FTTH技术原理及FTTH接人设备硬件结构整体介绍——烽火通信

FTTH技术原理及FTTH接人设备硬件结构整体介绍烽火通信科技股份有限公司接入网部邹泉2007年７月议程为什么需要光纤接入点对多点的光纤接入技术——xPON烽火EPON产品介绍及网管功能烽火FTTH工程试点介绍新业务的发展需要新的接入技术FTTHVDSLADSL接入速率PCClip3101520MbpsHDTVDVDVideoVCRVideo61PCVideo3MbpsMPEG-2500to800KbpsMPEG-4100-400KbpsRealPlayer,QuickTime14-19MbpsMPEG6MbpsMPEG-2Download(BestEffort)VOD(NearRealTime)DirectViewing(RealTime)提供与现有ADSL/LAN宽带接入方式差异化的服务；延伸新建ASON/MSTP传送网的光传送能力；为下一代网络及日益增长的IP业务做好准备，如IPTV等；注重等重点区域的长期利益，率先实施光纤到户的光纤部署，抢占“路权”优势，为日后开展业务奠定基础，如直接为楼内大客户提供专线等需求；传输媒质，光纤无干扰、无辐射；通信系统，带宽不受限（1000M）、距离不受限（20km）；终端设备的管理维护能力等技术方面战略战术方面业务经营方面两个前提：技术成熟、成本可行发展FTTP的必要性OTDR光纤熔接器。用于FTTH的光缆：主干光缆、接入线光缆、引入线光缆、室内光缆；用于FTTH的器件：光收发模块、光分路器、光连接器、光缆集中布线设备、光缆分线箱、光缆终端箱、接头盒；ATM-PON:在欧洲取得了较好的商用效果；EPON:标准即将通过，设备已经广泛应用；G-PON:ITU-TG984.1/2/4系列标准（2003~2004）；设备成熟程度配套设施维护仪表技术成熟程度评估技术已经成熟，具备商用试点条件FTTP的发展预测一定时间内ADSL、FTTB+LAN、FTTH共存；其中短时间内ADSL将持续占主流（固网运营商），但FTTB+LAN，FTTH市场容量将大量增加；在小区宽带接入方面，驻地运营商，新兴运营商将首选FTTB+LAN或FTTH方式组网；FTTH网络将为用户提供更加丰富的业务，满足不同用户需求。业界看好FTTP市场前景议程为什么需要光纤接入点对多点的光纤接入技术——xPON烽火EPON产品介绍及网管功能烽火FTTH工程试点介绍FTTP技术分类光纤接入技术点到点（P2P）点到多点（P2MP）光纤以太网APON/BPONEPONGPONWDMPON点对多点光纤接入技术——PON的通用特性成本更低•光模块的节约•光纤的节约服务质量更好•CO设备发挥主控功能光分路器的种类熔锥型ODN的内部构成制造方法张力张力这个部分加熱光路（光分波・合波）无反射遮光PON网络的光纤分路技术光波导型熔锥型点对多点光纤接入技术——PON的技术发展相同的拓扑——P2MP光纤APONEPONGPON封装协议不同FSAN提出，ITU-T标准化；ATM封装；目前标准化最完善；没有得到市场认可。IEEEEFM工作组标准化，编号802.3ah；以太网封装；即将形成正式标准；产品开始在市场上迅速应用。FSAN提出，ITU-T标准化；ATM、GEM封装；标准正在逐步完善；支持厂家极少。在这些PON之前，还有ITU-T窄带PON标准，有相当数量的产品在国内应用。ATMPON的众多技术被其它PON所直接继承引用。APON/BPON技术分析1995年，FSAN成立。1998年，ITU-T采纳FSAN成果为ITU-TG.983系列标准，这是业界的第一个宽带PON。2001年，FSAN将APON改名为BPON。BPON概况右图：对称155M速率BPON的帧结构示意BPON以ATM作为承载协议。