PON網(wǎng)絡(luò)技術(shù)原理概述

1、PON 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)原理概述什么是PON?Passive Optical Network 無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)OLTONUOptical Line Terminal 光線路終端Optical Network Unit 光網(wǎng)絡(luò)單元 Passive Optical Splitter 無(wú)源分光器PSTNInternetCATVONUONUPON是無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)稱(chēng)（Passive Optical Network ）； PON由光線路終端OLT（Optical Line Terminal）、光網(wǎng)絡(luò)單元 ONU（ Optical Network Unit）和光分配網(wǎng)絡(luò)ODN（Optical Distribution N

2、etwork）組成； PON是一種點(diǎn)到多點(diǎn)（P2MP）結(jié)構(gòu)的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)；Passive Optical Splitter 無(wú)源分光器ODN（Optical Distribution Network）光分配網(wǎng)絡(luò)GPON原理-數(shù)據(jù)復(fù)用GPON系統(tǒng)采用WDM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)單纖雙向傳輸（強(qiáng)制）。為了分離同一根光纖上多個(gè)用戶(hù)的來(lái)去方向的信號(hào)，采用以下兩種復(fù)用技術(shù)：下行數(shù)據(jù)流采用廣播技術(shù)；上行數(shù)據(jù)流采用TDMA技術(shù)。1490nm1310nmGPON原理-下行數(shù)據(jù)廣播方式GPON原理-上行數(shù)據(jù)TDMA方式GPONEPON標(biāo)準(zhǔn)ITU.TIEEE速率2.488G/1.244G1.25G/1.25G分光比1:641:

3、1281:161:32數(shù)據(jù)封裝協(xié)議GEM/ATMEthernet帶寬效率92%72%線路編碼NRZ8B/10B光預(yù)算Class A/B/CPx10/Px20測(cè)距EqD 邏輯等距RTTDBA標(biāo)準(zhǔn)格式廠家自定義TDM支持CESoP / NativeCESoPONT互通OMCI無(wú)OAM強(qiáng)弱，廠家擴(kuò)展應(yīng)用模式多業(yè)務(wù)/ FTTx純數(shù)據(jù)成熟度大廠商參加小廠商運(yùn)營(yíng)商的選擇運(yùn)營(yíng)商企業(yè)網(wǎng)GPON與EPON的比較COCurbCustomerPremiseFTTCFTTBOLTOLT光接入網(wǎng)架構(gòu)DSLAM250-700mUrban Coverage3.5-5kmRemote BusinessxDSL 220Mbps

4、OLTFTTHODNMDUONTONUOptical Line TerminationOptical Networks TerminationOptical Networks UnitMulti-Dwelling Unit2.5Gbps Down /1.25Gbps Up2.5Gbps Down /1.25Gbps Up2.5Gbps Down /1.25Gbps UpGPON網(wǎng)絡(luò)基本性能參數(shù) GPON提供以下幾種異步傳輸速率： 0.15552 Gbit/s up, 1.24416 Gbit/s down0.62208 Gbit/s up, 1.24416 Gbit/s down1.24416

5、 Gbit/s up, 1.24416 Gbit/s down0.15552 Gbit/s up, 2.48832 Gbit/s down0.62208 Gbit/s up, 2.48832 Gbit/s down1.24416 Gbit/s up, 2.48832 Gbit/s down（目前的主流支持速率）2.48832 Gbit/s up, 2.48832 Gbit/s down 支持最大物理距離為：20km 支持最大距離差為：20km 最大分光比為1：128GPON網(wǎng)絡(luò)保護(hù)方式Type B同一臺(tái)OLT設(shè)備上有兩個(gè)GPON接口. 此種保護(hù)方式僅限于主干光纖出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切換到備用

