PON技術的發(fā)展和應用

PON技術的開展和應用1.提綱接入網(wǎng)的開展趨勢PON系統(tǒng)簡介PON系統(tǒng)的應用光纖接入網(wǎng)建設原那么2.光纖接入網(wǎng)是開展寬帶業(yè)務的必然趨勢光纖接入網(wǎng)是開展寬帶接入業(yè)務的主要解決方法。采用光纖接入網(wǎng)是光纖通信開展的必然趨勢，光纖到戶是公認的接入網(wǎng)的開展目標。DWDM等新技術的應用使得主干網(wǎng)絡在幾年之內(nèi)已經(jīng)有了突破性的開展。由于以太網(wǎng)技術的進步，局域網(wǎng)帶寬也從10M,100M到1G甚至10G。而目前大家關注，最需要突破的地方就在于城域網(wǎng)到家庭用戶之間的一段，這就是常說的“最后一公里〞，這是個瓶頸。必須打破這個瓶頸，才可能迎來網(wǎng)絡世界的新天地。這就好象在一個國家的公路系統(tǒng)，干線和各地區(qū)干道都已經(jīng)建成高等級的寬闊的公路，但通向家庭和商家的門口卻還是羊腸小道，這個公路網(wǎng)絡的效率無法有效地發(fā)揮。3.接入層是運營商開展寬帶(固定)業(yè)務的建設重點多種模式FTTN/C/B/H多種形態(tài)DSLAM/AG/XPON多種接入DSL/LAN/光接入多種技術P2P/P2MP/有無源

接入層建設運營商需跟據(jù)自身運營情況來靈活組合,選擇最正確的接入層網(wǎng)絡規(guī)劃1、ADSL〔接入由于其距離和選線率的限制使其速率有限〕2、CableModem〔改造費用不菲、政策因素〕3、FTTx+LAN〔接入靈活，本錢低，支持業(yè)務類型豐富〕4、PON〔相比LAN有更高的帶寬，更好的效勞質量〕4.PON是當前接入層建設的一種熱門選擇ApplyServerPhoneGameHSIIPTVADSL2+/

VDSL2CentrexHome/SMBHSIEnterpriseVPNDSLAMPSTNSS

業(yè)務管理層核心承載層網(wǎng)絡控制層邊緣接入層xPON在網(wǎng)絡中屬于邊緣接入層；xPON定位于可同時提供語音、高帶寬接入的設備；貫穿PSTN、NGN、IMS不同網(wǎng)絡的重要設備類型。iManagerN2000MediaXIOSSInternetPCSTBIPTVCATVONTPhoneVariedBTSxPONOLTVODADSL/ADSL2+POTSLANUASHLRNGN5.移動城域網(wǎng)現(xiàn)狀及目標網(wǎng)絡〔1〕移動城域網(wǎng)為兩張物理網(wǎng)絡：一張SDH傳送網(wǎng)，承載移動無線主業(yè)務和大客戶及專線業(yè)務；一張數(shù)據(jù)網(wǎng)，承載Internet、IPTV、NGN、多媒體信息終端、大客戶專線等固定數(shù)據(jù)業(yè)務。

家庭用戶…地市SGSNMGW鄉(xiāng)縣村BSCIP骨干專網(wǎng)CMNET移動用戶SDHSDH商業(yè)用戶BTS6.移動城域網(wǎng)現(xiàn)狀及目標網(wǎng)絡〔2〕目標網(wǎng)絡建構是ALLIP網(wǎng)絡架構。分組網(wǎng)綜合統(tǒng)一承載業(yè)務流，配合軟交換＋網(wǎng)關模式實現(xiàn)現(xiàn)有網(wǎng)絡的綜合接入。家庭用戶…2G/3G移動基站承載VOIP商業(yè)用戶EthernetEthernet2G/3GRAN專線、遺留TDM業(yè)務Multi-Play業(yè)務承載BTSNodeBTDM/ATMEthernet城域核心城域傳送接入E2E網(wǎng)絡運營PacketTransportNetwork〔PTN〕IP/MPLS/OTN網(wǎng)絡7.基于PON技術的全新光接入網(wǎng)絡架構OLTSplitterSBU企業(yè)FTTOE1/STM-1E1CBUBTSPSTN/3GSDHONT10GEROUTERInternet/3GNodeBFEFE/GEE1/POTSPBXTDMIP多種市場應用同時支持企業(yè)接入：FTTO/FTTB無線回傳家庭接入TDM和IP同時支持SBUAP接入FE基站回傳家庭FTTH大客戶P2PFE8.PON網(wǎng)絡在城域網(wǎng)中的定位9.PON網(wǎng)絡的優(yōu)勢本錢優(yōu)勢帶寬優(yōu)勢維護優(yōu)勢帶寬拓展優(yōu)勢10.本錢優(yōu)勢PON網(wǎng)絡有效減少機房數(shù)量，節(jié)省主干光纖資源，大大減低對供電的需求。相對于FTTx+LAN接入，本錢低。由于PON是單纖雙向系統(tǒng)，采用P2MP方式相對于以往的光纖收發(fā)器P2P方式節(jié)省大量的接入層光纜投資。11.帶寬優(yōu)勢帶寬優(yōu)勢：GPON采用1：64分光時，每ONT分配的帶寬可以到達36M。EPON采用1：32分光時，每ONT分配的帶寬可以到達28M。PONOLTN*E1STM-1GEONTONTN*E1BSCRNCRNCGESTM-1N*E1STM-1ExtenderboxONTP2PPSNSDH12.帶寬優(yōu)勢13.維護優(yōu)勢維護優(yōu)勢：1、傳輸過程無源，降低運維難度2、集中遠程網(wǎng)管，直接管理至每個用戶，大大減輕了運營/維護的投入和本錢14.網(wǎng)絡擴展優(yōu)勢網(wǎng)絡擴展能力強15.提綱接入網(wǎng)的開展趨勢PON系統(tǒng)簡介PON系統(tǒng)的應用光纖接入網(wǎng)建設原那么16.PON系統(tǒng)簡介PassiveOpticalNetwork

