01-EPON的关键技术及实现原理(1).ppt

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1、01-EPON的关键技术及实现原理(1)WWW.FIBERHOME.COM.CN 光通信专家光通信专家内容概要内容概要（一）现代电信网络发展趋势（一）现代电信网络发展趋势（二）（二）EPON技术与技术与FTTX（三）接入网中的二层交换技术（三）接入网中的二层交换技术（四）烽火（四）烽火EPON 设备介绍设备介绍WWW.FIBERHOME.COM.CN 光通信专家光通信专家WWW.FIBERHOME.COM.CN 光通信专家光通信专家WWW.FIBERHOME.COM.CN 光通信专家光通信专家WWW.FIBERHOME.COM.CN 光通信专家光通信专家我国我国我国我国FTTHFTTH发展战略

2、发展战略发展战略发展战略定位：推动定位：推动FTTH时代早日到来，使我国时代早日到来，使我国由通信大国变为通信强国。由通信大国变为通信强国。目标：在目标：在2008-2017年的年的10年时间内，使年时间内，使我国我国FTTH用户达到用户达到6190万户。万户。路线：国家和政府制定和实施推动路线：国家和政府制定和实施推动FTTH的方针、法规和政策。积极推动、分步实的方针、法规和政策。积极推动、分步实施。施。WWW.FIBERHOME.COM.CN 光通信专家光通信专家我国我国我国我国FTTHFTTH发展目标发展目标发展目标发展目标WWW.FIBERHOME.COM.CN 光通信专家光通信专家高

3、端居民用户高端居民用户FTTH普通居民用户普通居民用户FTTB网吧集中接入网吧集中接入商业楼宇接入商业楼宇接入农村信息化接入农村信息化接入视频监控接入视频监控接入FTTHFTTH的多种应用场合的多种应用场合的多种应用场合的多种应用场合WWW.FIBERHOME.COM.CN 光通信专家光通信专家小区干线段多层公寓楼联体别墅北京通信北京通信北京通信北京通信FTTHFTTH宽宽宽宽HOUSEHOUSE工程介绍工程介绍工程介绍工程介绍WWW.FIBERHOME.COM.CN 光通信专家光通信专家一期覆盖一期覆盖用户用户4200户户长春电信德惠区长春电信德惠区长春电信德惠区长春电信德惠区FTTBFTT

4、B（一期）项目（一期）项目（一期）项目（一期）项目WWW.FIBERHOME.COM.CN 光通信专家光通信专家类型2用户1FE1POTS机顶盒Cable1FEFTTOFTTO是理想的商业楼宇接入解决方案是理想的商业楼宇接入解决方案n每个公司一个ONU，按需分配带宽nONU通过交换机或路由器与公司内部网络相连接n在满足商住两用楼宇的需求时，尤其能够凸现技术优势AN5116Softswitch/PSTN1：32FEANM2000STM-1MSTPInternetGEGEIPTV Server光纤分路器光纤分路器类型3用户2E1路由器机顶盒Cable1FE类型1用户1POTSCable1FEAN5

5、006AN5006AN5006AN5006WWW.FIBERHOME.COM.CN 光通信专家光通信专家局端局端AN5116AN5006分光器分光器1:2（不等分）（不等分）网吧1IP 城域网城域网网吧2分光器分光器1:2（不等分）（不等分）网吧N-1网吧Ne-Fim ANM2000分光器1:2PONPON是网吧接入的理想方案是网吧接入的理想方案WWW.FIBERHOME.COM.CN 光通信专家光通信专家PONPON平台用于平台用于平台用于平台用于“全球眼全球眼全球眼全球眼”接入接入接入接入WWW.FIBERHOME.COM.CN 光通信专家光通信专家乡镇乡镇模模模模块块局局局局AN5116

