出不窮，如 LAN、 xDSL、 CableModem、 PLC（電力線上網(wǎng)）等等，然而 FTTH(光纖到戶 )由于其高帶寬的優(yōu)點成為最理想的接入網(wǎng)技術，也是光纖接入網(wǎng)發(fā)展的一種最終形式。 FTTH是 20年來人們不斷追求的夢想和探索的技術方向，但由于成本、技術、需求等方面的障礙，至今還沒有得到大規(guī)模推廣。然而，這種局面最近有了很大的改觀，由于政策上的扶持和技術本身的發(fā)展，在沉寂多年后， FTTH 網(wǎng)再次成為熱點，步入快速發(fā)展期。新技術、新設備、新的網(wǎng)絡建設計劃不斷推出，引起了業(yè)界的關注。預計今后幾年， FTTH網(wǎng)將會有很大的發(fā)展。 FTTH當前有 P2P和 P2MP（ PON）兩種手段。而 PON (無源光網(wǎng)絡 )是通過單一平臺綜合接入語音、數(shù)據(jù)、視頻等多種業(yè)務的理想物理平臺，由于其易維護、高帶寬、低成本等優(yōu)點成為光接入中的佼佼者。從技術上看， P2MP中有 BPON（ APON）、 EPON、 GPON、 WDM PON等多種接入技術， EPON、 GPON 在未來 35 年內(nèi)是最重要的 FTTH 接入手段。 3 “ 光進銅退”技術介紹 PON 技術特點和優(yōu)勢 2、無源光網(wǎng)絡 EPON的技術特點 EPON 技術主要采用單纖波分復用技術，下行利用 1490nm 波長，采用 TDM 廣播方式進行傳輸，上行利用 1310nm 波長，采用 TDMA（時分多址接入）方式進行傳輸。 4 “ 光進銅退”技術介紹 PON 技術特點和優(yōu)勢 3、 EPON 的網(wǎng)絡結構 無源光網(wǎng)絡（ PON）技術是一種點到多點的光纖接入技術，它由局側的 OLT（光線路終端）、用戶側的 ONT（光網(wǎng)絡單元）以及 ODN（光分配網(wǎng)絡）組成?？梢造`活地組成樹型、星型、總線型等拓撲結構（典型結構為樹形結構）。所謂“無源”，是指 ODN中不含有任何有源電子器件及電子電源，全部由光分路器（ Splitter）等無源器件組成，因此其管理維護的成本較低， PON技術示意圖如圖所示。 5 “ 光進銅退”技術介紹 PON 技術特點和優(yōu)勢 3、 EPON 的網(wǎng)絡結構（續(xù)） 一套典型 EPON 系統(tǒng)主要由 OLT（光線路終端）、 ONT（光網(wǎng)絡單元）和 ODN（光配線網(wǎng)）等構成。 OLT位于中心局，提供 EPON系統(tǒng)與服務提供商核心數(shù)據(jù)、視頻和電話網(wǎng)絡之間的接口。 ONT 位于用戶端，提供用戶的數(shù)據(jù)、視頻和電話網(wǎng)絡與 EPON 之間的接口。 ODN 主要由一個或數(shù)個光分路器（ Splitter）來連接 OLT 和 ONT，它的功能是分發(fā)下行數(shù)據(jù)并集中上行數(shù)據(jù)。 OLT 既是一個交換機或路由器，又是一個多業(yè)務提供平臺，提供面向無源光纖網(wǎng)絡的光纖接口。 OLT 除了提供網(wǎng)絡集中和接入的功能外，還可以針對用戶的 QoS SLA的不同要求進行帶寬分配，網(wǎng)絡安全和管理配置。 Splitter 是一個簡單設備，它不需要電源，可以置于全天候的環(huán)境中，一般一個Splitter 的分線率為 2、 4或 8，并可以多級連接。