ON及IP城域网交流v.ppt
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1、PON及IP城域网交流汇报,2,主要内容,PON技术与组网,1.,IP城域网组网,为什么用PON?PON基本技术原理 EPON与GPON技术比较 PON应用与组网 PON光网络发展策略,3,传统宽带接入网组网方式,主要技术方式ADSLLANMSTPMC,4,传统接入网技术,ADSL/ADSL2+(不对称数字用户线路)ADSL最高下行速率8Mbps,最高上行速率1Mbps;ADSL2+最高下行速率25Mbps,最高上行速率1.2Mbps1Km铜缆范围外,ADSL2无法满足2M以上高上行带宽需求ADSL/ADSL2+的速率受线路质量的影响很大,特别是下行速率。决定线路质量的重要因素包括:线路长度、
2、线径、噪声、串扰等,以线路长度影响最明显VDSL2(甚高速数字用户环路)理论上能实现300m内100Mbps的对称数据速率传输,一般应用铜缆长度500m的连接速率一般为下行5060M,上行1525MVDSL2 只有在铜缆距离400m时才能满足上行20M的带宽需求,VDSL2技术在满足未来带宽需求上存在一定的困难LAN(局域网)可提供对称上下行速率,带宽共享,用五类线接入。受制于距离限制(200m以内),网络组网多级设备级联,网络可维护性较差。,5,传统接入网的发展瓶颈,传统宽带接入技术依托铜缆网络带宽瓶颈:受制于线路质量,接入速率(尤其上行速率)低接入距离限制:只能覆盖几公里(4km)的接入距
3、离维护管理难度:接入层面大量有源电设备可能成为故障点传统铜缆宽带网络对高带宽业务的支持能力差,无法适应高带宽业务(高速上网、视频业务)及网络技术演进要求,6,有线接入网演进:光进铜退(铜缆网 光缆网),FTTH目前已不单是技术和业务驱动,也是当前及未来一项重要的国家战略固网运营商均启动“光进铜退”战略,建设光纤接入网演进方式:推进FTTX(铜缆网光缆网)逐步建设光纤接入网:FTTN FTTB FTTH采用新技术(PON)替代原有宽带接入技术(ADSL/LAN),接入网实施“光进铜退”,7,接入网演进:铜缆网 光缆网(FTTx/FTTH),“FTTx”释义准确的说,FTTx不是一种技术,而是指把
4、光纤用于接入层网络,使光纤靠近用户的接入组网方式FTTx的方式包括:FTTH(光纤到户),FTTO(光纤到办公室),FTTB(光纤到楼),FTTC(光纤到路边),FTTN(光纤到接入点)FTTx采用的主要技术,MC:媒体转换器,8,FTTx实现方式:MC vs PON(1),MC(媒体转换器)技术的两种使用方式:点到点以太接入N根光纤,2N个光收发器管理独立小区交换机接入只需铺设1或2根光纤到小区2N+2个光收发器设备占用局端机房空间小在传输过程中需要有源设备设备分级管理 PON的接入方式:只需铺设1或2根光纤到小区需N+1个光收发器设备占用局端机房空间最小传输中不需有源设备设备集中管理,9,
5、FTTx实现方式:MC vs PON(2),无源分光器,ONU,ONU,IP数据网,光电收发器,OLT,ONU,IP数据网,MC接入,PON接入,PSTN,CATV,10,为什么采用PON?,PON技术优势基于光网络的宽带接入技术:带宽可扩展性巨大(理论上无穷大)接入带宽高:10M/100M/1G的接入带宽接入距离广:最远传输距离可达20km运维具有优势:ODN无源,故障点少PON规模部署具备的条件成本不断降低光纤接入成本降低 FTTH设备成本逐步降低光纤接入运维成本较低技术成熟点到点的光以太网技术、设备成熟EPON/GPON标准完成,设备成熟市场需求高质量的IPTV业务对接入带宽的要求竞争需
6、求(各大电信运营商以及广电运营商都在积极建设)高性能接入网络、差异化服务的需求业务捆绑带来潜在的利润,11,主要内容,PON技术与组网,1.,IP城域网组网,为什么用PON?PON基本技术原理 EPON与GPON技术比较 PON应用与组网 PON光网络发展策略,12,PON概述,PON(Passive Optical Network)无源光网络PON是一种应用于接入网,局端设备(OLT)与多个用户端设备(ONU/ONT)之间通过无源的光缆、光分/合路器等组成的光分配网(ODN)连接的网络。OLT(Optical Line Terminal)光线路终端ONU(Optical Network Un
