pon原理

PON原理及应用PON（无源光网络）是指ODN（光配线网）中不含有任何电子器件及电子电源，ODN全部由光分路器（Splitter）等无源器件组成，不需要贵重的有源电子设备。一个无源光网络包括一个安装于中心控制站的光线路终端（OLT），以及一批配套的安装于用户场所的光网络单元（ONUs）。在OLT与ONU之间的光配线网（ODN）包含了光纤以及无源分光器或者耦合器。PON基本概念介绍PON：PassiveOpticalNetworkPon的分类APON（ATMPON）1995年提出，1996年由13家大型网络运营商同它们的主要设备供应商组成了FSAN(FullServiceAccessNetwork)联盟，155Mb/s的PON系统技术规范，ATM传输协议，ITU-TG.983系列标准BPON（BroadbandPON）2001年，APON标准后来得到了加强，可支持622Mb/s的传输速率，同时加上了动态带宽分配、保护等功能，能提供以太网接入、视频发送、高速租用线路等业务，宽带的PONEPON（EthernetPON）是一种新型的光纤接入网技术，它采用点到多点结构、无源光纤传输，在以太网之上提供多种业务。它在物理层采用了PON技术，在链路层使用以太网协议，利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。因此，它综合了PON技术和以太网技术的优点：低成本；高带宽；扩展性强，灵活快速的服务重组；与现有以太网的兼容性；方便的管理等等。GPON（GigabitPON）FSAN联盟进行1Gb/s以上速率的PON标准研究，希望提出一种方案，除了能运行在更高的速率外，还要在多业务、OAM&P、可扩缩性等方面较之其它的PON效率更高。这一研究使得GigabitPON(GPON)出现。2003年1月，ITU-T批准确立了GPON标准G.984.1、G.984.2和G.984.3PON基本构成OLT：光线路终端ONU：光网络单元Splitter：光分路器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为新ONU生成发现窗口，控制注册过程；执行自动发现的过程，包括测距、LLID的分配、带宽分配；PON各部分网元的功能广播方式在ONU注册成动后分配一个唯一的LLID；在每一个分组开始之前添加一个LLID，替代以太网前导符的最后两个字节；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的帧或者广播帧。PON原理-下行数据TDMA方式PON原理-上行数据分光比最远距离最近距离带宽1：840km20km312M1：1630km10km156M1：3220km0km78M1：6410km0km39M假设：OLT到ONT间28dB链路损耗40km20kmOLTONTCOExtenderbox尽量采用一级分光，在用户比较分散、有灵活扩展需要的场景可考虑采用两级分光，不采用多级分光一级分光比较容易测试和维护，同时光功率衰减比较少一级分光结构，分光器的利用率比较高，节点少，成本相对低两级分光节省配线段光缆，网络的灵活性、可扩展性较好PON原理-分光比与传输距离OLTONUt0OLT本地时间=t0OLT本地时间=t2设置ONU本地时间=t0ONU本地时间=t1时间时间t1t0t0t1TdownstreamTupstreamTwaitTresponseRTT=Tdownstream+Tupstream=Tresponse–Twait=（t2-t0）-（t1-t0）=t2-t1PON功能-测距相对于静态带宽分配（SBA），DBA是指实时地（ms级）改变PON中各ONU上行带宽的机制优点：实现高效的上行带宽利用率和服务质量保证重点：DBA算法具体要求：•业务透明•低时延和低时延抖动•公平带宽分配•健壮性好•实时性强EPON和GPON基本相同PON功能-动态带宽分配交换板PON卡EPONEPONTDM业务处理（网关）GE10/100M/GEONUONUONU采用IEEE802.1p或IPTOS机制，实现业务优先级区分业务拥塞发生在交换芯片上PON系统上下行基本不会拥塞，但须进行更精确的带宽控制和管理•无连接、只能简单的控制带宽（根据LLID—1个ONU）•一个PON口相当于交换芯片的一个逻辑端口PON功能-QOS处理TCP+UDPetc.IPEthernetGEMPOTSVideoDataVoIPT1/E1TDMPON-PHYLayer几乎没有应用PON功能-多业务映射（PWE3）不需要人工干预，PON系统自动完成对新ONU的发现和注册（包括初始测距）在系统开通运行后，随业务发展需要增加新ONU，或故障修复后的ONU要重新加入到系统，都要求这些ONU能够自动地加入而不影响正常工作的ONU在线的性能监测、各种故障告警和远端故障指示、远端近端环回等OLT对ONU进行远程管理的交互通道及通信协议，要求有一定的开放性和扩展性PON功能-网络管理（OAM）针对线路较长的OLT到分路器段的1＋1线路保护ONU采用常规单光口设备，分路器采用2：n分路器；OLT侧配置冗余光口成本较低，适合高端居民用户、小型商业用户等的高可靠性接入G.983.5中最早定义了对BPON的保护方案，其它的TDMPON均可直接采用。