烽火：PON技術(shù)培訓(xùn)080416

1、2007-00-00，F(xiàn)TTH技術(shù)原理，烽火通信技術(shù)有限公司，2008年4月，概述，總結(jié)了時(shí)分復(fù)用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的一般基本特征，比較和分析了以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的一般增強(qiáng)特征，GPON時(shí)分復(fù)用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)用場(chǎng)景和實(shí)際案例，F(xiàn)TTH技術(shù)分類(lèi)，F(xiàn)TTH是接入網(wǎng)中一類(lèi)技術(shù)的總稱(chēng)，有許多具體的選擇。第4頁(yè)，什么是無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)？無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)、OLT、ONU、光線路終端、光網(wǎng)絡(luò)單元、無(wú)源光分路器、無(wú)源光分路器、PSTN、互聯(lián)網(wǎng)、有線電視、ONU、ONU、無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)是一種點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)(P2MP)結(jié)構(gòu)的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)。無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)由OLT(OLT光線路終端)、光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)和無(wú)源光分路器(POS)組成。無(wú)源光分路器無(wú)源光分

2、路器、分路器、內(nèi)部網(wǎng)、企業(yè)/商業(yè)用戶(hù)、光纖接入家庭用戶(hù)、0，020公里、無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有五大優(yōu)勢(shì)，其技術(shù)優(yōu)勢(shì)顯示出廣闊的發(fā)展前景。第6頁(yè)，無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)大量用戶(hù)的統(tǒng)一接入。點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)光纖接入技術(shù)PON的一般特點(diǎn)，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式：2N收發(fā)模塊，需要光纖。點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)模式：需要N 1個(gè)收發(fā)器模塊，光纖數(shù)量為(D1 N*D2)。假設(shè)有32個(gè)用戶(hù)，D1距離5000米，D2距離50米，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式需要64個(gè)光模塊，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)模式只需要33個(gè)光模塊，節(jié)省近50個(gè)；點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式需要(500050)32176000米光纖，而點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)模式只需要500050326600米光纖，節(jié)省96%以上?？偟膩?lái)說(shuō)，無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的關(guān)鍵是

3、在線路中引入無(wú)源分路器，與傳統(tǒng)的P2P技術(shù)相比，無(wú)源分路器可以大大優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)備的理論成本和線路成本，還可以提高OAM能力和服務(wù)質(zhì)量水平；此外，由于拆分器是一個(gè)被動(dòng)設(shè)備，因此易于維護(hù)，并且對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性很強(qiáng)。熔錐型、光波導(dǎo)型、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)光纖接入技術(shù)、PON網(wǎng)絡(luò)的光纖分束技術(shù)、兩種常用的無(wú)源光分束器：器件功能：將一個(gè)輸入光信號(hào)分成光功率并分成多個(gè)輸出(可以等分，也可以根據(jù)需要定制功率分配比)。典型的分光器實(shí)現(xiàn)1: 2到1: 32的光學(xué)分光裝置。特點(diǎn)：無(wú)源器件，不需要電源，適應(yīng)環(huán)境?？梢愿鶕?jù)需要制作分流比，也可以制作不等分流比。缺點(diǎn)：損耗對(duì)光波長(zhǎng)敏感。均勻性差，不能保證均勻分光，并可能影響整體傳輸距離

4、。插入損耗隨溫度變化很大(TDL)。多路復(fù)用器(例如116、132)尺寸較大，它們的可靠性將降低，并且它們的安裝空間將受到限制。平面光波導(dǎo)功率分配器的優(yōu)點(diǎn)：損耗對(duì)透射光波長(zhǎng)不敏感。均勻分裂的光線。結(jié)構(gòu)緊湊，體積小。單個(gè)器件有多個(gè)分流通道，可達(dá)32個(gè)以上通道。多渠道成本低，分支機(jī)構(gòu)數(shù)量越多，成本優(yōu)勢(shì)越明顯。缺點(diǎn)：器件制造工藝復(fù)雜，技術(shù)門(mén)檻高。與熔錐分離器相比，成本更高，尤其是在低通道分離器中。比較兩種分路器，時(shí)分復(fù)用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)分支，相同拓?fù)涞臒o(wú)源P2MP，BPON，EPON，GPON，不同封裝協(xié)議，F(xiàn)SAN提出，ITU-T標(biāo)準(zhǔn)化；自動(dòng)柜員機(jī)封裝；目前，標(biāo)準(zhǔn)化是最完善的；還沒(méi)有被市場(chǎng)認(rèn)可

