光纖接入技術(shù)2GPON原理.ppt

1、第1頁，內(nèi)容介紹，無源光網(wǎng)絡(luò)的基本概念，GPON的關(guān)鍵技術(shù)，GPON的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，第2頁，兩大無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：GPON和以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)，以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)，GPON，TCP UDP等。IP、以太網(wǎng)、第2層、第3層、第4層、第5層或更多層、第1層、PON-PHY、TDME1、語音、視頻、數(shù)據(jù)、VoIP、AES(可選)、AAL1/AAL2、AAL5、GEM Frame、PON-PHY、TDME1、語音、視頻A/BPON、GPON、NG-PON、EPON、10G EPON、ITU-T/FSAN、IEEE 802.3、過去和將來，GPON和EPON都是在A/BPON的基礎(chǔ)上開發(fā)的ITU和IEEE標(biāo)準(zhǔn)定位

2、的差異導(dǎo)致GPON和EPON在技術(shù)概念上存在很大差異：ITU-T/FSAN是通信行業(yè)的官方標(biāo)準(zhǔn)化組織，作為成員(主要是運營商)參與，制定的標(biāo)準(zhǔn)更加關(guān)注運營商的業(yè)務(wù)和運營需求。IEEE是一個以工程師身份參與的電子/電氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組織，它更注重技術(shù)的創(chuàng)新和實現(xiàn)，缺乏對運營商長期需求的理解和分析。第3頁，GPON和EPON的比較，第3頁，GPON(千兆位無源光網(wǎng)絡(luò))有三個優(yōu)點：1 .傳輸距離較長：采用光纖傳輸，接入層覆蓋半徑為20KM；2.更高的帶寬：每個用戶2.5G/下行鏈路/1.25G上行鏈路(物理層)；3.光譜特性：本地端的單根光纖經(jīng)過分光后引出到多路家庭光纖，節(jié)省了光纖資源。GPON支持三網(wǎng)融

3、合業(yè)務(wù)，并提供全業(yè)務(wù)競爭方案，能有效解決雙絞線接入的帶寬瓶頸，滿足用戶對高帶寬業(yè)務(wù)的需求，如高清電視和直播。GPON是三網(wǎng)融合的最佳方案。GPON標(biāo)準(zhǔn)完善，綜合業(yè)務(wù)支持良好，技術(shù)要求高。為什么選擇GPON？第5頁，GPON系統(tǒng)采用WDM技術(shù)實現(xiàn)單纖雙向傳輸(強(qiáng)制)。為了在同一根光纖上分離多個用戶的輸入和輸出信號，采用了以下兩種復(fù)用技術(shù)：(1)下行數(shù)據(jù)流采用廣播技術(shù)；上行數(shù)據(jù)流采用時分多址技術(shù)。GPON原理-數(shù)據(jù)復(fù)用，第6頁，上下行傳輸模式說明，廣播模式：GPON的下行幀長度固定為125微秒(8000幀/秒，每幀占用125微秒，每幀占用38880字節(jié)，即38880*8000*8=2.48832千

4、兆比特/秒)，下行模式為廣播模式時分多址模式：GPON的上行通過時分多址(時分復(fù)用)傳輸數(shù)據(jù)，上行分成不同的時隙。根據(jù)下行鏈路幀的上行帶寬映射字段，每個ONU被分配上行鏈路時隙，使得所有的ONU可以按照一定的順序發(fā)送它們自己的數(shù)據(jù)，并且不會有競爭時隙的沖突。每幀有9120個時隙。第7頁和GPON提供了以下異步傳輸速率：0.15552千兆比特/秒向上，1.24416千兆比特/秒向下，0.62208千兆比特/秒向上，1.24416千兆比特/秒向下，1.24416千兆比特/秒向上。1.24416 Gbit/s下降0.15552 Gbit/s上升，2.48832 gbit/s下降0.62208 Gbi