在 EPON中，OLT 到 ONT 間的距離最大可達 20km，如果使用光纖放大器（有源中繼器），距離還可以延長。 EPON的網(wǎng)絡結構如圖所示 6 “ 光進銅退”技術介紹 PON 技術特點和優(yōu)勢 3、 EPON 的網(wǎng)絡結構（續(xù)） 接入網(wǎng) 核心網(wǎng) 駐地網(wǎng) 7 “ 光進銅退”技術介紹 PON 技術特點和優(yōu)勢 3、 EPON 的網(wǎng)絡結構（續(xù)） EPON 中的 ONT 采用了技術成熟而又經(jīng)濟的以太網(wǎng)絡協(xié)議，在中帶寬和高帶寬的 ONT中實現(xiàn)了成本低廉的以太網(wǎng)第二層或第三層交換功能。這種類型的 ONT 可以通過層疊來為多個最終用戶提供相當高的共享帶寬。因為都使用以太網(wǎng)協(xié)議，在通信的過程中，就無需協(xié)議轉換，而實現(xiàn) ONT 對用戶數(shù)據(jù)的透明傳送。當然，對于光纖到家（ FTTH）的接入方式， ONT可以不需要交換功能，從而能在極低的成本下為終端用戶分配所需的帶寬。 遠程業(yè)務分配控制（ remote provisioning）管理可以讓運營商通過對用戶不同時段的不同業(yè)務需求做出響應，這樣可以提高用戶滿意度。運營商可以通過中心管理系統(tǒng)對 OLT、 ONT 等所有網(wǎng)絡單元設備進行管理，同時可以很靈活地根據(jù)用戶的需要來動態(tài)分配帶寬。 8 “ 光進銅退”技術介紹 PON 技術特點和優(yōu)勢 4、 EPON 的關鍵技術 EPON系統(tǒng)的設計主要在以太網(wǎng)模型的物理層和 MAC層，其關鍵技術都在 MAC 控制層上完成，即一般而言的 PON 傳輸層。傳輸匯聚層負責 OLT 和多個 ONT 之間在下行方向和上行方向以太網(wǎng)信元的正確傳輸，保證 OLT和 ONT的發(fā)送和接收機調(diào)準在正確的光功率電平上；并控制每個 ONT 的上行傳輸，避免上行以太網(wǎng)信元的碰撞。其包含如下幾個主要關鍵技術： A、測距： EPON為點對多點拓撲結構，采用 TDMA 技術實現(xiàn)信息傳送。各個 ONT與 OLT之間的邏輯距離是不相等的。 OLT需要有一套測距功能來測試每一個 ONT與 OLT 之間的邏輯距離，并據(jù)此來指揮 ONT調(diào)整其信號發(fā)送延時，使不同距離的 ONT 所發(fā)送的信號能在 OLT 處準確地復用在一起。目前采用比較成熟的數(shù)字計時技術的帶內(nèi)開窗測距法被大部分設備制造商所采納。 9 “ 光進銅退”技術介紹 PON 技術特點和優(yōu)勢 4、 EPON 的關鍵技術（續(xù)） B、帶寬分配：上行方向信道中的傳輸是采用時分復用接入方式來共享光纖的，各個 ONT 收集來自用戶的信息并 1.25Gbit/s 以上的高速向 OLT 發(fā)送數(shù)據(jù)，不同的 ONT發(fā)送的數(shù)據(jù)占用不同的時隙。隨著各種寬帶業(yè)務的發(fā)展，用戶對帶寬的需求肯定越來越大，如何根據(jù)不同用戶的業(yè)務類型與業(yè)務特點合理分配信道帶寬，使網(wǎng)絡提供者以一套最有效的手段利用網(wǎng)絡資源，是決定 EPON 系統(tǒng)性能的關鍵技術之一。 C、時鐘提?。簩τ谙到y(tǒng)的高速率，快速同步是必須解決的核心問題。而其中 ONT和 OLT 以及上下行比特碼的時鐘一致是其中的關鍵，目前一般都采用 PLL（鎖相環(huán)）從下行信號中提取時鐘，利用幀同步字檢測方式實現(xiàn)幀同步。 