综合培训课件.ppt
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1、PON网络基础知识培训 1学习内容学习内容n无源光网络(PON)技术介绍什么是无源光网络PONPON的典型组网结构PON的特点PON的分类及比较EPON技术研究nEPON网络规划建议nEPON的应用模型nEPON网络的应用实例2什么是什么是PON(无源光网络)无源光网络)nP Passive OOptical N Network 无源光网络无源光网络OLTONUOpticalLineTerminal光线路终端OpticalNetworkUnit光网络单元 PassiveOpticalSplitter无源分光器PSTNInternetCATVONUONUPON是一种点到多点是一种点到多点(P2M
2、P)结构的无源光网络;结构的无源光网络;PON是无源光网络的简称(是无源光网络的简称(PassiveOpticalNetwork ););PON由由光线路终端光线路终端OLT(OpticalLineTerminal)、光网络单元光网络单元 ONU(OpticalNetworkUnit)和无源分光器和无源分光器POS(PassiveOpticalSplitter)组成;组成;PassiveOpticalSplitter无源分光器3PON的典型组网结构的典型组网结构PON的典型拓扑结构有星型、树型、总线型(链型)和环形(总线型的变形)的典型拓扑结构有星型、树型、总线型(链型)和环形(总线型的变形)
3、4优势优势n无源光网络(无源光网络(PON)是一种纯介质网络,在接入网中去掉了有源设备,从而避是一种纯介质网络,在接入网中去掉了有源设备,从而避免了电磁干扰和雷电影响,减少了线路和外部设备的故障率,提高了系统可靠免了电磁干扰和雷电影响,减少了线路和外部设备的故障率,提高了系统可靠性,同时节省了维护成本。性,同时节省了维护成本。nPON的业务透明性较好,带宽较宽,可适用于任何制式和速率的信号,包括的业务透明性较好,带宽较宽,可适用于任何制式和速率的信号,包括模拟广播电视业务。模拟广播电视业务。n由于其局端设备和光纤(从馈线段一直到引入线)由用户共享,因而光纤线路由于其局端设备和光纤(从馈线段一直
4、到引入线)由用户共享,因而光纤线路长度和收发设备数量较少,成本较其他点对点通信方式要低,土建成本也可明长度和收发设备数量较少,成本较其他点对点通信方式要低,土建成本也可明显降低,特别是随着光纤向用户日益推进,其综合优势越来越明显显降低,特别是随着光纤向用户日益推进,其综合优势越来越明显。劣势劣势n一次性投入成本较高。局端光线路终端(一次性投入成本较高。局端光线路终端(OLT)很贵,光纤和分路器等无源基很贵,光纤和分路器等无源基础设施又必须一次性到位,这样在建设初期用户数较少或用户分布超过某一限础设施又必须一次性到位,这样在建设初期用户数较少或用户分布超过某一限定距离时,折合每用户的成本较高,产
5、生大量沉淀成本。定距离时,折合每用户的成本较高,产生大量沉淀成本。n树型分支拓扑结构使用户的保护功能成本较高。树型分支拓扑结构使用户的保护功能成本较高。PON的技术特点的技术特点5PON的分类及标准的分类及标准PON:PassiveOpticalNetworkAPON:基于基于ATMATM的无源光网络,的无源光网络,G.983G.983GPON:GigabitPON ,APON的升级版本的升级版本EPON:基于以太网的无源光网络,基于以太网的无源光网络,802.3802.3ahahAPON/BPONEPONGPONuATMATM封装;封装;u由由FSANFSAN提出,提出,ITU-TITU-T
6、标准化,目标准化,目前标准化最为完善。在增强了一些前标准化最为完善。在增强了一些功能后功能后20012001年改名为年改名为BPONBPON;u产业化程度最高,目前拥有产业化程度最高,目前拥有PON 80%PON 80%以上的市场份额;以上的市场份额;u随着随着EPONEPON的发展,市场份额将的发展,市场份额将逐年下降,预计逐年下降,预计1-21-2年内就会被年内就会被EPONEPON超越。超越。u以太网封装;以太网封装;u由由IEEE EFMIEEE EFM工作组提出,工作组提出,IEEEIEEE标标准化,即将形成正式标准;准化,即将形成正式标准;uGEPONGEPON是是EPONEPON