5、t/s上升，2.48832 gbit/s下降1.24416 Gbit/s上升，2.48832 Gbit/s下降(當(dāng)前主流支持速率)2.48832 Gbit/s上升，2.48832 Gbit/s下降。支持的最大邏輯距離為60公里。支持的最大物理距離為20公里。支持的最大距離差為20公里。光譜比是1: 64，可以升級到1: 128。GPON網(wǎng)絡(luò)基本性能參數(shù)，第8頁，內(nèi)容介紹，無源光網(wǎng)絡(luò)的基本概念，GPON的關(guān)鍵技術(shù)，GPON的組網(wǎng)應(yīng)用，第9頁，ITU-t g.984.3 GPON TC層規(guī)范要求GTC復(fù)用結(jié)構(gòu)和協(xié)議棧介紹GTC幀結(jié)構(gòu)介紹ONU注冊激活過程DBA規(guī)范要求告警和性能，ITU-T G-9

6、84.1/2/3/4，產(chǎn)品開發(fā)簡單，產(chǎn)品兼容性強(qiáng)，ITU-T G.984.1 GPON網(wǎng)絡(luò)參數(shù)指示保護(hù)倒換組網(wǎng)要求， ITU-T G.984.4 OMCI報文結(jié)構(gòu)介紹OMCI設(shè)備管理框架OMCI實現(xiàn)原理簡述，ITU-T G.984.2 PMD層規(guī)范要求2.488Gbps下行光接口參數(shù)規(guī)范要求1.244Gbps上行光接口參數(shù)規(guī)范要求物理層開銷分配，GPON標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，第10頁，廣播模式：GPON下行幀長度固定為125us，所有ONU都可以在下行廣播模式下接收相同的數(shù)據(jù)，但不同的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)由GEMPORT ID區(qū)分，ONU通過過濾接收自己的數(shù)據(jù)。，GPON原理-下行鏈路數(shù)據(jù)，第11頁，時分多址模式：G

7、PON上行鏈路通過時分多址(時分復(fù)用)傳輸數(shù)據(jù)，并且上行鏈路被分成不同的時隙。每個ONU根據(jù)下行鏈路幀的上行帶寬映射字段被分配上行時隙，使得所有的ONU可以根據(jù)特定的順序發(fā)送它們自己的數(shù)據(jù)，而沒有時隙沖突。GPON原理-上行鏈路數(shù)據(jù)，第12頁，GPON協(xié)議棧，第13頁，GPON協(xié)議棧，第14頁，GPON基本協(xié)議概念-傳輸容器。傳輸容器的全稱是傳輸容器，是的，它是上行鏈路數(shù)據(jù)的“容器”。但是，必須注意的是，T-CONT沒有物理上的對應(yīng)概念，也就是說，沒有物理容器，它只是一個邏輯概念。T-CONT對應(yīng)于帶寬服務(wù)流，它有自己的Qos特性。Qos特性主要體現(xiàn)在帶寬保證上，可分為五種類型：固定帶寬、保證

8、帶寬、保證/不保證帶寬、盡力而為轉(zhuǎn)發(fā)和混合模式。T-CONT主要從帶寬保證的角度來劃分，而不是從服務(wù)的類型(如CBR、UBR等)來劃分。包括帶寬、延遲、抖動等。)。每個測試控制面板都有一個標(biāo)識。每個測試控制點的流量由多個虛擬專用網(wǎng)絡(luò)或端口組成。每個測試控制面板中的虛擬端口或端口可以來自任何ONU。傳輸控制協(xié)議是流量的集合，由允許標(biāo)識標(biāo)識，一個傳輸控制協(xié)議只能承載一種數(shù)據(jù)類型。第15頁，GPON-t-cont的基本協(xié)議概念，t-cont的起源，OLT如何區(qū)分不同onts的上游數(shù)據(jù)？下行數(shù)據(jù)由OLT廣播，ONT只需要從這堆信息中撥出自己的信息。但上游不同，因為上游涉及信息沖突的問題。目前，無源光網(wǎng)

