中国电信_FTTH基础知识培训.ppt
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1、FTTH基础知识基础知识1内容提纲内容提纲n一一FTTH技术概述技术概述o(一)宽带接入技术简介(一)宽带接入技术简介o(二)(二)PON系统基本原理系统基本原理o(三)(三)FTTH在在PON系统中的实现系统中的实现 FTTH 组网结构组网结构o(四)中国电信(四)中国电信FTTH建设思路建设思路 n二 EPON和和GPON技术技术 n三 PON系统多业务承载系统多业务承载n四主流厂商光接入设备介绍主流厂商光接入设备介绍2 (一)宽带接入技术简介(一)宽带接入技术简介n目前主流的宽带接入技术主要有基于铜线接入的xDSL 技术、LAN 接入、无源光网络(主要是EPON、GPON)接入和WLAN
2、接入等nxDSL接入技术:以铜芯电话线为传输介质、可同时实现语音和宽带数据传输的宽带接入技术,典型如ADSL、VDSL接入。nLAN接入:采用五类或超五类非屏蔽双绞线(UTP)连接到交换机的接入方式,速率可达10Mbit/s、100Mbit/s(FE)甚至于1000Mbit/s(GE)。nPON接入:无源光网络(PON)技术是目前最流行的宽带光纤接入技术,主要包括EPON和GPON接入技术。nWLAN接入:WLAN采用无线方式提供宽带服务,WLAN的技术标准是IEEE 802.11a/b/g/n等,目前802.11g最大速率可达54Mb/s。3 (二)(二)PON系统基本原理系统基本原理nPO
3、N(无源光网络)是指OLT(光线路终端)和ONU(光网络单元)之间的ODN(光分配网络)全部采用无源设备的光接入网络nPON是一种点对多点(P2MP)的光接入系统,它能够节省光纤资源、ODN无需供电、用户接入方便和支持多业务接入,是运营商目前大力推行的宽带光纤接入技术,主要有EPON和GPON两种技术。4 1.PON典型网络结构典型网络结构 PON系统主要由OLT、ODN和ONU三部分组成,其中ODN不包含有源设备,OLT至ONU之间通过光分路器 连接形成P2MP(点到多点)的结构 IMS/SS/2G/3GInternet城域网城域网/传输传输OLT分光器分光器流媒体流媒体xDSL监控监控FT
4、TB10GE/GEIPTVPCPhoneMDUCPEHGIPTVPCPhoneFEFTTBFEONTMDUONTEOC合成器 EOC终端住户电视PC电话有线电视网CATVFTTH语音语音数据数据IPTV监控监控FTTBFemto/微蜂窝微蜂窝5 PON系统传输方式系统传输方式上行方向上行方向n上行方向为上行方向为TDMA方式方式 各ONU上行数据分时发送,各ONU的发送时间与长度由OLT集中控制6 PON系统传输方式系统传输方式下行方向下行方向n下行方向为广播方式下行方向为广播方式 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7 2.PON系统组成
5、系统组成nPON系统的基本组成有:系统的基本组成有:n局端的光线路终端(OLT)设备nODN,指用于连接局端OLT设备和远端ONU设备之间的光分配网络,ODN只包含无源器件或设施n光网络单元(ONU/ONT)。nPassive assive Optical ptical Networketwork 无源光网络OLTONUOptical Line Terminal 光线路终端Optical Network Unit 光网络单元 ONUONUPassive Optical Splitter 无源分光器 ODN(光分配网络)光分配网络)8 (1)OLT设备介绍设备介绍nOLT是PON的核心功能模块,
6、OLT在物理上一般以机架的形式呈现。机架式OLT(大型)采用插板式结构,功能复杂、容量大,实现难度高。包括如下板卡接口板(或者称为线卡)主交换板主控板(主控和主交换板可能合在一个板卡)上联板(GE/10GE)n盒式OLT(小型):1U高一体化小设备:24个PON口,12个上联GE口.功能简单,容量小,实现容易9 (2)ONU设备介绍设备介绍nONU位于用户终端和ODN之间,提供用户接口和多业务接入,ONU上联口(PON口)为光口,用户侧接口有:以太网接口(FE GE)POTS接口(RJ11)E1接口CATV接口nONU设备框图如图所示,其中PON接口模块是核心部分,语音处理模块以VoIP的方式
