接入网pon技术.doc
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1、接入网-por技术中国电信维护岗位技能认证教材编写小组编制目录第1章PON拓扑结构41.1基本拓扑结构 1.2 性能比较 4第 2 章 PON 的双向传输技术 52. 1 光时分多址( OTDM)A 52. 2 光波分多址( OWDM)A 52. 3 光码分多址( OCDM)A 52. 4 光副载波多址( OSCM)A 5第 3 章 PON 的双向复用技术 63.1光波分复用(OWDM技术 63.2光时分复用(OTDM技术 63.3光码分复用(OCDM技术 63.4光频分复用(OFDM技术 63.5光副载波复用(OSCM技术 63.6光空分复用(OSDM技术 63.7时间压缩复用(TCM技术
2、7第 4 章 PON 功能结构 84.1光线路终端(OLT的功能结构 84.2光网络单元(ONU的功能结构 84.3光配线网(ODN的功能结构 84.4 操作管理维护功能 84.5光接入网(OAN基本性能 8第 5 章 PON 技术应用 95.1 PON 组网应用 95.2波分复用PON技术应用 95.3 10G PON 技术应用 95.4 EPON技术特点及网络结构 105.5 EPON 传输原理及帧结构 115.6 EPON 光路波长分配 115.7 EPON 关键技术 11第6章GPON技术136.1 两大 PON技术:GPON和 EPON 136.2 GPON 与 EPON勺比较 13
3、6.3 为什么选择 GPON146.4 GPON网络基本性能参数 146.5 GPON标准协议 146.6 GPON 原理 156.7 GPON的基本协议概念-T-CONT 156.8 GPON的基本协议概念-DBA 166.9 GPON的基本协议概念-Gemport 186.10 GPON的基本协议概念-流 196.11 GPON 的基本协议概念-Flow control 206.12 GPON 中的 QOS处理 216.13 GPON网络保护方式 22第1章PON拓扑结构1.1基本拓扑结构不多。光接入网(0AN的拓扑结构取决于光配线网(ODN的结构。通常ODN可归纳为单星型、1.2性能比较
4、为便于PON结构选择,现将总线型、 星型、环型及树型拓扑结构从性能上进行比较,如 F表所示:比较内容总线型成本投资维护与运行低测试很困难_星_型_最高清除故障时间长较好测试困难安全性能很安全安全很安全很安全可靠性用户规模新业务要求带宽能力比较好适于中 规模容易提 供高速数据最差很好比较好适于大规模容易提供基群接入视频适于选择性 用户每户提供较困难适于大规模每户提供较困难基群接入视频高速第2章PON的双向传输技术在PON中,OLT至ONU的下行信号传输过程是:OLT送至各ONU的信息采用光时分复用(Optical Time Division Multiplexing , OTDM方式组成复帧送到
5、馈线光纤;通过无源光 分路器以广播方式送至每一个ONU ONU攵到下行复帧信号后,分别取出属于自己的那一部分信息。2. 1 光时分多址(OTDMA光时分多址(Optical Time Divisio nMultiple Access , OTDM)方式是指将上行传输时间分为若干时隙,在每个时隙只安排一个ONU以分组的方式向 OLT发送分组信息,各ONU按OLT规定的顺序依次向上游发送。2. 2光波分多址(OWDMA采用光波分多址(Optical Wavelength Division Multiple Access, OWDMA接入技术, 将各ONU的上行传输信号分别调制为不同波长的光信号,送
