Passive Optical Network

Passive Optical Network
业务技术讲座（第三讲）无源光网络 Passive Optical Network 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

前言对比到现网的接入“瓶颈”，光纤是今为止最好的传输媒介。本讲座主要分析PON技术的产生背景、应用、基本概念和特点，并分别介绍GPON、EPON基本原理及差异。 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

主要内容第1章光接入网概述第2章 PON基本概念第3章 PON关键技术第4章 GPON协议分析第5章 EPON协议分析
第7章 GPON PK EPON 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

PON技术发展历程上世纪90年代初提出PON概念 1995年成立FSAN（Full Service Access Networks)组织
1996年ITU-T颁布G.982 (PON标准建议） 1998年ITU-T 颁布G.983（APON标准建议） 2000年12月成立IEEE 802.3ah工作组，制定EPON标准建议 2003年3月ITU-T颁布G.984（GPON标准建议）上世纪90年代末APON开始商用 2003年6月美国三大运营商开始APON招标 2003年8月日本NTT开始EPON招标 2005年中国电信开始测试并部署EPON试验网 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

如何解决“距离与带宽”的矛盾 ??? ISDN HDSL ADSL ADSL2+ xDSL技术问：怎么办？
…… ??? ISDN HDSL ADSL ADSL2+ VDSL 2 xDSL技术 xDSL技术很难解决距离与带宽的矛盾问：怎么办？答：“光进铜退”！采用光纤接入网是不错的方案！ 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

光纤接入网的接入方案即: PON (a) 点到点的网络 Curb switch (b) 路边交换网络 (c) 无源光网络
CO N subscribers L km Passive optical splitter (a) 点到点的网络 (b) 路边交换网络 (c) 无源光网络即: PON 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

1 x N FTTX场景分析 Building Home Centre office Curb 1 km 2 km ADSL2+
IP DSLAM DSL GE ADSL2+ VDSL2 FTTC GE ADSL2+ VDSL2 FTTB GE 10/100Base-T FTTB PON Splitter 1 x N VDSL2 FTTB ONT FTTH 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

无源光网络设备组网灵活，支持多种拓扑结构。无源光网络设备安装方便。无需专门的场地和机房，无需远端供电。无源光网络适用于点对多点通信。
无源光网络PON的优势无源光网络设备简单，投资相对也较小。无源光网络设备组网灵活，支持多种拓扑结构。无源光网络设备安装方便。无需专门的场地和机房，无需远端供电。无源光网络适用于点对多点通信。无源光网络是纯介质网络，无电磁干扰和雷电影响。无源光网络扩容比较简单，用户投资得到保证。 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

// PON组网优势 Internet PON组网优势
Video Servers Application Servers Internet Application Servers Video Servers Router Router PON组网优势 PON的大容量和长距离传输优势可以节约大量的局端设备、90%以上的汇聚交换机，简化了网络结构，提高了网络性能，节约了局房面积 PON的OLT设备应尽量设置在城域网汇聚层，MDU型ONU提供密集用户接入无源光分配网故障率低，降低OPEX BRAS // DSLAM OLT 汇聚交换机光分路器 10~20Km … 3Km … Modem 光纤双绞线 ONU 光纤全面替代铜线，网络扁平化大大节约网络设备，去除瓶颈传统接入技术以PON为主接入技术 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

PON的优点－可靠信号在PON传输过程中不经过有源电子器件，大大减少了潜在的故障点。
交换机组网 PON组网网络可靠性高 Switch OLT 有源设备都是潜在的故障点无有源设备 LanSwitch LanSwitch Splitter Splitter 信号在PON传输过程中不经过有源电子器件，大大减少了潜在的故障点。使用无源设备提高了网络可靠性，大大降低了维护成本，符合运营商的需求。 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

PON的优点－长距离 Ethernet 0.1 KM 1～5 KM xDSL PON 10～20 KM Ethernet传输距离约100m，通常只能通过级联交换机延长传输距离，有源设备的增加会导致网络中增加故障点，大大降低网络的可靠性； xDSL传输距离1～5km，运营商需要兼顾距离较远的用户，统一计费标准，通常不会开通xDSL所能达到的最高速率，实际接入速率比较低； PON传输距离10～20km，完全克服了以太网和xDSL技术在距离和带宽上的局限性，使接入方案的部署更为灵活； 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

PON的优点－高带宽 ADSL VDSL PON PC Clip PC Video VCR Video DVD Video HDTV 1 3
Kbps Real Player, Quick Time PC Video 500 to 800 Kbps MPEG-4 VCR Video 3 Mbps MPEG-2 DVD Video 6 Mbps MPEG-2 HDTV 14-19 Mbps MPEG Download (Best Effort) Direct Viewing (Real Time) VOD (Near Real Time) 接入速率 1 3 6 10 15 20 Mbps PON与其他接入方式相比带宽更高，可以满足未来HDTV实时点播业务需要。 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

PON的优点－灵活 PON支持分光器多级连接，级联分光器合理搭配、组网方式更加灵活。
分光器 1X2 分光比 5 : 95 分光器 1X2 分光比 5 :95 分光器 1X8 分光比 50 : 50 OLT B 交接箱 A ONU PON支持分光器多级连接，级联分光器合理搭配、组网方式更加灵活。尤其适用于当用户接入信息点很分散，而且各用户接入信息点间光纤资源比较短缺的场合。 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