9、絡(luò)技術(shù)采用上行時分多址。我們需要區(qū)分每個ONT發(fā)送數(shù)據(jù)的時間，這樣OLT就不會混淆上傳的數(shù)據(jù)。ONT如何知道何時開始發(fā)送數(shù)據(jù)？ONT如何知道發(fā)送數(shù)據(jù)需要多長時間？這需要OLT和ONT達(dá)成協(xié)議來完成上述職能。如果OLT給ONT分配了很長的發(fā)送時間，會發(fā)生什么？如果ONT發(fā)送的數(shù)據(jù)量比較大，也就是說，ONT的帶寬比較大。接下來的問題是，OLT帶寬分配的標(biāo)志是什么？最明顯的答案是ONT。是的，帶寬可以根據(jù)ONT來分配，也就是說，OLT只需要安排一個ONT在哪個時間段發(fā)送數(shù)據(jù)。但由此帶來的問題是帶寬的浪費。為什么？因為如果ONT在一定的時間內(nèi)沒有數(shù)據(jù)要發(fā)送，它仍然會占用這段時間，這樣其他有大量數(shù)據(jù)要發(fā)

10、送的ONT就不能利用這段時間發(fā)送數(shù)據(jù)。這將不可避免地導(dǎo)致成本增加。有什么好辦法嗎？GPON根據(jù)第16頁的內(nèi)容分配帶寬，什么是數(shù)據(jù)庫管理員？-DBA，動態(tài)帶寬分配-DBA是一種可以在微秒或毫秒時間間隔內(nèi)動態(tài)分配上行鏈路帶寬的機(jī)制。動態(tài)帶寬分配采用集中控制模式：所有ONU上行信息傳輸必須從OLT申請帶寬，OLT根據(jù)ONU的請求給予帶寬(時隙)占用授權(quán)，ONU根據(jù)分配的時隙發(fā)送信息。其分配許可算法的基本思想是，每個ONU通過使用上行可分時隙來反映小區(qū)到達(dá)和請求帶寬的時間分布，而OLT根據(jù)每個ONU的請求公平合理地分配帶寬?；竟ぷ髟硎荗LT安排ONU允許發(fā)送上行信號的時隙，并發(fā)出時隙分配幀。ONU

11、在OLT根據(jù)時隙分配幀分配給它的時隙中發(fā)送它自己的上行鏈路信號。這樣，ONU可以共享上行信道，也就是說，許多ONU共享有限的上行信道帶寬。GPON的基本協(xié)議概念數(shù)據(jù)庫管理員，第17頁，GPON的基本協(xié)議概念數(shù)據(jù)庫管理員的起源，數(shù)據(jù)庫管理員(動態(tài)帶寬分配)使用T-CONT，OLT可以根據(jù)T-CONT分配帶寬。當(dāng)然，一個ONT可以有多個T-cont，這帶來的優(yōu)勢是可以根據(jù)不同服務(wù)的不同帶寬需求分配不同類型的T-cont。因此，T-CONT應(yīng)該有不同的類型。目前，測試控制一般有四種基本類型：固定、保證、不保證和最大努力。它們都用來表示不同的帶寬分配策略。他們之間有什么區(qū)別？不同之處在于數(shù)據(jù)庫管理員的

12、概念。動態(tài)帶寬分配算法是一種實時改變GPON每個ONU上行帶寬的機(jī)制。在GPON，如果帶寬是靜態(tài)分配的，它不適合可變速率服務(wù)，如數(shù)據(jù)通信。如果按照峰值速率靜態(tài)分配帶寬，整個系統(tǒng)的帶寬會很快耗盡，帶寬利用率會很低，而動態(tài)帶寬分配會大大提高系統(tǒng)的帶寬利用率。通過數(shù)據(jù)庫管理員，我們可以根據(jù)ONU突發(fā)業(yè)務(wù)的需求，動態(tài)調(diào)整業(yè)務(wù)單元之間的帶寬，從而提高無源光網(wǎng)絡(luò)的上行帶寬效率。第18頁，GPON-數(shù)據(jù)庫管理員的基本協(xié)議概念，如何實現(xiàn)動態(tài)帶寬分配。目前，有四種基本類型的測試控制：修復(fù)、保證、不保證和最大努力。它們都用來表示不同的帶寬分配策略。他們之間有什么區(qū)別？區(qū)別在于數(shù)據(jù)庫管理員。固定的帶寬是固定的，也就