6、至OBD后,耦合到馈线光纤;到达OLT后,利用光分波器分别取出属于各ONU勺不同波长的光信号,再分别通过光电探测器解调为电信号。2. 3光码分多址(OCDMA,OCDM)是指给每一个 ONU光码分多址(Optical Code Divisio n Multiple Access 分配一个多址码。2. 4光副载波多址(OSCMA光副载波多址(Optical SubCarrier Multiple Access, OSCMA采用模拟调制技术,将各个ONU 勺上行信号分别用不同的调制频率调制到不同的射频段,然后用此模拟射频信号分别调制各 ONU的激光器(laser Device , LD),把波长相
7、同的各模拟光信号传输至OBD合路点后再耦合到同一馈线光纤到达OLT,在OLT端经光电探测器后输出的电信号通过不同的滤波器和鉴相器分别得到各ONU勺上行信号。第3章PON的双向复用技术光复用技术作为构架信息高速公路的主要技术,在过去、现在和将来,对光通信系统和网络的发展及对充分挖掘光纤巨大传输容量的潜力,将起着重要作用。3.1光波分复用(OWD)技术实用化程度最高的当属光波分复用技术,其技术及产品已广泛地应用在光通信系统中。 构成WDM-PO的上行回传通道有四种方案可供选择。方案一,在ONU也用单频激光器,由位于远端节点的路由器将不同ONI送来的不同波长的信号回到OLT。方案二,利用下行光的一部
8、分在ONI调制,从第二根光纤上环回上行信号,ONU没有光源。方案三,在ONC用LED一类的宽谱线光源, 由路由器切取其中的一部分;由于LED功率很低,需要与光放大器配合使用。方案四,与常规 PON一样,采用多址接入技术,如TDMA SCM/等。3.2光时分复用(OTDM技术采用复用技术的目的是提高信道传输信息的容量。OTDM的复接可分为两种,即以比特为单位进行逐比特交错复接和以比特组为单位的逐组交错复接。3.3光码分复用(OCDM技术光码分复用技术在原理上与电码分复用技术相似。3.4光频分复用(OFDM技术OWD和 OFDM技术都是在光层按其波长将可传输带宽范围分割成若干光载波通道。3.5光副
9、载波复用(OSCM技术OSCM技术不同于 OWD和OFDM技术,OWD和OFDM都是指光波层进行复用。OSCM技术的最大优点是:可采用成熟的微波技术,以较为简单的方式实现宽带、大容量的光纤传输, 它可构成灵活方便的光纤传输系统,可以为多个用户提供语音、数据和图像等多种业务。3.6光空分复用(OSDM技术空分复用(Space Division Multiplexing , SDM指利用不同空间位置传输不同信号的 复用方式,如利用多芯缆传输多路信号就是空分复用方式。3.7时间压缩复用(TCM技术时间压缩复用(Time Compressi on Multiplexi ng.,TCM又称“光乒乓传输”
10、。第4章PON功能结构4.1光线路终端(OLT的功能结构在PON中, OLT提供一个与 ODN相连的光接口,在光接入网( OAN的网络端提供至少 一个网络业务接口。4.2光网络单元(ONU的功能结构在PON中, ONL提供通往ODN的光接口,用于实现 OAN的用户接入。ONU勺核心功能块包括用户和服务复用功能、传输复用功能以及ODN接 口功能。ONU服务功能块提供用户端口功能,它包括提供用户服务接口并将用户信息适配为 64kbit/s 或 nx 64kbit/s 的形式。4.3光配线网(ODN的功能结构PON中的ODN位于ONI和OLT之间,ODN全部由无源器件构成,它具有无源分配功能, 其功
11、能结构下图所示:Qm1 二RQrODNOLTONUii4.4操作管理维护功能通常将操作管理维护(OAM功能分成两部分,即光接入网( OAN特有的 OAM功能和 OAM功能类别。4.5光接入网(OAN基本性能OAN的容量和ONU勺类别如表4.2所示,其中通路传输距离是逻辑距离,即特定传输系 统所能达到的最大传输距离。第5章PON技术应用5.1 PON组网应用目前无源光纤接入网发展很快,组网方式多种多样。PON主要采用无源光功率分配器(耦 合器)将信息送至各用户。5.2波分复用PON技术应用1. 两波分复用PONITU-T制定的G.983标准只适用于1310nm/1550nm (波分复用 WDM技