PON的优点－多用途合波器 Splitter 分离器 PSTN 1490nm → WDM WDM Internet 1310nm ← CATV CATV信号 1550nm CATV信号 → 传统电视局端用户端 PON是天然的广播网络，采用单纤波分复用技术，可以在OLT端将有线电视信号叠加进PON网络中传输，在用户端再通过分离器分离出来，PON既可以传送数据也可以传送有线电视信号。 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

什么是PON OLT Passive Optical Network 无源光网络 PSTN Internet CATV 无源分光器
ONU Passive Optical Splitter 无源分光器 Optical Line Terminal 光线路终端 ONU OLT PSTN Internet Passive Optical Splitter 无源分光器 ONU CATV Optical Network Unit 光网络单元 PON是一种点到多点（P2MP）结构的无源光网络； PON由光线路终端OLT（Optical Line Terminal）、光网络单元 ONU（ Optical Network Unit）和无源分光器POS（Passive Optical Splitter）组成；在OLT(光线路终端)和ONU(光网络单元)之间的ODN (光分配网络)没有任何有源设备的光接入网。 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

PON网络参考模型 Service node OLT ONU/ONT ONU Optical Network Unit 光网络单元
R/S ODN S/R SNI Service node ONU/ONT OLT 分光器 IFpon IFpon V参考点 T参考点 ONU Optical Network Unit 光网络单元 ONT Optical Network Terminal 光网络终端 ODN Optical Distribution Network 光分配网络 OLT Optical Line Terminal 光线路终端 SNI Service Node Interface 业务节点 UNI User Network Interface 用户网络接口 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

PON的组成 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

为什么选择PON PON的三大优势： 1、更远的传输距离，采用光纤传输，覆盖半径20KM； 2、更高的带宽，达1.25G或2.5G.
<1Mbps 3M 8M 25M 100M ADSL/ADSL2+ Copper Based VDSL / ADSL2+Copper Based PON Fiber Based 2002 2003 2006 2010 时间带宽互联网视频会议远程控制接入技术业务需求 VoD　Game 标清电视实况TV VoD HDTV <3km <2km <1km ~20km 覆盖半径 PON的三大优势： 1、更远的传输距离，采用光纤传输，覆盖半径20KM； 2、更高的带宽，达1.25G或2.5G. 3、分光特性，节省光纤资源。 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

ATM Ethernet APON BPON EPON GPON 几种PON标准
APON: ATM Passive Optical Networks EPON: Ethernet Passive Optical Networks GE-PON: Giga-bit Ethernet Passive Optical Networks GPON: Gigabit-capable Passive Optical Networks ATM Ethernet EPON GEPON APON BPON EPON GPON GPON 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

PON技术概况相同的拓扑——P2MP光纤 APON/BPON EPON GPON 封装协议不同
FSAN提出，ITU-T标准化； ATM封装；目前标准化最完善； G.983.1～10 IEEE 以太网封装； 2004年6月形成标准； 802.3ah；中国电信企业标准；商用芯片成熟，已实现多厂家互通。 ITU-T GEM封装； G.984.1～4；尚无商用芯片，支持厂家教少；中国电信开始测试与试验。 10G EPON/GPON的标准正在研究和制定中，WDM-PON目前尚无标准，相关工作正在讨论中 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

PON技术标准化进展 PON APON/BPON GPON EPON Q3/2000 Q4/2004 Q3/2004 国际标准国际标准
ITU-T G.983.x ITU-T G.984.x IEEE 802.3ah 国家标准国家标准国家标准 Q3/2000 Q4/2004 Q3/2004 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

GPON与EPON技术标准演进 GPON: ITU-T 2003 2004 2005 2009 2010 2011 EPON: IEEE
NG-PON1： 10G GPON与WDM-PON NG-PON2：更高速PON 继续研究NG-PON2 完成NG-PON1的标准化 G 传输汇聚层（200402） G 总体架构（200301） G OMCI层（200406） G 物理相关子层（200301）搜集NG-PON1和NG-PON2的需求，并定义NG-PON1的规范说明书 2003 2004 2005 2009 2010 2011 EPON标准：IEEE 802.3ah （200406） IEEE 802.3ah与以太网标准802.3合并中国电信EPON设备技术要求V2.1，完成企业互通标准（200806） 10G EPON： IEEE 802.3av 现已建立标准技术架构，计划2009年完成标准化 EPON: IEEE 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

PON原理----数据复用 PON系统采用WDM技术，实现单纤双向传输（强制）。采用不同光波分别传上、下行数据；
下行数据流采用广播技术（分光器上物理层复制）；上行数据流采用TDMA技术。 1490nm 1310nm 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

--- DBA, Dynamically Bandwidth Assignment(动态带宽分配)
PON关键技术--DBA DBA概念什么是DBA --- DBA, Dynamically Bandwidth Assignment(动态带宽分配) --- DBA是一种能在微秒或毫秒级的时间间隔内完成对上行带宽的动态分配的机制为什么需要DBA --- 可以提高PON端口的上行线路带宽利用率 --- 可以在PON口上增加更多的用户 --- 用户可以享受到更高带宽的服务，特别是那些对带宽突变比较大的业务 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

