PON簡介-Internal

1、PON簡介-Internal【PONPON的簡介的簡介】【說明說明】：本文中的所有示意圖以及討論內(nèi)容都是出于我自己對PON的理解， 沒有任何公司official的定義。同時， 為了使該PPT簡單明了， 中間應(yīng)用了一些非標(biāo)準(zhǔn)的描述，沒有嚴(yán)格的科學(xué)術(shù)語的定義。我之所以想寫這個PPT， 希望能將我所知道的東西和大家共享。如有錯誤， 請見諒。特此說明。前幾天，開了個光傳送網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)會，雖然我沒有參加， 但是對于標(biāo)準(zhǔn)會的內(nèi)容還是非常感興趣。【標(biāo)準(zhǔn)會】討論的議題：PTN設(shè)備的意識形態(tài)已經(jīng)相關(guān)技術(shù)發(fā)展方向。ROAD的測試分組無線網(wǎng)絡(luò)的承載以太網(wǎng)保護【標(biāo)準(zhǔn)會】的頭腦風(fēng)暴議題：1.云計算對于傳送網(wǎng)絡(luò)的影響。【散

2、談散談】【PON】：一種高效的有線接入技術(shù)。對于傳送網(wǎng)絡(luò)的影響：目前，PON所完成的是三網(wǎng)合一，怎樣完成對PON的多業(yè)務(wù)接口問題。1.是否在傳送網(wǎng)絡(luò)中引入IP的概念，以及怎樣引入?！旧⒄勆⒄劇俊綩TN】：現(xiàn)在炒得非?；馃幔坪跽麄€光網(wǎng)絡(luò)平面就是一個OTN了。其實，說簡單一點， OTN也就是一個改進型的SDH網(wǎng)絡(luò)， 只是中間有一個Trick, 及將WDM也趁亂定義進了OTN中。這就形成了一個典型的這就形成了一個典型的【小孩游戲小孩游戲】。在光網(wǎng)絡(luò)中， 只要是有點基本常識的都知道，WDM的重要性。那么， 現(xiàn)在問題就是這樣了：你認為OTN有問題？那么你就認為WDM有問題。這樣你就將在公眾的面前被【唾

3、棄】。其實真的沒有這個必要，我們從事光網(wǎng)的工作，只是希望對于民族做更多有意義的事。希望中真正的技術(shù)層面上來討論一個民族有意義的東西。歡迎大家來討論。OTN其本身技術(shù)上的缺陷：適配成本高交叉成本高網(wǎng)絡(luò)增加了一個Overlay model?！旧⒄勆⒄劇俊綠MPLS引入光核心層】：是全光網(wǎng)絡(luò)在核心光網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)的雛形，將控制平面引入光核心網(wǎng)。其主要特點：實現(xiàn)波長交換。實現(xiàn)波長的自動保護方案。主要是引入的控制平面。波長的收發(fā)光性能指標(biāo)的自動調(diào)整。對于WDM網(wǎng)絡(luò)， 這是一個重大的進步的里程碑，標(biāo)志傳統(tǒng)的WDM從增加波長和單波長帶寬的理念，開始向全方位的智能光網(wǎng)發(fā)展。1.由于控制平面引入WDM網(wǎng)絡(luò)，OTN中

4、間的業(yè)務(wù)保護功能將極大失去意義?！旧⒄勆⒄劇俊綪ON】：Passive Optical Network：無源光纖網(wǎng)絡(luò)PON（無源光網(wǎng)絡(luò)）是指（光配線網(wǎng)）中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(shè)備。一個無源光網(wǎng)絡(luò)包括一個安裝于中心控制站的光線路終端（OLT），一級一批配套的安裝于用戶場所的光網(wǎng)絡(luò)單元（ONUs）。在OLT與ONU之間的光配線網(wǎng)（ODN）包含了光纖以及無源分光器或者耦合器。說明： 我們在理解PON的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和概念以前， 我們帶著以下的問題去分析和學(xué)習(xí)：PON的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)PON的數(shù)據(jù)封裝適配（Adapter）PON的

5、關(guān)鍵技術(shù)（DBA等）【PON的基本概念的基本概念】【PON】的基本框架圖。【PON的基本概念的基本概念】【ONU】【終端用戶】【ONU】【終端用戶】【ONU】【終端用戶】【Splitter】【OLT】從整個網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)來看，接入網(wǎng)絡(luò)是最為重要的，無論是有線接入還是無線接入。目前大家關(guān)注，最需要突破的地方就在于連接網(wǎng)絡(luò)主干和局域網(wǎng)以及家庭用戶之間的一段，這就是常說的“最后一公里最后一公里”，這是個瓶頸。這里我們主要探討有線接入的概念。1. T1/E1或SONET/SDH接入。成本太高，并且對于主體Data業(yè)務(wù)不適應(yīng)。2. ADSL接入由于其距離和選線率的限制使其費用偏高、用戶群不易擴展。3. Ca