6、系列InternetPSTNIPTVSoft SwitchDDNH.248/H.323/MGCPH.248/H.323/MGCPE1/STM-1E1/STM-1FE/GEFE/GEFE/GEFE/GEV5/PRIV5/PRI路边交接箱（内置光分路器）AN5006系列ONUAN5006系列ONU农村信息化场景农村信息化场景B村委会、多媒体室作为接入点AN2000 DSLAMAN3000 MSAN农村信息化场景农村信息化场景A光纤到村庄，DSL到农户PONPON在农村信息化中的应用在农村信息化中的应用在农村信息化中的应用在农村信息化中的应用WWW.FIBERHOME.COM.CN 光通信专家光通信

7、专家FTTHFTTH建设的全面考虑建设的全面考虑建设的全面考虑建设的全面考虑全面详尽的网络规划全面详尽的网络规划经济适用的接入设备和无源器件经济适用的接入设备和无源器件选择适于应用环境的接入用光纤和光缆选择适于应用环境的接入用光纤和光缆精湛熟练的施工技术精湛熟练的施工技术烽火科技是唯一可以全套提供设备、器件、烽火科技是唯一可以全套提供设备、器件、光缆和施工技术的企业光缆和施工技术的企业WWW.FIBERHOME.COM.CN 光通信专家光通信专家内容概要内容概要（一）现代电信网络发展趋势（一）现代电信网络发展趋势（二）（二）EPON技术与技术与FTTX（三）接入网中的二层交换技术（三）接入网中

8、的二层交换技术（四）烽火（四）烽火EPON 设备介绍设备介绍WWW.FIBERHOME.COM.CN 光通信专家光通信专家EPON技术（技术（1）EPON技术原理EPON：Ethernet Passive Optical NetworkEPON基于基于IEEE802.3-2005标准，是以太网技术与无源光网络标准，是以太网技术与无源光网络（PON）的结合，是运行于点对多点环境下的千兆以太网）的结合，是运行于点对多点环境下的千兆以太网定义了专门的PMD子层（光接口），多点MAC控制协议（MPCP协议），专门的OAMMAC层与以太网相同对RS、PCS、PMA子层做了少量扩展 WWW.FIBERHO

9、ME.COM.CN 光通信专家光通信专家EPON技术（技术（2）EPON技术原理：下行数据传输方式下行下行TDM广播方式传输、广播方式传输、802.3MAC帧帧由于采用广播方式，需要通过加密解决数据安全问题：采用三重搅由于采用广播方式，需要通过加密解决数据安全问题：采用三重搅动（动（Triple Churning）方式提高数据安全性）方式提高数据安全性 WWW.FIBERHOME.COM.CN 光通信专家光通信专家EPON技术（技术（3）EPON技术原理：上行数据传输方式上行上行TDMA方式传输、方式传输、802.3MAC帧帧WWW.FIBERHOME.COM.CN 光通信专家光通信专家EPO

10、N技术（技术（4）EPON技术特点传送能力1000BASE-PX10：以太网速率1Gb/s对称（线路速率1.25Gb/s，8B/10B编码），10km、至少1:16（功率预算上行5-23dB、下行5-21dB）1000BASE-PX20：以太网速率1Gb/s对称（线路速率1.25Gb/s，8B/10B编码），20km、至少1:16（功率预算10-26 dB）目前主流设备可实现20km、1:32 工作波长（单纤双向）上行：12601360nm（常用1310nm）下行：14801500nm（常用1490nm）下行CATV：15501560nmWWW.FIBERHOME.COM.CN 光通信专家光通

11、信专家EPON技术（技术（5）EPON总体发展情况EPON技术和设备已经成熟，达到了规模商用水平技术和设备已经成熟，达到了规模商用水平技术简单、易实现，经过企业标准的完善，已达到运营级要求商用芯片和设备均较多并已比较成熟芯片级和系统级互通已全面和大规模实现在中国电信现场试验中设备已稳定运行一年半以上成本在不断下降在日本、韩国已得到百万量级的规模商用在日本、韩国已得到百万量级的规模商用WWW.FIBERHOME.COM.CN 光通信专家光通信专家GPON技术（技术（1）GPON技术标准GPON：Gigabit-capable Passive Optical Networks GPON基于基于IT