固定时隙和动态时隙比较固定时隙的上行帧时隙动态分配的上行帧固定时隙 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3
2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

DBA带来的优势提高最大带宽利用率无DBA,利用率40% 有DBA,利用率达到80% 减小突发时延无DBA:100ms

PON系统的数据安全由于下行数据在分光器上为广播复制，每个ONU都可以收到同样的数据。在OLT上需要采用加密处理，提高线路数据的可靠性。
1 1 1 ONT End User 1 解密 1 3 2 1 3 2 OLT 1 3 2 2 ONT End User 2 加密解密 1 3 2 3 3 ONT End User 3 解密由于下行数据在分光器上为广播复制，每个ONU都可以收到同样的数据。在OLT上需要采用加密处理，提高线路数据的可靠性。 GPON与EPON支持的加密算不同，GPON采用AES128加密处理，EPON采用三重搅动算法。 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

  PON网络基本保护方式 IFpon IFpon IFpon 设备没有任何备份措施. ONU#1
主干光纤故障后，由人工切换至备用光纤. 业务肯定中断，中断时间取决于线路恢复时间. 如果到用户的线路故障，业务就会中断，无法备份。 ONU#1 1：N分光器 OLT  IFpon IFpon ONU#N 备用光纤 IFpon Type A 光纤备份 OLT设备上有两个PON接口. 此种保护方式仅限于主干光纤出现故障时，系统会自动切换到备用系统，实现了对骨干光纤的保护。保护对象仅限于OLT与ODN之间的光纤故障和OLT单板硬件故障，对其他类型的故障没有涉及，可能存在严重安全隐患，无法满足客户需求。 ONU#1 OLT IFpon 2：N分光器  IFpon IFpon ONU#N IFpon Type B OLT端口备份 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

GPON标准协议 ITU-T G.984.2 ITU-T G.984.1 ITU-T G.984.3 ITU-T G.984.4
PMD层规格要求 2.488Gbps下行光接口参数规格要求 1.244Gbps上行光接口参数规格要求物理层开销分配 ITU-T G.984.1 GPON网络参数说明保护倒换组网要求产品开发简单产品兼容性强 ITU-T G-984.1/2/3/4 ITU-T G.984.3 GPON TC层规格要求 GTC复用结构及协议栈介绍 GTC帧结构介绍 ONU注册激活流程 DBA规格要求告警和性能 ITU-T G.984.4 OMCI消息结构介绍 OMCI设备管理框架 OMCI实现原理简述 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

1.24416 Gbit/s up, 2.48832 Gbit/s down（目前的主流支持速率）支持最大逻辑距离为：60km
GPON网络基本性能参数 GPON提供以下几种异步传输速率： Gbit/s up, Gbit/s down（目前的主流支持速率）支持最大逻辑距离为：60km 支持最大物理距离为：20km 支持最大距离差为：20km 分光比为1：64，可升级为1：128 ONU OLT 距离差: 20km 逻辑距离: 60 km 逻辑分光比: 128 UNI SNI 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

GPON原理----下行数据广播方式：GPON的下行帧长为固定的125us，下行为广播方式，所有的ONU都能收到相同的数据，但是通过GEMPORT ID来区分不同的业务的数据，ONU 通过过滤来接收属于自己的数据。 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

GPON原理----上行数据 TDMA方式：GPON的上行是通过TDMA（时分复用）的方式传输数据，上行链路被分成不同的时隙，根据下行帧的upstream bandwidth map字段来给每个ONU分配上行时隙，这样所有的ONU就可以按照一定的秩序发送自己的数据了，不会产生为了争夺时隙而冲突。每帧共有9120个时隙。 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

GPON 协议栈 DATA DATA IP MAC GEM GTC 01010111010101000010101 2018年11月28日
中国通信服务福建工程公司

不同的T-CONT用Alloc-ID标识
一个OLT与多个ONT OLT DBA O N U T-CONT 每个GPON 端口，支持1：64 分光比，即可提供64路ONT 接入。每个ONU上可以有多个T-CONT,每个TCONT可以绑多个GEMPORT. T-CONT就相当于一个物理的缓存，只有绑定了DBA模板才能限速。 GEM Port GEM Port GEM Port 1 T-CONT GEM Port GEM Port PON光口 O N U T-CONT GEM Port 2 GEM Port O N U T-CONT 3 GEM Port 不同的ONU用ONU-ID标识不同的T-CONT用Alloc-ID标识不同的GEM-PORT用Port-ID标识 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

GPON帧结构 Payload OLT ONT 1 ONT 2 ONT 64 Downstream Framing 125us
Physical Control Block Downstream (PCBd) Payload ONT 1 Upstream Bandwidth Map 1 AllocID Start End AllocID Start End AllocID Start End 1 100 200 x 300 500 y 501 650 ONT 2 x OLT y T-CONT1 (ONT 1) T-CONT x (ONT 2) T-CONT y (ONT 2) Slot 100 Slot 200 Slot 300 Slot 500 Slot 501 Slot 650 ONT 64 PLOu PLOAMu PLSu DBRu x Payload x DBRu Y Payload y Upstream Framing T-CONT x T-CONT y 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