6、系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)骨干光纖的保護(hù)。保護(hù)對(duì)象僅限于OLT與ODN之間的光纖故障和OLT單板硬件故障Type B單歸屬保護(hù)Type B雙歸屬保護(hù)兩臺(tái)OLT設(shè)備上各一個(gè)GPON接口. 此種保護(hù)方式僅限于主干光纖出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切換到備用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)骨干光纖的保護(hù)。保護(hù)對(duì)象僅限于OLT與ODN之間的光纖故障和OLT硬件故障GPON網(wǎng)絡(luò)保護(hù)方式Type COLT和ONT上均有兩個(gè)GPON接口。OLT的GPON接口要工作在1:1模式下，兩個(gè)PON口在同一臺(tái)OLT。此種保護(hù)方式一種全保護(hù)光纖倒換方式，OLT與ONU之間有完全不同的兩條通路，可以保證各種故障都得到恢復(fù) 。實(shí)現(xiàn)難度較大，成本較高。其中一個(gè)端

7、口試種處于空閑狀態(tài)，造成系統(tǒng)帶寬利用率低。Type C單歸屬保護(hù)Type C雙歸屬保護(hù)OLT和ONT上均有兩個(gè)GPON接口。OLT的GPON接口要工作在1:1模式下，兩個(gè)PON口在兩臺(tái)不同OLT。此種保護(hù)方式一種全保護(hù)光纖倒換方式，OLT與ONU之間有完全不同的兩條通路，可以保證各種故障都得到恢復(fù) 。實(shí)現(xiàn)難度較大，成本較高。其中一個(gè)端口試種處于空閑狀態(tài)，造成系統(tǒng)帶寬利用率低。GPON復(fù)用結(jié)構(gòu)IFponONUONUONUT-CONTPortT-CONTPortPortT-CONTT-CONTPortPortPortPortPort不同的ONU用ONU-ID標(biāo)識(shí)不同的T-CONT用Alloc-ID

8、標(biāo)識(shí)不同的GEM-PORT用Port-ID標(biāo)識(shí)OLTONTT-CONTT-CONTGEM PortGEM PortGEM Port：業(yè)務(wù)的最小承載單位。T-CONT: Transmission Containers。主要用來(lái)傳輸上行數(shù)據(jù)的單元，引入T-CONT主要是為了解決上行帶寬動(dòng)態(tài)分配，以提高線路利用率 。IF pon：GPON接口。業(yè)務(wù)根據(jù)映射規(guī)則先映射到GEM Port中，然后在映射到T-CONT中進(jìn)行上行傳輸。GEM port可以靈活的映射到T-CONT中，一個(gè)GEM Port可以映射到一個(gè)T-CONT中去，多個(gè)GEM Port也可以映射到同一個(gè)T-CONT中。一個(gè)ONU的GPON接

9、口中可以包含一個(gè)或多個(gè)T-CONT。DBA概念什么是DBA? - DBA, Dynamically Bandwidth Assignment(動(dòng)態(tài)帶寬分配) - DBA是一種能在微秒或毫秒級(jí)的時(shí)間間隔內(nèi)完成對(duì)上行帶寬的動(dòng)態(tài)分配的機(jī)制為什么需要DBA？ - 可以提高PON端口的上行線路帶寬利用率 - 可以在PON口上增加更多的用戶(hù) - 用戶(hù)可以享受到更高帶寬的服務(wù)，特別是那些對(duì)帶寬突變比較大的業(yè)務(wù)GPON系統(tǒng)的AES加密處理OLT使用128位AES加密算法GPON支持下行廣播數(shù)據(jù)進(jìn)行AES128加密處理只對(duì)GEM幀中的Payload進(jìn)行加密處理GPON系統(tǒng)定時(shí)進(jìn)行AES密鑰更新和切換，提高了線路

10、數(shù)據(jù)的可靠性End User1End User3ONTEnd User233133211112ONTONT133211133211OLT加密解密解密解密1133211T-CONT帶寬術(shù)語(yǔ) T-CONTs(Transmission Containers)：動(dòng)態(tài)接收OLT下發(fā)的授權(quán) ，用于管理PON系統(tǒng)傳輸匯聚層的上行帶寬分配，改善PON系統(tǒng)中的上行帶寬。T-CONT的帶寬類(lèi)型分為FB,AB,NAB,BE。 T-CONT的5種類(lèi)型，Type1,Type2,Type3,Type4,Type5。分光器衰減計(jì)算光功率衰減InputOutput1:2 分光器2:N 分光器Optical split rat

