EPON与GPON

EPON与GPON指导老师：宋英雄学生：罗磊学号：13720988Page2•PassiveOpticalNetwork无源光网络OLTONUOpticalLineTerminal光线路终端OpticalNetworkUnit光网络单元PassiveOpticalSplitter无源分光器PSTNInternetCATVONUONUPON是一种点到多点（P2MP）结构的无源光网络；PON由光线路终端OLT（OpticalLineTerminal）、光网络单元ONU（OpticalNetworkUnit）和无源分光器POS（PassiveOpticalSplitter）组成；PassiveOpticalSplitter无源分光器什么是PON?Page3OLT（光线路终端OpticalLineTerminal）将承载各种业务的信号进行汇聚以便向终端用户传输。将终端用户的信号按照业务类型分别送入各种业务网中。可分为三部分核心部分：包括汇聚分发、业务处理和ODN适配功能业务部分：提供业务接口功能，包括接口适配、接口保护等公共部分：包括供电与OAM等功能OLT基本功能特点Page4ODN主要由光纤/光缆和无源光器件组成，包括但不限于以下几类：光纤/光缆分光器光连接器光缆交接箱光缆分纤盒/光缆接头盒楼道综合信息箱/用户综合信息箱/光纤信息面板ODN基本组成Page5ONU（光网络单元OpticalNetworkUnit）处于网络接入层的尾端,放在用户侧，接入用户终端。方便灵活的组网应用,主要用于FTTH/FTTB/FTTC应用简便快捷的安装高可靠性和可维护性ONU基本功能特点Page6PON系统采用WDM技术，实现单纤双向传输（强制）。为了分离同一根光纤上多个用户的来去方向的信号，采用以下两种复用技术：下行数据流采用广播技术；上行数据流采用TDMA技术。1490nm1310nmPON系统原理-数据复用Page7PON系统原理-上行TDMA方式上行方向为TDMA方式－－各ONU上行数据分时发送，各ONU的发送时间与长度由OLT集中控制Page8PON系统原理-下行广播方式下行数据广播发送，每个ONU根据下行数据的标识信息接收属于自己的数据，丢弃其他用户的数据Page9EndUser1EndUser3ONTEndUser233112ONTONT133211OLT加密解密解密解密1133211由于下行数据在分光器上为广播复制，每个ONU都可以收到同样的数据。在OLT上需要采用加密处理，提高线路数据的可靠性。GPON与EPON支持的加密算不同，GPON采用AES128加密处理，EPON采用三重搅动算法。PON系统的数据安全Page10EPONEPON是由IEEE802.3工作组在2000年11月成立的EFM(EthernetintheFirstMile)研究小组提出的。EPON是几个最佳的技术和网络结构的结合。EPON以以太网为载体，采用点到多点结构、无源光纤传输方式，下行速率目前可达到10Gb/s，上行以突发的以太网包方式发送数据流。另外，EPON也提供一定的运行维护和管理(OAM)功能。EPON技术和现有的设备具有很好的兼容性。而且EPON还可以轻松实现带宽10Gb/s的平滑升级。新发展的服务质量(QoS)技术使以太网对语音、数据和图像业务的支持成为可能。这些技术包括全双工支持、优先级(p802.lp)和虚拟局域网(VLAN)。Page11EPON的结构功能NGNInternet局端设备；提供下行PON接口，汇接ONU设备；对ONU进行业务汇聚和业务分配；提供上行业务网络接口（GE端口居多）OLT实现从局端OLT、到用户端ONU的全面、集中管理。EMS无源器件；仅对光信号进行物理分光，不进行任何数据处理；可独立使用，一次分光，也可以级联使用，多次分光；分光器提供用户多业务接口（数据、语音、视频）；收敛用户侧业务；ONUPage12EPON下行数据传输splitterUser1User2User3221322133221OLTCOONU1ONU2ONU3ONUONUONU点到多点广播数据传送ONU根据数据包中的ID识别属于自己的数据并接收Page13EPON上行数据传输splitterUser1User2User3322121112223222TimeSlotOLTCOONU2ONUONU3ONUONU1ONU多点到点时分复用（TDMA）数据传送数据在不同的时隙发送，不会发生冲突由OLT进行时隙分配、控制上行带宽，实现动态带宽分配Page14EPON核心技术MPCP多点控制协议角色：OLT进行全局通信控制；OLT与ONU设备之间具有主从关系；ONU发现与注册功能每个ONU上线时（光纤连接且设备上电时），都需要向OLT进行上线注册；注册成功的ONU都会被分配一个唯一的LLID标识。作用OLT与ONU之间传送的数据都携带有ONU的LLID标识，这样OLT就能够辨别数据来自哪一个ONU，ONU也能通过识别自己的LLID选择接收下行方向通过广播方式发送过来的属于自己的数据。ONU测距功能不同的ONU接入OLT的距离远近不同，OLT通过测算与每个ONU一个“来回”的通信环回时间，推算出与每个ONU的连接距离。作用主要用于OLT对ONU作延时补偿，目的在于减少传输延迟，提高上行信道利用率；同时也为运维提供了一定的参考信息。ONU带宽分配功能采用“ONU请求-OLT授权”的方式，对ONU突发业务请求进行实时动态的带宽分配和通信调度。作用提高PON端口共享信道的带宽利用率；能够根据业务的优先级实施业务调度，满足业务的QoS需求。Page15EPON部署随着IP技术的不断完善，大多数运营商已经将IP技术作为数据网络的主要承载技术。EPON网络具有如下几个显著的特点:1.接入设备走出机房ONU部署在楼宇内部或用户家庭,进入这些地方不太方便,要求ONU业务部署做到现场零配置。