10 “ 光進銅退”技術介紹 PON 技術特點和優(yōu)勢 4、 EPON 的關鍵技術（續(xù)） D、攪動：由于 PON 固有的組播特性，為了保證信息有起碼的保密性，系統(tǒng)必須采用所謂攪動的保護措施。該措施介于傳輸系統(tǒng)擾碼和高層編碼之間，這種攪動功能實施信息擾碼并能為信息保密提供低水平的保護。 E、同步接收： EPON 是一個網(wǎng)同步系統(tǒng)，需要實現(xiàn) OLT 與ONT 之間的快速同步。各個 ONT 與 OLT 都需要有一個同步接收的問題，否則一旦發(fā)生 bit錯位或者相位突變，數(shù)據(jù)接收錯誤不但影響到數(shù)據(jù)嚴重丟失，不斷重傳，還有可能導致網(wǎng)絡擁塞和網(wǎng)絡癱瘓。 11 “ 光進銅退”技術介紹 PON 技術特點和優(yōu)勢 5、 EPON 的建設優(yōu)勢（續(xù)） 基于 FTTH/FTTB網(wǎng)絡結構， EPON 系統(tǒng)可以帶來多方面的好處。 （ 1）由于 EPON 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，建設成本低。 EPON系統(tǒng)對局端資源占用很少，模塊化程度高，擴展容易，投資回報率高。同時大多數(shù) EPON 系統(tǒng)都是一個多業(yè)務平臺，對于向全 IP 網(wǎng)絡過渡是一個很好的選擇。 （ 2） EPON 目前可以提供上下行對稱的 1.25Gbit/s 的帶寬，并且隨著以太網(wǎng)技術的發(fā)展可以升級到 10Gbit/s，能滿足對于未來高寬帶 Internet需求。 12 “ 光進銅退”技術介紹 PON 技術特點和優(yōu)勢 5、 EPON 的建設優(yōu)勢（續(xù)） （ 3） EPON 作為一種點到多點網(wǎng)絡，以一種扇出的結構既節(jié)省光纖的資源，同時這種共享帶寬的網(wǎng)絡結構能夠提供靈活的帶寬分配。 （ 4） EPON 可以通過在 OLT 與 ONT 之間的單元開銷，通過DiffServ 來實現(xiàn)和保證不同用戶的 QoS。 （ 5） EPON 技術與 xDSL 技術比較 從上表可以看出 FTTH（ EPON）傳輸距離長，可以大大節(jié)省接入點機房數(shù)量及機房配套設施需求，并且還可以滿足真正意義“三網(wǎng)融合”的帶寬需求。 13 “ 光進銅退”技術介紹 PON 技術特點和優(yōu)勢 6、 EPON 網(wǎng)絡運行維護的特點 相對于現(xiàn)有的 DSL 寬帶接入網(wǎng)和 LAN 接入網(wǎng)，當前的FTTH 網(wǎng)運維方面具有一些新的特點： 1)、多業(yè)務運行導致的多專業(yè)綜合維護。傳統(tǒng)的 ADSL 網(wǎng)和 LAN 接入網(wǎng)均是單業(yè)務接入網(wǎng)，僅承載寬帶上網(wǎng)業(yè)務，運維主要涉及數(shù)據(jù)和線路專業(yè)。而 FTTH 網(wǎng)絡是個綜合接入平臺，支持包括語音、數(shù)據(jù)、視頻、專線等多種業(yè)務和應用，覆蓋了目前電信網(wǎng)上的大多數(shù)專業(yè)領域，包括線路、接入、交換、數(shù)據(jù)、終端、傳輸?shù)?。