無源光網(wǎng)絡OLTONUOpticalLineTerminal光線路終端OpticalNetworkUnit光網(wǎng)絡單元PSTNInternetONUONUPassiveOpticalSplitter

無源分光器ONUOpticalNetworkUnit光網(wǎng)絡單元ONTOpticalNetworkTerminal光網(wǎng)絡終端ODNOpticalDistributionNetwork光分配網(wǎng)絡OLTOpticalLineTerminal光線路終端WDMWavelengthDivisionMultiplexModule波分復用模塊接口PON是一種點到多點〔P2MP〕結構的無源光網(wǎng)絡；PON是無源光網(wǎng)絡的簡稱〔PassiveOpticalNetwork〕；PON由光線路終端OLT〔OpticalLineTerminal〕、光網(wǎng)絡單元ONU〔OpticalNetworkUnit〕和無源分光器POS〔PassiveOpticalSplitter〕組成；17.PON的根本原理用戶1用戶3ONU用戶2133211331332111112ONUONU133211133211112233311Slot122Slot2333Slot31122333OLTOpticalLineTerminal光線路終端OpticalNetworkUnit光網(wǎng)絡單元OpticalDistributionNetwork光分配網(wǎng)絡PON：Passive

Optical

Network無源光網(wǎng)絡為了別離同一根光纖上多個用戶的來去方向的信號，采用以下兩種復用技術：下行數(shù)據(jù)流采用TDM播送技術，波長為1490nm；上行數(shù)據(jù)流采用TDMA技術，波長為1310nm下行1490nm上行1310nm18.PON技術標準一覽PONTPONAPON/BPONGPONEPONWDMPON國際標準ITU-TG.983.xITU-TG.984.xIEEE802.3ah國際標準國際標準國際標準國際標準ITU-TG.982國家標準YD/T1077-2000國家標準YD/T1090-2000國家標準國家標準國家標準FSAN主導的GPON標準是由通信運營商推動建立的標準，對帶寬、業(yè)務承載、管理、維護以及網(wǎng)絡升級等考慮的更加完善，IEEE主導的EPON標準，更注重以低本錢實現(xiàn)大帶寬的寬帶業(yè)務接入；FSAN聯(lián)盟和IEEE分別主導了GPON和EPON標準。19.兩大主流的PON技術：GPON和EPONEPONGPONTCP+UDPetc.IPEthernetLayer2Layer3Layer4Layer5ormoreLayer1PON-PHYTDME1話音視頻數(shù)據(jù)VoIPAES(Optional)AAL1/AAL2AAL5GEM