以太网业务在GPON中的映射方式 GPON系统对以太网帧进行解析，将数据部分直接映射到GEM Payload中去进行传输。
HEC 13bits PTI 3bits Port ID 12bits PLI 12bits GEM Frame Ethernet Packet DA SFD Preamble Inter packet gap SA Length\Type MAC client data FEC EOF 5 bytes GPON系统对以太网帧进行解析，将数据部分直接映射到GEM Payload中去进行传输。 GEM帧会自动封装头信息。映射的格式清晰，设备很好实现，兼容性好。 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

TDM业务在GPON中的映射方式 TDM业务先导入缓存中进行排队，并且按照固定的字节数复用到GEM帧中进行传输。
TDM Buffer GEM Frame PLI Ingress buffer Port ID PTI HEC TDM data Payload TDM fragment TDM TDM业务先导入缓存中进行排队，并且按照固定的字节数复用到GEM帧中进行传输。这种方式不对具体的TDM业务进行感知，只进行透传处理。 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

GPON测距方式 OLT通过Ranging测距过程获取ONU的往返延迟RTD（Round Trip Delay），从而指定合适的均衡延时参数EqD（Equalization Delay），保证每个ONU发送数据时不会在分光器上产生冲突。 Ranging的过程需要开窗，即Quiet Zone，暂停其他ONU的上行发送通道。OLT开窗通过将BWmap设置为空，不授权任何时隙来实现。 20 km 12 km ONT OLT (in CO) 3 km 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

GPON DBA的实现过程 DBA算法逻辑 DBA报告 BW Map Time slot T-CONT ONU的调度器 ONU OLT 控制平面数据平面 OLT内部DBA模块不断收集DBA报告信息，进行相关计算，并将计算结果以BW Map的形式下发给各ONU。各ONU根据BW Map信息在各自的时隙内发送上行突发数据，占用上行带宽。 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

DBA的实现 OLT根据上次计算的结果在下行帧头中下发BW Map。 ONT OLT ①
ONU根据带宽分配信息在规定的时隙上发送目前T-CONT中等待发送的数据状态报告。 OLT收到ONU的状态报告后，经过DBA计算并更新BW Map，在下一帧进行下发。 ONU收到OLT下发的BW Map消息后，在指定的时隙上发送数据。 Payload US BW Map Data Report PCBd D/S Direction U/S Direction OLT ONT ① ② ③ ④ 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

T-CONT带宽术语 T-CONTs (Transmission Containers)：动态接收OLT下发的授权，用于管理PON系统传输汇聚层的上行带宽分配，改善PON系统中的上行带宽。 T-CONT的带宽类型分为FB,AB,NAB,BE。 T-CONT的5种类型，Type1,Type2,Type3,Type4,Type5。 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

T-CONT类型和带宽类型之间的关系根据业务的优先级，系统对每个ONU设置SLA，对业务的带宽进行限制。
OLT根据业务和SLA及ONU的实际情况进行带宽许可，优先级高的可以得到更高的带宽，满足业务需求。 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

GPON中的QoS处理 ETH/TDM GEM GTC Flow control/Classification GPON 业务承载层
T-CONT/DBA VLAN/COS/PQ/GTS/POLICING GTC PON系统架构是下行方向为广播方式，上行方向为TDMA方式，所以只对上行方向的业务流提供QoS处理。 QoS处理的最小单元是T-CONT，T-CONT可以看作是ONU业务流的承载容器，调度机制是DBA（动态带宽分配）。 DBA的算法是GTC的QoS处理性能的关键。 GEM 在GEM层主要是针对每个GEM Port进行业务流分类，类似于DSLAM的单PVC多业务的处理方式。针对流分类后的业务分别进行优先级修改、流量监管和转发处理。 ETH/TDM TDM业务（非电路仿真方式）为面向连接，系统可以通过静态配置带宽严格保证面向连接的QoS。 ETH业务（包括电路仿真方式的TDM业务）主要是基于二层VLAN、COS等标识进行业务的QoS处理， QoS主要处理机制分为流分类、监管、队列调度、拥塞处理、整形，它们的实现复杂度是影响QoS处理性能的关键 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

EPON原理---帧结构基于802.3帧格式新增 LLID ：用于在OLT上标识ONU 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

a.广播： MODE=1 或者 LLID=0x7FFF b.单播： MODE=0 且 LLID!=0x7FFFF
定义广播与单播实现 a.广播： MODE=1 或者 LLID=0x7FFF b.单播： MODE=0 且 LLID!=0x7FFFF 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

EPON原理---下行数据 EPON是基于以太网方式的无源光网络，EPON在传送过程中不处理原有以太网帧结构，所以相对较简单。
在ONU注册成功后分配一个唯一的LLID；在每一个分组开始之前添加一个LLID，替代以太网前导符的最后两个字节；广播方式：EPON下行为广播方式，所有的ONU都能收到相同的数据，但是通过 LLID来区分不同的业务的数据，ONU 通过过滤来接收属于自己的数据。这里需要注意：EPON数据包是变长的。GPON下行帧是定长的。 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

EPON原理---上行数据 TDMA方式：EPON的上行是通过TDMA（时分复用）的方式传输数据，每个ONU收到数据报文后都还会收到OLT发给它的grant消息，每个ONU按OLT告知的时间点发送OLT指定的报文数量，这样所有的ONU就可以按照一定的秩序发送自己的数据了，不会在上行光路上冲突了。 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

