GPON-華為培訓(xùn).ppt

1、GPON原理介紹,ISSUE 1.0,Page 2,考慮到未來許多的寬帶應(yīng)用，越來越多的國家認(rèn)識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，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,Page 3,參考資料, 接入網(wǎng)/光接入/光接入公共/GPON QoS專題介紹 ,Page 4,學(xué)習(xí)完此課程，您將會： 掌握GPON的概念及發(fā)展背景 理解光網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 掌握GPON的主要協(xié)議 掌握GPON的關(guān)鍵技術(shù) 了解GPON提供的基本業(yè)務(wù) 了解GPON系統(tǒng)的管理模式和終端的業(yè)務(wù)發(fā)放模式,目 標(biāo),Page 5,第1章 PON

2、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,Page 6,Service,Access,Core,X.25,ADSL,Ethernet,PSTN,IP,ATM,FR,GSM/GPRS,CDMA,Cable,PDH,SDH,Wireless Voice,Wireless Data,High Speed Internet,Voice,Streaming,Dial-up,VoIP,Message,FTTH GPON,DSL,Wireless,Eth/IP/MPLS Aggreg

3、ation Network,Location DBRu-Piggy-back DBA; Payload DBA; DBA功能的實現(xiàn)機(jī)制主要包括以下幾個部分： OLT或ONU進(jìn)行擁塞檢測; 向OLT報告擁塞狀態(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,Page 37,提高最大帶寬利用率 無DBA,利用率40% 有DBA,利用率達(dá)到80% 減小平均時延 無DBA:100ms 有DBA:10ms,DBA在利用率和延遲指標(biāo)上帶來的優(yōu)勢,Page 38,T-CONTs (Transmission Containers)：動態(tài)接收

4、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,Page 39,根據(jù)業(yè)務(wù)的優(yōu)先級，系統(tǒng)對每個ONU設(shè)置SLA，對業(yè)務(wù)的帶寬進(jìn)行限制。 最大帶寬和最小帶寬是對每個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)先級不同而不同，一般語音業(yè)務(wù)的優(yōu)先級最高，視頻業(yè)務(wù)優(yōu)先級次之，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的優(yōu)先級最低。 OLT根據(jù)業(yè)務(wù)和SLA及ONU的實際情況進(jìn)行帶寬許可，優(yōu)先級高的可以得到更高的帶寬，滿足業(yè)務(wù)需求。,

5、T-CONT類型和帶寬類型之間的關(guān)系,Page 40,T-CONT1類型的分配為靜態(tài)分配，保證帶寬直接等于配置最大帶寬，優(yōu)先分配 T-CONT2類型的分配只需要保證用戶的保證帶寬，如果超過最大帶寬則按照最大帶寬分配 T-CONT3類型為混合保證和非保證帶寬，如果可以保證申請帶寬，則直接分配，否則將不能分配的部分帶寬打上標(biāo)記和T-CONT5類型的TAG部分帶寬采用RR（輪巡）方式分配 T-CONT4類型為不保證類型，只有保證帶寬分配后剩余帶寬和T-CONT5部分剩余帶寬申請一起RR調(diào)度； T-CONT5類型為混合型，首先判斷保證帶寬是否能夠滿足要求，如果可以，則直接分配，如果不滿足，則將剩余部分

6、帶寬申請打上標(biāo)記和T-CONT3的TAG部分帶寬RR調(diào)度分配，如果分配后還不能滿足，則剩余帶寬與T-CONT4競爭,DBA調(diào)度算法的實現(xiàn),Page 41,OLT內(nèi)部DBA模塊不斷收集DBA報告信息，進(jìn)行相關(guān)計算，并將計算結(jié)果以BW Map的形式下發(fā)給各ONU。 各ONU根據(jù)BW Map信息在各自的時隙內(nèi)發(fā)送上行突發(fā)數(shù)據(jù)，占用上行帶寬。,DBA的實現(xiàn)過程,Page 42,SR(Status Reporting )-DBA,OLT根據(jù)上次計算的結(jié)果在下行幀頭中下發(fā)BW Map。 ONU根據(jù)帶寬分配信息在規(guī)定的時隙上發(fā)送目前T-CONT中等待發(fā)送的數(shù)據(jù)狀態(tài)報告 。 OLT收到ONU的狀態(tài)報告后，經(jīng)過

