EPON技术基础(原理)

18.May2007HUAWEITECHNOLOGIESCo.,Ltd.技术基础－FTTH市场技术组HUAWEITECHNOLOGIESCo.,Ltd.HUAWEIConfidentialPage2EPON协议介绍EPON基本接口介绍ContentsEPON业务承载能力EPON关键技术PON系统介绍EPON解决方案介绍HUAWEITECHNOLOGIESCo.,Ltd.HUAWEIConfidentialPage3PON的基本概念WhatisPON?PON技术比较技术标准化情况PON上下行复用技术HUAWEITECHNOLOGIESCo.,Ltd.HUAWEIConfidentialPage4WhatisPON?PassiveOpticalNetworkOLTONUOpticalLineTerminalOpticalNetworkUnitPassiveOpticalSplitterPSTNInternetCATVONUONUPON是以点到多点为特征的单纤双向无源光网络；PON包括三个组件：OpticalLineTerminal(OLT),OpticalNetworkUnit(ONU)andOpticalDistributionNetwork（ODN）；ODN中的无源光分路器可以是一个或多个光分路器的级联。PassiveOpticalSplitterHUAWEITECHNOLOGIESCo.,Ltd.HUAWEIConfidentialPage5PON技术比较Tech.BPONEPONGPONWDM-PONBandwidth/Wavelength(Mbps/nm)US155/13101250/13101244/1310125~1250/-DS622/14901250/14902488/1490125~1250/-ProtocolLineNRZ/DSSNRZ,8B/10BNRZ/FSSAnyLinkATMEthernetATM/GEMAnyServiceSupportingDataAAL5TransparentTransferGFPTransparentTransferVoiceTDM/VoIP/AAL2VoIPTDM/VoIPTransparentTransferVideoAAL5--IPTVIPTVGEM--IPTVTransparentTransferTDMAAL1TDMOverIP(futurePWE3)GEMTransparentTransferBandwidthEfficiency稍高稍低高－Reach/Splitter20km/1610km/3220km/1610km/3220km/3220km/64Above20km/32StandardCommitteeITU-T(FSAN)IEEEITU-T(FSAN)-HUAWEITECHNOLOGIESCo.,Ltd.HUAWEIConfidentialPage6PONTPONAPON/BPONGPONEPONWDMPON国际标准ITU-TG.983.xITU-TG.984.xIEEE802.3ah国际标准国际标准国际标准国际标准ITU-TG.982国家标准YD/T1077-2000国家标准YD/T1090-2000国家标准国家标准国家标准技术标准化情况HUAWEITECHNOLOGIESCo.,Ltd.HUAWEIConfidentialPage7EPON产业链状况EPON芯片厂家华为中兴烽火UTPMCPMC,TeknovusTeknovusCortina中国电信CTC1.3标准情况1)MPCP补充2)Trip－churning加密算法3)EthOAM扩展4)产品的部分特性规格要求HUAWEITECHNOLOGIESCo.,Ltd.HUAWEIConfidentialPage8下行信号：OLT连续广播发送，ONU选择性接收：GPON根据VPI/VCI(ATM)或者GEMPORTID（GEM）EPON根据LLIDOLTSplitterONUONTONUPON基本技术－下行HUAWEITECHNOLOGIESCo.,Ltd.HUAWEIConfidentialPage9PON基本技术－上行上行信号：分时突发发送，采用测距技术保证上行数据不发生冲突EPON：OLT时钟恢复时间400ns，ONU开关时间512nsGPON：OLT时钟恢复时间60.8ns，ONU开关时间12.8nsOLTONTONUONUSplitterHUAWEITECHNOLOGIESCo.,Ltd.HUAWEIConfidentialPage10EPON协议的主要内容EPON参考结构EPON系统的保护方式EPON协议栈PMD层PMA层PCS层RS层多点MAC控制层OAM层HUAWEITECHNOLOGIESCo.,Ltd.HUAWEIConfidentialPage11EPON参考结构及基本指标点到多点的光纤传输；在单模光纤上，以1000Mbps速率，分路比为1:32，传输距离达到10km；在单模光纤上，以1000Mbps速率，分路比为1:16，传输距离达到20km；符合ITU-TG.652要求的单模光纤；上行应使用1260nm～1360nm波长；下行应使用1480nm～1500nm波长；使用1540nm～1560nm波长实现CATV业务（可选）；华为指标1:32/20kmHUAWEITECHNOLOGIESCo.,Ltd.HUAWEIConfidentialPage12EPON保护方式(一)IFponIFponIFpon2：N分光器OLTONU#1ONU#NEPON系统骨干光纤保护倒换方式IFponOLT设备上有两个EPON接口。此种保护方式仅限于主干光纤出现故障时，系统会自动切换到备用系统，实现了对骨干光纤的保护。