GPON技術(shù)培訓(xùn)-顧生華課件

1、GPON技術(shù)培訓(xùn) 考慮到未來許多的寬帶應(yīng)用，越來越多的國(guó)家認(rèn)識(shí)到必須盡早突破接入“瓶頸”，而光纖是今為止最好的傳輸媒介。本文主要分析 GPON技術(shù)的產(chǎn)生背景、應(yīng)用、基本概念和特點(diǎn)，以及GPON系統(tǒng)的管理模式和終端的業(yè)務(wù)發(fā)放模式。 前 言第1章 PON基本概念第2章 光接入網(wǎng)概述第3章 GPON協(xié)議分析第4章 GPON關(guān)鍵技術(shù)第5章 GPON承載的基本業(yè)務(wù)第6章 GPON系統(tǒng)的管理和業(yè)務(wù)發(fā)放模式內(nèi)容介紹ServiceAccessCoreX.25ADSLEthernetPSTNIPATMFRGSM/GPRSCDMACablePDHSDHWireless VoiceWireless DataHigh

2、 SpeedInternet VoiceStreamingDial-upVoIPMessageFTTH GPONDSLWirelessEth/IP/MPLSAggregation NetworkLocation &PresenceMessageOnline GamingVoiceDataVideoStorageDirectory接入網(wǎng)的發(fā)展All IPPassive Optical Network 無源光網(wǎng)絡(luò)OLTONUOptical Line Terminal 光線路終端Optical Network Unit 光網(wǎng)絡(luò)單元 Passive Optical Splitter 無源分光器PSTN

3、InternetCATVONUONU PON是一種點(diǎn)到多點(diǎn)（P2MP）結(jié)構(gòu)的無源光網(wǎng)絡(luò)； PON由光線路終端OLT（Optical Line Terminal）、光網(wǎng)絡(luò)單元 ONU（ Optical Network Unit） 和無源分光器POS（Passive Optical Splitter）組成；Passive Optical Splitter 無源分光器什么是PON?GPON（Gigabit-capable Passive Optical Networks）三大優(yōu)勢(shì)： 1、更遠(yuǎn)的傳輸距離：采用光纖傳輸，接入層的覆蓋半徑20KM； 2、更高的帶寬：對(duì)每用戶下行2.5G/上行1.25G（物

4、理層）； 3、分光特性：局端單根光纖經(jīng)分光后引出多路到戶光纖，節(jié)省光纖資源。GPON支持Tripleplay業(yè)務(wù)，可提供全業(yè)務(wù)競(jìng)爭(zhēng)方案可以有效解決雙絞線接入的帶寬瓶頸，滿足用戶對(duì)高帶寬業(yè)務(wù)的需求，如高清電視、實(shí)況轉(zhuǎn)播等，GPON是三網(wǎng)合一的上佳方案。GPON標(biāo)準(zhǔn)完善，綜合業(yè)務(wù)支持好，技術(shù)要求高全球大運(yùn)營(yíng)商的選擇1Mbps3M8M25M100MADSL/ADSL2+Copper BasedVDSL / ADSL2+Copper BasedPONFiber Based2002200320062010時(shí)間帶寬互聯(lián)網(wǎng)視頻會(huì)議遠(yuǎn)程控制接入技術(shù)業(yè)務(wù)需求VoD標(biāo)清電視視頻會(huì)議Game實(shí)況TVVoDHDTV3

5、km2km10dB）突發(fā)接受快速AGC (動(dòng)態(tài)范圍 20dB)連續(xù)發(fā)送模塊突發(fā)發(fā)送模塊0# ONT0# ONU1# ONU0# ONU1# ONU0# ONT0# ONU1# ONU0# ONT有快速AGC接收無快速AGC閾值線恢復(fù)出來的數(shù)據(jù)到達(dá)OLT的信號(hào)及閾值建立ONT/ONU發(fā)出的信號(hào)連續(xù)接收模塊突發(fā)接收模塊PON關(guān)鍵技術(shù)-突發(fā)光電技術(shù)ONU3ONU2ONU1OLTOLT通過Ranging測(cè)距過程獲取ONU的往返延遲RTD（Round Trip Delay），從而指定合適的均衡延時(shí)參數(shù)EqD（Equalization Delay），保證每個(gè)ONU發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)不會(huì)在分光器上產(chǎn)生沖突。 OLT

6、獲取序列號(hào)和Ranging的過程都需要開窗，即Quiet Zone，暫停其他ONU的上行發(fā)送通道。GPON關(guān)鍵技術(shù)-測(cè)距什么是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 - 用戶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)DBA概念GPON系統(tǒng)采用SBA+DBA的方式來實(shí)現(xiàn)帶寬的有效利用，TDM業(yè)務(wù)通過SBA指配帶寬以保證其高QoS，其他一些業(yè)務(wù)可