7、的千兆版本;的千兆版本;u目前已经有多个厂商可提供解决目前已经有多个厂商可提供解决方案;方案;u在亚洲,市场份额将大幅增长。在亚洲,市场份额将大幅增长。uATMATM、GFPGFP封装;封装;u由由FSANFSAN提出,提出,ITU-TITU-T标准化,标标准化,标准正在逐步完善,较准正在逐步完善,较BPONBPON和和EPONEPON落后;落后;u包封装效率和带宽高于包封装效率和带宽高于EPONEPON;u目前还几乎没有厂商可以提供可目前还几乎没有厂商可以提供可供商用的解决方案;供商用的解决方案;u预计预计4-54-5年内会在欧美市场发展。年内会在欧美市场发展。6几种几种PON的比较的比较A
8、PON/BPON的优缺点的优缺点n优点优点:A/BPON提供丰富完备的提供丰富完备的OAM功能,包括误码率监测、告警、自动发功能,包括误码率监测、告警、自动发现与自动搜索,作为一种安全机制对下行数据进行扰码加密等。现与自动搜索,作为一种安全机制对下行数据进行扰码加密等。n缺点缺点数据传送效率低;数据传送效率低;在在ATM层上适配和提供业务复杂。用层上适配和提供业务复杂。用A/BPON传送数据还需在传送数据还需在IP和和ATM信元及信元及SONET/SDH格式之间来回转换,效率低、技术复杂、格式之间来回转换,效率低、技术复杂、成本高,不适合向所有用户推广应用。成本高,不适合向所有用户推广应用。A
9、PON/BPON并不是一种主流技术并不是一种主流技术7EPON与与GPON的对比(一)的对比(一)n标准的成熟度标准的成熟度 IEEE制定制定EPON标准的基本原则是尽量在标准的基本原则是尽量在 802.3 802.3体系结构内进行体系结构内进行EPON的标准化工作,最小程度地扩充标准以太网的的标准化工作,最小程度地扩充标准以太网的MAC协议;最大协议;最大程度地继承了以太网经过长期、大规模实践检验积累下来的宝贵技术经程度地继承了以太网经过长期、大规模实践检验积累下来的宝贵技术经验。验。GPON标准的制订考虑了对传统标准的制订考虑了对传统TDMTDM业务的支持,继续采用业务的支持,继续采用12
10、5125usus固固定帧结构,以保持定帧结构,以保持8 8K K定时延续。定时延续。GPON标准相当复杂,在已有技术基础标准相当复杂,在已有技术基础上,以可接受的成本实现完全符合标准要求的设备比较困难。上,以可接受的成本实现完全符合标准要求的设备比较困难。n上行可用带宽上行可用带宽 EPON由于采用了由于采用了8 8B/10BB/10B的线路编码,因此效率较低,一般在的线路编码,因此效率较低,一般在6060左右;左右;GPON采用了扰码采用了扰码NRZ的编码,因此效率较高,一般在的编码,因此效率较高,一般在9090左右。左右。8EPON与与GPON的对比(二)的对比(二)n系统成熟度系统成熟度
11、 提供提供EPON系统的最初都是一些新兴专业厂商,如系统的最初都是一些新兴专业厂商,如Alloptic和和Salira。现现在传统的主流电信大厂也开始进入该领域:如富士通、在传统的主流电信大厂也开始进入该领域:如富士通、UTStarcom和烽火,和烽火,极大地带动了极大地带动了EPON的产业化发展。的产业化发展。目前提供目前提供GPON系统的只有一两家新兴专业厂商,如系统的只有一两家新兴专业厂商,如FlexLight,其生产其生产供货、技术支持和服务能力还有待提高,难以独立支撑供货、技术支持和服务能力还有待提高,难以独立支撑GPONGPON的大规模部署。的大规模部署。与与EPON相比,相比,G
12、PON的产业链还不完整。的产业链还不完整。n成本成本 从技术角度,从技术角度,EPON “进入门槛进入门槛”很低,容易吸引大批厂商加入很低,容易吸引大批厂商加入EPON产业联盟;而产业联盟;而GPON芯片功能比较复杂,需要全新设计封装格式,没有对这芯片功能比较复杂,需要全新设计封装格式,没有对这方面比较熟悉的传统厂商,方面比较熟悉的传统厂商,“技术门槛技术门槛”较高,又会让新兴公司较高,又会让新兴公司“望而却步望而却步”;从模块方面,从模块方面,GPON的光模块的要求要远高于的光模块的要求要远高于EPON的光模块的光模块 ;从产量规模上看,由于各从产量规模上看,由于各EPON厂商已经具备了一定
