某EPON原理介紹課件

1、EPON 原理介紹接入網(wǎng)產(chǎn)品技術(shù)部ISSUE 1.0EPON 原理介紹接入網(wǎng)產(chǎn)品技術(shù)部Contents接入網(wǎng)發(fā)展趨勢和xPON接入網(wǎng)發(fā)展趨勢寬帶光接入方式PON系統(tǒng)介紹EPON原理介紹基本原理協(xié)議關(guān)鍵技術(shù)EPON解決方案Triplyplay解決方案CATV解決方案數(shù)據(jù)安全解決方案Contents接入網(wǎng)發(fā)展趨勢和xPON接入網(wǎng)發(fā)展趨勢和xPON接入網(wǎng)發(fā)展趨勢寬帶光接入方式PON系統(tǒng)介紹接入網(wǎng)發(fā)展趨勢和xPON高帶寬、全業(yè)務(wù)未來接入網(wǎng)趨勢業(yè)務(wù)帶寬需求數(shù)據(jù)下載2 MbpsVoIP, videotelephony and videoconference1 MbpsMusic on demand, mu

2、ltimedia contents2 MbpsOn-line Gaming1 MbpsSD Digital TV（標清電視）3 MbpsHD Digital TV （高清電視）Additional TV channels (i.e. 2 HD DTV)10 Mbps 20 Mbps高帶寬、全業(yè)務(wù)未來接入網(wǎng)趨勢業(yè)務(wù)帶寬需求數(shù)據(jù)下載2 Mbp住宅業(yè)務(wù)需求預(yù)測客戶需求由單業(yè)務(wù)向多業(yè)務(wù)甚至全業(yè)務(wù)模式轉(zhuǎn)化要求高帶寬、高速率良好的上網(wǎng)體驗用戶數(shù)據(jù)安全保證DownstreamUpstream1 HDTV, 2 SDTV simultaneously among 200+ channels16 Mb/s50

3、Kb/s1 Gaming channel256 Kb/s256 Kb/s2 Voice calls & Visio220 Kb/s220 Kb/sHigh Speed Internet3 Mb/s512 Kb/sTotal20 Mb/s1 Mb/s住宅業(yè)務(wù)需求預(yù)測客戶需求DownstreamUpstrea光進銅退接入網(wǎng)發(fā)展趨勢解決雙絞線接入的帶寬瓶頸，滿足用戶對高帶寬業(yè)務(wù)的需求，如高清電視、實況轉(zhuǎn)播等解決雙絞線接入長距離覆蓋的問題，減少網(wǎng)絡(luò)節(jié)點1Mbps3M8M25M100MADSL/ADSL2+Copper BasedVDSL / ADSL2+Copper BasedPONFiber Bas

4、ed2002200320062010時間帶寬互聯(lián)網(wǎng)視頻會議遠程控制接入技術(shù)業(yè)務(wù)需求VoD標清電視視頻會議Game實況TVVoDHDTV3km2km1km5km覆蓋半徑光進銅退接入網(wǎng)發(fā)展趨勢解決雙絞線接入的帶寬瓶頸，滿足用戶對寬帶光接入方式OLTONTONTONUONU光纖光纖NTNT光纖金屬線/無線金屬線/無線光纖接入網(wǎng)FTTHFTTOFTTB/CFTTCab寬帶光接入方式OLTONTONTONUONU光纖光纖NTNT縮略語FTTH：Fiber To The Home 光纖到戶FTTO ：Fiber To The Office 光纖到辦公室FTTB/C ：Fiber To The Buildi

5、ng/ Curb 光纖到樓宇/分線盒FTTCab ：Fiber To The Cabinet 光纖到交接箱ONU ：Optical Network Unit光網(wǎng)絡(luò)單元ONT：Optical Network Terminal 光網(wǎng)絡(luò)終端狹義的FTTH指光纖向用戶側(cè)的進一步延伸，這時光纖已經(jīng)進入用戶住宅或辦公室的室內(nèi)，接入網(wǎng)內(nèi)的分支段的光纖只連接一個用戶。ITU認為FTTH從光纖端頭的光電轉(zhuǎn)換器到用戶桌面不超過100m，從而無需再在金屬線上安裝電子接入系統(tǒng)，但不排除光電轉(zhuǎn)換器和桌面終端之間使用寬帶無線系統(tǒng)。狹義的FTTH對于商業(yè)用戶還可以稱為FTTO(fiber to the office)，當(dāng)然

6、，最極端的FTTH可以是FTTD(fiber to the desk)。廣義的FTTH還可以是FTTP(fiber to the premise，光纖到用戶所在地)，北美就一直采用這個術(shù)語，它包括FTTB(fiber to the building)、FTTC(fiber to the curb)以及狹義的FTTH。 縮略語FTTH：Fiber To The Home 光纖What is PON?Passive Optical NetworkOLTONUOptical Line Terminal Optical Network Unit Passive Optical Splitter PST