11、ioInsertion loss with connector(dB)1:2 FBT3.81:4 PLC7.41:8 PLC10.51:16 PLC13.817.01:32 PLC1:64 PLC20.52:2 FBT3.82:2 PLC4.42:4 PLC7.711.22:8 PLC2:16PLC14.52:32PLC17.62:64 PLC21.2分光器的插入損耗(1dB):光纖衰減和光功率預(yù)算光纖衰減和長(zhǎng)度有關(guān)光纖熔接點(diǎn)的衰減值一般小于0.2dB其他方面，如光纖彎曲等也可能造成衰減About 0.35 dB per kmfor 1310,1490nmTable G.984.2 Class

12、es for optical path lossClass AClass BClass BClass CMinimum loss5 dB10 dB13 dB15 dBMaximum loss20 dB25 dB28 dB30 dBNOTE The requirements of a particular class may be more stringent for one system type than for another, e.g. the class C attenuation range is inherently more stringent for TCM systems d

13、ue to the use of a 1:2splitter/combiner at each side of the ODN, each having a loss of about 3 dB.Huaweis OLT and ONU28 dB (Class B+)ItemsUnitSingle fibreOLT: OLT最小平均發(fā)送功率 Mean launched power MINdBm+1.5最大平均發(fā)送功率 Mean launched power MAXdBm5接收靈敏度 Minimum sensitivitydBm-28過(guò)載光功率 Minimum overloaddBm-8下行光功率

14、代價(jià) Downstream optical penalty dB0.5ONU: ONU最小平均發(fā)送功率 Mean launched power MINdBm0.5最大平均發(fā)送功率 Mean launched power MAXdBm5接收靈敏度 Minimum sensitivity dBm-27過(guò)載光功率 Minimum overloaddBm-8上行光功率代價(jià) Upstream optical penalty dB0.5GPON接口參數(shù)指標(biāo)（Class B+）OLTBRASONTGPON 系統(tǒng)管理模型NCE-FAN/eSightOMCISNMPACSTR069ONT 即插即用 零配置ONT

15、 集中管理ONT 遠(yuǎn)程診斷通過(guò)OMCI對(duì)ONT 進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)和管理通過(guò)TR069對(duì)ONT 的語(yǔ)音業(yè)務(wù)進(jìn)行自動(dòng)配置和管理ONT 自動(dòng)業(yè)務(wù)發(fā)放ClientGPON業(yè)務(wù)發(fā)放與終端零配置運(yùn)營(yíng)商的噩夢(mèng)應(yīng)用場(chǎng)景Service ProvisioningNMS 2000Access NetworkBilling1開(kāi)戶(hù)2配置業(yè)務(wù)網(wǎng)3Order Management啟動(dòng)終端，利用序列號(hào)進(jìn)行注冊(cè)O(shè)NTONTONTONTCRM用戶(hù)把終端交給用戶(hù)12完成OLT數(shù)據(jù)自動(dòng)配置終端需要完成初始配置（如業(yè)務(wù)系統(tǒng)信息、數(shù)據(jù)配置等）才能投入正常使用，運(yùn)營(yíng)商完成這些配置得投入大量人力；支持終端零配置和終端即插即用，節(jié)省運(yùn)營(yíng)商投入終端

16、業(yè)務(wù)開(kāi)通與初始配置的人力。靈活的GPON配置方案STB3利用OMCI完成ONT的數(shù)據(jù)配置BRASAAA ServerIP Core ASP/ISP CPEMSEEthernetOLTSoftswitchInternetVoD ServerMiddlewareNMSTL1/CORBA/APIBB service platformCarriers OSSNotificationGPON Triple Play 解決方案IPTVPhonePCSFUPhonePCSBUCPEMDUVDSL NSPIPVoiceCBUE1FE ODNSplitterBase stationGPON RF 業(yè)務(wù)解決方案EDFA（Erbium Doped Fiber Amplifier）OpticalCouplers（WDM）OLT(Optical Line Terminal)ONU(Optical Network Terminal)CentralOfficeVideo15