2.接入点数量大大增加3.光缆和铜缆长度改变4.业务类型更加丰富提供语音、数据、网络视频、全球眼等业务,要求实现多种业务的统一发放流程。Page16EPON部署的挑战EPON网络的组网模式、业务模式及运维模式与传统网络、业务及运维模式存在较大差异,给业务自动部署工作带来了许多新的挑战,具体包括:1.网络规划方面的挑战原有产品和接入方式紧祸合,产品的受理对接入方式的依赖较大,通过多个产品间的关联关系控制开通流程。随着多业务统一承载,业务越来越丰富,需要有统一的网络规划。多种组网模式下的语音、宽带、网络视频、全球眼等业务的部署流程需重新梳理与支撑,明确各个系统和部门的管理流程和衔接关系,以提供自动的业务部署手段。Page17EPON部署的挑战2.资源管理方面的挑战EPON接入网络与传统的铜缆接入网络存在较大差异,资源管理模型需要灵活适应,快速实现新的EPON网络存量管理。EPON网络中FTTB、FTTH、政企客户等多种接入方式并存,需要提供准确的资源确认规则,提供新的资源配置策略(配号、配线、配端口等),还需要支撑多级光路的资源分配和设计(主光路、子光路等)。3.ONU认证方面的挑战EPON网络建设初期,ONU采用MAC认证模式。这种认证模式,在业务部署时,需要外线施工人员打电话上报ONU的MAC地址,以及对应的OLT、PON口和光交接箱位置;对外线施工人员要求较高,容易产生误报,人为出错概率较高,且难以排查这种错误。MAC地址认证不便于提前规划,在网络规划时往往ONU设备未到位,即便ONU设备到位,进行MAC地址统计和维护也非常麻烦。MAC地址认证不便于ONU的快速更换,需要在EMS甚至OSS上替换原有MAC地址。Page1810GEPONEPON和10GEPON在标准定义方面一脉相承。IEEE802.3av在波长规划、控制协议和管理机制等方面都进行了完善的考虑，10GEPON几乎完全继承了现有的EPON标准，仅仅是对EPON的MPCP协议（IEEE802.3）进行扩展，增加了10Gbps能力的通告与协商机制，保证了10GEPON可以充分利用现有EPON的运维方案和管理机制。标准充分考虑了10GEPON网络与现有EPON网络的兼容和平滑演进。因此在EPON运维方案日渐成熟，广泛应用的基础上，10GEPON的运维方案可谓水到渠成。一是EPON、10GEPON有相似的业务模型。二是EPON、10GEPON有相似的业务参数。三是10GPON与EPON有一致的认证方式、一致的认证流程、一致的开通流程。Page19GPONGPON(Gigabit-CapablePON)技术是基于ITU-TG.984.x标准的最新一代宽带无源光综合接入标准，具有高带宽，高效率，大覆盖范围，用户接口丰富等众多优点，被大多数运营商视为实现接入网业务宽带化，综合化改造的理想技术。GPON最早由FSAN组织于2002年9月提出，ITU-T在此基础上于2003年3月完成了ITU-TG.984.1和G.984.2的制定，2004年2月和6月完成了G.984.3的标准化。从而最终形成了GPON的标准族。Page20ITUG.984.xG.984.1GPON总体特性说明（2003/03）GPON网络参数说明保护倒换组网要求建议的接口类型和业务类型G.984.2GPONPMD（PhysicalMediaDependent）层规格要求（2003/03，2008/03）ODN参数规格要求2.488Gbps下行光接口参数规格要求1.244Gbps上行光接口参数规格要求物理层开销分配Page21ITUG.984.xG.984.3GPONTC（TransmissionConvergence）层规格要求（2004/02，2009/02）GTC复用结构及协议栈介绍GTC帧结构介绍GTC消息（PLOAM）ONU注册激活流程DBA规格要求加密和FEC告警和性能G.984.4OMCI（ONTManagementControlInterface）接口规格要求（2004/06，2009/08修订）OMCI消息结构介绍OMCI设备管理架构OMCI业务模型及相关实体说明OMCI实现原理Page22传输速率0.15552Gbit/sup,1.24416Gbit/sdown0.62208Gbit/sup,1.24416Gbit/sdown1.24416Gbit/sup,1.24416Gbit/sdown0.15552Gbit/sup,2.48832Gbit/sdown0.62208Gbit/sup,2.48832Gbit/sdown1.24416Gbit/sup,2.48832Gbit/sdown2.48832Gbit/sup,2.48832Gbit/sdownPage23•GPON系统采用WDM技术，实现单纤双向传输（强制）。•为了分离同一根光纤上多个用户的来去方向的信号，采用以下两种复用技术：–下行数据流采用广播技术；–上行数据流采用TDMA（时分）技术。1490nm1310nmGPON基本原理Page24广播方式：GPON的下行帧长为固定的125us，下行为广播方式，所有的ONU都能收到相同的数据，但是通过ONUID来区分不同的ONU的数据，ONU通过过滤来接收属于自己的数据。GPON原理－上、下行数据TDMA方式：GPON的上行是通过TDMA（时分复用）的方式传输数据，上行链路被分成不同的时隙，这样所有的ONU就可以按照一定的秩序发送自己的数据了，不会产生为了争夺时隙而冲突。Page25GPON协议分析从控制和业务的角度，GPON由控制/管理平面和用户平面组成C/M平面完成的工作：管理用户数据流、完成安全加密等OAM功能U平面完成用户数据流的传输Page26GPON协议栈Page27GPON协议栈GTC成帧子层（GTCFrameSublayer）复用解复用功能帧头的产生和解码基于Allo