FramePON-PHYTDME1話音視頻數(shù)據(jù)VoIPAES(Optional)窄帶PONA/BPONGPONNG-PONEPON10GEPONITU-T/FSANIEEE802.3過去將來GPON與EPON都是在A/BPON的根底上開展起來,有著共同的技術起源。ITU和IEEE兩標準組織定位的不同導致GPON和EPON在技術理念存在較大差異：ITU-T/FSAN是以運營商參與的具有官方性質的通信行業(yè)標準化組織，制定的標準更關注運營商的業(yè)務需求如何得到實現(xiàn)與滿足。IEEE是以工程師和設備商參與的電子/電器行業(yè)化標準組織，更關注技術的創(chuàng)新和實現(xiàn)，但缺乏對運營商實際需求的理解與分析。20.GPON和EPON的主要技術指標比照GPON（ITU-TG.984）EPON（IEEE802.3ah）下行速率2500Mbps1250Mbps上行速率1250Mbps1250Mbps分光比1:64,可擴展為1:1281:32下行效率~92%，采用：NRZ擾碼，開銷(8%)~72%，采用：8B/10B編碼(20%)，開銷及前同步碼(8%)上行效率~89%，采用：NRZ擾碼，開銷(11%)~68%，采用：8B/10B編碼(20%)，開銷(12%)實際下行帶寬2300Mbps900Mbps實際上行帶寬1110Mbps850Mbps每用戶實際下行帶寬72Mbps(1:32)，36Mbps(1:64)28Mbps(1:32)運營、維護(OAM&P)OMCI必選。對ONT進行全套FCAPS（故障、配置、計費、性能、安全性）管理OAM可選且最低限度地支持：ONT的故障指示、環(huán)回和鏈路監(jiān)測網(wǎng)絡保護50ms主干光纖保護倒換未規(guī)定TDM傳輸和時鐘同步內(nèi)置，支持NativeTDM模式，保障TDM業(yè)務質量，電路仿真可選電路仿真（ITU-TY.1413或MEF或IETF）光纖線路檢測OLSG.984.2無21.GPON具有更高帶寬和更大分光比有效帶寬開銷GPON業(yè)務承載更高效，下行的有效帶寬是EPON的2.55倍，上行是1.37倍。OLTONU機樓小區(qū)路邊大樓住戶饋線段配線段引入線段…光分光器OLT和主干光纖數(shù)量下降50%EPON1:32GPON1:64GPON的分光能力是EPON的2倍，覆蓋相同用戶時可節(jié)省一半的主干光纖。建設100萬寬帶用戶，EPON與GPON的投資粗略比照采用GPON技術進行光接入網(wǎng)絡建設，可節(jié)省線路本錢和局端設備投資50％。22.GPON支持更精細的業(yè)務模型EPON只定義了兩種業(yè)務模型：固定帶寬〔帶寬獨享〕、盡力而為〔帶寬共享，不保證效勞質量〕，只能開展只有兩種業(yè)務優(yōu)先級的綜合業(yè)務。GPON增加“保障帶寬〞〔不用時共享，用時優(yōu)先保證〕業(yè)務模型的定義，可組合開展多種優(yōu)先級的綜合業(yè)務。業(yè)務類型應用場景GPONEPON中國電信EPONfixed固定帶寬，適合TDM承載√√assured保證的CIR和PIR，適合IPTV類業(yè)務和企業(yè)接入√Non-assured保證的CIR和不保證的PIR，適合FTP類業(yè)務和企業(yè)接入√BestEffort盡力傳送，適合家庭Internet接入√√√DBA算法邏輯Timeslot調(diào)度器ONUOLT控制平面數(shù)據(jù)平面xPON的帶寬分配機制23.GPON具備SDH的線路時鐘傳送能力…….…….…….GPONOLT…….ONT同步系統(tǒng)GPON…….…….…….EPONOLT…….ONT異步系統(tǒng)EPONOLTSplitterSDHONTONTONT城域網(wǎng)ONTOLT線路時鐘同步FemtoCellFemtoCellGPON是同步系統(tǒng)，采用定長幀結構，具備天然的線路時鐘傳送能力，能夠提供和SDH一樣精度的線路時鐘，可作為微基站的接入手段。EPON本質是以太網(wǎng)，是異步系統(tǒng)，承載線路時鐘能力有限。時鐘源上行口上行口24.GPON和EPON的產(chǎn)業(yè)鏈分布情況EPON（IEEE）GPON（ITU-T）運營商KDDI、NTT2個運營商參與國際標準Verizon、AT&T、BT、FT、Telefonica、KPN、TI、DT、CTC、NTT、KT等24個運營商參與國際標準芯片商PMC、Teknovos、Cortina海思、Broadcom、TI、BroadLight、Conexant、Iamba、Freescale、PMC設備商華為、中興、烽火、格林維爾、長飛、UT、傲信－－獨立的ONT－－同維、大亞華為、阿朗、諾西、愛立信、中興、摩托、烽火－－獨立的ONT－－劍橋、TXP、IAMBA、COMTREND、大亞目前GPON產(chǎn)業(yè)鏈上的芯片廠家和設備廠商數(shù)量已超過EPON，且大部份都是全球主流的寬帶芯片廠家和主流的設備廠家。