12、U-T G.984.x标准标准G.984.1：总体要求G.984.2：PMD子层G.984.3：TC子层G.984.4：管理控制接口（OMCI）ITU标准，比较详细、速率更高、标准，比较详细、速率更高、PON接口的告警和性能监视能力接口的告警和性能监视能力更强，能够支持非以太网更强，能够支持非以太网/IP业务业务WWW.FIBERHOME.COM.CN 光通信专家光通信专家GPON技术（技术（2）下行下行TDM广广播方式，上播方式，上行行TDMA方方式式 对于对于TDM业业务，支持定务，支持定长时隙长时隙 GPON技术原理WWW.FIBERHOME.COM.CN 光通信专家光通信专家GPON技

13、术（技术（3）GPON技术特点速率标准规定7种对称、非对称速率组合：下行2.5Gb/s、1.25Gb/s，上行2.5Gb/s、1.25Gb/s、622Mb/s和155Mb/s目前多数设备实现2.5G/1.25G距离：20km20km，10km10km（可选）（可选）分路比：1:161:16、1:321:32、1:641:64功率预算：5-21dB5-21dB、10-26dB10-26dB、10-28dB10-28dB工作波长单纤：下行：1480-1500 nm，上行：1260-1360 nm双纤：（上下行相同）1260-1360 nmWWW.FIBERHOME.COM.CN 光通信专家光通信专

14、家GPON技术（技术（4）GPON技术总体发展情况GPON技术尚未达到规模商用水平，需进一步推动其发展成熟技术尚未达到规模商用水平，需进一步推动其发展成熟商用芯片少（尤其是OLT)，不够成熟不同厂商的互通性尚未解决设备的功能、性能、稳定性等尚未经规模商用检验欧美主要运营商的选择欧美主要运营商的选择Verizon、AT&T、FT、DT（GPON+VDSL2）、Telefonica、TI（GPON+VDSL2）国际主要设备厂商看好的技术国际主要设备厂商看好的技术WWW.FIBERHOME.COM.CN 光通信专家光通信专家EPON与与GPON比较比较同一代PON技术相似的技术特点和应用场景同样的缺

15、陷：上下行方向安全性两种技术的目标和理念EPONEPON：以简单的方式满足主要的业务需求（：以简单的方式满足主要的业务需求（IPIP风格）风格）GPONGPON：以复杂的方式满足完备的业务需求（：以复杂的方式满足完备的业务需求（ATMATM风格）风格）GPON的PON接口速率更高、链路级的告警和性能监视能力更强，能够支持非以太网/IP业务，但目前的成熟度与EPON相比有一年半以上的差距经过企业标准的完善，EPON已经能够满足运营要求，实现了大规模的芯片级和系统级互通EPON设备与设备与GPON设备（成熟后）均可满足近期的主要业务需求设备（成熟后）均可满足近期的主要业务需求WWW.FIBERHO

16、ME.COM.CN 光通信专家光通信专家EPON与与GPON技术选择技术选择技术能力技术能力成本成本成熟度成熟度/产业链产业链市场及业务需求市场及业务需求时机时机 EPON、GPON技术选择最终取决于WWW.FIBERHOME.COM.CN 光通信专家光通信专家FTTx网络业务支持能力（网络业务支持能力（1）提供节目所需带宽并发比标清电视100套套1003M=300M100%组播组播高清电视10套套108M=80M100%组播组播标清点播多个节目源多个节目源3M/路路30%高清点播多个节目源多个节目源8M/路路30%上 网2M33%话音2路路200k100%网络业务带宽需求假设网络业务带宽需求

17、假设WWW.FIBERHOME.COM.CN 光通信专家光通信专家FTTx网络业务支持能力（）网络业务支持能力（）FTTB(EPON+DSL/LAN)网络业务支持能力分析网络业务支持能力分析1Gb/s1:81:161:3216/24/32/线线DSL带宽需求分析：带宽需求分析：直播：直播：300M(100路标清路标清)80M(10路高清路高清)点播：点播：n30%8M上上 网：网：n33%2M话话 音：音：n200k n为一个为一个PON口下所带宽带用户数口下所带宽带用户数结论：结论：为保证各业务的服务质量，满配情况下，单个为保证各业务的服务质量，满配情况下，单个PON口下带的宽带用户不能超过