7、it)光网络单元ONT(Optical Network Terminal)光网络终端ODN(Optical Distribution Network)光分配网下行数据:广播发送,每个ONU根据下行数据的标识信息接收属于自己的数据,丢弃其他用户的数据上行数据:分时发送,各ONU的发送时间与长度由OLT集中控制TDMA的接入机制,13,PON的标准情况,BPON业务适配复杂,业务提供能力有限,传送速率和效率都不高,目前已不使用。但BPON众多技术被GPON直接继承引用EPON和GPON是最目前主要的技术,EPON较为成熟支持厂家较多,GPON目前也已成熟并得到大规模部署;未来将推出10G PON技
8、术。,APON/BPON,EPON,GPON,EPON,10G PON,(替换),(共存),(升级),APON/BPON,EPON,GPON,APON/BPON,EPON,APON/BPON,EPON,GPON,APON/BPON,EPON,14,PON基本原理信号复用,PON系统采用不同的波长,实现单纤双向传输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,1490nm,1310nm,1550nm,15,PON基本原理下行传输,下行数据广播发送,下行波长为1490nmOLT发送的混合数据通过Splitter到达每个用户的
9、ONU;每个ONU根据下行数据的标识信息接收属于自己的数据,丢弃其他用户的数据,16,PON基本原理上行传输,上行数据分时发送,波长为1310nm各ONU的发送时间与长度由OLT集中控制,在OLT允许的时间段内向OLT发送数据TDMA的接入机制无需冲突检测报文不需要分片,EPON技术,18,EPON,基本特点OLT与ONU之间信号传输基于IEEE 802.3以太网帧传输线路速率下行/上行:1250 Mbit/s/1250 Mbit/s以MAC控制子层的MPCP(multi point control protocol)机制为基础,MPCP通过消息、状态机和定时器来控制访问P2MP的拓扑结构P2
10、P仿真子层是EPON/MPCP协议中的关键组件逻辑分光比1:32(1:64),19,OLT/ONU功能模块示意图,OLT,ONU,20,EPON的关键技术,突发模式光收发器技术帧结构测距动态带宽分配(DBA)机制下行数据安全性技术业务QoS处理TDM业务的承载运行维护管理(OAM)功能的实现,21,EPON协议栈,OLT,ONU,22,物理媒质相关(PMD)子层,1000BASE-PX10和1000BASE-PX20具有以下基本特征:点到多点的光纤传输;传输距离远在单模光纤上,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
11、,传输距离达到20km;在物理层业务接口上,误码率小于等于10-12。,23,EPON的关键技术MPCP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。,五种类型的MPCP帧,MPCP在OLT和ONU之间规定了一种控制机制来协调数据
12、的发送和接收,24,EPON的关键技术下行帧结构,前导码8Bytes,DA6Bytes,SA6Bytes,长度/类型2Bytes,数据461500Bytes,填充不定,FCS4Bytes,以太网MAC帧,EPON MAC帧,25,EPON的关键技术上行帧结构,上行帧由突发的以太网帧MPCP上行控制帧物理层的突发开销组成,26,MPCP发现过程,进程由OLT发起,它周期性地产生合法的发现时间窗口(Discovery Time Windows),使OLT有机会检测到非在线的ONU。发现进程的下一步是OLT向新发现的ONU发送注册(Register)消息,该消息包含ONU的LLID以及OLT要求的同
13、步时间。OLT可以要求ONU重新执行发现进程并重新注册。同样,ONU也可以通知OLT请求注销,然后通过发现进程进行重注册。,27,EPON的关键技术-测距,OLT与各ONU间的环路时延不同各 ONU距 OLT的光纤路径不同各ONU元器件的不一致性环境温度的变化和器件老化,环路延时也会发生不断的变化测距包括静态测距和动态测距:静态测距:用在新的ONU安装调试阶段、停机的ONU重新投入运行时,通过开窗测距技术获得往返时延,并对时延差异进行补偿动态测距:应用于系统运行过程中,通过检测往返时延的变化对温度、光电器件老化等因素的影响进行补偿测距要求测距精度高,一般要求在全 12bit内测距过程对运行中的