5、。由IEEE EFM工作組標(biāo)準(zhǔn)化，編號(hào)802.3 ah；以太網(wǎng)封裝；完美的標(biāo)準(zhǔn)；產(chǎn)品開(kāi)始在市場(chǎng)上迅速應(yīng)用。FSAN提出，國(guó)際電聯(lián)電信標(biāo)準(zhǔn)化；自動(dòng)取款機(jī)，寶石包裝；標(biāo)準(zhǔn)是完美的；很少有支持制造商。在這些PON之前，有ITU-T窄帶PON標(biāo)準(zhǔn)(G.982)。BPON的許多技術(shù)被其他國(guó)家直接繼承和借鑒。通用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)是在特定環(huán)境下符合IEEE 802.3ah的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)調(diào)特性的表達(dá)。綜合時(shí)分復(fù)用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的基本特征綜合增強(qiáng)型無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)GPON時(shí)分復(fù)用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場(chǎng)景和實(shí)際案例對(duì)比分析，時(shí)分復(fù)用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)采用雙工模式，無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用WDM技術(shù)實(shí)現(xiàn)單光纖雙向傳輸(強(qiáng)制)。ITU-T定義的

6、時(shí)分復(fù)用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)允許使用雙光纖，但實(shí)際上很少使用。波長(zhǎng)分配方案通常遵循國(guó)際電聯(lián)983.3標(biāo)準(zhǔn)。，1490納米，1310納米，1550納米，數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)，有線電視，思考：為什么有線電視信號(hào)安排在1550納米？時(shí)分復(fù)用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)下行數(shù)據(jù)廣播模式，ONU注冊(cè)激活后，分配唯一識(shí)別碼；當(dāng)ONU接收數(shù)據(jù)時(shí)，它只接收符合自己識(shí)別碼的幀或廣播幀。時(shí)分多址無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)上行數(shù)據(jù)，時(shí)分多址模式，原理：任何時(shí)候只有一個(gè)ONU可以發(fā)送上行信號(hào)，系統(tǒng)可以正常工作。不同的ONU分配不同的時(shí)間片，并依次發(fā)送上行數(shù)據(jù)；每個(gè)ONU發(fā)送上行鏈路數(shù)據(jù)的時(shí)間片可以是動(dòng)態(tài)的，時(shí)間片的大小和數(shù)量宏觀上表示為帶寬的大小。因?yàn)閿?shù)據(jù)速率非常高，所

7、以在發(fā)送上行鏈路數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)該考慮由不同ONU距離引起的輕微延遲。突發(fā)模式中光模塊的概念需要測(cè)距。在傳統(tǒng)的光通信中，光信號(hào)是連續(xù)的，即沒(méi)有數(shù)據(jù)，并且還發(fā)送特定的信號(hào)模板；這在無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)中是做不到的，只有一個(gè)ONU在每個(gè)特定的時(shí)間發(fā)送上行數(shù)據(jù)才能正常通信，所以無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)中需要突發(fā)光模塊。ONU發(fā)送方：OLT接收方，切換時(shí)間要求短：適應(yīng)不同強(qiáng)度(差異較大)的信號(hào)，突發(fā)模式光模塊的設(shè)計(jì)難度表明時(shí)分復(fù)用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的本地和遠(yuǎn)程設(shè)備是分開(kāi)的，OLT和ONU形成一個(gè)協(xié)調(diào)的系統(tǒng)。OLT在無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中處于控制地位，而ONU在無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中處于從屬地位。OLT率先完成以下任務(wù)：登記、測(cè)距和同步。帶寬分配、管理

8、和維護(hù)等。第18頁(yè)、WDM、ONU/ONT、東北、WDM、OLT、東北、服務(wù)節(jié)點(diǎn)、光分路器、測(cè)試參考點(diǎn)、參考點(diǎn)、R/s ONU光網(wǎng)絡(luò)單元ONT光網(wǎng)絡(luò)終端光網(wǎng)絡(luò)終端ODN光分配網(wǎng)絡(luò)OLT光線路終端光線路終端WDM波分復(fù)用模塊波分復(fù)用模塊網(wǎng)元網(wǎng)絡(luò)單元SNI服務(wù)節(jié)點(diǎn)接口服務(wù)節(jié)點(diǎn)UNI用戶(hù)網(wǎng)絡(luò)接口用戶(hù)網(wǎng)絡(luò)接口、PON網(wǎng)絡(luò)參考模型、概要、 時(shí)分復(fù)用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的一般基本特征：gepon的一般增強(qiáng)特征，EPON時(shí)分復(fù)用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)：應(yīng)用場(chǎng)景和實(shí)際案例的比較分析，EPON的標(biāo)準(zhǔn)化EFM，第一英里的以太網(wǎng)，IEEE 802.3ah，概念分析：EPON和GEPON，EPON mpcp的控制，OLT和ONU之間的一種