6、ble Modem方式。目前在網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)上和服務(wù)的提供上都還有一些問題。我個人認為， 這種接入方式是一種非常理想的有線接入方式。其沒有發(fā)展的原因主要源于這種技術(shù)并非屬于電信的網(wǎng)絡(luò)。而廣電的通信技術(shù)能力不具備和電信網(wǎng)絡(luò)相提并論的實力。4. 電線接入技術(shù)。主要是安全性，帶寬和網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定性的問題，為大家不看好。5. Ethernet接入由于用戶實裝率過低而使得本身的成本優(yōu)勢蕩然無存，同時由于安全和服務(wù)質(zhì)量難以保證受到廣泛批評。【PON的基本概念的基本概念】無源光網(wǎng)絡(luò)PON(Passive Optical Network)：指ODN（Optical Distribution Network：光配線網(wǎng)）

7、不含有任何電子器件及電子電源，ODN全部由光分路器（Splitter：分支器）等無源器件組成，不需要貴重的有源電子設(shè)備。 PON網(wǎng)絡(luò)的突出優(yōu)點是消除了戶外的有源設(shè)備，所有的信號處理功能均在交換機和用戶宅內(nèi)設(shè)備完成。而且這種接入方式的前期投資小，大部分資金要推遲到用戶真正接入時才投入。雖然PON的傳輸距離比有源光纖接入系統(tǒng)的短，覆蓋的范圍較小，但它造價低，無須另設(shè)機房，維護容易。因此這種結(jié)構(gòu)可以經(jīng)濟地為居家用戶服務(wù)。 PON的復(fù)雜性在于信號處理技術(shù)。在下行方向上，交換機發(fā)出的信號是廣播式發(fā)給所有的用戶。在上行方向上，各ONU必須采用某種多址接入?yún)f(xié)議如時分多路訪問TDMA（Time Divisio

8、n Mutiple Access）協(xié)議才能完成共享傳輸通道信息訪問。 PON技術(shù)主要有： APON， BPON， EPON和GPON?！綪ON的基本概念的基本概念】PON的概念最初源于ATM的概念， 這里我們可以看出一個簡單的圖示概念。【PON的基本概念的基本概念】ATMAPONBPONGPONETHERNETEPON/G(E)PON這里， 有個基本概念需要理解，GPON和G（E）PON是不同的。從前面的示意圖可以看出， GPON是源于ATM的技術(shù)，ATM技術(shù)的典型思維方式就是， Everything over ATM，雖說這是ATM失敗的地方， 同時， 對于整體通信網(wǎng)絡(luò)來看， ATM是現(xiàn)代網(wǎng)

9、絡(luò)的鼻祖。奠定了現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的方向。簡單的說GPON是支持Multi-Service， 同時支持QoS。GEPON是EPON的技術(shù)，EPON包含GEPON， GEPON只是傳送速率是G級別而已。簡單地說EPON主要是支持Data， 對于多業(yè)務(wù)是采用PW的概念?！綪ON的基本概念的基本概念】GPON的技術(shù)相對EPON復(fù)雜，導(dǎo)致成本相對較高。但是， 這里有一個基本概念， 當(dāng)產(chǎn)品的數(shù)量達到一定程度后， 產(chǎn)品的成本就非常低了。這里， 我只是純粹地從技術(shù)復(fù)雜程度來定義。事實上：最終是采用GPON， EPON或者是混合采用決定于【產(chǎn)業(yè)鏈】的需求， 以及ISP運用商的最終決策。因為【量】是能導(dǎo)致成本下降。就

10、目前的情況可以明顯看出：GPON基本已經(jīng)勝利， 最少在中國范圍內(nèi)?！卷槺阏?wù)勔粋€真實的笑話】：前幾天， 我給我父親買了臺電視，安裝時需要一根接電視的同軸線，大家猜猜，多少錢？三個價： 900元， 300元，最便宜的150元！怎樣， 厲害吧， 現(xiàn)在一般性能很好的【無線路由器】也是80-100元左右， 一根價值2-5元的同軸電纜，可以買到這樣的價格，驚訝吧?？磥?，整個社會都是【劉伯溫的桔子了】【PON的基本概念的基本概念】目前PON的出現(xiàn)最根本的一個原因在于：中國政府定義的【三網(wǎng)合一】政策。目前主要的有線接入兩種技術(shù)解決：-PON-CableADSL等技術(shù)， 由于其帶寬的限制， 沒有什么前途了?！?/p>