7、提供语音业务,CPU负责整个ONU的控制和管理(包括与OLT及网管的通信)。10 FTTH ONU设备分类设备分类nONU设备根据用户端的应用方式不同,可分为下列几种类型:(1)SFU(单住户单元)型ONU:主要用于单独家庭用户,仅支持宽带接入终端功能,具有1或4个以太网接口,提供以太网/IP业务,可以支持VoIP业务(内置IAD)或CATV业务,主要应用于FTTH的场合(可与家庭网关配合使用,以提供更强的业务能力)。(2)HGU(家庭网关单元)型ONU:主要用于单独家庭用户,具有家庭网关功能,相当于带EPON上联接口的家庭网关,具有4个以太网接口、1个WLAN接口和至少1个USB接口,提供以
8、太网/IP业务,可以支持VoIP业务(内置IAD)或CATV业务,支持TR-069远程管理。主要应用于FTTH的场合。(3)SBU(单商户单元)型ONU:主要用于单独企业用户和企业里的单个办公室,支持宽带接入终端功能,具有以太网接口和E1接口,提供以太网/IP业务和TDM业务。主要应用于FTTO的场合。11 (3)ODN简介简介nODN位于ONU和OLT之间,为OLT与ONU提供光传输手段,完成光信号的传输和功率分配任务。ODN通常呈树型分支结构,主要包含下列设备:局端配线设施:光配线架等光分配点设施:光配线架、光交接箱、光分线盒、光分路器、光分歧接头盒等光用户接入点设施:光分路器、光分线盒、
9、光分歧接头盒等用户端接设施:用户智能终端盒、光纤信息面板其他基本器材:光缆、光纤连接器、尾纤等12 (三)(三)FTTH在在PON中的实现中的实现n根据光纤到达用户侧的位置不同,宽带光接入网的应用方式(建设模式)包括以下几种,这些模式统称为FTTx,主要包含:(1)FTTN:Fiber To The Node,光纤到节点(2)FTTZ:Fiber To The Zone,光纤到小区(3)FTTCab:Fiber To The Cabinet,光纤到交接箱(4)FTTC:Fiber To The Curb,光纤到路边(5)FTTB:Fiber To The Building,光纤到楼(6)FTT
10、P:Fiber To The Premise,光纤到用户驻地(7)FTTH:Fiber To The Home,光纤到户(8)FTTO:Fiber To The Office,光纤到办公室n其中最主要的应用方式有FTTH、FTTB/C、FTTCab,FTTH、FTTO、FTTP 以全程光纤的方式实现最终用户的接入,是最为理想的宽带光纤接入方式。13 FTTH典型组网结构典型组网结构nFTTH的典型组网结构如图所示,根据用户的不同业务需求及家庭布线情况,家庭网络可采用不同的家庭组网方式,既可采用有线也可采用有线+无线AP的接入方式,可方便灵活地接入语音、宽带数据、IPTV、WLAN等业务。14n
11、一一FTTH技术概述技术概述n二 EPON和和GPON技术技术 n(一)(一)EPON标准和规范简介标准和规范简介n(二)(二)EPON技术指标及关键技术技术指标及关键技术n(三)(三)GPON标准和规范简介标准和规范简介n(四)(四)GPON技术指标及关键技术技术指标及关键技术n(五)(五)ONU远程维护和管理远程维护和管理n(六)(六)EPON和和GPON技术比较技术比较n(七)新一代(七)新一代PON技术介绍技术介绍n三 PON系统多业务承载系统多业务承载n四主流厂商光接入设备介绍主流厂商光接入设备介绍15 (一)(一)EPON标准和规范简介标准和规范简介n目前FTTH常用的PON技术为
12、EPON和GPON相同的拓扑相同的拓扑P2MP光纤光纤BPONEPONGPON封装协议不同封装协议不同lFSAN提出,ITU-T标准化lATM封装l 技术成熟l在北美有一定规模商用lIEEE 802.3标准l以太网封装l技术简单、成本低l标准较完善l技术成熟,已经规模应用lFSAN提出,ITU-T标准化lGEM封装l技术复杂,成本略高l标准仍在完善l已试商用和小规模部署16 EPON技术简介技术简介n为了提高以太网在“最后一公里”的应用,IEEE EFM工作组2000年开始制定了802.3ah标准,其中包括EPON和P2P光纤以太网两种技术:点到点光以太网:定义了速率100Mb/s、传输距离1
13、0km和速率1000Mb/s、传输距离10km两种点到点单纤双向光以太网系统。采用WDM方式实现单纤双向传输,上、下行分别使用1310nm波长和1490nm波长进行传输EPON:在保留传统以太网体系结构基础上定义了一种新的应用于PON系统的物理层(主要是光接口)规范、一种新的MAC多点控制层协议(MPCP),以实现在点到多点无源光网络中的以太网帧的时分多址接入、一种运行维护和管理(OAM)机制。n中国电信EPON标准MPCP补充Triplechurning加密算法Ethernet OAM扩展产品的部分特性规格要求17 (二)(二)EPON标准和关键技术标准和关键技术nOLT与ONU之间信号传输
