PON技术原理及发展策略.ppt

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1、专题四：无源光网络（PON）第一部分：技术原理及发展策略,总部计划部、研究院2009年9月,2,提纲,PON技术驱动力PON技术原理GPON/EPON技术比较PON发展策略PON设备测试,3,国内其他运营商已具备全业务运营条件个人、集团、家庭业务均已成为市场竞争热点,电信重组与全业务,新商业模式重构了市场格局，电信运营商在产业链的主导地位日益受到威胁有线接入以及TD终端的互联网接入能力不足,阿里巴巴,互联网挑战,中国移动承担推动TD产业发展巨大责任移动互联网将成为FTTx的重要推动力，分布式基站、TD-Femto、WLAN需要大量光纤接入资源,3G牌照发放与移动互联网,政策与竞争环境,PON是

2、全业务运营时期宽带接入的主流技术，建设以PON为主的光纤接入网是必然选择！,4,国家,德国,移动运营商,举例,意大利,英国,06年10月开始提供DSL服务Surfhome,06年3月开始提供基于UMTS的宽带服务；06年9月开始提供Flathochdrei服务（移动、固定语音和DSL打包）,06年9月开始与FASTWEB合作，从而可以提供宽带接入给移动用户,06年6月就宣布使用GBP30(44)及以上套餐的移动用户可以使用免费的互联网接入和免费的英国固定电话（不含固话月租）,06年6月，O2收购原私有宽带网络运营商Be，07年10月开始提供固定宽带服务,07年1月开始提供at home服务，每

3、月25即可无限制宽带接入以及一定时间的固定电话（含月租）,海外移动运营商纷纷提供固定宽带接入,5,海外运营商陆续启动大带宽战略,国家,运营商,举例,6,中国移动有线接入资源现状,MSTP,MSTP,MSTP,MSTP,FTTN光纤到节点,城区基站光纤资源距离用户500米左右,光纤,FTTH/O光纤到户/办公室,部分小区进行室内覆盖，光纤资源已经到了楼层,FTTB光纤到大楼,FTTB+LAN/WLAN,城域网光纤,优势：基站分布广、光纤接入比例高。基站光纤接入比例达91%，其中城区基站约20万个，距离客户仅数百米，可实现快速接入,存在问题：城区管道匮乏，光纤利用率较高，接入网管线资源匮乏截止20

4、09年1季度，全国平均城域网光纤使用率为36%城区纤芯余量较小，接入层12-24芯为主，利用率一般为40%-50%，密集城区使用率更高,FTTH/OLAN/WLAN,7,提纲,PON技术驱动力PON技术原理技术介绍关键技术PON协议栈GPON/EPON技术比较PON发展策略PON设备测试,8,PON采用树形结构光纤组网，由局端OLT（光线路终端)、用户端ONU（光网络单元）和光分路器组成。PON为接入网技术，接入QoS、可靠性要求相对较低的普通集团客户和高档小区客户，提供宽带数据、语音和视频等综合业务OLT：部署在局端，每个OLT可根据业务需求配置一定数量PON口，最多可达128个PON口。每

5、个PON口连接一根主干光纤，经光分路器分光后接入N个ONU（分光比为1：N）。ONU：部署在用户侧，每个ONU可通过E1、FE、WiFi、POTS接口接入用户,FTTH/O模式下每个ONU接入1个用户，FTTB模式下每个ONU接入8/16/24个用户。光分路器：部署在OLT和ONU之间，为无源器件，向上连接一根主干光纤，向下经分光后通过多根光纤与ONU连接。PON仅在局端和用户侧设置有源设备，中间采用光纤和无源器件，节省机房资源。,PON技术介绍,光分路器,家庭用户,集团用户,光分路器,OLT,ONU,ONU,PON设备部署位置,家庭用户,PON网络结构,局端,主干光纤,9,PON技术优势,交

6、换机汇聚和接入,PON汇聚和接入,PON传输距离长、带宽高、接入容量大、成本低，是宽带接入的主流技术可用于FTTH/O/B（光纤到户/办公室/楼）等场景，为用户提供数据、语音、视频等综合业务,PON可以覆盖20km，采用无源的光分路器进行汇聚，网络扁平化，可节约90%的汇聚交换机,PON采用点对多点技术，可以节约大量的光纤和一半的光收发器 无源的光纤网络可大大降低维护成本,长距离,低成本,10,Internet,光纤全面替代铜线，网络扁平化大大节约网络设备，去除瓶颈,BRAS,Router,OLT,光分路器,Router,VideoServers,ApplicationServers,Appl