7、NInternetCATVONUONU PON是以點到多點為特征的單纖雙向無源光網(wǎng)絡(luò)； PON包括三個組件：Optical Line Terminal (OLT), Optical Network Unit (ONU) and Optical Distribution Network（ODN）. ODN中的無源光分路器可以是一個或多個光分路器的級聯(lián)。Passive Optical Splitter What is PON?Passive Optical NePON技術(shù)比較Tech.BPONEPONGPONWDM-PONBandwidth/ Wave length (Mbps/nm)US155/

8、13101250/13101244-DS622/14901250/14902488-ProtocolLineNRZ8B/10B NRZAnyLinkATMEthernetATM/GEMAnyService SupportingDataAAL5Transparent TransferGFPTransparent TransferVoiceTDM/VoIP/AAL2VoIPTDM/VoIPTransparent TransferVideoAAL5 - IPTVIPTVGEM - IPTVTransparent TransferTDMAAL1TDM

9、 Over IP (future PWE3)GEMTransparent TransferBandwidth Efficiency稍高稍低高Reach/Splitter20km/1610km/3220km/1610km/3220km/3220km/64Above 20km/32Standard CommitteeITU-T(FSAN)IEEEITU-T(FSAN)-PON技術(shù)比較Tech.BPONEPONGPONWDM-POPONTPONAPON/BPONGPONEPONWDM PON國際標準ITU-T G.983.xITU-T G.984.xIEEE 802.3ah國際標準國際標準國際標準國

10、際標準ITU-T G.982國家標準YD/T 1077-2000國家標準YD/T 1475-2006 國家標準國家標準國家標準技術(shù)標準化情況YD/T 1090-2000PONTPONAPON/GPONEPONWDM PON國際標EPON原理介紹基本原理協(xié)議關(guān)鍵技術(shù)EPON原理介紹EPON基本原理EPON的標準是IEEE802.3ah，標準中定義了EPON的物理層、MPCP(多點控制協(xié)議)、OAM(運行管理維護)等相關(guān)內(nèi)容。IEEE制定EPON標準的基本原則是盡量在802.3體系結(jié)構(gòu)內(nèi)進行EPON的標準化工作，最小程度地擴充標準以太網(wǎng)的MAC協(xié)議。這就最大程度地繼承了以太網(wǎng)經(jīng)過長期、大規(guī)模實踐檢

11、驗積累下來的寶貴技術(shù)經(jīng)驗。 中國電信CTC 1.3標準MPCP補充Triplechurning加密算法Eth OAM擴展產(chǎn)品的部分特性規(guī)格要求EPON基本原理EPON的標準是IEEE802.3ah，標準EPON基本指標點到多點的光纖傳輸；在單模光纖上，以1000Mbps速率，分路比為1:32，傳輸距離達到10km；在單模光纖上，以1000Mbps速率，分路比為1:16，傳輸距離達到20km；符合ITU-T G.652要求的單模光纖；上行應(yīng)使用1260nm1360nm波長；下行應(yīng)使用1480nm1500nm波長；使用1540nm1560nm波長實現(xiàn)CATV業(yè)務(wù)（可選）；重要指標接口類型1000B

12、ASE-PX101000BASE-PX20傳輸距離（km）1020分光比1:321:16過載光功率（dbm）4（1000BASE-PX10-D）2（1000BASE-PX10-U）4（1000BASE-PX20-D）7（1000BASE-PX20-U）接收靈敏度（dbm）-24（1000BASE-PX10-D）-24（1000BASE-PX10-U）-27（1000BASE-PX20-D）-24（1000BASE-PX20-U）EPON基本指標點到多點的光纖傳輸；重要指標接口類型100下行信號：OLT連續(xù)廣播發(fā)送，ONU選擇性接收： GPON根據(jù)VPI/VCI(ATM)或者GEM PORTID

13、（GEM） EPON根據(jù)LLIDOLTSplitterONUONTONUPON基本技術(shù)下行下行信號：OLT連續(xù)廣播發(fā)送，ONU選擇性接收：OLTSplPON基本技術(shù)上行 上行信號：分時突發(fā)發(fā)送，采用測距技術(shù)保證上行數(shù)據(jù)不發(fā)生沖突 EPON：OLT時鐘恢復(fù)時間400ns，ONU開關(guān)時間512ns GPON：OLT時鐘恢復(fù)時間60.8ns，ONU開關(guān)時間12.8nsOLTONTONUONUSplitterPON基本技術(shù)上行 上行信號：分時突發(fā)發(fā)送，采用測距技術(shù)保EPON標準的基本內(nèi)容在以太網(wǎng)架構(gòu)中實現(xiàn)P2MP拓撲結(jié)構(gòu)的機制和控制協(xié)議多點MAC控制實現(xiàn)在不同的ONU中分配上行資源、在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)現(xiàn)和注冊