PON功能-网络保护冗余的线路和ODN全保护方式，可靠性非常高需要ONU和OLT同时具备冗余光口，采用两套1：n分路器成本较高，适合高端企业用户的接入PON的环网保护实质和左边是一样的，而且这种组网方案会引入较多的分路器，成本上升；大量的活接头会严重影响光功率预算不推荐采用常见的一个变种：PON功能-网络管理（OAM）全业务部署方案“最后一公里”是铜质线缆接入时代派生出来的词汇，它也是运营商间争夺话语权的重要一环。是指社区端到末端用户接入部分就是通常所说的最后一公里。在进入到光接入时代后，它的距离内涵正在被不断改写——光网络系统中的局端设备正在逐渐地“远离”用户，从5公里到10公里，甚至达20公里以上。“最后一公里”概念OLT的部署位置分析注：城域传输/数据汇聚环可采用OTN、PTN或CET等技术注：OLT上联采用OTN或PTN方式全业务部署方案全业务接入网架构-全业务接入服务区结构示意图主干光缆全业务光接入点配线光缆光分配点全业务接入区结构示意图主干光缆全业务光接入点配线光缆光分配点全业务接入区结构示意图全业务部署方案Page21GPON（ITU-TG.984）EPON（IEEE802.3ah）下行速率2500Mbps1250Mbps上行速率1250Mbps1250Mbps分光比1:64,可扩展为1:1281:32下行效率~92%，采用：NRZ扰码（无编码），开销(8%)~72%，采用：8B/10B编码(20%)，开销及前同步码(8%)上行效率~89%，采用：NRZ扰码（无编码），开销(11%)~68%，采用：8B/10B编码(20%)，开销(12%)实际下行带宽2300Mbps900Mbps实际上行带宽1110Mbps850Mbps每用户实际下行带宽72Mbps(1:32)，36Mbps(1:64)28Mbps(1:32)运营、维护(OAM&P)OMCI必选。对ONT进行全套FCAPS（故障、配置、计费、性能、安全性）管理OAM可选且最低限度地支持：ONT的故障指示、环回和链路监测网络保护50ms主干光纤保护倒换未规定TDM传输和时钟同步内置，支持NativeTDM模式，保障TDM业务质量，电路仿真可选电路仿真（ITU-TY.1413或MEF或IETF）光纤线路检测OLSG.984.2无GPON与EPON主要技术指标对比设备类型光器件类型最大允许衰减1310nm1490nmEPON1000BASE-PX2024dB23.5dBGPONB+28dB28dB当光分路比为1:16时，PON应支持20km的最大物理距离；当光分路比为1:32时，PON应支持10km的最大物理距离。GPON比EPON支持的最大物理距离更远。GPON与EPON主要技术指标对比Page239002300800110005001000150020002500EPON下行GPON下行EPON上行GPON上行有效带宽开销•GPON业务承载更高效，下行的有效带宽是EPON的2.55倍，上行是1.37倍。OLTONU机楼小区路边大楼住户馈线段配线段引入线段…光分光器05101520253035404550EPONGPONOLT和主干光纤数量下降50%EPON1:32GPON1:64•GPON的分光能力是EPON的2倍，覆盖相同用户时可节省一半的主干光纤。•建设100万宽带用户，EPON与GPON的投资对比采用GPON技术进行光接入网络建设，可节省线路成本和局端设备投资50％。GPON的优势-具有更高带宽和更大分光比Page24企业用户家庭用户•EPON：企业用户带宽和家庭用户带宽无法共享上行带宽。•GPON：在保证服务质量的同时可以实现家庭用户和企业用户上行带宽的共享。家庭监控（2M）可视电话（0.4M）宽带业务•EPON：每用户分配3M带宽，其中2.4M独享，带宽共享率20%。•GPON：每用户分配3M带宽，其中0.4M独享，带宽共享率为86.7%。GPON的优势-支持更精细的业务模型Page25…….…….…….GPONOLT…….ONT同步系统GPON…….…….…….EPONOLT…….ONT异步系统EPONOLTSplitterSDHONTONTONT城域网ONTOLT线路时钟同步FemtoCellFemtoCellGPON是同步系统，采用定长帧结构，具备天然的线路时钟传送能力，能够提供和SDH一样精度的线路时钟，可作为微基站的接入手段。EPON本质是以太网，是异步系统，承载线路时钟能力有限。时钟源上行口上行口GPON的优势-具备SDH的线路时钟传送能力GPON和EPON最大差异是在光器件的使用和帧结构上GPON和EPON分别适合不同的用户群体，两者是互补的关系，而非完全替代关系GPON在大客户接入方面占据优势，EPON更加适合居民和小型商业用户使用小结感谢聆听！