. . . . . . EPON与Ethernet帧比较 IPG Preamble DA SA FCS IPG Ethernet IPG
SLD LLID CRC DA SA FCS IPG EPON Rsvd 0x55 SLD Enc 0x5× 搅动信息表示字段 Flag 1 Key-Index Start_of_packet delimiters mode 1bit LLID 15bits Logical_link_id mode＝0——P2P模式 mode＝1——广播模式 LLID＝0x7FFF——广播ID 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

传输 IP EPON协议栈业务数据流应用层链路层 RS子层物理层物理层 DATA DATA IP 前导码 MAC LLID MAC

系统工作过程 OLT的操作 ONU的操作产生时间戳消息，用于系统参考时间通过MPCP帧指配带宽进行测距操作控制ONU注册
ONU通过下行控制帧的时间戳同步于OLT ONU等待发现帧（gate） ONU进行发现处理，包括：测距，指定物理ID和带宽。 ONU等待授权，ONU只能在授权时间发送数据 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

系统工作之关键技术 LLID与仿真子层 MPCP 自动化注册和测距 LLID与仿真子层仿真子层的目的：
使下层的P2MP网络的处理方式看起来类似于多个P2P链路的集合。 LLID的定义改变了以太网固有的特性，是传输质量获得可以控制的基础。实现的方法：在每一个分组开始之前添加一个LLID，替代前导符的最后两个字节。实现机制：在ONU注册成动后分配一个唯一的LLID； OLT接收数据时比较LLID注册列表； ONU接收数据时，仅接收符合自己的LLID的或者广播包。 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

多点MAC控制层功能 OLT和多个ONU通过MPCP协议对话，实现：控制MAC帧的发送和接收； Gate Processing；
Discovery Processing； Report Processing。从而完成“多点MAC控制层”的功能。 MPCP协议多点MAC控制层多点MAC控制层 MAC MAC 数据链路层数据链路层物理层物理层物理层物理层 OLT ONU_i 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

多点MAC控制层 MPCP消息格式 MODE: 标记是P2P模式还是Broadcast模式；
LLID：逻辑链路标记，max num＝32767；目的地址(DA)：MPCPDU中的DA为MAC控制组播地址，或是MPCPDU的目的端口关联的单独MAC地址；源地址(SA)：MPCPDU中的SA是和发送MPCPDU的端口相关联的单独的MAC地址；长度/类型：MPCPDU都进行类型编码，并且承载MAC_Control_Type域值；操作码：操作码指示所封装的特定MPCPDU；时间戳：在MPCPDU发送时刻，时间戳域传递localTime寄存器中的内容；数据/填充：这40个八位字节用于MPCPDU的有效载荷。当不使用这些字节时，在发送时填充为0，并在接收时忽略；校验码：该域为帧校验序列，一般由下层MAC产生。 MPCP消息格式 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

MPCP在MAC控制层实现，引入了5条新的控制消息
GATE（Opcode＝0002）（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（Opcode＝0003）（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（Opcode＝0004）（ONU发出）：在注册规程处理过程中请求注册； REGISTER（Opcode＝0005）（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（Opcode＝0006）（ONU发出）：在注册规程处理过程中表示注册确认。 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

EPON系统中OLT、ONT可以被视为二层转发设备
OAM OAM 多点MAC控制多点MAC控制链路层 MAC 链路层 MAC RS子层 MAC Data LLID RS子层 MAC Dada 物理层物理层物理层物理层 EPON系统中OLT、ONT可以被视为二层转发设备 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

EPON协议栈-控制数据流转发(下行) OLT ONT OAM OAM 多点MAC控制多点MAC控制链路层 MAC 链路层 MAC
MPCP 多点MAC控制链路层 MAC MPCP MAC 链路层 MPCP MAC RS子层 MAC MPCP LLID RS子层物理层物理层 MAC data 物理层物理层控制流业务流 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

EPON协议栈-业务数据流转发(上行) OLT ONT 800字节Go ！最后，我还要报告一下：我仓库里还有1100呢！关断上行光
等我收到了OLT发给我的“授权”，数据才能向OLT发送 ONT 上行数据不能立即发送，必必须先放到缓存里，何时发送由多点MAC控制决定 OAM OAM 多点MAC控制 MPCP 我还有1100要发呢，下次多关照一下！！这次我发完了 MPCP 授权：你发800吧！多点MAC控制链路层 MAC 链路层 MAC RS子层关断上行光 LLID MAC Data RS子层物理层物理层 MAC Dada 物理层物理层 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

