有线接入网发展策略和PON、UniPON关键技术研究.ppt
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1、中国移动集团重点/联合研发项目结题汇报报告,2010年11月18日,有线接入网发展策略和PON、UniPON关键技术研究项目编号:2010_LH_16,项目背景及开题计划完成情况,目 录,有线接入网发展策略和关键技术研究,有线接入网设备测试,有线接入网运营维护,总结,研究背景,PON(无源光网络),光分路器,普通集团客户,家庭客户,WLAN,(光线路终端),(光网络单元),未来的Femto,按照“EPON/GPON并重,优选GPON”策略,全面建设有线接入网的第一年,面临严峻挑战,针对全业务发展时接入侧管线资源匮乏,且结构不合理覆盖深度不够、芯数较少、开口不合理、光缆环距离过长,光缆网络资源匮
2、乏,需考虑宽带接入、室内覆盖、Femto回传等多种接入需求针对业务发展需求,需推动有线接入新技术、新功能的成熟和完善,规划建设难度大,运维经验相对不足,进一步积累有线接入网运营维护经验,研究目标和中远期规划,2010年,2011年,2012年以后,体制规范,设备测试,超前技术研究,PON接入网发展策略PON设备规范(修订)GPON互通测试规范有线接入三网融合运营维护体系,PON设备规范(修订)推进GPON互通规范10G PON设备规范完善有线接入三网融合技术规范运营维护,UniPON技术研究和原型机研发10G EPON、NG-PON关键技术研究,推动成熟PON支持时间同步、IPv6,EPON/
3、GPON设备测试(根据修订内容)10G PON全面设备测试集采相关测试,GPON设备互通测试10G PON技术摸底测试和试点测试PON新功能测试集采相关测试,UniPON技术研究、适时试点10G PON技术研究,推动成熟并适时引入试商用完善PON支持时间同步、IPv6,PON设备规范(修订)完善GPON互通规范UniPON技术规范10G PON设备规范运营与支撑,UniPON适时试商用10G EPON、NG-PON规模商用PON支持时间同步、IPv6试点其他新技术研究,EPON/GPON设备测试(根据修订内容)10G PON和UniPON全面设备测试其他新技术、新功能测试集采相关测试,结合省公
4、司实际需求和经验,研究有线接入网的关键技术和发展策略,制定相关规范并组织设备测试,有效指导和支撑有线接入网的技术选择、网络组织、设备选型和集采、规划建设和运营维护推动新技术成熟,并促进相关成果落地,为全业务竞争和运营提供有力保障,主要研究内容,运营维护,发展策略体制规范,技术研究,发展策略,GPON互通测试、PON设备支持IPv6测试10G EPON/10G GPON技术摸底测试和现网试点测试EoC、塑料光纤等其他技术测试,设备测试,PON接入网应用问题及解决方案研究基于GPON/EPON的运维体系研究,中国移动有线接入网发展策略应用场景,组网模型,新技术演进等,EPON/GPON设备规范和E
5、PON/GPON测试规范(更新)GPON互通测试规范、PON设备支持IPv6测试规范 10G PON技术摸底测试方案和现网试点测试方案,EPON、GPON技术研究;支持IPv6、时间同步超前技术:10G EPON、NG-PON、UniPON,规范制定,主要研究内容及分工,主要研究内容及分工,项目进度/里程碑,里程碑,2009,四月,五月,六月,七月,八月,十月,十二月,九月,项目立项开题,PON接入网发展策略,工作内容,验收,GPON互通测试规范,四月,五月,六月,七月,八月,九月,工作内容,十一月,4月初,8月31,5月30,10月15,PON支持IPv6测试规范,11月,GPON互通测试,
6、11月,8月15,11月中,运营维护体系研究,10月中,E/GPON设备规范,10 PON测试,UniPON技术研究及原型机研发,10G PON测试方案,应用问题及解决方案研究,5月30,开题计划完成情况及输出成果汇总1,开题计划完成情况及输出成果汇总2,开题计划完成情况及输出成果汇总3,全面完成了开题计划工作任务。计划输出技术体制、规范、发展策略和研究报告等成果57项,实际输出75项。,其他输出成果(附表),项目背景及开题计划完成情况,目 录,有线接入网发展策略和关键技术研究,有线接入网设备测试,有线接入网运营维护,光缆网络与PON接入网发展策略PON关键技术研究及发展策略PON新技术演进,