两种速率模式对称155M下行622M，上行155M下图：BPON的协议结构BPON的标准G.983.1建议•1998年10月，主要规定了标称线路速率、光网络要求、网络分层结构、物理媒质层要求、汇聚层要求、测距方法和传输性能要求等。G.983.2建议•1999年，即“APON的ONT管理和控制接口规范”，主要从网络管理和信息模型上对APON系统进行了定义，以确保不同厂商的设备可实现互操作。G.983.3建议•对BPON系统物理层光波段进行了重新分配。G.983.4建议•BPON的DBA算法通信机制G.983.5建议•BPON的保护方式G.983.6建议•BPON的ONT管理和控制接口（OMCI）G.983.7建议•带有DBA功能的ONT的OMCIG.983.8建议•BPON的OMCI增强功能BPON的不足数据传送效率低在ATM层上适配和提供业务复杂。用BPON传送数据还需在IP和ATM信元及SDH格式之间来回转换带宽不足，扩展性较差效率低、技术复杂、成本高，不适合向所有用户推广应用GPON技术分析GPON设计了新的TC（传输汇聚）子层，该子层完成对高层多样性业务的适配和多路复用。GPON采用了125s定长的帧结构，每秒8千帧。•一个TC帧可包含多个ATM信元和/或GEM帧。GEM（GPONEncapsulationMethod）是GPON技术优势的集中体现，它是GFP的简单变种。GPON引入了PortID。•在ONU的一个业务端口看来，它存在着与OLT的一个点到点的连接，由PortID标识。GPON的很多技术规范借鉴BPON。GPON的标准G.984.1•GPON的基本特征，描述了运营商对系统的要求，在2003/3制定；G.984.2•PMD层规范，在2003/3制定；G.984.3•TC层规范；G.984.4•定义了系统的OMCI（ONTManagementandControlInterface）。GPON的现状标准化工作仍然在继续业界的支持厂家仅一家，短时间内很难形成产业规模EPON的原理——信号复用EPON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TDM技术；•上行数据流采用TDMA技术。1490nm1310nm广播方式EPON的原理——下行数据EPON的原理——上行数据TDMA方式EPON的原理——OLT和ONU的工作职责ONU的操作•ONU通过下行控制帧的时间戳同步于OLT；•ONU等待发现帧（gate）•ONU进行发现处理，包括：测距，指定物理ID和带宽。•ONU等待授权，ONU只能在授权时间发送数据OLT的操作•产生时间戳消息，用于系统参考时间•通过MPCP帧指配带宽•进行测距操作•控制ONU注册关键技术——基本特性LLID与仿真子层MPCP自动化注册和测距OAMEPON的原理——LLID与仿真子层仿真子层的目的：•使下层的P2MP网络的处理方式看起来类似于多个P2P链路的集合。•LLID的定义改变了以太网固有的特性，是传输质量获得可以控制的基础。实现的方法：•在每一个分组开始之前添加一个LLID，替代前导符的最后两个字节。实现机制：•在ONU注册成动后分配一个唯一的LLID；•OLT接收数据时比较LLID注册列表；•ONU接收数据时，仅接收符合自己的LLID的或者广播包。EPON的原理——MPCPMPCP在OLT和ONU之间规定了一种控制机制——MPCP来协调数据的有效发送和接收：•系统运行过程中上行方向在一个时刻只允许一个ONU发送•位于OLT的高层负责处理发送的定时、不同ONU的拥塞报告，从而优化PON系统内部的带宽分配MPCP有两种GATE操作模式：自动发现auto-discovery（初始化）模式和普通模式。•自动发现模式用来检测新连接的ONU，测量环路延时和ONU的MAC地址•普通模式给所有已经初始化的ONU分配传输带宽EPON的原理——MPCP消息格式MPCP定义的5种控制帧GATE（OLT发出）•允许接收到GATE帧的ONU立即或者在指定的时间段发送数据REPORT（ONU发出）•向OLT报告ONU的状态，包括该ONU同步于哪一个时间戳、以及是否有数据需要发送。