12、术,即粗波分复 用(CWDM技术。OLT与ONU间是明显的点到多点连接,上行和下行信号传输发生在不同的波长窗口中。当ONU采用TDMA方式上传数据时,为避免数据可能发生的碰撞,OLT与ONU之间要精确定时,ONU按照OLT分配的时隙传送分组。系统采用单纤波分复用方式来解决双向传输问题,即用1550nm波长(1484158 Onm)传送下行信号;用 1310 nm波长(12701344nm)传送上行信号。2. 波分复用PON波分复用PON简称为 WDM-PQNWDM-PO的下行传输的关键是多波长光源,目前有许多 方法制造多波长光源。方法一:选择16个接近精确波长的、离散的分布反馈( DFB激光器
13、,每个均有温度调 谐以便获得满意的信道间隔。方法二:使用多频激光器( Multiple Frequency Laser, MFL)。方法三:采用啁啾脉冲WDM光源。它使用了飞秒级(10- 15)光纤激光器来产生一个1500nm附近70nm谱宽的脉冲,此脉冲被 22km长的标准单模光纤啁啾。5.3 10G PON技术应用1. 10G EPON技术10G EPON标准小组代码为IEEE 802.3av,其定义了两种 10G EPON技术:1、非对称下行传输速率为下行中心波长为2、对称下行传输速率为下行中心波长为10Gbps,上行传输的速率为 1Gbps。1577nm 上行中心波长为 1310nm。
14、10Gbps,上行传输的速率为 1Gbps。1577nm,上行中心波长为 1270nm。10G EPON的 IEEE 802.3av 标准相对于原 EPONB准改进的核心点是:1、 扩大802.3ah ( EPON标准的上下线带宽,达到10G速率;ODN2、 10G EPON的兼容性,即 10G EPON的 ONU可以与1G EPON的 ONU共存在同一个下。2. 10G GPON技术10G GPON目前已有成熟标准的实现方式为非对称方式,即下行传输速率为lOGbps,上行传输的速率为 2.5Gbps。在ITU发布的、及G.988给予规范。10G GPON非对称方式使用的下行中心波长为1577
15、nm,上行中心波长为 1270nm=10G GPON标准与GPOF标准相比,对于物理层改进较大。具有更长的距离,更大的分光 比,更有效的成帧及增强的安全特性。但是对于GPON的 OMCI管理层改动较小,后向兼容GPON以太网无源光网络(EPON接入技术以太网无源光网络(Ethernet PON或 Ethernet Over PON EPON。EPON是 指采用 PON 的拓扑结构实现以太网的接入。5.4 EPON技术特点及网络结构一、EPON技术特点(1) 高带宽:从目前的技术上看,EPON的下行信道为几百/几千Mbit/s的广播方式; 上行信道为用户共享的几百 /几千Mbit/s信道。(2)
16、 低成本:EPON提供较大的带宽和较低的用户设备成本,它采用PON结构,使EPON网络中减少了大量的光纤和光器件以及维护的成本,降低了预先支付的设备资金和与SDH及ATM有关的运行成本。(3)易兼容:EPON互连互通容易,各个厂家生产的网卡都能互连互通。以太网技术是 目前最成熟的局域网技术。二、网络结构EPON位于业务网络接口到用户网络接口间,通过SNI与业务节点相连,通过 UNI与用户设备相连。EPON主要分成三部分,即光线路终端(OLT,光配线网络(ODN和光网络单元/光网络终端(ONU/ONT组成。其中OLT位于局端,ONU/ONT位于用户端。OLT到ONU/ONT 的方向为下行方向,反
17、之为上行方向。EPOF接入网结构如下图所示。EPON中的ONU采用了技术成熟的以太网络协议,在中带宽和高带宽的ONU中,实现了成本低廉的以太网第二层第三层交换功能。5.5 EPON传输原理及帧结构在EPON中,根据IEEE802.3以太网协议,传送的是可变长度的数据包,最长可为1518个字节。在EPON中,OLT传送下行数据到多个 ONU完全不同于从多个 ONU上行传送数据到OLT。OLT根据IEEE802.3协议,将数据以可变长度的数据包广播传输给所有在PON上的ONU每个包携带一个具有传输到目的地ONU标识符的信头。EPO N下行传输帧结构由一个被分割成固定长度帧的连续信息流组成,其传输速