7、DBA計算并更新BW Map，在下一幀進(jìn)行下發(fā)。 ONU收到OLT下發(fā)的BW Map消息后，在指定的時隙上發(fā)送數(shù)據(jù)。,DBA的兩種實現(xiàn)模式,Page 43,在OLT處監(jiān)視從NSR-ONU/ONT來的信元數(shù)據(jù)流的算法,過程(Procedure)： Step1：在確定的間隔(interval)內(nèi)監(jiān)視OLT接收到的信元數(shù)目。 Step2：通過使用在Step1中的實時監(jiān)控(real time monitoring)結(jié)果來計算利用速率(utilization rate)。 Step3：通過比較利用速率和極限值，來認(rèn)識(recognize)擁塞程度。,NSR (Non Status Reporting)-

8、DBA,NSR-DBA實現(xiàn),Page 44,GTC PON系統(tǒng)架構(gòu)是下行方向為廣播方式，上行方向為TDMA方式，所以只對上行方向的業(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層主要是針對每個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。 針對流分類后的業(yè)務(wù)分別進(jìn)行優(yōu)先級修改、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。 ET

9、H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、隊列調(diào)度、擁塞處理、整形，它們的實現(xiàn)復(fù)雜度是影響QoS處理性能的關(guān)鍵,GPON中的QoS處理,Page 45,End User 1,End User 3,ONT,End User 2,3,3,1,1,2,ONT,ONT,OLT,加密,解密,解密,解密,1,GPON支持下行廣播數(shù)據(jù)進(jìn)行AES128加密處理。 只對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)起密鑰更換請求，ONU響

10、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)幀上切換校驗密鑰。,AES: Advanced Encrypt System 一種國際通用的加密算法,GPON系統(tǒng)的AES加密處理,Page 46,Forward Error Correction, FEC 。 一種基于Reed-Solomon的塊編碼算法，F(xiàn)EC碼字由定長數(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

11、FEC處理。 對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,Page 47,分光器衰減計算 分光器的插入損耗(1dB): (Power_input) - (Power_output of all branch),Input,Output,1:2 分光器,2:N 分光器, 10 log(0.5) = - 3.01 1:2 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,Page 48,光纖衰減和長度有關(guān) 光纖熔接點的衰減值一般小于0.2dB 其他方面，如光纖彎曲等也可能造成 衰減,About 0

12、.35 dB per km for 1310,1490nm,Huaweis OLT and ONU 28 dB (Class B+),光纖衰減和光功率預(yù)算,Page 49,GPON接口參數(shù)指標(biāo)（Class B+）,Page 50,IFpon,IFpon,IFpon,1：N分光器,OLT,ONU#1,ONU#N,備用光纖,Type A 光纖備份,IFpon,IFpon,IFpon,2：N分光器,OLT,ONU#1,ONU#N,Type B OLT端口備份,IFpon,設(shè)備沒有任何備份措施. 主干光纖故障后，由人工切換至備用光纖. 業(yè)務(wù)肯定中斷，中斷時間取決于線路恢復(fù)時間. 如果到用戶的線路故障，

13、業(yè)務(wù)就會中斷，無法備份。,OLT設(shè)備上有兩個GPON接口. 此種保護(hù)方式僅限于主干光纖出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)會自動切換到備用系統(tǒng)，實現(xiàn)了對骨干光纖的保護(hù)。 保護(hù)對象僅限于OLT與ODN之間的光纖故障和OLT單板硬件故障，對其他類型的故障沒有涉及，可能存在嚴(yán)重安全隱患，無法滿足客戶需求。 無法定位故障。,GPON網(wǎng)絡(luò)保護(hù)方式,Page 51,IFpon,IFpon,IFpon,2：N分光器,OLT,ONU#1,ONU#N,Type C 全備份方式,IFpon,IFpon,IFpon,2：N分光器,OLT和ONT上均有兩個GPON接口。OLT的GPON接口要工作在1:1模式下。 此種保護(hù)方式一種全保護(hù)光