14、ONU、允許DBA調(diào)度RS子層為EPON擴展了字節(jié)定義PMD子層定義了EPON兼容器件的指標OAM定義了EPON各種告警事件和控制處理EPON標準的基本內(nèi)容在以太網(wǎng)架構(gòu)中實現(xiàn)P2MP拓撲結(jié)構(gòu)的機EPON協(xié)議棧OAM層：使用OAM協(xié)議數(shù)據(jù)單元，管理、測試和診斷已激活OAM功能的鏈路；多點MAC控制：使用MPCP（多點控制協(xié)議），實現(xiàn)點對多點的MAC控制；MAC：實現(xiàn)對Media的控制；RS：調(diào)和多種數(shù)據(jù)鏈路層能夠使用統(tǒng)一的物理層接口；PCS：支持在點對多點物理介質(zhì)中的突發(fā)模式 支持FEC算法；FEC：使用二進制運算（例如Galois算法），附加一定的糾錯碼用于在接收端進行數(shù)據(jù)校驗和糾錯；PMA：

15、支持P2MP功能，實現(xiàn)PMD的擴展；PMD：PMD（使用1000BASE-PX 接口）實現(xiàn)PMD服務(wù)接口和MDI接口之間的數(shù)據(jù)收發(fā)功能。EPON協(xié)議棧OAM層：使用OAM協(xié)議數(shù)據(jù)單元，管理、測試和EPON與Ethernet幀比較OLTONUONUONU1000BasexIPGPreambleDASAFCS. . .IPGIPGLLIDDASAFCS. . .IPGSLDCRCEPONEthernetEPON與Ethernet幀比較OLTONUONUONU10多點MAC控制層協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)的有效發(fā)送和接收；ONU自動注冊；DBA；測距和定時。其中：DBA、測距和定時在“關(guān)鍵技術(shù)”中描述。MAC接收數(shù)據(jù)

16、流發(fā)送數(shù)據(jù)流多點MAC控制層的位置數(shù)據(jù)鏈路層物理層層間控制原語層間控制原語多點MAC控制層物理層OAM層多點MAC控制層MAC接收數(shù)據(jù)流發(fā)送數(shù)據(jù)流多點MAC控制層的多點MAC控制層MAC接收數(shù)據(jù)流發(fā)送數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)鏈路層物理層層間控制原語層間控制原語多點MAC控制層物理層MAC接收數(shù)據(jù)流發(fā)送數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)鏈路層物理層層間控制原語層間控制原語多點MAC控制層物理層MPCP協(xié)議OLTONU_iOLT和多個ONU通過MPCP協(xié)議對話，實現(xiàn)： 控制MAC幀的發(fā)送和接收； Gate Processing； Discovery Processing； Report Processing。 從而完成“多點MAC控制

17、層”的功能。多點MAC控制層MAC接收數(shù)據(jù)流發(fā)送數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)鏈路層物理層層多點MAC控制層MPCP消息格式 MODE: 標記是P2P模式還是Broadcast模式； LLID：邏輯鏈路標記，max num32767； 目的地址(DA)：MPCPDU中的DA為MAC控制組播地址，或者是MPCPDU的目的端口關(guān)聯(lián)的單獨MAC地址； 源地址(SA)：MPCPDU中的SA是和發(fā)送MPCPDU的端口相關(guān)聯(lián)的單獨的MAC地址； Length/Type：MPCPDU都進行類型編碼，并且承載MAC_Control_Type域值； Opcode：操作碼指示所封裝的特定MPCPDU； Timestamp：在MPCP

18、DU發(fā)送時刻，時間戳域傳遞localTime寄存器中的內(nèi)容； Data/Reserved/PAD：這40個八位字節(jié)用于MPCPDU的有效載荷。當(dāng)不使用這些字節(jié)時，在發(fā)送時填充為0，并在接收時忽略； FCS：該域為幀校驗序列，一般由下層MAC產(chǎn)生。多點MAC控制層MPCP消息格式 MODE: 標記是P2P ONU自動注冊流程見右圖： OLT可以要求ONU重新執(zhí)行發(fā)現(xiàn)進程并重新注冊。 ONU也可以通知OLT請求注銷，然后通過發(fā)現(xiàn)進程進行重注冊。 認證機制：基于MAC認證多點MAC控制層（ ONU自動注冊）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_REQREGISTERGATER