18、率为 1.250Gbit/s ,每帧携带多个可变长度的数据包(时隙)。按照组成可变长度的数据包,每个ONU分配一个数据包,每个数据包由信头、可变长度净负荷和误码检测域组成。EPON在上行传输时,采用TDMA技术将多个ONU勺上行信息组织成一个 TDM1息流传送 到OLT5.6 EPON光路波长分配EPON勺光路可以使用两个波长,也可以使用三个波长。EPON勺两波长结构如下图所示,1510 nm波长用来携带下行数据、 语音和数字视频业务, 1310 nm波长用来携带上行用户语音信号和点播数字视频、下载数据的请求信号。_QtT (空" 肮分 I 1 SHhim北眞射机W1響1Winnmi
19、i光按收机DDM1 '1MHhni Jt友射M丄L上二丄5.7 EPON关键技术1. 突发同步由于突发模式的光信号来自不同的端点,所以可能导致光信号的偏差, 消除这种微小偏差的措施是采用突发同频技术。2. 大动态范围光功率接收由于EPONh各个ONU到OLT的距离各不相同,所以各个 ONL到OLT的路径传输损耗也 互不相同,当各个 ONL发送光功率相同时,到达 OLT后的光功率互不相同。3. 测距和ONI数据发送时刻控制由于光信号来自远近不同的光网络单元(ONU,所以可能产生相应的信号冲突,通过距离修正的技术就可以消除这种冲突。现在,无论是长距离的核心传输网络,还是城域接入网汇聚层部分
20、,数字通信技术已经从ATM为中心,逐渐转移到以 IP为基础的视频、音频和数据通信了。4. 带宽分配EPOt分配给每个ONU的上行接入带宽由 OLT控制决定。5. 实时业务传输质量传输实时语音和视频业务要求传输延迟时间既恒定又很小,时延抖动也要小。6. 安全性和可靠性ONUEPONF行信号以广播的方式发送给所有ONU每个ONU可以接收OLT发送给所有的信息,这就必须对发送给每个ONU的下行信号单独进行加密。第6章GPON技术6.1 两大 PON技术:GPOf和 EPON(1) GPON与EPON都是在A/BPON的基础上发展起来,有着共同的技术起源。(2) ITU和IEEE两标准组织定位的不同导
21、致GPOF和EPON在技术理念存在较大差异:a) ITU-T/FSAN是以会员(运营商为主)身份参与的具有官方性质的通信行业标准化组 织,制定的标准更关注运营商的业务与可运营需求。b) IEEE是以工程师个人身份参与的电子/电器行业化标准组织,更关注技术的创新和实现,缺乏对运营商长远需求的理解与分析。6.2 GPON与 EPON勺比较P2MPGPONEPON标准ITU.TIEEE速率2.488G/1.244G1.25G/1.25G分光比1:641:1281:161:32承载ATM, Ethernet, TDMEther net带宽效率92%72%QOSVery good , in cludi
22、ng Ethernet, TDM,ATMGood, only ether net光预算Class A/B/CPx10/Px20测距EqD逻辑等距RIIDBA标准格式厂家自定义TDM支 持TDM over Ethernet(PWE3, CESoEthernet)or n ative TDM)TDM over Ethernet(PWE3, CESoEthernet)ONT管理OMCI无OAMITU-T G.984 ( 强)Ethernet OAM弱,厂家扩展)6.3为什么选择GPON三大优势:1、 更远的传输距离:采用光纤传输,接入层的覆盖半径20KM2、 更高的带宽:对每用户下行2.5G/上行1
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