11、PON的基本概念的基本概念】PON目前的主流技術(shù)主要有：EPON和GPONPON的主要技術(shù)特點：無源光網(wǎng)絡(luò)單光纖支持雙向數(shù)據(jù)通道動態(tài)帶寬分配（DBA）PON是一種典型的點到多點（P2MP）的無源光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。PON主要結(jié)構(gòu)單元：pOLT：Optical Line Terminal 光線路終端pONU：Optical Network Unit 光網(wǎng)絡(luò)單元pPOS：Passive Optical Splitter 無源分光器【PON的基本原理的基本原理】PON的基本框架示意圖：【PON的基本原理的基本原理】【ONU】【終端用戶】【ONU】【終端用戶】【ONU】【終端用戶】【POS】【OLT】PON的

12、基本【上行上行】業(yè)務(wù)：【PON的基本原理的基本原理】【ONU】【終端用戶】【ONU】【終端用戶】【ONU】【終端用戶】【POS】【OLT】【1】【2】【3】123123PON的【上行上行】幀格式：【PON的基本原理的基本原理】PON的基本【下行下行】業(yè)務(wù)：【PON的基本原理的基本原理】【ONU】【終端用戶】【ONU】【終端用戶】【ONU】【終端用戶】【Splitter】【OLT】【1】【2】【3】1231231 23123PON的【下行下行】幀格式：【PON的基本原理的基本原理】GPON和EPON各有特點，這里我們主要說明一下其主要的區(qū)別和特點：l支持的業(yè)務(wù)類型有區(qū)別l成本和技術(shù)復(fù)雜程度有區(qū)別

13、l支持的網(wǎng)絡(luò)帶寬有區(qū)別l 數(shù)據(jù)的封裝格式不一樣下面我們就GPON和EPON各自的主要特點分析【PON的基本原理的基本原理】PON的基本【下行下行】業(yè)務(wù)：【PON的基本原理的基本原理】1. 點對多點的光纖傳輸和接入技術(shù)2. 下行采用廣播方式、上行采用時分多址方式3. 動態(tài)帶寬分配(DBA)4. 組網(wǎng)拓撲：可以靈活地組成樹型、星型、總線型等5. 節(jié)省光纜資源(單纖)、帶寬資源共享、節(jié)省機房投資、設(shè)備安全性高、建網(wǎng)速度快、綜合建網(wǎng)成本低EPON是 Ethernet Oriented的PON技術(shù)， 主要支持的業(yè)務(wù)類型是Ethernet 數(shù)據(jù)，相對于GPON， 其主要特點是： 其成本低， 技術(shù)復(fù)雜程度較

14、為簡單。目前， EPON技術(shù)中主要討論的是兩種：GE-PON 主要是在匯聚環(huán)和核心環(huán)1.E-PON 主要是接入層【EPON】EPON組網(wǎng)和傳統(tǒng)的Ethernet組網(wǎng)方式的比較：【EPON】GEFEGEFE無源分光器EPON-OLTEPON-ONUROUTERL3 SWITCHL2 SWITCHBUILDINGHOMEBUILDINGHOME【EPON】- EPON構(gòu)建構(gòu)建FTTB/FTTH接入路由器L2/L3交換機HOUSEENTERPRISEBUILDINGNETWOK ManagementPSTNInternetBRASVoice GatewaySplitterSplitterIP MET

15、ROIP TVE-PhonePCE-Phone接入路由器CDNPC視頻電話PCIP TVPCL2/L3交換機視頻電話接入路由器ET300ET204ROUTEROLTOLT【EPON】- EPON構(gòu)建組播網(wǎng)構(gòu)建組播網(wǎng)IP DSLAML2BRASONU城域網(wǎng)城域網(wǎng)OLT(S6500)分光器分光器S3552FS8500組播服務(wù)器組播服務(wù)器組播網(wǎng)絡(luò)ONU單播數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)單播組播數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)OLT(S6500)GPON的主要特點：相對于EPON 傳送距離較大，接入層覆蓋面積半徑20KM目前帶寬更大， 對每個用戶下行帶寬2.5G，上行帶寬1.25G （針對物理層）分光特性較好，節(jié)省光纖資源。強大的OAM能力。 G