由于GPON產(chǎn)業(yè)鏈標準具有全球化優(yōu)勢，而EPON由于標準問題局限在少數(shù)局部市場，因此長遠來看GPON產(chǎn)業(yè)鏈開展后勁更強因產(chǎn)業(yè)規(guī)模、技術突破、標準進展等多方因素，GPON部署本錢下降更快，預計2021年底GPON價格開始低于EPON。25.提綱接入網(wǎng)的開展趨勢PON系統(tǒng)簡介PON系統(tǒng)的應用光纖接入網(wǎng)建設原那么26.主流應用場景1—集團客戶接入IMS/SS/2G/3GInternet城域網(wǎng)/傳輸OLTMTUServer：會議/視頻/流媒體等E1/FEPBX語音FE數(shù)據(jù)LSW會議/視頻/流媒體FEONT/SBUNativeE1Branchoffice2：FTTO無線室內(nèi)覆蓋Branchoffice1：FTTB企業(yè)VPNFemto/微蜂窩FEFEPOTS實現(xiàn)無線/有線全業(yè)務接入，提供語音/數(shù)據(jù)/視頻等根本業(yè)務的同時，還能夠提供VPN/微蜂窩承載/專線等補充業(yè)務。滿足FTTB/FTTO靈活的接入模式。10GE/GE/155M/E127.IMS/SS/2G/3GInternet城域網(wǎng)/傳輸OLT分光器流媒體xDSL監(jiān)控FTTB10GE/GEIPTVPCPhoneMDUCPEHGIPTVPCPhoneFEFTTBFEONTMDUONTEOC合成器EOC終端住戶電視PC電話有線電視網(wǎng)CATVFTTH語音數(shù)據(jù)IPTV監(jiān)控Femto/微蜂窩主流應用場景2—小區(qū)及家庭寬帶接入滿足FTTB/FTTH靈活的接入模式?？膳c廣電網(wǎng)絡合作提供同軸網(wǎng)絡寬帶接入。28.主流應用場景3—移動營業(yè)廳接入方案OLT分光器〔1：2〕SBUGE營業(yè)廳業(yè)務Internet接入視頻監(jiān)控計費效勞器BOSS系統(tǒng)Internet視頻監(jiān)控效勞器SBUFEFEFESBUFEFEFE分光器〔1：2〕營業(yè)廳1營業(yè)廳2營業(yè)廳3GEGEBOSSInternet視頻監(jiān)控BOSSInternet視頻監(jiān)控NodeBN*E1BSCSDHN*E1FEFEBOSSInternet視頻監(jiān)控FEN*E129.主流應用場景4－視頻監(jiān)控1、視頻監(jiān)控類工程對上行帶寬需求高，終端數(shù)量大，分布廣泛，PON覆蓋距離廣，節(jié)約光纖，帶寬高，是實現(xiàn)視頻監(jiān)控的適宜技術。2、采用PON作為全球眼的承載網(wǎng)絡，還具有高可靠、抗干擾、維護方便的優(yōu)點。3、需要ONU具備一定的環(huán)境適應能力，滿足室外應用要求局端機房ONUPON交接箱30.OLT上行電路接入方案一31.OLT上行電路接入方案二32.OLT上行電路接入方案三33.公眾客戶FTTH應用模式34.公眾客戶FTTN/B/C/Cab應用模式35.PON視頻監(jiān)控全數(shù)字方式中的應用36.OLT－ONU傳輸距離OLT-ONU傳輸距離受限于ODN光通道衰減。ODN光通道衰減〔S/R和R/S參考點之間〕全程為25dB。采用最壞值法進行ODN光通道衰減核算。37.OLT－ONU傳輸距離ODN光通道損耗＝光纖衰耗系數(shù)×傳輸距離+分光器插損+活動連接頭損耗+光纜線路充裕度光纖衰耗系數(shù)(含熔接損耗)：0.4dB/km(上行)，0.3dB/km(下行)分光器插損：3.5×N〔分光器分光比＝2N〕活動連接頭損耗：0.5dB/個光纜線路充裕度：傳輸距離<=5km，取1dB傳輸距離<=10km，取2dB傳輸距離>10km，取3dB38.OLT布放位置原那么和建議根據(jù)理論模型計算說明，中國城市人口密度高，光纖接入最優(yōu)半徑2-3倍于銅纜接入，每臺OLT設備大約覆蓋1－2萬用戶；

遵循“大容量、少局所〞建網(wǎng)原那么，OLT布放在機樓投資本錢低，且可大大削減運維本錢，是最正確選擇〔移動交換機房〕在FTTH用戶容量較大的情況下，可以考慮將OLT適當下移，放在已有的接入機房或者小區(qū)機房，以節(jié)省主干光纖的投資。但不建議為布放OLT而新建接入機房典型接頭數(shù)量分光比1：321：161：8城市7個5公里11公里20公里農(nóng)村5個6公里13