無源光網(wǎng)絡(luò)PON概述

無源光網(wǎng)絡(luò)PON概述中興通訊學(xué)院方案規(guī)劃部提綱PON無源光網(wǎng)絡(luò)概述EPON原理EPON在光進銅退中的應(yīng)用模式點到點光接入（MC）方式點到多點光接入方式點到點以太接入APONFTTH的主要技術(shù)EPONGPON小區(qū)交換機接入技術(shù)比較（PONvsMC）MC技術(shù)的兩種使用方式：點到點以太接入N根光纖，2N個光收發(fā)器管理獨立小區(qū)交換機接入只需鋪設(shè)1或2根光纖到小區(qū)2N+2個光收發(fā)器設(shè)備占用局端機房空間小在傳輸過程中需要有源設(shè)備設(shè)備分級管理PON的接入方式：只需鋪設(shè)1或2根光纖到小區(qū)需N+1個光收發(fā)器設(shè)備占用局端機房空間最小傳輸中不需有源設(shè)備設(shè)備集中管理局端用戶局端用戶小區(qū)交換機以32個結(jié)點為例32/64根光纖64個收發(fā)器P2PP2P1/2根光纖66個收發(fā)器局端用戶分光器P2MP1根光纖33個收發(fā)器PON的定義和組成PON（PassiveOpticalNetwork）無源光網(wǎng)絡(luò)的定義

PON是一種應(yīng)用于接入網(wǎng)，局端設(shè)備（OLT）與多個用戶端設(shè)備（ONU/ONT）之間通過無源的光纜、光分/合路器等組成的光分配網(wǎng)（ODN）連接的網(wǎng)絡(luò)。在OLT(光線路終端)和ONU(光網(wǎng)絡(luò)單元)之間的ODN(光分配網(wǎng)絡(luò))沒有任何有源電子設(shè)備的光接入網(wǎng)。無源光網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成OLT（OpticalLineTerminal）－光線路終端ONU（OpticalNetworkUnit）－光網(wǎng)絡(luò)單元ONT（OpticalNetworkTerminal）－光網(wǎng)絡(luò)終端ODN（OpticalDistributionNetwork）－光分配網(wǎng)PON的定義和組成（續(xù)）PON單纖雙向傳輸機制PON系統(tǒng)采用WDM技術(shù)，實現(xiàn)單纖雙向傳輸。為了分離同一根光纖上多個用戶的來去方向的信號，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)。1490nm1310nmPON技術(shù)的優(yōu)勢相對成本低，維護簡單，容易擴展，易于升級。PON結(jié)構(gòu)在傳輸途中不需電源，沒有電子部件，因此容易鋪設(shè)，基本不用維護，長期運營成本和管理成本的節(jié)省很大無源光網(wǎng)絡(luò)是純介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，徹底避免了電磁干擾和雷電影響，極適合在自然條件惡劣的地區(qū)使用。PON系統(tǒng)對局端資源占用很少，系統(tǒng)初期投入低，擴展容易，投資回報率高提供非常高的帶寬。EPON目前可以提供上下行對稱的1.25Gb/s的帶寬，并且隨著以太技術(shù)的發(fā)展可以升級到10Gb/s。GPON則是高達2.5Gb/s的帶寬。服務(wù)范圍大。PON作為一種點到多點網(wǎng)絡(luò)，以一種扇出的結(jié)構(gòu)來節(jié)省CO的資源，服務(wù)大量用戶。用戶共享局端設(shè)備和光纖的方式更是節(jié)省了用戶投資。帶寬分配靈活，服務(wù)有保證。G/EPON系統(tǒng)對帶寬的分配和保證都有一套完整的體系?？梢詫崿F(xiàn)用戶級的SLA。PON技術(shù)概述相同的拓撲——P2MP光纖APONEPONGPON封裝協(xié)議不同F(xiàn)SAN提出，ITU-T標準化；ATM封裝；目前標準化最完善；沒有得到市場認可。IEEEEFM工作組標準化，編號802.3ah；以太網(wǎng)封裝；國內(nèi)標準已經(jīng)制定完成；產(chǎn)品開始在市場上迅速應(yīng)用。FSAN提出，ITU-T標準化G.984.x；ATM、GEM封裝；標準已經(jīng)完成；支持廠家極少。APON技術(shù)APON技術(shù)的核心部分采用ATM技術(shù)。