7、总结,集团客户,IP over WDM,基站,TDM/FE/GE,SR/BRAS,家庭客户,/,/,OLT,ONU,/,无源光分路器,城域传送网,宽带接入网,光缆网络,城域数据网,城域核心路由器,PON接入网的网络定位,城域核心层,城域汇聚层,城域接入层,光缆网络总体策略:一张光缆网络,以需求为导向,综合考虑基站、WLAN、集团客户、宽带接入的等多方面的接入需求,规划综合业务接入区,建设“一张光缆网络”。,应综合考虑各类客户需求,进行整体规划统一建设光交,按需从光交向末端延伸光缆现有各类业务接入应充分利用现有基站管线资源,在线缆资源丰富的情况下可以通过基站光缆延伸至客户,综合业务接入区B,综合
8、业务接入区A,基站内分纤、与原光缆同路由基站内分纤、与原光缆不同路由基站外分纤、原分纤点扩容、与原光缆同路由基站外分纤、原分纤点扩容、与原光缆不同路由新建光缆、新增分纤点、接入新增基站新建光缆不进基站,统一建设光交接箱等分纤点,FTTB和FTTH发展策略,普通集团客户:安全性要求相对较高且分布较为分散,以FTTH/O模式为主接入家庭客户:近期仍以FTTB为主,同时启动FTTH规模试点建设,并为后续发展提供决策依据,光纤,OLT,MDU,MDU,SFU,AP,AP,AP,FTTB+WLAN,FTTB+LAN,SIP电话,电脑,FTTH,AP,电脑,方案一:FTTB+WLAN,方案二:FTTB+L
9、AN,方案三:FTTH/O,SIP电话,光纤,五类线,优势,成本低驻地网部署简单,实现快速接入,穿墙效果差,适用场景有限,仅高校宿舍等少数场景下适用平均每用户带宽低稳定性相对不足,用户接受度较低,不足,优势,成本适中,典型场景下平均每户约700元,实装率低(30),每用户实际成本较高带宽难以满足中远期业务发展和三网融合发展,需升级,不足,优势,带宽可满足中远期业务发展和三网融合发展,无需升级实装率高,每户实际成本与FTTB相当,成本较高,典型场景下每用户约1800元光纤布线未纳入建筑标准,不足,方案1,方案2,方案3,项目背景及开题计划完成情况,目 录,有线接入网发展策略和关键技术研究,有线接
10、入网设备要求及测试,有线接入网运营维护,光缆网络与PON接入网发展策略PON关键技术研究及发展策略内置VoIP类业务OAM技术选择PON支持IPv6ONU异常发光问题及解决方案研究PON新技术演进,总结,ONU内置IAD/AG与CM-IMS结合提供VoIP类业务是中国移动重要的全业务战略之一,PON系统为VoIP类业务的配置、状态查询、性能统计和故障诊断等各项功能提供管理手段。针对ONU内置IAD/AG的VoIP类业务的管理,TR-069和GPON的OMCI(ONT管理和控制接口)的OAM机制选择是首先要解决的方向性问题。,VoIP类业务可由独立的IAD/AG/PBX设备或ONU内置的IAD/
11、AG提供其中独立的IAD/AG缺乏有效的设备管理,其OAM与PON系统无关,考虑重点,关键技术1内置VoIP类业务OAM机制选择,关键技术1内置VoIP类业务OAM机制选择,OMCI,只需要EMS网管系统,避免多头管理如果业务升级,需要扩展OMCI,OLT需要同时改动,TR-069,容易扩展新业务,无需OLT介入 EMS和ACS多头管理 终端大规模部署后才能体现管理的效应,但中国移动尚未部署ACS,近期(未来几年内)仍采用全OMCI方式管理SFU内置的VoIP类功能远期随着家庭网络业务的发展和家庭网关等终端的规模部署,适时考虑引入TR-069,FSAN/ITU-T制定的GPON OAM国际标准