7、以通過DBA來動(dòng)態(tài)分配帶寬。DBA的實(shí)現(xiàn)與QoS的保障機(jī)制有密切關(guān)系。GPON系統(tǒng)通過狀態(tài)的上報(bào)以及OLT業(yè)務(wù)監(jiān)視（非狀態(tài)上報(bào)）支持動(dòng)態(tài)帶寬分配。GPON的狀態(tài)上報(bào)DBA存在3種機(jī)制：PLOu-State Ind DBA;DBRu-Piggy-back DBA;Payload DBA;DBA功能的實(shí)現(xiàn)機(jī)制主要包括以下幾個(gè)部分：OLT或ONU進(jìn)行擁塞檢測(cè);向OLT報(bào)告擁塞狀態(tài);按照指定參數(shù)更新OLT分配帶寬;OLT按照新分配的帶寬和T-CONT類型發(fā)送授權(quán);DBA操作的管理。DBA提高最大帶寬利用率無DBA,利用率40%有DBA,利用率達(dá)到80%減小平均時(shí)延無DBA:100ms有DBA:10ms

8、DBA在利用率和延遲指標(biāo)上帶來的優(yōu)勢(shì)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的帶寬類型分為FB,AB,NAB,BE。 T-CONT的5種類型，Type1,Type2,Type3,Type4,Type5。T-CONT帶寬術(shù)語根據(jù)業(yè)務(wù)的優(yōu)先級(jí)，系統(tǒng)對(duì)每個(gè)ONU設(shè)置SLA，對(duì)業(yè)務(wù)的帶寬進(jìn)行限制。 最大帶寬和最小帶寬是對(duì)每個(gè)ONU的帶寬進(jìn)行極限限制，保證帶寬根據(jù)業(yè)務(wù)的優(yōu)先級(jí)不同而不同，一般語音業(yè)務(wù)的優(yōu)先級(jí)最高，視頻業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)次之，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的優(yōu)先級(jí)最低。OLT根據(jù)業(yè)

9、務(wù)和SLA及ONU的實(shí)際情況進(jìn)行帶寬許可，優(yōu)先級(jí)高的可以得到更高的帶寬，滿足業(yè)務(wù)需求。T-CONT類型和帶寬類型之間的關(guān)系GTC PON系統(tǒng)架構(gòu)是下行方向?yàn)閺V播方式，上行方向?yàn)門DMA方式，所以只對(duì)上行方向的業(yè)務(wù)流提供QoS處理。 QoS處理的最小單元是T-CONT，T-CONT可以看作是ONU業(yè)務(wù)流的承載容器，調(diào)度機(jī)制是DBA（動(dòng)態(tài)帶寬分配）。 DBA的算法是GTC的QoS處理性能的關(guān)鍵。GEM 在GEM層主要是針對(duì)每個(gè)GEM Port進(jìn)行業(yè)務(wù)流分類，類似于DSLAM的單PVC多業(yè)務(wù)的處理方式。 針對(duì)流分類后的業(yè)務(wù)分別進(jìn)行優(yōu)先級(jí)修改、流量監(jiān)管和轉(zhuǎn)發(fā)處理。ETH/TDM TDM業(yè)務(wù)（非電路仿真

10、方式）為面向連接，系統(tǒng)可以通過靜態(tài)配置帶寬嚴(yán)格保證面向連接的QoS。 ETH業(yè)務(wù)（包括電路仿真方式的TDM業(yè)務(wù)）主要是基于二層VLAN、COS等標(biāo)識(shí)進(jìn)行業(yè)務(wù)的QoS處理， QoS主要處理機(jī)制分為流分類、監(jiān)管、隊(duì)列調(diào)度、擁塞處理、整形，它們的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度是影響QoS處理性能的關(guān)鍵GPON中的QoS處理ETH/TDMGEMGTCFlow control/ClassificationGPON 業(yè)務(wù)承載層GPON QoS處理機(jī)制T-CONT/DBAVLAN/COS/PQ/GTS/POLICINGEnd User1End User3ONTEnd User233133211112ONTONT13321113

11、3211OLT加密解密解密解密1133211GPON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)定期的進(jìn)行AES密鑰交換和更新，提高了線路數(shù)據(jù)的可靠性。密鑰更換由OLT發(fā)起密鑰更換請(qǐng)求，ONU響應(yīng)并將生成的新的密鑰，并分兩部分發(fā)給OLT，且重復(fù)發(fā)送三次 ，OLT收到了新的密鑰后，就要開始進(jìn)行密鑰切換，將使用新的密鑰的幀號(hào)通過相關(guān)的命令通知ONU（也是三次） ，ONU在相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀上切換校驗(yàn)密鑰。AES: Advanced Encrypt System一種國(guó)際通用的加密算法GPON系統(tǒng)的AES加密處理Forward Error Correct