考慮到大規(guī)模開展 EPON網(wǎng)絡建設后的維護成本和維護效率， EPON網(wǎng)絡的維護必須采用多專業(yè)綜合維護模式，需要各專業(yè)的維護部門密切配合，要求維護人員具有更加全面的專業(yè)技能，掌握光纜線路、接入、終端、交換、數(shù)據(jù)、傳輸?shù)榷囝I域的專業(yè)知識，解決更加復雜的問題。 14 “ 光進銅退”技術介紹 PON 技術特點和優(yōu)勢 6、 EPON 網(wǎng)絡運行維護的特點（續(xù)） 2）、維護技術復雜，維護質(zhì)量要求高、維護難度大。ADSL 和 LAN 接入網(wǎng)的技術相對簡單，維護指標要求相對不高，技術難度較小。而 EPON 網(wǎng)絡則承載多種業(yè)務與應用，涉及到很多技術領域，技術復雜度遠高于 ADSL，故障的產(chǎn)生原因復雜，使得 EPON 網(wǎng)絡的維護難度很高。例如，光纖光纜的連接遠較銅纜復雜，涉及到精密、復雜的工序和工具，光纖光纜的維護質(zhì)量要求也很高（特別是接頭質(zhì)量、光纖的彎曲半徑、防塵防水等）。這要求運維人員能夠掌握復雜的維護技術，解決很多復雜的故障，并做好日常的監(jiān)測和巡查。 15 “ 光進銅退”技術介紹 PON 技術特點和優(yōu)勢 6、 EPON 網(wǎng)絡運行維護的特點（續(xù)） 3）、設備和技術不夠成熟、維護技術手段缺乏。 ADSL 和 LAN 接入技術和設備已經(jīng)非常成熟，有成熟的維護流程和有效的維護工具（如各種儀器儀表、網(wǎng)絡質(zhì)量分析系統(tǒng)等）。但 FTTH 技術還處于快速發(fā)展期，還有待于進一步成熟，這給運維帶來很大壓力。點到點光以太網(wǎng)和 GPON 設備的成熟尚待時日， EPON 技術基本成熟，但互通性尚未實現(xiàn)，設備維護管理能力、穩(wěn)定性和可靠性也有待完善， EPON 相關的光纖光纜、光器件技術也處在演進過程中，相關的新產(chǎn)品、新工藝有待通過長期運行進行評估。這種技術上的不成熟性給大規(guī)模發(fā)展 EPON 網(wǎng)絡后的運營維護帶來很大的不確定性。相關的維護手段缺乏，主要體現(xiàn)在目前缺少維護 EPON 網(wǎng)絡所需要的專用儀器儀表和設備的運行維護管理能力不足，難以滿足大規(guī)模發(fā)展 EPON 的需求。 16 “ 光進銅退”技術介紹 PON 技術特點和優(yōu)勢 4）、 EPON網(wǎng)絡對故障處理速度要求更高。傳統(tǒng) ADSL接入網(wǎng)僅承載 Internet接入業(yè)務，對故障處理速度沒有嚴格的要求。但 EPON 是個多業(yè)務承載網(wǎng)，一旦發(fā)生網(wǎng)絡故障將對多種電信業(yè)務產(chǎn)生影響，這對 EPON 網(wǎng)絡的維護響應速度提出更高的要求，需要有更好的技術手段進行故障定位和處理，有更好的維護體制以保證各故障處理環(huán)節(jié)的高效協(xié)同。 6、 EPON 網(wǎng)絡運行維護的特點（續(xù)） 17 “ 光進銅退”技術介紹 PON 技術特點和優(yōu)勢 5）、 EPON 線路傳輸性能相對比較穩(wěn)定，維護的重點是終端和應用。傳統(tǒng)的 ADSL 和 LAN接入網(wǎng)維護的重點則是線路和用戶側問題。例如線路的故障大約為 30 40，用戶端問題，如 PPPOE 密碼丟失、PC 機故障等，占整體申告的 60左右。而 EPON 網(wǎng)絡由于采用光纖光纜作為傳輸媒質(zhì)，具有比較高的可靠性和穩(wěn)定性，線路故障的概率相對較小，光線路的維護成本相對較低。