12、,包括基于IMS的VoIP类业务的OAM,BBF制定的家庭网络设备进行管理配置的通用协议,包括基于IMS的VoIP类业务的OAM,关键技术2PON设备支持IPv6,OLT,SFU,/,SBU,MDU,/,MTU,HGU,城域网,电话,电脑,电视,家庭网关,终端,PON,接入网,城域网,机顶盒,/,宽带上网,VoIP,IPTV,多业务和多用户服务,ONU:采用L2透传方式 HGU和家庭网关:发起PPPoE流程;DHCP server等,需支持基于IPv6的SIP协议 ONU内置IAD:支持IPv6管理地址和DHCPv6认证流程,基于IPv4的组播需PON支持IGMP协议 基于IPv6的组播需PO
13、N支持MLD协议 HGU和家庭网关:DHCPv6认证流程,HGU和家庭网关:路由、DHCP server等功能,以及未来丰富的家庭业务,关键技术2PON设备支持IPv6,建议近期PON硬件具备条件,后续通过软件升级支持。,分光器,OLT,ONU 1,/,ONU 2,ONU 3,ONU异常发光问题及分类,上行各ONU采用TDMA方式共享通道,不规则发光:发光时隙波动,长度不定长发光:ONU持续发光,为主要类型,危害,异常发光将导致该PON口下所有ONU无法正常工作FTTB模式下,将影响数百用户业务使用维护工作量大,严重时需维护人员现场逐个排查ONU,关键技术3ONU异常发光问题及解决方案研究,关
14、键技术3ONU异常发光问题及解决方案研究,OLT,ONU,接收光模块,发送光模块,ONU芯片,CPU,系统内部结构,现有方案,创新性方案,OLT检测并判定异常发光,OLT关闭所有ONU,然后逐个ONU开启检验,锁定故障后关闭问题ONU,延时后重启问题ONU,若仍故障,永久关闭该ONU,OLT检测并判定异常发光,OLT关闭所有ONU,然后逐个ONU开启检验,锁定故障后关闭问题ONU或其发送光模块的电源,延时后重启问题ONU,若仍故障,永久关闭该ONU或其发送光模块的电源;IPTV等下行广播业务运行,OLT集中管理的不足,创新点1:发送、接收光模块电源独立可控,关闭发送光模块的电源可确保异常发光问
15、题消除在关闭发送光模块电源的同时,保持接收光模块正常工作,创新点2:保持IPTV等下行广播业务可用,下行光模块和PON芯片仍可用,采用一定的机制保持IPTV等下行广播业务运行需要光模块和芯片支持,在下行通道不起作用时,OLT无法下发指令查找和关闭故障ONU提出ONU自检测方案,关键技术3ONU异常发光问题及解决方案研究,ONU,ONU自检方案1,非对称分光器将少量光信号(1%)输入异常发光检测模块,经处理后做为指示信号,接收光模块,发送光模块,ONU芯片,CPU,非对称分光器,ONU,ONU自检方案2,选择激光器可提供背向电流的光模块,背向检测电流经处理后做为指示信号,接收光模块,发送光模块,
16、ONU芯片,CPU,ONU延时预定时限后关闭发送光模块电源,与OLT检测机制的协调,OLT检测到异常发光,关闭所有ONU,故障仍存在,正常ONU重新上线,OLT锁定故障ONU,OLT集中检测关闭后续流程,应用策略,考虑逐步要求ONU的光模块支持相关功能考虑逐步要求ONU支持异常发光自行检测关闭功能,并与OLT检测方案结合使用,异常发光消除,故障时,CPU可通过ONU芯片关闭光模块的驱动信号,或直接关闭光模块电源。可仅关闭发送光模块电源,并采用一定机制实现IPTV等下行广播业务正常运行。,项目背景及开题计划完成情况,目 录,有线接入网发展策略和关键技术研究,有线接入网设备测试,有线接入网运营维护
17、,光缆网络与PON接入网发展策略PON关键技术研究及发展策略PON新技术演进10G PON关键技术研究与发展策略UniPON关键技术研究,总结,PON新技术演进,两种10G PON波长规划相同10G EPON和EPON上行波长冲突,采用TDMA方式共享波道,10G EPON OLT同时控制EPON的ONU,FEC为必选,芯片,MPCP兼容,双速率突发模式接收,波长规划,10G EPON/10G GPON,10G PON关键技术,光模块和FEC提高传输能力,波长规划、MPCP兼容、双速率突发模式提供后向兼容能力;光模块和ASIC芯片的成熟是10G PON规模商用的关键因素。,10G EPON和1