14、基于IEEE 802.3以太网帧n采用8B/10B的线路编码(8个数据比特编成10个线路比特),数据速率为上下行对称1Gbps,线路比特率为上下行对称1.25Gbpsn支持1:64的分光比和10或20公里的传输距离n采用WDM方式实现单纤双向传输,上、下行分别使用1310nm波长和1490nm波长进行传输n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nP2P仿真子层是EPON/MPCP协议中的关键组件n提供了一种专门的运行管理和维护(OAM)机制,实现对链路监控、远端环回,并可以进
15、行扩展以实现业务层管理功能18 EPON系统系统WDM方式方式nEPON系统采用WDM技术,实现单纤双向传输。1490nm1310nm19 EPON关键技术关键技术1:突发模式光收发器技术:突发模式光收发器技术n突发模式光收发器技术OLT的接收机和ONU的发射器工作在突发模式OLT光接收机的快速功率恢复要求OLT在每个接收时隙的开始处迅速调整0-1判决门限ONU光发射机的突发发射和关断为抑制自发散射噪声,要求ONU的激光器能够快速的冷却和回暖OLT光接收机的突发同步技术上行接收数据相位的突变要求OLT的接收机工作在突发模式接收状态OLT还要进行大范围的自动增益调整(AGC)20 EPON关键技
16、术关键技术2:EPON帧结构帧结构前导码前导码7Bytes帧定界符帧定界符1BytesDA6BytesSA6Bytes长度长度/类型类型2Bytes数据数据461500Bytes填充填充不定不定FCS4Bytes前导码前导码8BytesDA6BytesSA6Bytes长度长度/类型类型2Bytes数据数据461500Bytes填充填充不定不定FCS4Bytes5555SLD5555LLIDLLID CRC8传统以太网传统以太网MAC帧帧EPON MAC帧帧第5字节的第6、第7比特被中国电信和国内用于搅动信息标识字段(Enc)SLD:SLD指示LLID和CRC位置21 EPON关键技术关键技术3
17、:动态带宽分配(:动态带宽分配(DBA)n动态带宽分配相对于静态带宽分配(SBA),DBA是指OLT基于用户的业务等级协议(SLA),结合ONU的本地队列状态的汇报或者业务预测,动态的给ONU分配上行带宽的技术优点:实现高效的上行带宽利用率和保证业务的公平性和QoSDBA是采用轮询ONU的方式,图示为一种DBA的机制22 (三)(三)EPON系统保护和数据安全系统保护和数据安全 nEPON系统中,OLT是关键性的设备,OLT至光分路器之间的光链路也至关重要,因此在实际中需要采取保护措施,系统保护主要有两种OLT的设备级保护OLT至ONU之间的光链路保护。OLT的设备级保护功能主控板的11冗余保
18、护,保护时间应为秒级甚至亚秒级OLT设备应配2个电源模块,形成11冗余保护,并做到业务无中断的电源切换(业界普遍采用分布式供电,电源倒换一般对业务无影响)OLT支持对板卡和终端配置信息的保护,能够在板卡或中端重新上线后的自动配置恢复OLT板卡热插拔23 1.光链路保护倒换功能n对商业客户而言,OLT到ONU之间的光纤链路保护是其比较重要的需求之一n光链路的保护有赖于光纤的双路由,主要有四种方式。前两种只需要主干光纤双路由,后两种种需要全程双路由n光链路保护主要有四种实现方式:类型a,类型b,类型c和类型d24n详细定义了4种光链路保护的类型,OLT应支持类型a或类型b,应支持类型c和类型d。O
19、NU可选支持类型c和类型d 光链路保护功能要求类型a:业务中断时间应小于150ms 类型b:业务中断时间应小于150ms 类型c:业务中断时间应小于200ms 类型d:业务中断时间应小于50ms 25 2.PON接口数据安全性 n下行数据安全性因为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不可能监测到其它ONU的上行数据在PON上解决安全性的措施是OLT对下行信息加密(包括所有的数据帧和OAM帧)系统应针对
20、每个LLID进行搅动,每个LLID有独立的密钥。加密的核心问题包括:加密算法密钥的产生和传递密钥的更新与同步26 PON接口数据安全性n下行数据安全性加密算法:AES-128;安全性很高,但不符合国内的商用密码管理条例Churning;安全性较低,简单TripleChurning:中国电信的专利技术,提高了churning的安全性中国电信采用Triple Churning算法密钥是ONU由上行用户数据中提取的3字节数据与3字节随机数Exclusive OR(XOR)异或相加的结果 密钥由ONU以OAM消息的方式传送给OLT,OLT利用这个密钥根据特定的加密算法对下行数据进行加密密钥更新:密钥必
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