13、的规模生产,因此厂商已经具备了一定的规模生产,因此EPON模块价格已接近传统模块,而模块价格已接近传统模块,而GPON目前的部署规模还很小,模块价格目前的部署规模还很小,模块价格很难快速下降。很难快速下降。9EPON与与GPON的对比(三)的对比(三)n多业务及安全性多业务及安全性EPON技术本身不支持以太网业务以外的业务,但随着各项技术的发展和技术本身不支持以太网业务以外的业务,但随着各项技术的发展和应用,应用,EPON已经能够很好的符合传统已经能够很好的符合传统TDM业务及其他业务的应用标准。业务及其他业务的应用标准。GPON技术对传统技术对传统TDM业务是天然支持的。业务是天然支持的。在
14、安全性方面,在安全性方面,EPON也使用标准的基于也使用标准的基于AES的加密技术,其安全性和的加密技术,其安全性和GPON无区别。无区别。nQoS和和OAM在在QoS方面,方面,EPON定义了定义了8个优先级队列,个优先级队列,DBA算法也考虑了对不同优算法也考虑了对不同优先级队列的带宽分配策略和公平性等问题,可以满足不同业务的先级队列的带宽分配策略和公平性等问题,可以满足不同业务的QoS要求;要求;对于有不同对于有不同QoS要求的业务,要求的业务,GPON通过使用指针安排通过使用指针安排ONU用不同的传输方用不同的传输方式来实现:调整其授权带宽和授权周期来保证业务的带宽和时延要求式来实现:
15、调整其授权带宽和授权周期来保证业务的带宽和时延要求;在在OAM方面,方面,EPON标准中定义了远端故障指示、远端环回控制和链路标准中定义了远端故障指示、远端环回控制和链路监视等基本的监视等基本的OAM功能,但网管的扩展功能集由厂家自行开发,存在着非功能,但网管的扩展功能集由厂家自行开发,存在着非标准化的弊端。标准化的弊端。GPON中的中的OAM包括带宽授权分配、包括带宽授权分配、DBA、链路监测、保链路监测、保护倒换、密钥交换以及各种告警功能。从标准本身来看,护倒换、密钥交换以及各种告警功能。从标准本身来看,GPON标准中定义标准中定义的的OAM信息比信息比EPON标准定义的丰富。标准定义的丰
16、富。10几种几种PON的简单对比的简单对比11n无源光网络(PON)技术介绍nEPON技术研究EPON简介EPON的组成EPON的原理和关键技术EPON的优缺点EPON的组网及保护EPON的业务实现nEPON网络规划建议nEPON的应用模型nEPON网络的应用实例12vEPON简介简介nEPON是由是由IEEE802.3工作组在工作组在2000年年11月成立的月成立的EFM(EthernetintheFirstMile)研究小组提出的。研究小组提出的。nEPON是廉价、高效、成熟的以太网技术和是廉价、高效、成熟的以太网技术和PON网络结构的有机结合。网络结构的有机结合。EPON以以太网为载体,
17、采用点到多点结构、无源光纤传输方式,下行速率为以以太网为载体,采用点到多点结构、无源光纤传输方式,下行速率为1Gbit/s,上行以突发的以太网包方式发送数据流。上行以突发的以太网包方式发送数据流。nEPON提供一定的运行维护和管理提供一定的运行维护和管理(OAM)功能。功能。n由于由于EPON继承以太网的核心遗传因子,使得继承以太网的核心遗传因子,使得EPON成本具有巨大优势。成本具有巨大优势。n和传统的以太网相比,和传统的以太网相比,EPON主要增加了两部分功能:位于媒体接入控制主要增加了两部分功能:位于媒体接入控制(MAC)层之下的仿真子层和被作为层之下的仿真子层和被作为MAC层一部分的多
18、点控制协议(层一部分的多点控制协议(MPCP)n仿真子层使得下面的点到多点网络在协议上层看来象是多个点到点链路,这一仿真子层使得下面的点到多点网络在协议上层看来象是多个点到点链路,这一点是通过在每一个分组的开始加上逻辑链路标识(点是通过在每一个分组的开始加上逻辑链路标识(LLID)以取代以取代2个字节的前个字节的前导来实现的。导来实现的。n多点控制协议(多点控制协议(MPCP)则实现了局端设备对远端设备接入时隙的控制,为则实现了局端设备对远端设备接入时隙的控制,为EPON提供多种业务提供了条件。通过选择合适的接入控制算法,使得提供多种业务提供了条件。通过选择合适的接入控制算法,使得EPON可以
19、传送可以传送TDM等时间敏感性业务。等时间敏感性业务。13IPIPPSTNPSTNDDNDDNCATVCATVGEGEV5/PV5/PRIRIE1E1RFRFOLTOLT网管平台网管平台网管平台网管平台 ODN ODN(1:32)(1:32)ONUONU光纤接入家庭用户光纤接入家庭用户光纤接入家庭用户光纤接入家庭用户企业企业企业企业/商业用户商业用户商业用户商业用户ONUONU020020公里公里公里公里EPON系统通常由系统通常由OLT、ODN、ONU和网管系统组成。和网管系统组成。ODN是光分配网,由光纤和分路器等无源器件组成。是光分配网,由光纤和分路器等无源器件组成。网管系统通常是安装在