14、其它ONU的影响最小,保证运行业务的QOS测距范围大,即能提供的均衡延时大,28,动态带宽分配(DBA)机制,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,29,下行数据的安全性,因为PON的多点广播特性,所有的下行数据都会被广播到PON系统中所有的ONU上。如果有一个匿名用户将它的ONU接收限制功能去掉,那么它就可以监听到所有用户的下行数据,这在PON系统中称为“监听威胁”PON网络的另一个特点是,网络中ONU不可能监测到其
15、它ONU的上行数据在PON上解决安全性的措施是ONU通过上行信道传送一些保密信息(如数据加密密钥),OLT使用该密钥对下行信息加密,因为其它ONU无法获知该密钥,接收到下行广播数据后,仍然无法解密获得原始数据,30,业务QoS处理,EPON支持IEEE802.1p支持IP TOS队列调度算法:SP、WRR、SP+WRR支持端口限速GPONGPON提供四种服务质量的传送业务,按优先级顺序依次为:fixed bandwidth(固定带宽)、assured bandwidth(保证带宽)、non-assured bandwidth(非保证带宽)和best effort bandwidth(尽力而为带
16、宽)。定义了5中T-CONT类型通过OLT与ONU之间的信息交换,OLT获得ONU中T-CONT的种类和数量,并为其分配Alloc-ID,在DBA(动态带宽分配)机制的控制下,实现不同T-CONT的有服务质量差异的传送。,31,EPON-业务QoS处理与带宽控制,采用IEEE802.1p或IP TOS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LLID1个ONU)一个PON口相当于交换芯片的一个逻辑端口,32,对TDM业务的承载,从IEEE802.3工作组制定EPON标准的原则来看,具体的业务
17、封装由高层协议支持,因此,对于TDM业务在EPON中的传送,目前由私有协议解决(如PWE3等)需重点解决如下问题:TDM信号与以太网之间高效合理的适配封装;TDM信号的严格同步定时;电路业务的QoS的保证:时延、时延抖动,33,光纤保护倒换:骨干光纤冗余,OLT:采用单个PON端口,PON口处内置12光开关,由OLT检测线路状态光分路器:使用1:N光分路器;ONU:无特殊要求。,34,光纤保护倒换:OLT PON口冗余,OLT:备用的OLT PON端口处于冷备用状态,由OLT检测线路状态、OLT PON端口状态,倒换应由OLT完成光分路器:使用2:N光分路器ONU:无特殊要求,35,光纤保护倒
18、换:全保护,OLT:主、备用的OLT PON端口均处于工作状态;光分路器:使用2个1:N光分路器;ONU:在PON端口前内置光开关装置,由ONU检测线路状态,并决定决定主用线路,倒换应由ONU完成。,36,EPON技术特点总结,与以太网系列标准兼容适合承载基于以太网的业务以太网技术成熟且已大规模应用,设备成本低经多年的发展及在现网的大规模部署应用,具备大规模网络科运营条件,GPON技术,38,GPON-业务QoS处理与带宽控制,交换板,TDM业务处理(网关),GE,10/100M/GE,ONU,ONU,ONU,采用基于T-CONT的类似ATM机制的QoS机制,数据业务拥塞发生在交换芯片上,PO
19、N系统上下行基本不会拥塞,容易实现更精确的带宽控制和管理,有连接、可管理每个用户端口每个用户端口都相当于交换芯片的一个逻辑端口,39,对TDM业务的承载,GPON采用125s固定长度的帧结构传输数据。使得TDM信号的时延、时延抖动指标较容易控制。源模式传输标准统一,40,主要内容,PON技术与组网,1.,IP城域网组网,为什么用PON?PON基本技术原理 EPON与GPON技术比较 PON应用与组网 PON光网络发展策略,41,EPON&GPON,EPONIEEE 802.3ah,启动较早,由制造商主导推进。由以太网技术发展而来,最适宜承载的是基于以太网的业务,例如宽带上网、VoIP、IPTV