REGISTER_REQ（ONU发出）•在注册规程处理过程中请求注册。REGISTER（OLT发出）•在注册规程处理过程中通知ONU已经识别了注册请求。REGISTER_ACK（ONU发出）•在注册规程处理过程中表示注册确认。EPON的原理——ONU自动注册自动化注册•不必等序列号登记•认证以后才使能数据通路EPON的原理——测距原理补偿因ONU距离不同而产生的时延差异：RTT（RoundTripTime）•在注册过程中，ONU对新加入的ONU启动测距过程•OLT使用RTT来调整每个ONU的授权时间•OLT也可以在任何收到MPCPPDU的时候启动测距功能。使用注册冲突避让：•在EPON系统中，解决ONU的注册冲突的方案有两种：随机延迟时间法和随机跳过开窗法。RTT=(T3-T1)-(T2-T1)=T3-T21.MultipleLLIDperONU2.远端设备多端口管理3.SLA指配4.QOS:VLANprioritybasedonTOS5.多种VLANmodes6.认证，组播，支持VPN特殊用户功能•仅仅符合EPON标准是不够的，EPON的标准以外的附加特征，对运营商更加重要。系统高级特性（EPON系统相关的技术特性）LLID3LLID4LLID1LLID1LLID5LLID5LLID63LLID64系统高级特性技术——多LLID技术，支持多业务多LLID技术（最多支持4个LLID），克服了以太网的缺陷使得以太网成为一种接入平台是PON技术的发展趋势多LLID技术天然支持多业务语音语音TDMTDM数据数据图像数据系统高级特性——多LLID技术，简化ONU的设计多LLID技术，简化了ONU的设计单LLID技术，ONU支持多业务困难小结——EPON的突出优势传输距离长•传输距离最大20公里（与分路比有关）系统可靠性高•无源光分路器（ODN）•光纤实现了接入网带宽质的飞跃•目前可以提供上下行对称的100Mb/s～1Gb/s的带宽•将来可以升级到10Gb/s的带宽服务质量有保障•OLT发挥对整个系统的主控作用，彻底改变了以太网设备各自为政的局面•EPON系统具有先进的测距、环回测试、断电告警以及端口状态监视等维护功能，克服了以太网缺乏OAM手段的缺陷•EPON系统可以对每个用户进行带宽的静态/动态分配，并保证每个用户的QoS系统成本低•EPON在一根光纤上实现双向传输，节省了光纤资源•ODN放置在靠近用户的地方，节约了光纤资源•节约了近50％的光收发模块议程为什么需要光纤接入点对多点的光纤接入技术——xPON烽火EPON产品介绍及网管功能烽火FTTH工程试点介绍烽火在PON领域的探索——自有知识产权1998推出窄带PON系统，并陆续获得规模商用1996开始PON系统的开发2002推出国内首套APON系统，并且通过权威机构鉴定2004.1推出GEPON系统，通过国家验收2004.8增强型的EPON系统AN5116-03系列，将EPON功能融于强大的IAS系统内烽火通信FTTH解决方案AN5006AN5002/AN5005AN5116产品现状－网络拓扑AN5116-01AN5006-05AN5006-06PON的网络结构AN5116-02Softswitch/PSTNPONAN5006-05AN5006-061：32FEANM2000STM-1CATVInternetGEGEIPTVServer光纤分路器PON方案的优势更低的部署和运营成本－－节省主干光纤、节能、节省小区机房等；解决终端用户的带宽瓶颈－－为用户提供几十兆甚至千兆的上下行对称带宽；覆盖范围大－－可达10km-20km传输距离；低维护－－全程无源、且为光信号；高可靠性的接入－－光纤损耗低、不受电磁干