18、口下带的宽带用户不能超过190户户随着高清电视频道数的增加，网络接入带宽需求会进一步增大，为保证各业务的服务质量，随着高清电视频道数的增加，网络接入带宽需求会进一步增大，为保证各业务的服务质量，需要减少需要减少PON口下所代用户数（减少分光比或减少单个口下所代用户数（减少分光比或减少单个ONU所带用户数）所带用户数）380M+n30%8M+n33%2M+n200k1000M380M+n30%8M+n33%2M+n200k1000Mn 190n 190WWW.FIBERHOME.COM.CN 光通信专家光通信专家FTTx网络业务支持能力（）网络业务支持能力（）FTTB(GPON+DSL/LAN)

19、网络业务支持能力分析网络业务支持能力分析2.5Gb/s1:81:161:321:6416/24/32/线线DSL带宽需求分析：带宽需求分析：直播：直播：300M(100路标清路标清)80M(10路高清路高清)点播：点播：n30%8M上上 网：网：n33%2M话话 音：音：n200k n为一个为一个PON口下所带宽带用户数口下所带宽带用户数结论：结论：为保证各业务的服务质量，满配情况下，单个为保证各业务的服务质量，满配情况下，单个PON口下带的宽带用户最多可支持口下带的宽带用户最多可支持650户，远超户，远超过过EPON业务支持能力业务支持能力随着高清电视频道数的增加，网络接入带宽需求会进一步增

20、大，为保证各业务的服务质量，需随着高清电视频道数的增加，网络接入带宽需求会进一步增大，为保证各业务的服务质量，需要减少要减少PON口下所代用户数口下所代用户数380M+n30%8M+n33%2M+n200k2500M380M+n30%8M+n33%2M+n200k2500Mn 650n 650WWW.FIBERHOME.COM.CN 光通信专家光通信专家FTTx网络业务支持能力（）网络业务支持能力（）EPON FTTH 网络业务支持能力分析网络业务支持能力分析1Gb/s1:321.带宽需求分析：带宽需求分析：直播业务：直播业务：300M(100路标清）路标清）80M（10路高清）路高清）点播业

21、务：点播业务：3230%8M上上 网：网：3233%2M话话 音：音：32200k 2.FTTH网络环境下，最大可提供的高清直播电视频道数：网络环境下，最大可提供的高清直播电视频道数：N8+3230%8M+3233%2M+32200k1000M N111N8+3230%8M+3233%2M+32200k1000M N111结论：结论：FTTH组网模式下，组网模式下，EPON网络能完全满足各种业务的带宽需求。网络能完全满足各种业务的带宽需求。485MEPON FTTH网络网络可支持可支持111个个HDTV频道频道,平均每户可至平均每户可至少开展路少开展路HDTV业务业务WWW.FIBERHOME

22、.COM.CN 光通信专家光通信专家FTTx网络业务支持能力（）网络业务支持能力（）GPON FTTH 网络业务支持能力分析网络业务支持能力分析2.5Gb/s1:641.带宽需求分析：带宽需求分析：直播业务：直播业务：300M(100路标清）路标清）80M（10路高清）路高清）点播业务：点播业务：6430%8M上上 网：网：6433%2M话话 音：音：64200k 2.FTTH网络环境下，最大可提供的高清直播电视频道数：网络环境下，最大可提供的高清直播电视频道数：N8+6430%8M+6433%2M+64200k2500M N286N8+6430%8M+6433%2M+64200k2500M

23、N286结论：结论：FTTH组网模式下，组网模式下，GPON网络能完全满足各种业务的带宽需求，且网络能完全满足各种业务的带宽需求，且GPON网络业务能力强于网络业务能力强于EPON网络。网络。589MGPON FTTH网络可网络可支持支持286个个HDTV频道频道,平均每户可至少开展平均每户可至少开展4路路HDTV业务业务WWW.FIBERHOME.COM.CN 光通信专家光通信专家FTTP的发展预测的发展预测一定时间内一定时间内ADSL、FTTB+LAN、FTTH共存；共存；其中短时间内其中短时间内ADSL将持续占主流（固网运营商），但将持续占主流（固网运营商），但FTTB+LAN，FTTH