7、icationServers,VideoServers,ONU,Modem,PON组网优势 PON的大容量和长距离传输优势可以节约大量的局端设备、90%以上的汇聚交换机，简化了网络结构，提高了网络性能，节约了局房面积 PON的OLT设备应尽量设置在城域网汇聚层，MDU型ONU提供密集用户接入 无源光分配网故障率低，降低OPEX,3Km,1020Km,汇聚交换机,双绞线,光纤,有线宽带接入网技术策略：以PON技术为基础，结合LAN/WLAN技术,固网运营商传统接入技术,中国移动采用的以PON为主的宽带接入技术,11,连续发送模块,突发发送模块,快速开启和关断能力消光比大（10dB）,连续接收模块

8、,突发接收模块,关键技术1突发发送和突发接收,12,补偿因ONU距离不同而产生的时延差异：RTT（Round Trip Time）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MPCP PDU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：随机延迟时间法。在GPON系统中，OLT通过Ranging测距过程获取ONU的往返延迟RTD，从而指定合适的均衡延时参数EqD（Equalization Delay）,RTT=(T3-T1)-(T2-T1)=T3-T2,关键技术2测距,13,根据业务的优先级

9、，系统对每个ONU设置SLA，对业务的带宽进行限制。最大带宽和最小带宽是对每个ONU的带宽进行极限限制，保证带宽根据业务的优先级不同而不同，一般语音业务的优先级最高，视频业务优先级次之，数据业务的优先级最低。OLT根据业务和SLA及ONU的实际情况进行带宽许可，优先级高的可以得到更高的带宽，满足业务需求。,SLA:ServiceLevel AgreementBW:Bandwidth Maximum：最大带宽Guaranteed：保证带宽Minimum：最小带宽,关键技术3动态带宽分配（DBA）,14,TCP+UDP,APON/BPON,T1/E1,POTS,Data,Video,IP,ATM,

10、ALL1/ALL2,VOIP,TCP+UDP,EPON：以太网PON,T1/E1,POTS,Data,Video,IP,Ethernet,PWE3,VoIP,802.3,TCP+UDP,APON/BPON,T1/E1,POTS,Data,Video,IP,Ethernet,ALL5,ATM,ALL1/ALL2,VOIP,TCP+UDP,GPON：吉比特PON,T1/E1,POTS,Data,Video,IP,Ethernet,GEM,VOIP,G.984,PON-PHY,L1,L2,L3,L4,L7L6L5,GPON（ITU-T G.984系列标准）：GEM封装，125us TC帧，更注重多业

11、务承载和QoS保障EPON（IEEE 802.3h）：以太网封装，Diffserv QOS机制，电路仿真支持TDM，更简单,主流PON制式：GPON/EPON,PWE3,15,GPON Control,PLOAM,OMCI,GPON Encapsulation Mode(GEM),Physical Media Dependent(PMD),GPON Transmission Convergence(GTC)Framing,Ethernet,TDM,Bearer Traffic,PON,System,GPON协议栈,物理层OAM：ONU注册、加密、告警等,ONT管理控制接口：业务管理和FCAPS

12、,GEM封装：实现多业务支持能力，QoS,传输汇聚层：实现复用、DBA、告警性能等,PMD：ODN规格、光接口参数、物理层开销等,16,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（可选）；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。,EPON协议栈,17,

13、提纲,PON技术驱动力PON技术原理GPON/EPON技术比较PON发展策略PON设备测试,18,GPON和EPON技术比较,注：GPON GEM封装支持数据、语音、视频等多种业务的统一承载。与ATM不同，GEM采用变长格式，与EPON的以太网封装方式同属IP化技术。引入GEM封装的意义在于增强OAM和QoS。,GPON比EPON传输距离远、分光比大、接入带宽高,19,GPON/EPON接入能力分析,PON网络接入能力主要体现为用户带宽及接入用户规模两个指标，在1个PON口（1根主干光纤）情况下，用户带宽与接入用户规模关系如下：,注：参照其他运营商实际经验，宽带上网业务并发率按33计算,用户平