16、PON支持Triple-Play業(yè)務(wù)（Data，Voice and Video）。三網(wǎng)合一的優(yōu)化方案選擇。GPON的標(biāo)準(zhǔn)完善，綜合業(yè)務(wù)支持好，技術(shù)要求高。全球大多數(shù)運營商選擇GPON的趨勢較大?！綝rawback】：成本高，技術(shù)復(fù)雜?！綠PON】【GPON】- Protocol Stack其他業(yè)務(wù)TDM業(yè)務(wù)POTSDataVideoALL1/2/5TCP/UDP,ETCIPETHERNETATMGEM FRAMEGTC TC FRAMEVOIP簡單說明：GEM幀結(jié)構(gòu)，該GEM結(jié)構(gòu)能夠支持用于使用GEM的光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)的管理控制信息的傳遞；以及一種對使用GEM幀結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)進行處理的方法。G

17、EM幀結(jié)構(gòu)在GEM幀頭中包括了GEM幀的有效負載類型，并且用于GPON，其中代表GEM幀的有效負載部分的數(shù)據(jù)類型的有效負載類型信息被顯示在GEM幀頭中，以便提供用于傳遞從光線路終端(OLT)傳送的管理控制信息的GEM控制幀【GPON】GPON系統(tǒng)采用WDM技術(shù)，實現(xiàn)【單纖雙向傳送單纖雙向傳送】（必須），為了分離同一光纖上多個用戶的上下行信號，主要采用兩種復(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)【GPON】GPON網(wǎng)絡(luò)的基本參數(shù)：n支持的最大邏輯距離為： 60KMn支持的最大物理距離為： 20KMn支持的最大距離差為： 20KMn分光比的基本參數(shù)： 1：64， 1：128說明：

18、最大距離差是同一光纖接入的ONU之間的距離差，該參數(shù)指標(biāo)的主要限制是光功率和延時的性能參數(shù)指標(biāo)的考慮?！綠PON】GPON標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議：ITU-T G.984.1GPON網(wǎng)絡(luò)參數(shù)說明，保護倒換組網(wǎng)需求ITU-T G.984.2PMD層參數(shù)，上下行光口參數(shù)， 物理層開銷ITU-T G.984.3GTC復(fù)用結(jié)構(gòu)，幀結(jié)構(gòu)定義，告警和PM參數(shù)ITU-T G.984.4OMCI消息結(jié)構(gòu)，設(shè)備管理框架【GPON】GPON的基本【下行下行】業(yè)務(wù)：【GPON下行數(shù)據(jù)下行數(shù)據(jù)】【ONU】【終端用戶】【ONU】【終端用戶】【ONU】【終端用戶】【Splitter】【OLT】【1】【2】【3】1231231 23123

19、GPON下行數(shù)據(jù)采用的是廣播方式：GPON的下行幀長為125us， 下行采用廣播方式， 所有的ONU都能收到相同的數(shù)據(jù)，但是通過ONU ID來區(qū)分不同的ONU的數(shù)據(jù)， ONU通過filter來接收屬于自己的數(shù)據(jù)?；谶@個因素， 數(shù)據(jù)的安全性這樣保證？【GPON】GPON的基本【上行上行】業(yè)務(wù)：【GPON上行數(shù)據(jù)上行數(shù)據(jù)】【ONU】【終端用戶】【ONU】【終端用戶】【ONU】【終端用戶】【Splitter】【OLT】【1】【2】【3】123123GPON上行數(shù)據(jù)采用的是TDMA方式：GPON的上行數(shù)據(jù)是通過TDMA（時分復(fù)用）的方式， 上行帶寬被分為不同的時隙，根據(jù)下行幀的Upstream Ba

20、ndwidth Map字段來給每個ONU分配上行時隙，這樣所有的ONU就可以按照一定的次序發(fā)送自己的數(shù)據(jù)，類似于Token Ring中的【Token】，不會產(chǎn)生為了爭奪【時隙】的沖突。具體的實現(xiàn)方式比較復(fù)雜， 這里是簡介， 就不過多的描述。其中主要的參數(shù)：ONU-ID, T-CONT的ALLOC-ID, PVC的VPI/VCI ID, PORT-ID等大家注意的是：這里有一個基本概念， 也就是上下行的幀結(jié)構(gòu)是有關(guān)聯(lián)的。如果有興趣， 大家可以一起探討?！綠PON】GPON和EPON最大的區(qū)別在于GPON支持多業(yè)務(wù)， 我們有必要簡單地探討一下GPON是怎樣支持Data和TDM業(yè)務(wù)的。 Ethern