保护对象仅限于OLT与ODN之间的光纤故障和OLT单板硬件故障，对其他类型的故障没有涉及，可能存在严重完全隐患，无法满足客户需求。无法定位故障。保护范围HUAWEITECHNOLOGIESCo.,Ltd.HUAWEIConfidentialPage13IFponIFponIFpon1：N分光器OLTONU#1ONU#NEPON系统全保护光纤倒换方式IFponIFponIFpon1：N分光器EPON保护方式(二)OLT和ONT上均有两个EPON接口。OLT的GPON接口要工作在1:1模式下。此种保护方式是一种全网保护光纤倒换方式，OLT与ONU之间有完全不同的两条通路，可以保证各种故障都得到恢复。当ONU的主用PON口或用户线路故障时，ONU会自动将业务倒换到备用PON口上，业务通过备用线路和OLT的备份端口上行。业务基本不会中断。实现难度较大，成本较高。其中一个端口试种处于空闲状态，造成系统带宽利用率低。全网保护HUAWEITECHNOLOGIESCo.,Ltd.HUAWEIConfidentialPage14EPON标准的基本内容在以太网架构中实现P2MP拓扑结构的机制和控制协议多点MAC控制实现在不同的ONU中分配上行资源、在网络中发现和注册ONU、允许DBA调度RS子层为EPON扩展了字节定义PMD子层定义了EPON兼容器件的指标OAM定义了EPON各种告警事件和控制处理HUAWEITECHNOLOGIESCo.,Ltd.HUAWEIConfidentialPage15EPON协议栈OAM层：使用OAM协议数据单元，管理、测试和诊断已激活OAM功能的链路；多点MAC控制：使用MPCP（多点控制协议），实现点对多点的MAC控制；MAC：实现对Media的控制；RS：调和多种数据链路层能够使用统一的物理层接口；PCS：支持在点对多点物理介质中的突发模式＋支持FEC算法；FEC：使用二进制运算（例如Galois算法），附加一定的纠错码用于在接收端进行数据校验和纠错；PMA：支持P2MP功能，实现PMD的扩展；PMD：PMD（使用1000BASE-PX接口）实现PMD服务接口和MDI接口之间的数据收发功能。HUAWEITECHNOLOGIESCo.,Ltd.HUAWEIConfidentialPage16EPON与Ethernet帧比较OLTONUONUONU1000Base－xIPGPreambleDASAFCS...IPGIPGLLIDDASAFCS...IPGSLDCRCEPONEthernetHUAWEITECHNOLOGIESCo.,Ltd.HUAWEIConfidentialPage17PMD层在物理层业务接口上，误码率小于等于10-12；FEC增加光功率预算2.5db；PMDPhysicalMediumDependent物理媒质相关（子层）重要指标\接口类型1000BASE-PX101000BASE-PX20传输距离（km）1020分光比1:321:16过载光功率（dbm）4（1000BASE-PX10-D）2（1000BASE-PX10-U）4（1000BASE-PX20-D）7（1000BASE-PX20-U）接收灵敏度（dbm）-24（1000BASE-PX10-D）-24（1000BASE-PX10-U）-27（1000BASE-PX20-D）-24（1000BASE-PX20-U）HUAWEITECHNOLOGIESCo.,Ltd.HUAWEIConfidentialPage18PMA层增加了一个PMA子层的接口；要求ONU的发送时钟必须跟踪ONU接收时钟；对PMA的同步时间，做了更严格的要求（相对于Ethernet而言）；要求信号通过RS/PCS/PMA层的延迟时间不能超过16个比特的传输时间。PMA：PhysicalMediumAttachment物理媒质附加子层PMAPMDPCS层间控制原语层间控制原语发送数据流接收数据流接收数据流发送数据流PMD、PMA、PCS交互关系图HUAWEITECHNOLOGIESCo.,Ltd.HUAWEIConfidentialPage19PCS层(FEC)PCS:physicalcodesublayer物理编码子层：支持在点对多点物理介质中的突发模式＋支持FEC算法；FEC具有以下基本特性：保证帧格式符合1000BASE-XPCS；FEC功能可选；向后兼容1000BASE-X设备；支持PCS子层10-12误码特性；支持FEC子层10-4误码特性。Note：FEC增加光功率预算2.5db；PCS:PhysicalCodeSublayer物理编码子层。PMAPMDPCS层间控制原语发送数据流接收数据流接收数据流发送数据流RSGMIIMAC接收数据流发送数据流层间控制原语接收数据流发送数据流PCS层的位置数据链路层物理层层间控制原语层间控制原语层间控制原语层间控制原语HUAWEITECHNOLOGIESCo.,Ltd.HUAWEIConfidentialPage20PCS层(FEC)FEC编码的规范、属性和技术性能应满足ITU-TG.975的规范；FEC编码使用的线性循环分组码是基于GF(28)的Reed-Solomon码(255,239,8)，这种编码包含239个信息码和16个奇偶码。S_FECFRAMEPREAMBLE/SLCT_FECFCST_FECPARITYFEC编码的以太网帧HUAWEITECHNOLOGIESCo.,Ltd.HUAWEIConfidentialPage21RS层发送方向：RS层用MACMODE和LLID变量值代替GMII中的前导码；接收方向：RS层把前导码中的MODE和LLID值解映射为GMII信号。Note:ReconciliationSublayer(RS)调和子层PMAPMDPCS层间控制原语发送数据流接收数据流接收数据流发送数据流RSGMIIMAC