14、均带宽越大，接入用户规模越小PON具备网管灵活配置带宽能力，可根据市场策略或用户需求，灵活配置每个用户带宽，不需更换设备，可扩展性好,20,GPON:ITU-T,EPON:IEEE,2005,PON技术标准演进,2003,2004,2009,2010,2011,G.984.1 总体架构（200301）,G.984.2 物理相关子层（200301）,G.984.3 传输汇聚层（200402）,G.984.4 OMCI层（200406）,NG-PON1：10G GPON与WDM-PONNG-PON2：更高速PON,搜集NG-PON1和NG-PON2的需求，并定义NG-PON1的规范说明书,完成NG

15、-PON1的标准化,继续研究NG-PON2,EPON标准：IEEE 802.3ah（200406）,IEEE 802.3ah与以太网标准802.3合并,中国电信EPON设备技术要求V2.1，完成企业互通标准（200806）,10G EPON：IEEE 802.3av现已建立标准技术架构，计划2009年完成标准化,GPON与EPON标准化工作均已完成10G EPON比NG-PON（含10G GPON）标准成熟时间约提前2年预计10G EPON产品成熟时间约1-2年，10G GPON产品成熟时间落后约1年。,21,GPON/EPON产业链规模,从芯片厂商、设备厂商、运营商等产业链各个方面看，EPO

16、N、GPON产品均已成熟，且GPON阵营更强大，具有更好的发展前景。,22,GPON/EPON设备互通情况,GPON、EPON均已实现FTTH模式下互通，FTTB模式互通困难,PON设备互通是指不同厂家的OLT与ONU互通，EPON、GPON之间无法互通，但同厂家EPON/GPON设备可共平台、共网管。,23,EPON/GPON应用场景分析每用户4M,5km覆盖距离,10km覆盖距离,本估算已包括相应的光纤、管道分摊成本。PON设备价格采用省公司反馈的实际采购价格。当用户数较多时，无论采用EPON/GPON,成本趋同。,24,EPON/GPON应用场景分析每用户10M,5km覆盖距离,10km

17、覆盖距离,当用户数较多时，无论采用EPON/GPON，成本趋同。,25,GPON/EPON的OLT覆盖区域,OLT,OLT,5km,10km,EPON OLT至ONU传输距离,GPON OLT至ONU传输距离,机房需求由于GPON规划传输距离远，GPON OLT可覆盖更大面积的区域，所需OLT机房数量少于EPON，可降低选择机房的难度 工程差异光纤越靠近用户，环境越复杂，光纤多次熔接或容易多次弯曲，会影响的工程损耗部分GPON更高的光功率预算将大大降低对网络建设施工的难度、复杂度，缓解未来中长期光纤老化对运维的影响。,26,GPON、EPON在带宽升级能力上的差异,在FTTB建设中，采用GPO

18、N可以一步到位满足宽带接入带宽20M/用户的中远期目标要求。GPON下行带宽2.5G，可以满足更长时期的业务需求。,27,未来向10G PON网络演进分析,EPON向10G EPON演进,GPON向10G GPON演进,下行1.25G/芯，上行1.25G/芯,下行1.25G10G/芯，上行1.25G/芯,下行10G/芯，上行1.25G/芯,下行10G/芯，上行2.5G/芯,下行2.5G/芯，上行1.25G/芯,下行2.5G10G/芯，上行1.25G2.5G/芯,结论：鉴于PON属于接入网技术，采用点对多点树形结构组网，不同系统可在不同光纤上独立部署，系统间可不进行互通，所以现阶段无论选用GPO

19、N或EPON，均不影响未来部署10G EPON或10G GPON。,28,PON技术选择结论：EPON/GPON并重，优选GPON,综合考虑资源现状、投资成本、组网合理性、网络升级、运维管理、备品备件、人员培训等因素进行技术选择和部署EPON/GPON并重,同等价格条件下优选GPON,29,提纲,PON技术驱动力PON技术原理GPON/EPON技术比较PON发展策略PON网络组网原则业务模型和VLAN规划PON网络对运维提出的新要求和相关建议PON设备测试,30,FTTB（光纤到楼)+LAN/WLAN局端部署OLT，在楼内部署支持多用户的ONU，内置LAN交换机功能和IAD（综合接入设备）功能

20、，ONU到用户部署5类线，5类线末端提供LAN口、WiFi接入FTTH（光纤到户）/FTTO（光纤到办公室）：局端部署OLT，每个家庭/办公室内部署一个内置IAD功能的ONU，为提供数据、语音和视频等业务,PON网络业务模型,每个OLT有1128个PON口，每个PON口接1根光纤，通过分路器可带164个ONU，每个ONU一般出424个FE口,31,宽带上网业务：CVLAN由ONU添加，用于标识用户和业务；SVLAN主要由OLT添加，用于区分业务类型以及定位OLT设备和PON口。SVLAN 911：标识业务类型SVLAN 08：标识OLT和PON口SVLAN bit 58：标识OLT设备，最大可