21、et業(yè)務(wù)在GPON中的映射方式 TDM 業(yè)務(wù)在GPON中的映射方式【GPON】【GPON】- Ethernet Over GPON【GPON】- Ethernet Over GPONEthernet 在 GPON 中的映射：n GPON系統(tǒng)對Ethernet幀進行適配，將數(shù)據(jù)部分直接映射到GEM Payload中進行傳送。nGEM幀會自動封裝 Head Information這種映射方式非常類似于我們在SDH中采用的GFP封裝方式。【GPON】- TDM Over GPONlTDM業(yè)務(wù)先緩存，進入隊列，并按照固定字節(jié)數(shù)復(fù)用到GEM幀中進行傳輸。l這種方式不對具體的TDM業(yè)務(wù)進行感知，只進行pu

22、re Transit處理?！綪ON】的關(guān)鍵技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)PON作為一種理想的接入技術(shù)，其主要的技術(shù)描述：nDBA（Dynamically Bandwidth Assignment）n測距n安全問題：加密1.說明：DBA是一種比較復(fù)雜的機制， GPON， EPON都支持， 但是由于其封裝格式不同，因此，實施方式也有差異。這里我們主要是就DBA的工作機制進行簡單描述， 以GPON為例?！綪ON】的關(guān)鍵技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)-DBADBA（Dynamically Bandwidth Assignment）動態(tài)帶寬分配， DBA是一種能在微妙或者毫秒級的時間間隔內(nèi)完成對上行帶寬的動態(tài)分配機制。隨后的問題就是：

23、 Why DBA？從PON的上行數(shù)據(jù)來看， 是采用TDM方式進行復(fù)用， 非常明顯， 為了對于上行帶寬合理應(yīng)用，采用共享機制， 避免時隙沖突， 因此， 需要一種動態(tài)分配機制。DBA其主要特點是：上行帶寬共享，提高帶寬的利用率。可以在PON的接口上增加更多的Client。a)用戶可以有效的帶寬范圍內(nèi)享受更寬的帶寬， 同時， 對于數(shù)據(jù)突發(fā)性業(yè)務(wù)有非常好的適應(yīng)能力。【PON】的關(guān)鍵技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)-DBADBA的基本性能指標(biāo)：n提高帶寬的利用率：- Enable DBA： 上行帶寬利用率： 80%- Disable DBA： 上行帶寬利用率：和用戶數(shù)量有關(guān)， 簡單估算：40%n數(shù)據(jù)的平均時延：- Dis

24、able DBA： 時延： 100ms- Enable DBA： 時延： 10ms特別是對大的突發(fā)數(shù)據(jù)的處理，有效的降低數(shù)據(jù)的丟包率?！綪ON】的關(guān)鍵技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)-DBADBA的實現(xiàn)機制是PON中技術(shù)處理中較為復(fù)雜的軟件體系，這里我們只是最簡單地描述一下其實現(xiàn)的機制：OLT在一定的時間間隔內(nèi)（time interval）監(jiān)視OLT接收到的GEM信元數(shù)。通過在（1）中的結(jié)果計算上行帶寬的利用率，同時完成一個數(shù)據(jù)庫的基本動態(tài)報表，明確每個用戶的上行數(shù)據(jù)特性。通過比較利用率和帶寬的數(shù)據(jù)，技術(shù)擁塞程度。同時， 通過下行數(shù)據(jù)將【Token】下發(fā)給每個用戶，通過【Token】來定義每個用戶的上行時隙帶寬

25、?！綪ON】的關(guān)鍵技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)-DBAT-CONT 的基本術(shù)語：T-CONT（Transmission Containers）：動態(tài)接收OLT下發(fā)的【Token】，用于PON系統(tǒng)動態(tài)地調(diào)整每個用戶的上行帶寬。nT-CONT的帶寬類型： FB， AB， NAB， BE （典型的ATM QoS 定義）nT-CONT的基本5中類型： Type-1, Type-2, Type-3, Type-4, and Type-5【PON】的關(guān)鍵技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)-DBAT-CONT 類型和帶寬類型之間的關(guān)系：【PON】的關(guān)鍵技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)-DBAT-CONT 類型和帶寬類型之間的關(guān)系：n根據(jù)業(yè)務(wù)的 Priority， 系統(tǒng)對每個ONU設(shè)置SLA， 對業(yè)務(wù)的帶寬進行分配和限制。n設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)通常是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的帶寬分配機制來完成。例如： 保證帶寬根據(jù)業(yè)務(wù)的優(yōu)先級