19、EGISTER_ACK廣播通道單播通道發(fā)現(xiàn)處理的握手消息流程OLTONUGate ONU自動注冊流程見右圖：多點MAC控制層（ ONU自動注測距和突發(fā)控制無測距及控制有測距及控制OLT根據(jù)DBA算法向ONU發(fā)布授權(quán)時間窗口。 測量OLT下行發(fā)送到上行接收的數(shù)據(jù)信號環(huán)路時延，并據(jù)此對ONU授權(quán)時間窗口進行延時補償，從而保證上行數(shù)據(jù)不會發(fā)生沖突。測距方式：定時自動、初始測距、自動相位補償。測距和突發(fā)控制無測距及控制有測距及控制OLT根據(jù)DBA算法向突發(fā)發(fā)射0# ONT0# ONU1# ONU0# ONT連續(xù)模塊0# ONU1# ONU突發(fā)模塊突發(fā)發(fā)射0# ONT0# ONU1# ONU0# ONT

20、連續(xù)0# ONU1# ONU0# ONT有快速AGC無快速AGC閾值線恢復(fù)出來的數(shù)據(jù)到達OLT的信號及閾值建立ONT/ONU發(fā)出的信號突發(fā)接收0# ONU1# ONU0# ONT有快速AGC無快速AGC測距技術(shù)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：隨機延遲時間法。RTT=(T3-T1)-(T2-T1)=T3-T2測距技術(shù)補償因ONU距離不同而產(chǎn)生

21、的時延差異：RTT（RouDBA概念什么是DBA? - DBA, Dynamically Bandwidth Assignment(動態(tài)帶寬分配) - 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態(tài)分配的機制為什么需要DBA？ - 可以提高PON端口的上行線路帶寬利用率 - 可以在PON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的業(yè)務(wù)DBA概念什么是DBA?DBA的工作原理根據(jù)業(yè)務(wù)的優(yōu)先級，系統(tǒng)對每個ONU設(shè)置SLA，對業(yè)務(wù)的帶寬進行限制。 最大帶寬和最小帶寬是對每個ONU的帶寬進行極限限制，保證帶寬根據(jù)業(yè)務(wù)的優(yōu)先級不同而不同，一般語音業(yè)務(wù)的

22、優(yōu)先級最高，視頻業(yè)務(wù)優(yōu)先級次之，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的優(yōu)先級最低。OLT根據(jù)業(yè)務(wù)和SLA及ONU的實際情況進行帶寬許可，優(yōu)先級高的可以得到更高的帶寬，滿足業(yè)務(wù)需求。SLA: ServiceLevel AgreementBW: Bandwidth Maximum：最大帶寬Guaranteed：保證帶寬Minimum：最小帶寬DBA工作原理DBA的工作原理根據(jù)業(yè)務(wù)的優(yōu)先級，系統(tǒng)對每個ONU設(shè)置SLADBA算法過程ONU reportOLT計算OLT-ONU實施DBA算法過程ONU reportOLT計算OLT-ONU實DBA舉例(a)先假設(shè)OLT開始時知道了各ONU的buffer量和RTT時間,并建立了Pol

23、ling table. 。 OLT送出一個grant給ONU1,允許發(fā)送數(shù)據(jù)長度6000bytes 。DBA舉例(a)先假設(shè)OLT開始時知道了各ONU的buffeDBA舉例(b)ONU1發(fā)送數(shù)據(jù)6000 bytes 。 發(fā)送完數(shù)據(jù),ONU1發(fā)出request信號,表明buffer還有550bytes 。OLT根據(jù)RTT時間,計算出ONU1的發(fā)送完成時間,并提前給ONU2發(fā)送grant信號,允許ONU2發(fā)送3200bytes。DBA舉例(b)ONU1發(fā)送數(shù)據(jù)6000 bytes 。 DBA舉例(c)(1)OLT收到ONU1的請求后,更新polling table 。 ONU2發(fā)送數(shù)據(jù),并請求下一

24、次的帶寬(5700bytes) 。DBA舉例(c)(1)OLT收到ONU1的請求后,更新polDBA舉例(d)OLT根據(jù)表中的RTT計算出ONU2發(fā)送完的時間,并在適當(dāng)?shù)臅r刻發(fā)送grant允許ONU3發(fā)送數(shù)據(jù)。 ONU3發(fā)送數(shù)據(jù),并請求下一次帶寬(4400bytes),OLT更新polling table中ONU2的數(shù)據(jù)。DBA舉例(d)OLT根據(jù)表中的RTT計算出ONU2發(fā)送完的EPON解決方案Triplyplay解決方案CATV解決方案數(shù)據(jù)安全解決方案EPON解決方案BRASAAA ServerIP Core ASP/ISP CPEMSEEthernetOLTSoftswitchInternetVoD ServerMiddlewareNMSTL1/CORBA/APIBB service platformCarriers OSSNotificationEPON Triple Play 解決方案IPTVPCONU類型1PhonePCONU類型2CPEONU類型3VD