ONT OLT ONU注册步骤1：OLT通过广播一个发现GATE消息来通知ONU发现窗口的周期。
目的MAC: 组播MAC 授权内容：如果你是已注册的，不要发数据，如果你还没注册，请在某时间内注册！！ ONU注册目的MAC:OLT的MAC 源MAC: ONTA的MAC 内容：我是MACA，我的 LLID=10，完全正确,Over ! 目的MAC:组播MAC 源MAC: OLT的MAC 内容： MACA: LLID=10 MACB: LLID=11 MACC: LLID=12 目的MAC:ONTA的MAC 源MAC: OLT的MAC 内容： MACA的 LLID=10，如果正确，收到请回答。目的MAC: OLT的MAC 源MAC: ONT的MAC 内容：我要注册 ^_^！ OLT学到ONT的MAC,分配一个LLID,并做相关绑定后给ONT发送LLID Gate 步骤1：OLT通过广播一个发现GATE消息来通知ONU发现窗口的周期。步骤2：ONU发送含MAC地址的注册请求消息。步骤3：注册ONU，分配和制定LLID。绑定MAC和LLID 随机延迟时间开始发现时间窗口 REGISTER_REQ 广播通道 REGISTER GATE 单播通道 REGISTER_ACK ONT OLT 我已经注册过！我会保持沉默的。我LLID=10 ！存起来！我是MACA LLID=10 ！我来回答！我要注册！我LLID=11 ！存起来！我要注册！ A B 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

GATE和REPORT交互过程 GATE消息指示ONU的发送窗口，包括窗口的开始时间和长度。当ONU的LocalTime计数器和GATE消息中的StartTime相同时，ONU开始发送。ONU将给结束发送留有足够的余量，从而保证在授权长度间隔用完前关闭激光器。 REPORT用于上报带宽的需求，也可用来为OLT安装看门狗定时器（watchdog Timer）。即使没有带宽请求，也应该周期性的产生报告，这将保证OLT的看门狗定时器不会因超时注销ONU。为了保证该机制正常运转，OLT将周期性地向ONU授权。 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

EPON DBA的实现过程 OLT的MPCP会下发Gate消息给ONU，允许ONU可以进行发现消息的发送和正常数据的发送。
在正常发送窗口内，ONU可以报告针对每个802.1Q优先级队列所需的上行带宽。 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

DBA举例(A) ONU1发送数据6000 bytes 。
发送完数据,ONU1发出request信号,表明buffer还有550bytes 。 OLT根据RTT时间,计算出ONU1的发送完成时间,并提前给ONU2发送grant信号,允许ONU2发送3200bytes。 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

(1) DBA举例(B) OLT收到ONU1的请求后,更新polling table 。
ONU2发送数据,并请求下一次的带宽(5700bytes) 。 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

DBA举例(C) OLT根据表中的RTT计算出ONU2发送完的时间,并在适当的时刻发送grant允许ONU3发送数据。
ONU3发送数据,并请求下一次带宽(4400bytes),OLT更新polling table中ONU2的数据。 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

RTT=T2-T1 EPON的测距技术补偿因ONU距离不同而产生的时延差异：RTT（Round Trip Time）
在注册过程中，ONU对新加入的ONU启动测距过程 OLT使用RTT来调整每个ONU的授权时间 RTT=T2-T1 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

GPON适合于少数对带宽要求高、需要提供电信级服务质量，且对成本不敏感的多业务需求的企事业单位的接入。
EPON/GEPON主要面向对带宽要求高、对业务质量和网络安全要求不是太高、对成本敏感的以太网业务为主的中小型企事业单位的接入；如果成本进一步下降，也将作为FTTH的主要手段直接面向高端个人用户。 GPON适合于少数对带宽要求高、需要提供电信级服务质量，且对成本不敏感的多业务需求的企事业单位的接入。 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

运营商选择不同的PON业务应用模式 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

EPON运营商组网应用 HOUSE ENTERPRISE BUILDING 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司
NETWOK Management Voice Gateway Server BRAS ROUTER OLT (S7500) OLT (S7500) Splitter Splitter ET204 ET300 31系列ONU PC Router Router PC Video-Phone Router PC IP-Phone L2 Switch L2 Switch IP-Phone IP TV IP TV IP TV HOUSE ENTERPRISE BUILDING 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

EPON行业组网应用 S7500 (OLT) 10GE S7500 (OLT) GE GE 10GE 10GE 分光器 S7500
ONU 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

FTTH应用场景承载网室外楼内布线全部为光纤，没有铜缆业务接入类型丰富，根据终端类型而定接入点多，每个家庭独享ONT终端
PC CATV IPTV网络 PHONE ONT IPTV SS 城域网承载网光交接箱（内置splitter）光配线箱 OLT 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

小区接入FTTB应用场景对于LAN已经入户的小区可以采用FTTB的方式，EPON+LAN是目前比较成熟的EPON接入模式
IP 城域网网管 OLT S7500 ONU通过二层交换机连接最终用户，保护已有LAN投资认证计费分光器社区中心机房使用31系列ONU接入多个用户，适合新建网络交接箱分光器就近接入 EPON构建的宽带接入社区 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

商务楼宇FTTB应用场景适用于写字楼中有多家小公司的情况每个公司一个ONU，按需分配带宽 ONU通过交换机或路由器与公司内部网络相连接
IP 城域网网管认证计费 OLT S7500 ONU ET300 分光器(1:n) 31系列ONU 商务写字楼 ONU ET204 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