14、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) 。 當(dāng)ONU的主用PON口或用戶線路故障時，ONU會自動將業(yè)務(wù)倒換到備用PON口上，業(yè)務(wù)通過備用線路和OLT的備份端口上行。業(yè)務(wù)基本不會中斷。 實現(xiàn)難度較大，成本較高。 其中一個端口試種處于空閑狀態(tài)，造成系統(tǒng)帶寬利用率低。,GPON網(wǎng)絡(luò)保護(hù)方式,Page 52,IFpon,IFpon,IFpon,2：N分光器,OLT,ONU#1,ONU#N,Type D 混和備份方式,IFpon,IFpon,2：N分光器,1：2分光器,1：2分光器,OLT上有兩個GPON接口。OLT的GPON接口要工作在11模式下。 此種保護(hù)方式

15、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)，包括無源分光器故障，鏈路都可以自動恢復(fù) 。 此種網(wǎng)絡(luò)中支持ONU混合方式，可以是帶一個PON口的，也可以是帶兩個PON口的，根據(jù)用戶的實際需要選擇。 實現(xiàn)難度較大，成本較高。,GPON網(wǎng)絡(luò)保護(hù)方式,Page 53,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系統(tǒng)的管理和業(yè)務(wù)發(fā)放模式 第6章 GPON承載的基本業(yè)務(wù),內(nèi)容介紹,Page 54,Triple-Play - Multi-Play 業(yè)務(wù)承載方式： 多Gemport多業(yè)務(wù) 單Ge

16、mport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,Page 55,CESoP方式TDMB扣板GEM-TDMGPBA,Native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、Jitter和誤碼率指標(biāo)。 針對GPON的定長幀傳輸特點，TDM在GPON線路上承載具有天然優(yōu)勢。 TDMoGEM的實現(xiàn)是將TDM幀直接封裝到GEM幀中進(jìn)行傳輸。 在GPON線

17、路上給封裝有TDM幀的GEM給與最高的優(yōu)先級，保證TDM的傳輸質(zhì)量。 在同步方面，系統(tǒng)采用統(tǒng)一的8K時鐘進(jìn)行全網(wǎng)同步。,ONT,OLT,CO,LE,Splitter,ONT,BUSINESS,PBX,PBX,E1/T1,ODN,E1/T1,E1/T1,FE,PSTN,ONT,應(yīng)用場景： 解決移動基站和商業(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,Page 56,xDSL線路改造，有利于原來的銅纜資源的利用,GPON + xDSL 解決方案,Page 57,GPON RF 業(yè)務(wù)解決方案,EDFA （Erbium Doped Fiber Amplifier）,Optica

18、l Couplers （WDM）,OLT (Optical Line Terminal),ONU (Optical Network Terminal),Central Office,Video 1550nm,Voice/Data& Video 1490/1310nm，1550nm,Voice/Data Downstream 1490nm,Upstream 1490nm,Customer Premises,Optical Splitter,Video （RF）,IP,Voice and Data 1250Mbps,Voice and Data 2500Mbps,Video,Analog TV,D

19、igital TV,HD/VOD,42Mhz,550Mhz,860Mhz,Upstream,Downstream,1310nm,1490nm,1550nm,Page 58,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,Page 59,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)，動態(tài)帶寬分配信令等） PLOAM通道涉及ONU注冊、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,Page 60,OLT,BRAS,ONT,iManager N2000 BMS,OMCI,SNMP,ONT 即插即用 零配置 ONT 集中管理 ONT 遠(yuǎn)程診斷 通過OMCI對ONT 進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)和管理 ONT 自動業(yè)務(wù)發(fā)放,Client,GPON 系統(tǒng)管理模型,Page 61,運營商的噩夢,應(yīng)