但另一方面，由于 EPON 是多業(yè)務綜合接入網(wǎng)，終端則較 ADSL Modem 復雜得多，終端和業(yè)務故障概率相對會比較大。 6、 EPON 網(wǎng)絡運行維護的特點（續(xù)） 18 “ 光進銅退”技術介紹 PON 技術特點和優(yōu)勢 7、 EPON 網(wǎng)絡對運行維護的要求 根據(jù)現(xiàn)有 ADSL網(wǎng)絡運行維護的經(jīng)驗，對 EPON網(wǎng)絡運行維護體系的基本要求是集中、靈活、高效、低成本。就 EPON 網(wǎng)絡運行維護而言，具有如下發(fā)展趨勢： 1)集中維護。國內(nèi)外 ADSL 接入網(wǎng)和國外 EPON 接入網(wǎng)運行維護的的經(jīng)驗表明：只有實現(xiàn)對網(wǎng)絡的集中化維護，才能節(jié)約維護成本，提高維護的規(guī)范化水平和維護質(zhì)量，改善客戶響應速度。 2)加強 EPON 網(wǎng)絡運維支撐系統(tǒng)等技術手段建設。集中維護需要一個高效的運維支撐系統(tǒng)，以實現(xiàn)實現(xiàn)運維過程自動化和標準化。運維支撐系統(tǒng)應該覆蓋從業(yè)務受理到派線到安裝、測試、業(yè)務申告、故障排除、故障處理反饋、營帳等多方面內(nèi)容。 19 “ 光進銅退”技術介紹 PON 技術特點和優(yōu)勢 7、 EPON 網(wǎng)絡對運行維護的要求（續(xù)） 3) EPON 終端應具有遠程管理能力，如采用 TR-069 的體系架構，可以實現(xiàn)對終端設備（包括 ONU）的自動配置和動態(tài)業(yè)務提供、軟件 /固件升級、狀態(tài)和性能監(jiān)控、故障診斷，具有標準化程度高、安全性好、部署靈活、維護成本低等優(yōu)點。 4) EPON 光線路的維護手段進一步完善。 EPON網(wǎng)絡光路維護儀器儀表進一步發(fā)展，以實現(xiàn)完整的測試解決方案 EPON 和 GPON 設備也應該提供更強大的包括線路測試與診斷，網(wǎng)絡質(zhì)量分析等在內(nèi)的運維功能。 “ 光進銅退”技術介紹 20 FTTx應用模式分析和探討 PON 技術特點和優(yōu)勢 目錄 : ODN主要技術和解決方案 工程施工及應用示例 光進銅退組網(wǎng)方案 FTTB工程設計規(guī)范 21 “ 光進銅退”技術介紹 FTTx應用模式分析和探討 業(yè)務需求和業(yè)務應用 業(yè)務應用催生多種應用模式 應用模式滿足豐富業(yè)務應用 IPTV CATV VOD 高速上網(wǎng) 在線游戲 VOIP 視頻 22 “ 光進銅退”技術介紹 FTTx應用模式分析和探討 目標用戶群體和業(yè)務需求分析 目標客戶群體 應用模式 業(yè)務類型 1 業(yè)務類型 2 業(yè)務類型 3 業(yè)務類型 4 一般公眾客戶 FTTCab 高速上網(wǎng) VOIP語音 中高端公眾 用戶 FTTB 高速上網(wǎng) VOIP語音 IPTV 信息化社區(qū) FTTH FTTB 高速上網(wǎng) VOIP語音 IPTV 局域網(wǎng) 別墅小區(qū) FTTH 高速上網(wǎng) VOIP語音 IPTV 商業(yè)客戶 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