21、定位32个OLT；SVLAN bit 04：标识OLT的PON口，最大可区分同一OLT上的32个PON口；根据BRAS端口下OLT部署数量等具体部署情况，标识OLT设备的4个比特和标识PON口的5个比特可适当调整。CVLAN 011：标识PON口下用户和业务。,PON网络VLAN划分原则,总体划分原则：（1）OLT到宽带边缘网关(BRAS或SR)间采用IEEE 802.1ad规定的SVLANCVLAN（QinQ）方式进行VLAN规划,其中外层SVLAN用于区分业务类型、OLT和PON口，内层CVLAN用于区分用户和业务。（2）小型集团用户和家庭用户的宽带上网业务统一采用S+C VLAN方式实现

22、PUPV或PUPSPV，能够根据VLAN标签区分不同用户的业务，精确实现用户定位。BRAS终结二层VLAN，并基于SVLAN区分业务类型。（3）VOIP、带内网管、IPTV和视频会议等业务采用独立的单层SVLAN标识，仅区分业务类型。（4）各类ONU均统一要求支持VLAN切换功能，根据需求进行VLAN切换。对于接入的untag信号，ONU根据统一规划原则标识CVLAN；对于由移动发售的家庭网关等可信网元发送的tag信号，ONU可进行透传或切换为统一的CVLAN；对于不可信网元发送的tag信号，ONU将VLAN切换为统一的CVLAN。,32,PBX,网管,I2000,AS,一号通,点,击拨,号,

23、多媒体会,议,多媒体消息,话务网管系统,ATS,、,CSCF,、,BGCF,、,MGCF,、,HSS/SLF,、,MRFC,、,MRFP,、,DNS/ENUM,ATS,、,CSCF,、,BGCF,、,MGCF,、,HSS/SLF,、,MRFC,、,MRFP,、,DNS/ENUM,OMS2600,M2000,北向接口,OMS2600,北向接口,FTP,SNMP,NEM Level,EMS Level,数据网管系统,传输网管系统,N2000,北向接口,M2000,N2000,SBC,IM,-,MGW,SBC,IM,-,MGW,PON,IAD,AG,GW,PON,IAD,AG,GW,TDM PBX,

24、IP,-,PBX,TDM PBX,IP,-,PBX,PBX,网管,AS,I2000,一号通,点,击拨,号,多媒体会,议,多媒体消息,话务网管系统,ATS,、,CSCF,、,BGCF,、,MGCF,、,HSS/SLF,、,MRFC,、,MRFP,、,DNS/ENUM,OMS2600,M2000,北向接口,OMS2600,北向接口,FTP,SNMP,NEM Level,EMS Level,数据网管系统,传输网管系统,U2000,北向接口,M2000,U2000,SBC,IM,-,MGW,OLT,SIPAG,MxU,TDM PBX,IP,-,PBX,城载,SDH,MSTP,OTN,PTN,PON纳入

25、传输综合网管,话务性能北向,PON纳入传输综合网管实现集中管理,集中建设厂家网管（厂家OMC），要求厂家开放北向接口，便于接入传输网综合网管。,33,提纲,PON技术驱动力PON技术原理GPON/EPON技术比较PON发展策略PON设备测试PON设备测试规范PON设备测试结果,34,PON设备测试,1、光谱分析仪(MS9710C)2、突发模式光功率计(OLP-57)3、光功率计(OLP-18C)4、光可调衰减器(OLA-15B)5、光示波器（86100A）6、IP性能测试仪(SmartBits）7、同步测试仪（PJS2000）8、漂移分析仪（SJ300E）9、PDH/SDH分析仪(OmniBE

26、R 718),2008年10月11月,中国移动研究院测试了华为、阿朗、爱立信、中兴的GPON设备，以及中兴、烽火、UT斯达康、华为的EPON设备。,35,测试内容,36,测试内容,37,测试内容,38,测试内容,39,测试内容,40,测试内容,41,测试内容,42,测试内容,测试目的测试设备各方面业务性能指标32个EPON ONU或64个GPON ONU满配置，其中各有一个MDUE1性能测试（长时间误码）PON口线路容量测试EPON系统PON口容量测试 业务流处理能力MDU和SFU每UNI端口支持的最大VLAN数量，配置OLT的业务流数量,测试设备在用户满配压力下的丢包、时延和抖动多业务服务等