20、工作站,一个网管系统可以管理若干个网管系统通常是安装在工作站,一个网管系统可以管理若干个EPON系统。系统。vEPON的组成的组成14vEPON原理原理下行采用广播方式下行采用广播方式 TDM(TimeDivisionMultiplexing)上行采用上行采用TDMATDMA方式方式TDMA(TimeDivisionMultipleAccess)u下行波长为下行波长为14901490nmnmuOLTOLT发送的混合数据通过发送的混合数据通过SplitterSplitter到达每个用户的到达每个用户的ONUONU;u每个每个ONUONU只接收发给自己的数据,丢弃其它数据;只接收发给自己的数据,丢
21、弃其它数据;u上行波长为上行波长为13101310nmnmu每个每个ONUONU在在OLTOLT允许的时间段内向允许的时间段内向OLTOLT发送数据;发送数据;u无需冲突检测无需冲突检测u报文不需要分片报文不需要分片15vEPON的关键技术的关键技术MPCP(多点控制协议)技术多点控制协议)技术-用于协调数据的有效发送和接用于协调数据的有效发送和接收的一种控制机制。收的一种控制机制。逻辑链路逻辑链路LLID-使得传输质量获得可以控制的基础。使得传输质量获得可以控制的基础。自动注册自动注册-ONU上电之后立即开始向上电之后立即开始向OLT注册,注册之后才能注册,注册之后才能使用数据链路进行通信。
22、使用数据链路进行通信。测距测距-实现系统同步,保证信息的正确传输。实现系统同步,保证信息的正确传输。16vEPON的优缺点的优缺点优点优点n相对成本低,维护简单相对成本低,维护简单 EPON网络采用纯光纤介质网络采用纯光纤介质汇聚设备汇聚设备无源光分路器(无源光分路器(ODN)全部由无源器件组成,不含任何有源电子器件全部由无源器件组成,不含任何有源电子器件 所有信号的处理均在局端设备(所有信号的处理均在局端设备(OLT)和终端设备(和终端设备(ONU)中完成,无中间环节,中完成,无中间环节,维护容易维护容易 可以有效避免外部设备的电磁干扰和雷电影响,减少线路和外部设备的故障率可以有效避免外部设
23、备的电磁干扰和雷电影响,减少线路和外部设备的故障率 n节省大量的光纤资源采用单模单芯光纤,在一根光纤上实现双向传输节省大量的光纤资源采用单模单芯光纤,在一根光纤上实现双向传输 n服务范围大点到多点网络服务范围大点到多点网络 n提供很高的带宽提供很高的带宽 上下行对称的上下行对称的100M1Gb/s的带宽的带宽 n系统带宽分配灵活,服务有保障系统带宽分配灵活,服务有保障 17vEPON的优缺点(续)的优缺点(续)缺点缺点n标准的局限性标准的局限性 IEEE802.3802.3ah只规定了只规定了MAC层和物理层,层和物理层,MAC层以上的层以上的标准靠制造商自行开发。标准靠制造商自行开发。n总效
24、率较低总效率较低 由于采用由于采用8B/10B的线路编码,引入了的线路编码,引入了2020的带宽损失,再的带宽损失,再加上其他的额外开销,实际可用负荷仅为加上其他的额外开销,实际可用负荷仅为6060左右。左右。n技术本身不支持以太网以外的业务,需要采取一些额外的补救措施,如对技术本身不支持以太网以外的业务,需要采取一些额外的补救措施,如对于传统运营商的重要盈利业务于传统运营商的重要盈利业务语音业务,语音业务,EPON必须利用电路仿真或必须利用电路仿真或VoIP的方式来解决。的方式来解决。18vEPON的组网(一)的组网(一)星型组网星型组网采用一级分光,采用一级分光,OLT连接光分路器,光分路
25、器直接连接连接光分路器,光分路器直接连接ONU;最大距最大距离需在离需在20公里以内,最大分支为公里以内,最大分支为32路。光分路器建议采用等分器件,其位路。光分路器建议采用等分器件,其位置尽量靠近用户侧以减少接入光缆的使用量。置尽量靠近用户侧以减少接入光缆的使用量。19vEPON的组网(二)的组网(二)树型组网树型组网 采用多级分光采用多级分光。OLT与与ONU的最大距离需在的最大距离需在2020公里以内,最大分支为公里以内,最大分支为3232路。由于采用了多级分光,故功率预算必须保证光功率在路。由于采用了多级分光,故功率预算必须保证光功率在ONU的接收光的接收光功率之内。光分路器建议采用等
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