利用ATM的集中和統(tǒng)計復(fù)用特性，提供從窄帶到寬帶等各種業(yè)務(wù)，不僅支持可變速率業(yè)務(wù)，也支持時延要求較小的業(yè)務(wù)，具有支持多業(yè)務(wù)多比特率的能力。對稱速率(155.52Mbit/s)和非對稱速率(下行622.08Mbit/s，上行155.52Mbit/s)。傳輸距離最大20KM。支持的光分路比在32-64之間。APON技術(shù)具備綜合業(yè)務(wù)接入、QoS服務(wù)質(zhì)量保證等獨有的特點；由于標準化時間較早，已有成熟商用化產(chǎn)品等等優(yōu)點。當然APON技術(shù)也存在利用ATM信元造成的傳輸效率較低；帶寬受限；系統(tǒng)相對復(fù)雜、價格較貴；需要進行協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換等缺點。EPON/GEPON技術(shù)EPON和GEPON的基本差別就是標準化，前者往往指非標設(shè)備，后者指符合IEEE802.3ah規(guī)范的設(shè)備技術(shù)的核心部分采用以太網(wǎng)技術(shù)。在EPON/GEPON中，根據(jù)IEEE802.3以太網(wǎng)協(xié)議，傳送的是可變長度的數(shù)據(jù)包。由于以太網(wǎng)適合攜帶IP業(yè)務(wù)，與APON相比，極大地減少了傳輸開銷。EPON/GEPON能夠提供高達1Gbit/s的上下行帶寬。傳輸距離最大10-20KM。支持的光分路比大于16。EPON/GEPON技術(shù)EPON/GEPON融合了PON和以太網(wǎng)的優(yōu)點，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更簡化，標準寬松，成本更低；1Gbit/s的高速寬帶，且易于升級；與現(xiàn)有的以太網(wǎng)兼容，無需協(xié)議轉(zhuǎn)換；具有同時傳輸TDM、IP數(shù)據(jù)和視頻廣播的能力等優(yōu)點。隨著多協(xié)議標簽交換（MPLS）等新的IP服務(wù)質(zhì)量(QoS)技術(shù)的采用，也可提供一定的QoS保證。EPON/GEPON技術(shù)目前仍難以支持實時業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量；在安全性、可靠性等方面與電信級的服務(wù)相比仍有差距。GPON技術(shù)GPON技術(shù)針對1Gbit/s以上的PON標準，除了對更高速率的支持外，還是一種更佳、支持全業(yè)務(wù)、效率更高的解決方案。引入通用成幀協(xié)議(GFP)，能將任何類型和任何速率的業(yè)務(wù)進行原有格式封裝后經(jīng)由PON傳輸，而且GFP幀頭包含幀長度指示字節(jié)，可用于可變長度數(shù)據(jù)包的傳遞，大大提高了傳輸效率。因此能更簡單、通用、高效地支持全業(yè)務(wù)。GPON提供1.244和2.488Gbit/s的下行速率和所有標準的上行速率。傳輸距離可達20KM(邏輯60KM)。支持的光分路比在64-128之間。GPON技術(shù)與EPON力求簡單的原則相比，GPON更注重多業(yè)務(wù)和QoS保證；能夠簡單、通用、高效的透明傳送各種業(yè)務(wù)；具有前所未有的高比特率、高帶寬；非對稱特性更能適應(yīng)未來的FTTH寬帶市場；傳輸距離更遠、覆蓋范圍更廣。但是GPON標準復(fù)雜且開發(fā)較晚，技術(shù)尚不成熟，其成本相對EPON仍顯較高，目前未到達商品化階段。PON技術(shù)基本比較PON發(fā)展趨勢APON最成熟，但業(yè)務(wù)提供能力有限、性價比低，無法滿足長遠的發(fā)展，不建議大力發(fā)展，僅滿足某些特定區(qū)域的接入需求。EPON/GEPON簡單、高速、成本低、用戶面廣，技術(shù)、產(chǎn)品相對GPON成熟，是中近期可以大力發(fā)展的無源技術(shù)。GPON透明傳輸、高速高效、電信級服務(wù)，是發(fā)展的趨勢，但成本相對高，商業(yè)化程度低，是中遠期大力發(fā)展的無源技術(shù)。GPON的市場定位與EPON不同，兩者相互補充的。提綱PON無源光網(wǎng)絡(luò)概述EPON原理EPON在光進銅退中的應(yīng)用模式EPON工作原理-幀結(jié)構(gòu)基于802.3幀格式新增LLID：用于在OLT上標識ONULLID定義定義廣播與單播實現(xiàn)