27、级验证：测试设备在处理不同QoS混合流时的业务质量,43,提纲,PON技术驱动力PON技术原理GPON/EPON技术比较PON发展策略PON设备测试PON设备测试规范PON设备测试结果,44,参测厂家和设备,45,参测设备（OLT）,MA5680T OLT 华为,ISAM 7342 阿朗,C220ZTE,AN5116-06A烽火,BBS4000UT斯达康,EPON:,GPON:,BLM1500爱立信,MA5680T OLT 华为,C220ZTE,46,参测设备（SFU和MDU）,47,测试结果1：设备形态和业务提供,以太网业务6个厂家均可提供SFU设备和MDU设备。POTS业务SFU：6个厂家

28、设备均可通过SIP协议接入IMS提供基本的话音业务；MDU：5个厂家设备可通过SIP协议接入IMS提供话音业务，1个家EPON设备暂不支持。E1接口和业务5个厂家均有ONU设备可提供E1接口和业务，1个厂家EPON设备不直接提供E1业务和接口。2个GPON厂家的OLT不提供TDM类型的接口，需要外接设备终结ONU的E1业务，或在城域网侧终结。,48,E1接口和业务5个厂家均有ONU设备可提供E1接口和业务，1个厂家EPON设备不直接提供E1业务和接口。2个GPON厂家的OLT不提供TDM类型的接口，需要外接设备终结ONU的E1业务，或在城域网侧终结。1个GPON厂家支持Native TDM方式

29、承载E1业务,测试结果1：设备形态和业务提供,49,测试结果2：PON接口,最大距离、分路比和最大差分距离 EPON：20km（1：32）GPON：20km（1：64）PON口容量 EPON：上行930M，下行980MGPON：上行1100M，下行2300MPON口监控和维护 EPON较为完备，均支持掉电通知和光路监测功能GPON稍有欠缺，只有个别厂家设备完全支持PON口骨干光纤保护倒换(可选项)EPON中两家设备采用光开关倒换方式可以满足50ms要求GPON中1家设备倒换时间在130ms左右，另外2家不支持保护倒换其余设备倒换时间均至少为数秒,50,测试结果3：业务承载能力和安全,所有的EP

30、ON和大部分GPON系统均具备较为完善的以太网层的功能，完成常用的VLAN、Qos、安全等方面的配置。二层以太网功能和性能方面，不同厂家EPON设备差异性小，设备功能较为完善。大部分GPON厂家设备功能和性能较为完善。E1业务方面，不论是CES方式承载E1，还是GPON的native TDM方式，均可满足E1业务指标要求。,51,测试结果4：VoIP测试,VoIP功能由ONU内置的IAD（综合接入设备）提供，与EPON或GPON技术本身无关；除一款MDU外,其余SFU和MDU设备均支持接入IMS完成语音业务，包括普通呼叫、传真和部分补充业务，技术上已经比较成熟；本次测试是第一次在国内进行PON

31、与IMS互通提供VoIP业务的测试；更多的业务流程和互通尚需细化，完善PON与异常家CM-IMS的互通。,52,测试结果5：系统性能测试(屏蔽厂家名称）,EPON和GPON系统在大量业务流和业务拥塞的情况下时延、抖动等指标可以满足业务需求。,3个EPON厂家时延、抖动测试结果,3个GPON厂家时延、抖动测试结果,53,测试结果6：网管测试,EPON和GPON设备都基本实现了所需要的管理功能，完成OLT的网元管理和ONU的远程管理OLT配置、安全、故障、性能管理ONU远程配置、性能管理、故障定位、远程重启、远程升级管理,54,测试结果7：设备可靠性测试,除一家EPON设备（烽火）主控板倒换时间超过50ms外，其它所有EPON和GPON的OLT的主控板倒换业务中断时间均小于50ms。各设备均通过了电源保护功能测试。各厂家设备均通过了板卡插拔及重启等测试。,55,PON设备测试情况小结,测试结论：EPON与GPON的标准和产品都已经比较成熟，均可满足中国移动需求。测试结果与理论一致。GPON传输距离远，分光比大，带宽和效率高，指标更优。下一步测试工作第二阶段GPON/EPON设备测试互通测试,Thank You!,