12、ion, FEC 。 一種基于Reed-Solomon的塊編碼算法，F(xiàn)EC碼字由定長(zhǎng)數(shù)據(jù)塊和冗余位構(gòu)成。GPON在傳輸層使用FEC算法可以將線路傳輸?shù)恼`碼率降低到10E-15,可以避免數(shù)據(jù)重傳。GPON系統(tǒng)上、下行均支持FEC處理。對(duì)PCBd和Payload一起進(jìn)行FEC處理，提高了數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量。FEC處理InputOutput1:2 分光器2:N 分光器 10 log(0.5) = - 3.011:2 分光器衰減為3.01 dB 1:16分光器衰減為12.04 dB 1:64分光器衰減為18.06 dB光功率衰減分光器衰減計(jì)算分光器的插入損耗( Multi-Play業(yè)務(wù)承載方式： 多Gemp

13、ort多業(yè)務(wù) 單Gemport多業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)流映射： user-vlan、802.1P、Eth PHY單一或 混合的業(yè)務(wù)流到Gemport映射規(guī)則GPON Triple-Play 端到端解決方案CESoP方式TDMB扣板GEM-TDMGPBANative方式GPBC無扣板，普通以太方式走背板路由到另一塊上行板OLT支持Native和CESoP兩種TDM處理方式。GPON強(qiáng)大的QoS能力，可確保TDM業(yè)務(wù)的端到端延時(shí)、Jitter和誤碼率指標(biāo)。針對(duì)GPON的定長(zhǎng)幀傳輸特點(diǎn)，TDM在GPON線路上承載具有天然優(yōu)勢(shì)。TDMoGEM的實(shí)現(xiàn)是將TDM幀直接封裝到GEM幀中進(jìn)行傳輸。在GPON線路上給封裝有T

14、DM幀的GEM給與最高的優(yōu)先級(jí)，保證TDM的傳輸質(zhì)量。在同步方面，系統(tǒng)采用統(tǒng)一的8K時(shí)鐘進(jìn)行全網(wǎng)同步。ONTOLTCOLESplitterONTBUSINESSPBXPBXE1/T1ODNE1/T1E1/T1FEPSTNONT應(yīng)用場(chǎng)景：解決移動(dòng)基站和商業(yè)用戶PBX語音接入的TDM業(yè)務(wù)傳輸 GPON TDM 業(yè)務(wù)解決方案xDSL線路改造，有利于原來的銅纜資源的利用 GPON + xDSL 解決方案GPON RF 業(yè)務(wù)解決方案EDFA（Erbium Doped Fiber Amplifier）OpticalCouplers（WDM）OLT(Optical Line Terminal)ONU(Opt

15、ical Network Terminal)CentralOfficeVideo1550nmVoice/Data& Video1490/1310nm，1550nmVoice/DataDownstream1490nmUpstream 1490nmCustomerPremisesOptical SplitterVideo（RF）IPVoice and Data1250MbpsVoice and Data2500MbpsVideoAnalog TVDigital TVHD/VOD42Mhz550Mhz860MhzUpstreamDownstream1310nm1490nm1550nm第1章 PON基

16、本概念第2章 光接入網(wǎng)概述第3章 GPON協(xié)議分析第4章 GPON關(guān)鍵技術(shù)第5章 GPON承載的基本業(yè)務(wù)第6章 GPON系統(tǒng)的管理和業(yè)務(wù)發(fā)放模式內(nèi)容介紹物理層OAM消息有三種類型：嵌入式OAM，PLOAM消息，OMCI消息。嵌入式OAM和PLOAM通道信息用于對(duì)物理層和GTC層進(jìn)行管理。嵌入式OAM通道通過GTC幀頭中域格式信息來提供(BW Map，DBRu等)。 （功能包括：帶寬授權(quán)，動(dòng)態(tài)帶寬分配信令等）PLOAM通道涉及ONU注冊(cè)、加密，Boot OMCI等功能OMCI提供了更高層次的統(tǒng)一的管理系統(tǒng)通道，用于管理在GTC層上層定義的業(yè)務(wù)GPON管理中的基本消息類型OLTBRASONTiMa

17、nager N2000 BMSOMCISNMPONT 即插即用 零配置ONT 集中管理ONT 遠(yuǎn)程診斷通過OMCI對(duì)ONT 進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)和管理ONT 自動(dòng)業(yè)務(wù)發(fā)放ClientGPON 系統(tǒng)管理模型運(yùn)營(yíng)商的噩夢(mèng)應(yīng)用場(chǎng)景業(yè)務(wù)發(fā)放系統(tǒng)NMS 2000Access NetworkBilling1開戶2下發(fā)數(shù)據(jù)配置3訂單管理系統(tǒng)啟動(dòng)終端，利用序列號(hào)進(jìn)行注冊(cè)O(shè)NTONTONTONTCRM用戶給用戶發(fā)放終端12自動(dòng)完成OLT的數(shù)據(jù)配置的的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)商投入終端業(yè)務(wù)開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GPON業(yè)務(wù)發(fā)放與終端零配置SoftX3000Service ProvisioningIADMSAccess