20、等。芯片解决方案较为成熟;简单是其主要特征,足以满足FTTH的应用需求;标准比较成熟IEEE 802.3标准化组织对于10G EPON的技术研究已经开始 GPON4,MIB、保护(BPON的继承)等部分内容需参考运营商主导制订,全业务与完备性是其主要特征;互通性的基础较好技术复杂,成本高,42,BPON、EPON和GPON业务协议栈比较,43,EPON与GPON技术比较,44,EPON与GPON技术比较,45,主要内容,PON技术与组网,1.,IP城域网组网,为什么用PON?PON基本技术原理 EPON与GPON技术比较 PON应用与组网 PON光网络发展策略,46,PON 组网结构,多级分光
21、,一级分光,只占用1个分路器 适用于用户在一定区域内集中的场合,存在均匀分光、非均匀分光两种方式建议分光级数仅为2级适用于用户呈小聚居相对分散的场合,OLT,分路器,一级分光,局所,47,PON技术组网总体方案,48,PON组网在网络结构中的位置,局端,分配点,楼层,用户,新建组网模式,SS,BAC,49,家庭用户接入-FTTH(独享),光纤到家庭,ONU可以放在室内也可放在室外无源分光器可以挂在楼栋电信箱中,无需维护不同种类的ONU提供多种接口满足不同业务接入的需求统一光纤布线,节省成本,减少后期重复布线的麻烦适应于新建小区、别墅小区、小区网络改造等,50,家庭用户接入-FTTH(共享),5
22、1,武汉电信紫菘FTTH工程现场,52,家庭用户接入-FTTB,53,PON在大客户、集团客户接入的应用,54,网吧用户接入-FTTO,对于在狭长地带分布的网吧用户,采用PON接入可大量节约光缆;只需要沿街铺设一条光纤,就可以解决多个网吧的接入;,局端,OLT,分光器,分光器,分光器,网吧,ONU,网吧,网吧,网吧,ONU,ONU,ONU,采用PON接入可提供充足的带宽,IP 城域网,55,PON应用基站接入,56,PON应用ITV,57,PON应用视频监控,58,PON应用村通宽带(新乡网通),此次工程试点范围包括11个行政村(居相村需要5端ONU外,其余10个行政村需要ONU数量在24个之
23、间),OLT设备位于封丘县局,分路器和ONU设备放置在各行政村机房内。,59,主要内容,PON技术与组网,1.,IP城域网组网,为什么用PON?PON基本技术原理 EPON与GPON技术比较 PON应用与组网 PON光网络发展策略,60,光进铜退网络建设重点举措,ONU,ONU,ONU,POTS/LAN/DSL,IP城域网,ADSL2+/LAN上行家庭/企业网关,核心网与城域网,接入网,家庭网络,OLT,分光器,继续采用FTTB/FTTN为主的方式,大力实施现有区域宽带提速改造,在新建区域和重点改造区域规模建设FTTH,开展GPON规模试商用,开展具有IP语音功能的e8-C网关与企业网关的扩大
24、试商用,加大铜退激励,加快实施铜退,促进铜缆网向光缆网的演进,FTTB/FTTN,FTTH,PON上行家庭/企业网关,SHLR,AS,BAC,业务平台,软交换核心网,SS,AAA,61,有线接入-总体规划思路和目标,停止DSLAM和窄带设备的新建和扩容,严格控制MDU投资DSLAM和窄带设备主要通过资源调配解决扩容需求控制FTTB MDU的建设规模,逐年提高MDU端口利用率FTTH覆盖区域的单语音用户首选无线手段或单语音ONU终端等FTTB/N覆盖区域加强MDU和AG窄带板卡调配和封装,提高窄带接入资源的利用率采用GPON技术进行FTTH/O建设EPON FTTH/O的OLT设备停止PON端口
25、扩容,在已经具备PON口情况下可继续进行ONU终端布放新建FTTH/O OLT节点应采用GPON设备进行建设,GPON OLT设备可与EPON OLT在现有机房同节点部署,62,城市地区全面推进FTTH网络建设新建区域全部采用FTTH覆盖模式,将光纤布放到用户住宅内第一个光信息点现有区域改造,以市场营销为导向,采用FTTH整体平移模式关注接入光缆网的规划建设,适应FTTH规模部署需求,重点做好光分配点的规划城中村出租屋以现有资源调配为主满足业务发展需求,必须新建资源的以FTTB-LAN方式为主进行建设农村地区仍然采用现有模式建设继续以FTTN为主推进行政村/自然村通光缆建设,接入设备以资源调配
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