24、市场容量将大量增加；市场容量将大量增加；在小区宽带接入方面，驻地运营商，新兴运营商将首选在小区宽带接入方面，驻地运营商，新兴运营商将首选FTTB+LAN或或FTTH方式组网；方式组网；FTTH网络将为用户提供更加丰富的业务，满足不同用户需求。网络将为用户提供更加丰富的业务，满足不同用户需求。WWW.FIBERHOME.COM.CN 光通信专家光通信专家FTTx系统系统nFTTx系统的基本组成：光线路终端（OLT，局端设备）光分配网（ODN，包含光分路器、光纤光缆及光缆分线盒、光缆交接箱等一系列无源器件）光网络单元（ONU/ONT）WWW.FIBERHOME.COM.CN 光通信专家光通信专家O

25、LT功能模块示意图功能模块示意图 WWW.FIBERHOME.COM.CN 光通信专家光通信专家ONU功能模块示意图功能模块示意图 WWW.FIBERHOME.COM.CN 光通信专家光通信专家FTTx的实现技术的实现技术WWW.FIBERHOME.COM.CN 光通信专家光通信专家EPON是当前最合理的是当前最合理的FTTH选择选择成本低，速率高，多业务能力强；业界已经有较为丰富和成熟的产品可选择；WWW.FIBERHOME.COM.CN 光通信专家光通信专家分路器分路器尾纤型连接器型熔融拉锥型平面波导型熔融拉锥型平面波导型WWW.FIBERHOME.COM.CN 光通信专家光通信专家四月

26、23两种常见的分路器两种常见的分路器熔锥型分路器熔锥型分路器优点优点：l技术成熟，成本低。l分光比可以根据需要制作，可制作不等分分路器。缺点：缺点：l损耗对光波长敏感。l均匀性较差，不能确保均匀分光，可能影响整体传输距离。l插入损耗随温度变化变化量大（TDL）l多路分路器（如116、132）体积比较大，可靠性也会降低，安装空间受到限制。平面光波导功率分路器（平面光波导功率分路器（PLC）优点：优点：l损耗对传输光波长不敏感。l分光均匀。l结构紧凑，体积小。l单只器件分路通道很多，可以达到32路以上。l多路成本低，分路数越多，成本优势越明显。缺点：缺点：l器件制作工艺复杂，技术门槛较高。l相对于

27、熔融拉锥式分路器成本较高，特别在低通道分路器方面更处于劣势。WWW.FIBERHOME.COM.CN 光通信专家光通信专家四月 23两种分路器的比较两种分路器的比较WWW.FIBERHOME.COM.CN 光通信专家光通信专家产品现状产品现状网络拓扑网络拓扑AN5116-01AN5006-05AN5006-06WWW.FIBERHOME.COM.CN 光通信专家光通信专家EPON分层结构参考模型分层结构参考模型（a）分层结构参考模型(b)分层结构参考模型细化WWW.FIBERHOME.COM.CN 光通信专家光通信专家EPON的关键技术的关键技术突发模式光收发器技术突发模式光收发器技术帧结构帧

28、结构测距测距动态带宽分配（动态带宽分配（DBADBA）机制）机制下行数据安全性技术下行数据安全性技术业务业务QoSQoS处理处理TDMTDM业务的承载业务的承载运行维护管理（运行维护管理（OAMOAM）功能的实现）功能的实现WWW.FIBERHOME.COM.CN 光通信专家光通信专家突发模式光收发器技术突发模式光收发器技术OLTOLT光接收机的快速功率恢复光接收机的快速功率恢复l要求OLT在每个接收时隙的开始处迅速调整0-1判决门限ONUONU光发射机的突发发射和关断光发射机的突发发射和关断l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OLTOLT光接收机的突发同步技术光接收机