a.廣播：MODE=1或者LLID=0x7FFFb.單播：MODE=0且LLID!=0x7FFFEPON工作原理－下行在ONU注冊成動后分配一個唯一的LLID；在每一個分組開始之前添加一個LLID，替代以太網(wǎng)前導(dǎo)符的最后兩個字節(jié)；OLT接收數(shù)據(jù)時比較LLID注冊列表，ONU接收數(shù)據(jù)時，僅接收符合自己的LLID的幀或者廣播幀。廣播方式EPON工作原理－上行OLT接收數(shù)據(jù)前比較LLID注冊列表；每個ONU在由局方設(shè)備統(tǒng)一分配的時隙中發(fā)送數(shù)據(jù)幀；分配的時隙補償了各個ONU距離的差距，避免了各個ONU之間的碰撞。TDMA方式提綱PON無源光網(wǎng)絡(luò)概述EPON原理EPON在光進銅退中的應(yīng)用模式xPON幾種典型的應(yīng)用模式FTTB光纖到樓宇FTTN/C光纖到交接箱FTTV光纖到鄉(xiāng)村FTTH光纖到戶最主要的應(yīng)用模式，新建的住宅樓、商用樓宇建議采用此模式；ONU放置于樓宇內(nèi)部，一般無需專用設(shè)備間。在不具備FTTB應(yīng)用條件的情況下，可選擇此種應(yīng)用模式；一般情況下，用于光進銅不退的寬帶提速場合。農(nóng)村地區(qū)應(yīng)用，根據(jù)農(nóng)村的光纖光纜資源情況，分為光纖到行政村和光纖到自然村兩種；該類模式一步到位實現(xiàn)數(shù)據(jù)和話音綜合接入。高端住宅區(qū)可考慮該種模式；投資成本較高，僅適用于投資收益比高的地區(qū)。業(yè)務(wù)帶寬規(guī)劃單EPON接口覆蓋用戶測算 以上只是參考模型，實際PON口可覆蓋的用戶數(shù)需根據(jù)當?shù)氐膸捯蠛蛯拵B透率而定。假設(shè)一個PON接口覆蓋寬帶用戶數(shù)為n，組播+點播＋寬帶上網(wǎng)＋語音<1G 100×2.5＋10×8+n×(8＋3)×30%）+（n×4×50%）+n×0.2<1000

計算結(jié)果：n≈121，單PON口可覆蓋120左右的寬帶用戶；城市地區(qū)如按50%的寬帶滲透率計算,單PON端口可覆蓋約250用戶；農(nóng)村地區(qū)如按20%的寬帶滲透率計算，一個PON端口可覆蓋約600用戶。業(yè)務(wù)類型提供節(jié)目所需帶寬并發(fā)/在線比標清電視100套100×2.5M100%組播高清電視10套10×8M100%組播標清點播多個節(jié)目源3M/路30%高清點播多個節(jié)目源8M/路30%寬帶上網(wǎng)－4M50%IP語音2路200K100%！26FTTB關(guān)鍵問題－OLT覆蓋范圍EPON采用1000BASE-PX20時，上、下行R-S允許的最大衰耗都是25dB光纖衰耗系數(shù)(含熔接損耗)：0.4dB/km(上行)，0.3dB/km(下行)光纜線路富余度傳輸距離<=5km，取2dB傳輸距離<=10km，取2~3dB傳輸距離>10km，取3dB活動連接頭損耗：0.5dB/個OLT的覆蓋范圍城市（典型情況7個活接頭)1:32分光：5km農(nóng)村（典型情況5個活接頭）1:32分光時：6.5km1:16分光時：13.75km1:8分光時：20km1x23.61x47.31x810.71x16141x3217.5分光器插損光纖損耗系數(shù)×傳輸距離＋光分路器插損＋活動連接頭損耗＋ODN光通道衰耗＋光纜線路富余度<EPONR-S點允許的最大衰耗FTTB（xPON＋LAN）應(yīng)用模式主要應(yīng)用于新建小區(qū)場合，該種模式滿足高帶寬業(yè)務(wù)接入要求，節(jié)省纖芯和上行數(shù)據(jù)端口資源，建網(wǎng)成本較FTTH模式低。末端采用五類網(wǎng)線，銅線接入距離在100米以內(nèi)，一般ONU設(shè)備放在樓內(nèi)。