9、控制機(jī)制，用于協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)的有效發(fā)送和接收。MPCP有兩種操作模式：自動(dòng)發(fā)現(xiàn)模式用于檢測(cè)新連接的ONU，測(cè)量ONU的環(huán)路延遲和媒體訪問(wèn)控制地址，普通模式為所有初始化的ONU分配傳輸帶寬。GATE(OLT發(fā)送)REPORT(ONU發(fā)送)REGISTER_REQ (ONU發(fā)送)REGISTER_ACK (ONU發(fā)送)，五種類(lèi)型的MPCP幀，MPCP初始化階段的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)和測(cè)距，自動(dòng)發(fā)現(xiàn)過(guò)程完成后，數(shù)據(jù)路徑能夠定期執(zhí)行自動(dòng)發(fā)現(xiàn)。補(bǔ)償不同ONU距離造成的延遲差異：RTT(往返時(shí)間)在注冊(cè)過(guò)程中，ONU為新加入的ONU啟動(dòng)測(cè)距過(guò)程。OLT利用RTT調(diào)整每個(gè)ONU的授權(quán)時(shí)間進(jìn)行靜態(tài)測(cè)距和動(dòng)態(tài)測(cè)距，RTT=(T3

10、-T1)-(T2-T1)=T3-T2測(cè)距，OLT和ONU之間的環(huán)路延遲不同：ONU和OLT之間的光纖路徑不同，環(huán)路延遲會(huì)因環(huán)境溫度的變化和ONU組件的老化而不斷變化。測(cè)距包括靜態(tài)測(cè)距和動(dòng)態(tài)測(cè)距：靜態(tài)測(cè)距：用于新ONU的安裝調(diào)試階段，當(dāng)停止運(yùn)行的ONU再次投入運(yùn)行時(shí)，通過(guò)開(kāi)窗測(cè)距技術(shù)獲得往返時(shí)延。并補(bǔ)償時(shí)間延遲差異。動(dòng)態(tài)測(cè)距：應(yīng)用于系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，需要補(bǔ)償往返延遲變化對(duì)光電器件溫度、老化等因素的影響。測(cè)距精度高。一般來(lái)說(shuō)，要求測(cè)距過(guò)程在12比特內(nèi)對(duì)其他運(yùn)行中的ONU影響最小，并且運(yùn)行服務(wù)的QOS測(cè)距范圍大，即可以提供的均衡延遲大。MPCP的正常工作模式是數(shù)據(jù)庫(kù)管理員。DBA的動(dòng)態(tài)帶寬分配，DBA

11、的實(shí)現(xiàn)算法不需要EPON規(guī)范中DBA的兩種實(shí)現(xiàn)機(jī)制：報(bào)告模式：廣泛采用，精確控制(SR-DBA)空閑幀檢測(cè)模式：很少采用(NSR-DBA) DBA，DBA由OLT全球控制，不同于以太網(wǎng)的帶寬競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，EPON的增強(qiáng)特性是多LLID技術(shù)。什么是多LLID技術(shù)？每個(gè)ONU都被分配到一個(gè)以上的LLID，一個(gè)物理ONU被劃分為多個(gè)邏輯單元使用，這可以實(shí)現(xiàn)通過(guò)端口甚至通過(guò)服務(wù)來(lái)區(qū)分服務(wù)質(zhì)量的能力。為什么在以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的工作范圍內(nèi)采用多LLID，所有的業(yè)務(wù)調(diào)度和管理都基于LLID，其他標(biāo)簽(如802.1p標(biāo)簽)無(wú)法識(shí)別和處理。多LLID技術(shù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)草案(2005.5.26) B.1.2“每個(gè)ONU至少

12、支持一個(gè)LLID”。在簡(jiǎn)單提供數(shù)據(jù)服務(wù)的FTTH應(yīng)用中，多LLID在哪里有用？多LLID真的沒(méi)有明顯的效果。FTTH在大多數(shù)情況下需要提供各種服務(wù)，包括語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻等。此時(shí)，多LLID將顯示出巨大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。在FTTB的應(yīng)用中，multi-LLID將為不同用戶(hù)的管理和控制提供直接的技術(shù)支持。多LLID技術(shù)的兼容性可以與單一LLID兼容，而不影響互操作性。以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)還有其他增強(qiáng)功能。一般來(lái)說(shuō)，加密可以采用AES-128加密，有些人認(rèn)為OAM信息可以簡(jiǎn)單地由OAM協(xié)議數(shù)據(jù)單元(OAMPDU)以攪動(dòng)方式攜帶，OAMPDU中包含的控制和狀態(tài)信息可以用于管理、測(cè)試和診斷具有激活的OAM功能的鏈