29、的突发同步技术l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OLTOLT的接收机和的接收机和ONUONU的发射器工作在的发射器工作在突发模式突发模式WWW.FIBERHOME.COM.CN 光通信专家光通信专家小结小结EPON的突出优势的突出优势传输距离长传输距离长l传输距离最大20公里（与分路比有关）系统可靠性高系统可靠性高l无源光分路器（ODN）l光纤实现了接入网带宽质的飞跃实现了接入网带宽质的飞跃l目前可以提供上下行对称的100Mb/s1Gb/s的带宽l将来可以升级到10Gb/s的带宽服务质量有保障服务质量有保障lOLT发挥对整个系统的主控作用，彻底改变了以太网设备各自

30、为政的局面lEPON系统具有先进的测距、环回测试、断电告警以及端口状态监视等维护功能，克服了以太网缺乏OAM手段的缺陷lEPON系统可以对每个用户进行带宽的静态/动态分配，并保证每个用户的QoS系统成本低系统成本低lEPON在一根光纤上实现双向传输，节省了光纤资源lODN放置在靠近用户的地方，节约了光纤资源l节约了近50的光收发模块WWW.FIBERHOME.COM.CN 光通信专家光通信专家EPON的的OAM功能功能EPONEPON系统定义了一种全新的运行管理和维护协议，系统定义了一种全新的运行管理和维护协议，以支持：以支持：lRemote Failure Indication（远端故障指示

31、）lRemote Loopbak（远端环回）lLink Monitoring（链路监视）不支持功能不支持功能l和单条链路不相关的管理功能，比如保护倒换和设备管理l业务提供和协商功能，比如带宽分配，速率适配和速度/双工协商等功能lOAM数据的安全性保证和OAM实体的认证不在标准定义的范畴l不支持设置/写远端MIB变量的能力特点特点lOAM的实现和使能是可选的。l提供一种实现OAM能力发现的机制。l提供一种机构扩展机制使高层管理功能的应用成为可能WWW.FIBERHOME.COM.CN 光通信专家光通信专家EPON技术研究技术研究MAC帧结构帧结构前导码前导码7Bytes帧定界符帧定界符1Byte

32、sDA6BytesSA6Bytes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FCS4Bytes5555SLD5555LLIDLLIDCRC8传统以太网传统以太网MAC帧帧EPON MAC帧帧SLD:SLD指示LLID和CRC位置WWW.FIBERHOME.COM.CN 光通信专家光通信专家GATEGATE（OLTOLT发出）发出）l允许接收到GATE帧的ONU立即或者在指定的时间段发送数据REPORTREPORT

33、（ONUONU发出）发出）l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 REGISTER_REQ（ONUONU发出）发出）l在注册规程处理过程中请求注册。REGISTER REGISTER（OLTOLT发出）发出）l在注册规程处理过程中通知ONU已经识别了注册请求。REGISTER_ACK REGISTER_ACK（ONUONU发出）发出）l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的发送和接收；MPCP功能是基于专门的协议数据报文完成的，即MPCPDU；目前定义

34、了5中MPCPDU：EPON的关键技术的关键技术MPCP控制帧控制帧WWW.FIBERHOME.COM.CN 光通信专家光通信专家测距测距OLTOLT与各与各ONUONU间的环路时延不同：间的环路时延不同：l各 ONU距 OLT的光纤路径不同l各ONU元器件的不一致性l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是保证测距是保证PONPON系统内系统内ONUONU上行方向不发生时隙冲突的基础上行方向不发生时隙冲突的基础测距包括静态测距和动态测距：测距包括静态测距和动态测距：l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l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要求l测距精度高，一般要求在全 12bit内l测距过程对运行中的其它ONU的影响最小，保证运行业务的QOSl测距范围大，即能提供的均衡延时大此此课件下件下载可自行可自行编辑修改，修改，仅供参考！供参考！感感谢您的支持，我您的支持，我们努力做得更好！努力做得更好！谢谢!