FTTB关键问题－OLT覆盖范围光纤损耗系数×传输距离＋光分路器插损＋活动连接头损耗＋ODN光通道衰耗＋光缆线路富余度<EPON R-S点允许的最大衰耗分光器插损 1x2 3.6 1x4 7.3 1x8 10.7 1x16 14 1x32 17.5 EPON采用1000BASE-PX20时，上、下行R-S允许的最大衰耗都是25dB 光纤衰耗系数(含熔接损耗)：0.4dB/km(上行)，0.3dB/km(下行) 光缆线路富余度传输距离<=5km，取2dB 传输距离<=10km，取2~3dB 传输距离>10km，取3dB 活动连接头损耗：0.5dB/个 OLT的覆盖范围城市（典型情况7个活接头) 1:32分光：5km 农村（典型情况5个活接头） 1:32分光时：6.5km 1:16分光时：13.75km 1:8分光时：20km 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

承载网 FTTB（xPON＋LAN）应用模式
主要应用于新建小区场合，该种模式满足高带宽业务接入要求，节省纤芯和上行数据端口资源，建网成本较FTTH模式低。末端采用五类网线，铜线接入距离在100米以内，一般ONU设备放在楼内。承载网 SS IPTV网络城域网光交接箱（内置splitter） PC PHONE IPTV 模式一模式二 ONU OLT HUB 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

IPTV(组播)应用场景 …… IP 城域骨干网 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司 IP TV流媒体服务器 Router
OLT (S75000) 组播复制点 OLT在处理组播报文时利用PON下行的天然广播特性传播报文，相当于按分光比（最大1:32）提高了设备的组播复制能力；分光器(1:32) …… 31系列ONU ET204 楼道交换机家庭网关 IPTV用户 IPTV用户 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

EPON广电应用场景一同时支持IPTV与传统CATV，利用EPON网络光缆传输CATV信号，避免重复铺设光缆； . . . .
PSTN Internet CATV 10－20KM IP 城域网 IPTV 分光器分离器 ET204 IP电话 WDM 1550nm CATV信号 PC机 CATV信号 WDM 合波器传统电视流媒体服务器 S7500 用户端局端同时支持IPTV与传统CATV，利用EPON网络光缆传输CATV信号，避免重复铺设光缆； 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

EPON广电应用场景二同时支持IPTV与传统CATV，双纤到楼，利用EPON网络光缆传输宽带业务数据信号和回传数字电视数据信号
PSTN Internet CATV 10－20KM 1550nm CATV信号 IP 城域网光端机光接收机 EOC合成器 IPTV 分光器同轴分配网 IP电话 S3100 EOC终端 CATV信号 PC机合波器流媒体服务器 S7500 传统电视用户端局端同时支持IPTV与传统CATV，双纤到楼，利用EPON网络光缆传输宽带业务数据信号和回传数字电视数据信号 EPON+EOC方式充分保护利用已有的HFC网络，附EOC图片.ppt 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

EPON广电应用场景 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

边远地区解决方案对于边远地区用户，采用EPON接入技术，只需要一根光纤就可以解决多个远距离用户的接入；
距离较远：10－20KM ET300 S7500 分光器局端 ET300 ET300 ET300 对于边远地区用户，采用EPON接入技术，只需要一根光纤就可以解决多个远距离用户的接入；适用于相对比较集中的一组远距离用户的接入；边远地区 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

视频监控解决方案 ONU OLT ONU ONU ONU ONU ONU ONU ONU 在摄像机前端放置视频编解码器和ONU，通过无源光网络传输至派出所的S7500交换机，直接通过IP网络及相关视频监控软件进行软调度，将监控网络全面IP化； 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

xDSL线路改造，有利于原来的铜缆资源的利用
GPON + xDSL 解决方案 xDSL线路改造，有利于原来的铜缆资源的利用 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

应用场景：农村新建或改造场合。例如：农村信息化，长距离接入，有效防止铜缆被盗。业务类型：高速上网、语音
FTTV应用模式应用场景：农村新建或改造场合。例如：农村信息化，长距离接入，有效防止铜缆被盗。业务类型：高速上网、语音 PSTN （不推荐） SS IPTV网络（推荐） FE OLT xDSL modem 城域网 POTS POTS 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

1 x N EPON应用场景—3G基站的传输高性价比的固定移动融合承载层解决方案同SDH PDH 相比，较少的投资
Internet BTS/Node B SS EPON ONT E1 IP/MPLS Network EPON PSTN Splitter 1 x N E1 Business PBX SDH Network EPON ONT E1 C200/C220 N*E1 PLMN/3G EPON BSC/RNC ADSL2+/VDSL2 ZXDSL 9806H 高性价比的固定移动融合承载层解决方案同SDH PDH 相比，较少的投资实测可以满足3级钟的定时传递要求 Home IPTV PC Phone 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

共赢美好未来-PON发展的目标 88/21 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

including Ethernet, TDM, ATM
GPON与EPON应用的比较 P2MP GPON EPON 标准 ITU.T IEEE 速率 2.488G/1.244G 1.25G/1.25G 分光比 1:64~1:128 1:16~1:32 承载 ATM, Ethernet, TDM Ethernet 带宽效率 92% 72% QOS Very good， including Ethernet, TDM, ATM Good, only ethernet 光模块等级 Class A/B/C Px10/Px20 测距 EqD 逻辑等距 RTT DBA 标准格式厂家自定义 OAM ITU-T G.984 OMCI (强) Ethernet OAM（弱，厂家扩展） 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