13、路。以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的光接入管理主要包括：遠(yuǎn)端故障指示、遠(yuǎn)端環(huán)回、鏈路監(jiān)控等。前向糾錯(cuò)通過(guò)對(duì)以太網(wǎng)幀進(jìn)行前向糾錯(cuò)編碼獲得更高的功率預(yù)算和最無(wú)用的功能(通過(guò)帶內(nèi)方式實(shí)現(xiàn)，占用有效帶寬；接入網(wǎng)側(cè)的傳輸距離不是主要矛盾)，概述，時(shí)分復(fù)用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的一般基本特征，GPON無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的一般增強(qiáng)特征，應(yīng)用場(chǎng)景和實(shí)際案例的比較分析，ITU-T的GPON標(biāo)準(zhǔn)系列，G.984.1概述(2003.3)服務(wù)方案，參考配置，基本技術(shù)要求，保護(hù)模式G.984.2PMD層(2003.3)基本要求，與TC層的交互G.984.3TC層規(guī)范(2004.2)分層模型， 安全FEC 984.4 MCI(2004.6)管理信息庫(kù)MI

14、B，ONT管理控制信道，ONT管理控制協(xié)議，GPON技術(shù)分析，GPON采用125秒固定長(zhǎng)度幀結(jié)構(gòu)，每秒8000幀(承載時(shí)分復(fù)用業(yè)務(wù)是優(yōu)勢(shì))GEM(GPON封裝法)是GPON技術(shù)優(yōu)勢(shì)的集中體現(xiàn)，它直接采用GFP技術(shù)(ITU-T GGPON的技術(shù)基本上是成熟的，但是缺乏符合系統(tǒng)開(kāi)發(fā)要求的商業(yè)芯片和設(shè)備。國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整：只有GEM工作模式只要求對(duì)稱(chēng)的1.25G，下行2.5G/上行1.25G加密算法不要求AES-128，后續(xù)引入以國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)！GPON物理層性能概況，傳輸介質(zhì)：G.652光纖。傳輸方式：推薦單纖線路速率：下行：1244.16兆位/秒或2488.32兆位/秒；上行鏈路：1244.16兆比特

15、/秒；線碼類(lèi)型：NRZ工作波長(zhǎng)：下行：?jiǎn)喂饫w14801500納米，雙光纖12601360納米；上行鏈路：當(dāng)分光比是1:11時(shí)，為1260-1360 nm。當(dāng)分光比是1:32時(shí)，GPON應(yīng)該支持10千米的最大物理距離。不考慮光功率預(yù)算，GPON TC層支持的最大分割比應(yīng)該是133，360，128。第31頁(yè)，GPON協(xié)議棧，第32頁(yè)，如果PON，o n u，o n u，o n u，t-cont，port，t-cont，port，t-cont，port，port，port，Port，GPON多路復(fù)用結(jié)構(gòu)，GEM Port: business T-CONT:傳輸容器.是一種承載服務(wù)的緩沖區(qū)。該單元主要

16、用于傳輸上行數(shù)據(jù)，引入T-CONT主要解決上行帶寬的動(dòng)態(tài)分配，提高線路利用率。GPON接口。根據(jù)映射規(guī)則，流量首先被映射到GEM端口，然后在T-CONT中向上游傳輸。GEM port可以靈活地映射到T-CONT，一個(gè)GEM port可以映射到一個(gè)T-CONT，多個(gè)GEM port也可以映射到同一個(gè)T-CONT。ONU的GPON接口可能包含一個(gè)或多個(gè)t形孔。不同的舉證責(zé)任由onus標(biāo)識(shí)識(shí)別，不同的T-CONT由Alloc-標(biāo)識(shí)識(shí)別，不同的GEM-PORT由端口標(biāo)識(shí)識(shí)別，第33頁(yè)，GPON多路復(fù)用結(jié)構(gòu)，第34頁(yè)，時(shí)分復(fù)用，時(shí)分復(fù)用數(shù)據(jù)，有效載荷時(shí)分復(fù)用片段，HEC，pti，端口標(biāo)識(shí)，pli，GEM幀，入口緩沖區(qū)，時(shí)分復(fù)用緩沖區(qū)，時(shí)分復(fù)用服務(wù)首先被導(dǎo)入緩沖區(qū)進(jìn)行排隊(duì)，然后根據(jù)固定的字節(jié)數(shù)被多路復(fù)用到GEM幀中進(jìn)行傳輸。以這種方式，特定的時(shí)分復(fù)用服務(wù)不被感知，并且僅執(zhí)