承載網(wǎng)SSIPTV網(wǎng)絡(luò)城域網(wǎng)光交接箱（內(nèi)置splitter）PCPHONEIPTVPCPCPHONE模式一模式二ONUOLTHUBFTTB（xPON＋LAN）應(yīng)用場景的建議（1）組網(wǎng)分析：OLT集中放置在CO機房；ODN組網(wǎng)一般采用一級分光方式、集中設(shè)置并盡量靠近用戶；用戶帶寬分析：對于中低速率用戶（16Mb/s以下的下行速率），每EPON口建議支持256個用戶數(shù)；對于高速率用戶（20Mb/s以上的下行速率），每EPON口建議支持128個用戶數(shù)；網(wǎng)絡(luò)拓撲建議MTU設(shè)備盡量靠近用戶，考慮到五類線的距離限制，中小容量，銅纜長度不超過100米；建議在樓道或者低壓井進行建設(shè)；內(nèi)置IAD時，可只用一根五類線入戶，8芯中其中4芯用來傳數(shù)據(jù)，其余芯可以用于承載電話；考慮到用戶帶寬、MDU容量、ONU分布情況，建議每個PON口攜帶MTU不超過16個；當ODN網(wǎng)沿道路鋪設(shè)時，利用現(xiàn)有管線，在個別情況下可能會采用鏈型組網(wǎng)形式，為了減少工程配置的復(fù)雜性，建議使用統(tǒng)一規(guī)劃的相同規(guī)格的非等分Splitter

。FTTB（xPON＋LAN）應(yīng)用場景的建議（2）MDU基本要求：MDU提供多線卡槽位，寬帶、語音的板卡混插，可靈活調(diào)整；純寬帶：8～24線FE；窄帶：8～32線POTS；容量建議（內(nèi)置IAD/AG）可根據(jù)寬窄帶板卡的靈活配置，提供8FE+8POTS、8FE+16POTS、16FE+16POTS等滿足寬窄帶1：1、1：2的應(yīng)用需求；FTTB（xPON＋DSL）應(yīng)用模式主要應(yīng)用以下兩種場合：（1）老城區(qū)改造，“光進銅不退”，保留銅纜，寬帶下移，解決寬帶提速問題，語音提供方式不變。（2）新建區(qū)域：“光進銅退”，接入節(jié)點下移到樓內(nèi)或者小區(qū)，家庭網(wǎng)關(guān)HGW提供基于VoIP的語音，無需再鋪設(shè)主干電纜，此種情況適用于“我的E家”覆蓋地區(qū)。SSIPTV網(wǎng)絡(luò)城域網(wǎng)匯聚設(shè)備DSLAMmodemPCPhoneONU(內(nèi)置DSL)PSTNAG/接入網(wǎng)/交換機OLT光交接箱（內(nèi)置Splitter）FTTB（xPON＋DSL）應(yīng)用場景的建議（1）組網(wǎng)分析：OLT集中放置在CO機房；ODN組網(wǎng)一般采用一級分光方式、集中設(shè)置并盡量靠近用戶；用戶帶寬分析：對于中低速率用戶（16Mb/s以下的下行速率），每EPON口建議支持256個用戶數(shù)，采用ADSL2+方式；對于高速率用戶（20Mb/s以上的下行速率），每EPON口建議支持128個用戶數(shù)，采用VDSL2方式；網(wǎng)絡(luò)拓撲建議MDU設(shè)備盡量靠近用戶。并結(jié)合已建的銅纜分配點的位置及供電情況，MDU容量較為靈活，建議在樓道或者低壓井進行建設(shè)，銅纜長度100米到數(shù)百米；考慮到用戶帶寬、ONU容量、ONU拓撲分布等情況，建議每個PON口攜帶MDU不超過8個；當ODN網(wǎng)沿道路鋪設(shè)時，利用現(xiàn)有管線，在個別情況下可能會采用鏈型組網(wǎng)形式，為了減少工程配置的復(fù)雜性，建議使用統(tǒng)一規(guī)劃的相同規(guī)格的非等分Splitter

。FTTB（xPON＋DSL）應(yīng)用場景的建議（2）MDU基本要求MDU提供多線卡槽位，寬帶、語音的板卡混插，最大容量不宜過小，要求可靈活調(diào)整；純寬帶：24～96線ADSL2+或者16～64線VDSL2；窄帶：24～96線POTS；容量建議（內(nèi)置IAD/AG）ADSL2+模式下：24～48線ADSL2+，24～96線POTS，滿足寬窄帶1：1、1：2的應(yīng)用需求；VDSL2模式下：16～32線VDSL2，24～48線POTS；FTTV應(yīng)用模式應(yīng)用場景：農(nóng)村新建或改造場合。例如：農(nóng)村信息化，長距離接入，有效防止銅纜被盜。業(yè)務(wù)類型：高速上網(wǎng)、語音FEPOTSPOTSOLTSSIPTV網(wǎng)絡(luò)城域網(wǎng)PSTNxDSLmodem（不推薦）（推薦）FTTV應(yīng)用場景的建議（1）組網(wǎng)分析：OLT集中放置在鎮(zhèn)、縣級CO機房；ODN組網(wǎng)一般采用多級分光方式、鏈型組網(wǎng)，有條件時也可采用雙纖迂回路由；光纜覆蓋鎮(zhèn)區(qū)和集鎮(zhèn)，有條件時可以覆蓋到行政村；用戶帶寬分析：用戶基本按需提供2～4Mb/s的下行帶寬，考慮到集線比，每EPON口可支持1024個用戶數(shù)；對于DSL接入，