GPON与EPON应用的比较 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

GPON与EPON主要技术指标对比设备类型光器件类型最大允许衰减 1310nm 1490nm EPON 1000BASE-PX20
24dB 23.5dB GPON B+ 28dB 当光分路比为1:16时，PON应支持20km的最大物理距离；当光分路比为1:32时，PON应支持10km的最大物理距离。GPON比EPON支持的最大物理距离更远。 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

EPON/GEPON技术 EPON和GEPON的基本差别就是标准化，前者往往指非标设备，后者指符合IEEE802.3ah规范的设备技术的核心部分采用以太网技术。在EPON/GEPON中，根据IEEE802.3以太网协议，传送的是可变长度的数据包。由于以太网适合携带IP业务，与APON相比，极大地减少了传输开销。 EPON/GEPON能够提供高达1Gbit/s的上下行带宽。传输距离最大10-20KM。支持的光分路比大于16。 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

EPON/GEPON技术 EPON/GEPON融合了PON和以太网的优点，系统结构更简化，标准宽松，成本更低；1Gbit/s的高速宽带，且易于升级；与现有的以太网兼容，无需协议转换；具有同时传输TDM、IP数据和视频广播的能力等优点。随着多协议标签交换（MPLS）等新的IP服务质量(QoS)技术的采用，也可提供一定的QoS保证。 EPON/GEPON技术目前仍难以支持实时业务的服务质量；在安全性、可靠性等方面与电信级的服务相比仍有差距。 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

GPON技术 GPON技术针对1Gbit/s以上的PON标准，除了对更高速率的支持外，还是一种更佳、支持全业务、效率更高的解决方案。
引入通用成帧协议(GFP) ，能将任何类型和速率的业务进行原有格式封装后经由PON传输，而且GFP帧头包含帧长度指示字节，可用于可变长度数据包的传递，提高了传输效率。因此能更简单、通用、高效地支持全业务。 GPON提供1.244和2.488Gbit/s的下行速率和所有标准的上行速率。传输距离可达20KM(逻辑60KM)。支持的光分路比在64-128之间。与EPON力求简单的原则相比，GPON更注重多业务和QoS保证；能够简单、通用、高效的透明传送各种业务；具有前所未有的高比特率、高带宽；非对称特性更能适应未来的FTTH宽带市场；传输距离更远、覆盖范围更广。但是GPON标准复杂且开发较晚，技术尚不成熟，其成本相对EPON仍显较高。 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

EPON技术和设备已基本成熟，中国电信已完成系统级的全面互联互通，商用芯片和设备均较多；；
EPON VS GPON 小结技术现状与应用概况 EPON技术和设备已基本成熟，中国电信已完成系统级的全面互联互通，商用芯片和设备均较多；； GPON标准基本完成，但目前技术和设备不成熟，进度明显落后于EPON，没有完整的商用芯片解决方案，设备厂商提供的设备OLT均采用FPGA（现场可编程门阵列）实现，无法互通。尚无规模商用，但欧美运营商非常重视GPON，均在一定场合表明将选择GPON，目前实现的FTTx网络采用点到点或BPON，实际量较小。简单比较 EPON和GPON均能满足未来较长时期的需求（中国电信中长期规划） GPON在技术标准完善程度、带宽效率、QoS、TDM业务承载以及OAM管理等方面具有一定的潜在优势 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

EPON在产业化进程、商用经验、标准简单化等方面有明显的优势；
EPON VS GPON 小结 EPON在产业化进程、商用经验、标准简单化等方面有明显的优势；技术选择的时机是关键：业务能力、技术优劣、产业链、成本、时间运营商方向电信：近期一两年，EPON是商用的重点；GPON重点进行评估和试验移动：重点放在GPON上 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

EPON/GEPON简单、高速、成本低、用户面广，技术、产品相对GPON成熟，是中近期可以大力发展的无源技术。
GPON的市场定位与EPON不同，两者相互补充的。 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

未来向10G PON网络演进分析下行1.25G/芯，上行1.25G/芯 EPON向10G EPON演进下行10G/芯，上行1.25G/芯下行1.25G＋10G/芯，上行1.25G/芯 GPON向10G GPON演进下行2.5G/芯，上行1.25G/芯下行10G/芯，上行2.5G/芯下行2.5G＋10G/芯，上行1.25G＋2.5G/芯结论：鉴于PON属于接入网技术，采用点对多点树形结构组网，不同系统可在不同光纤上独立部署，系统间可不进行互通，所以现阶段无论选用GPON或EPON，均不影响未来部署10G EPON或10G GPON。 99 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

《中国电信基于PON 的光纤接入工程设计规范（暂行）》《中国电信基于PON 的光纤接入工程施工和验收规范（暂行）》工信部定额质检中心编制
中国电信集团发布《中国电信基于PON 的光纤接入工程设计规范（暂行）》《中国电信基于PON 的光纤接入工程施工和验收规范（暂行）》工信部定额质检中心编制《PON 的光纤接入预算定额》（已进入审批阶段） 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

新春快乐兔年吉祥 2018年11月28日中国通信服务福建工程公司

Passive Optical Network

Similar presentations

Presentation on theme: "Passive Optical Network"— Presentation transcript:

Similar presentations

About project

反馈

请登录

Auth with social network:

Passive Optical Network

Similar presentations

Presentation on theme: "Passive Optical Network"— Presentation transcript:

Similar presentations

About project

反馈