13、是說，它固定在一個特定的總帶寬上。即使該測試-繼續(xù)測試中沒有數(shù)據(jù)，該時間段也將保留給該測試-繼續(xù)測試。這非常重要，因為它可以確保重要數(shù)據(jù)能夠正確發(fā)送。保證帶寬就是保證帶寬，也就是說，這種類型的傳輸控制中的數(shù)據(jù)總是可以被發(fā)送到對應(yīng)于該傳輸控制的數(shù)據(jù)量。只要有數(shù)據(jù)要發(fā)送并且在帶寬范圍內(nèi)，OLT總是會滿意的。然而，如果這個終端沒有太多的數(shù)據(jù)要發(fā)送，這部分帶寬可以被其他需要帶寬的終端使用。實際上，對于“不保證”和“盡最大努力”這兩個概念，它們的屬性是相似的，所以不可能保證這兩個概念能有這么多的帶寬，主要取決于OLT的帶寬使用情況。如果還有剩余帶寬，OLT會考慮將剩余帶寬分配給他們。唯一的區(qū)別是不保證比

14、盡力而為有更高的優(yōu)先級，也就是說，如果有剩余帶寬，不保證將首先得到滿足，如果有剩余帶寬，將輪到盡力而為。第19頁，帶寬類型分為FB、AB、NAB、BE。有五種類型的帶寬分配模板，類型1、類型2、類型3、類型4和類型5。你可以考慮一個問題?，F(xiàn)在有四種帶寬類型。這是否意味著為每個服務(wù)分配不同的帶寬類型不僅可以確保不同的服務(wù)分配不同的帶寬，還可以確保帶寬不被浪費？顯然不是，例如，如何實現(xiàn)這樣的應(yīng)用場景：語音業(yè)務(wù)帶寬要求固定，互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)帶寬保證為1M，最大帶寬為2M。那么如何解決上述問題，用帶寬分配模板來解決。GPON的基本協(xié)議概念數(shù)據(jù)庫管理員，第20頁，數(shù)據(jù)庫管理員的實施流程OLT的數(shù)據(jù)庫管理員模塊

15、持續(xù)收集數(shù)據(jù)庫管理員報告信息，進(jìn)行相關(guān)計算，并將計算結(jié)果以帶寬圖的形式發(fā)送給ONU。每個ONU根據(jù)帶寬映射信息在其自己的時隙中發(fā)送上行鏈路突發(fā)數(shù)據(jù)，占用上行鏈路帶寬。GPON-數(shù)據(jù)庫管理員的基本協(xié)議概念，第21頁，數(shù)據(jù)庫管理員的兩個實現(xiàn)過程：狀態(tài)報告-數(shù)據(jù)庫管理員，OLT根據(jù)最后的計算結(jié)果在下行幀頭中發(fā)布帶寬映射。ONU根據(jù)帶寬分配信息，在指定的時隙發(fā)送當(dāng)前T-CONT中等待發(fā)送的數(shù)據(jù)狀態(tài)報告。收到ONU狀態(tài)報告后，OLT通過數(shù)據(jù)庫管理員計算和更新帶寬圖，并在下一幀發(fā)送。ONU收到OLT發(fā)來的BW Map消息后，在指定的時隙發(fā)送數(shù)據(jù)。GPON的基本協(xié)議概念DBA，第22頁，GPON的基本協(xié)議概

16、念Gemport，Gemport的起源是好的，我們有代表帶寬的概念，那么我們還需要什么？再想想，假設(shè)我們需要給固定帶寬提供語音，那么我們應(yīng)該怎么做？也就是說，聲音必然是固定的，但是如何呢？Gemport，一條輸送水流的渠道。這里提到的信道不是真正的物理信道，而是一個可以識別某些數(shù)據(jù)流流向的概念。就像T-CONT一樣，可以識別gemport的只是一個id，它被稱為端口ID。這在OLT的一個港口也是獨一無二的。范圍是04095。Gemport概念：GPON的GEM類似于ATM，它也面臨虛擬連接。必須在OLT和ONT之間建立虛擬連接才能轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。每一個寶石的連接都是由PortID識別的。T-CONT從帶寬的角度識別各種流量類型。端口標(biāo)識標(biāo)識ONU的