18、G EPON两种上行突发信号的接收,光功率预算,ASIC芯片的成熟是10G PON规模商用的必要前提,ODN,连续模式接收,DFB,突发模式发射,突发模式接收,EML,连续模式发射,APD,APD,OLT 光模块,ONU 光模块,非对称系统,ONU接收:10G EPON与10G GPON相同,ONU发送:都采用DFB激光器,但速率不同(1.25G vs 2.5G)2.5G 突发发送不如1.25G成熟,OLT接收:都采用APD探测器,但速率不同(1.25G vs 2.5G)2.5G 突发接收不如1.25G成熟,OLT发送:10G EPON两个波长发送10G GPON一个波长发送,ODN,连续模式
19、接收,DFB,突发模式发射,突发模式接收,EML,连续模式发射,APD,APD,OLT 光模块,ONU 光模块,对称系统,ONU:10G GPON和10G EPON期望能做成一样,OLT接收:10G EPON要支持双速率接收,OLT发送:10G EPON两个波长发送10G GPON一个波长发送,10G PON光模块,非对称光模块成本高且规模供货困难;对称光模块更少,10G PON芯片,目前OLT和ONU采用FPGA芯片,已可支持QoS、VLAN、组播等各项功能,但还不是稳定版本,在规模商用前还需大量调试和修改ASIC芯片具有样品、工程芯片、商用芯片三个阶段,从研制出ASIC样片到提供可商用的性
20、能稳定的芯片一般需要68个月时间,10G EPON和10G GPON测试,实验室技术摸底测试评测10G PON的关键技术和传输性能了解和掌握10G PON设备的技术成熟度和业务能力参测厂家:4个主流设备厂商,现网试点测试在现网复杂条件下测试10G PON设备相关技术和产品功能、性能,掌握其设备的成熟情况和设备组网能力,验证现网应用的可行性为后续10G PON发展和引入策略提供有力依据参测厂家:2个主流设备厂商试点城市:10G EPON:江苏南京、苏州;金华10G GPON:浙江金华,10G PON小结,10G PON的关键技术已取得较大进展,国内外多个运营商已进行技术摸底测试和试点 10G E
21、PON技术和产业链尚未成熟,距离商用化水平仍有一定差距 基本采用FPGA芯片,在获得成熟的ASIC版本之前还需进行大量修改和完善 非对称系统光模块尚未量产,成本很高;对称系统光模块更少 设备功能和性能仍有待进一步补充和完善 非对称10G EPON技术和产品成熟预计在2011年上半年,下半年以后开始投入商用 非对称10G GPON落后约半年到一年,与对称式10G EPON的成熟时间可能基本相当,UniPON关键技术研究总体情况,CWDM为BBU-RRU 提供宽带、低时延传输PON采用CWDM的波长提供宽带接入,09年已完成工作复用/解复用器、滤波器等关键器件结构功率预算波长规划BBU、RRU光接
22、口成本分析演示系统研发10年主要工作时间同步指标等关键技术研究部署方案研究原型机研发,研究工作,UniPON部署方案研究业务模型与应用场景,城域核心层510节点,IP over WDM/OTN,城域汇聚层20100节点,城域接入层4005000节点,RNC,RRU,BBU,RRU,BBU,场景A:BBU位于汇聚层,场景B:室内分布式基站,场景C:传统基站,CPRI 传输需求,高带宽:TD典型值为2.4576Gbps;LTE时期为4.9152Gbps,9.8304Gbps 时延抖动:8.138ns 频率稳定性:0.002 ppm,挑战,传输距离远 需要保护机制保证可靠性,光纤资源匮乏 数量大、分
23、布广 位于室内,部署环形拓扑困难,CPRI:几km 100km以上,CPRI:几km10km,CPRI:100米以内,需要较多的机房资源,BBU,RRU,RRU,RRU,RRU,RRU,WDM,RRU,BBU,Splitter,WDM/ONU,WDM/ONU,WDM/ONU,1、光纤直驱(CPRI),RRU,RRU,RRU,WDM,BBU,WDM,WDM,WDM,3、UniPON,2、OTN/WDM,浪费光纤(如5个BBU基带池需要120根光纤)传输距离短(10km)CPRI接口保护和OAM能力较弱 方案简单,作为补充方案,节省光纤(如5个BBU基带池需要2根光纤)传输距离长 完善的保护和OA
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