中国电信FTTH基础知识培训.ppt
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1、FTTH基础知识,内容提纲,一FTTH技术概述 (一)宽带接入技术简介 (二)PON系统基本原理 (三)FTTH在PON系统中的实现 FTTH 组网结构 (四)中国电信FTTH建设思路 二 EPON和GPON技术 三 PON系统多业务承载 四主流厂商光接入设备介绍,(一)宽带接入技术简介,目前主流的宽带接入技术主要有基于铜线接入的xDSL 技术、LAN 接入、无源光网络(主要是EPON、GPON)接入和WLAN接入等 xDSL接入技术:以铜芯电话线为传输介质、可同时实现语音和宽带数据传输的宽带接入技术 ,典型如ADSL、VDSL接入。 LAN接入:采用五类或超五类非屏蔽双绞线(UTP)连接到交
2、换机的接入方式,速率可达10Mbit/s、100Mbit/s(FE)甚至于1000Mbit/s(GE)。 PON接入:无源光网络(PON)技术是目前最流行的宽带光纤接入技术,主要包括EPON和GPON接入技术 。 WLAN接入:WLAN采用无线方式提供宽带服务,WLAN的技术标准是IEEE 802.11a/b/g/n等,目前802.11g最大速率可达54Mb/s。,(二)PON系统基本原理,PON(无源光网络)是指OLT(光线路终端)和ONU(光网络单元)之间的ODN(光分配网络)全部采用无源设备的光接入网络 PON是一种点对多点(P2MP)的光接入系统,它能够节省光纤资源、ODN无需供电、用
3、户接入方便和支持多业务接入,是运营商目前大力推行的宽带光纤接入技术,主要有EPON和GPON两种技术。,1. PON典型网络结构,PON系统主要由OLT、ODN和ONU三部分组成,其中ODN不包含有源设备,OLT至ONU之间通过光分路器 连接形成P2MP(点到多点)的结构,IMS/SS /2G/3G,Internet,城域网 /传输,OLT,分光器,流媒体,xDSL,监控,FTTB,10GE/GE,IPTV,PC,Phone,MDU,CPE,HG,IPTV,PC,Phone,FE,FTTB,FE,ONT,MDU,ONT,EOC合成器,有线电视网,CATV,FTTH,语音,数据,IPTV,监控,
4、FTTB,Femto /微蜂窝,PON系统传输方式上行方向,上行方向为TDMA方式 各ONU上行数据分时发送,各ONU的发送时间与长度由OLT集中控制,PON系统传输方式下行方向,下行方向为广播方式 下行数据广播发送,每个ONU根据下行数据的标识信息接收属于自己的 数据,丢弃其他用户的数据,2. PON系统组成,PON系统的基本组成有: 局端的光线路终端(OLT)设备 ODN,指用于连接局端OLT设备和远端ONU设备之间的光分配网络,ODN只包含无源器件或设施 光网络单元(ONU/ONT)。,Passive Optical Network 无源光网络,OLT,ONU,Optical Line
5、Terminal 光线路终端,Optical Network Unit 光网络单元,ONU,ONU,Passive Optical Splitter 无源分光器,ODN(光分配网络),(1)OLT设备介绍,OLT是PON的核心功能模块,OLT在物理上一般以机架的形式呈现。机架式OLT(大型)采用插板式结构,功能复杂、容量大,实现难度高。包括如下板卡 接口板(或者称为线卡) 主交换板 主控板(主控和主交换板可能合在一个板卡) 上联板(GE/10GE) 盒式OLT(小型):1U高一体化小设备:24个PON口,12个上联GE口.功能简单,容量小,实现容易,(2) ONU设备介绍,ONU位于用户终端和
6、ODN之间,提供用户接口和多业务接入,ONU上联口(PON口)为光口,用户侧接口有: 以太网接口(FE GE) POTS接口(RJ11) E1接口 CATV接口 ONU设备框图如图所示,其中PON接口模块是核心部分,语音处理模块以VoIP的方式提供语音业务,CPU负责整个ONU的控制和管理(包括与OLT及网管的通信)。,FTTH ONU设备分类,ONU设备根据用户端的应用方式不同,可分为下列几种类型: (1)SFU(单住户单元)型ONU :主要用于单独家庭用户,仅支持宽带接入终端功能,具有1或4个以太网接口,提供以太网/IP业务,可以支持VoIP业务(内置IAD)或CATV业务,主要应用于FT
7、TH的场合(可与家庭网关配合使用,以提供更强的业务能力)。 (2)HGU(家庭网关单元)型ONU:主要用于单独家庭用户,具有家庭网关功能,相当于带EPON上联接口的家庭网关,具有4个以太网接口、1个WLAN接口和至少1个USB接口,提供以太网/IP业务,可以支持VoIP业务(内置IAD)或CATV业务,支持TR-069远程管理。主要应用于FTTH的场合。 (3)SBU(单商户单元)型ONU:主要用于单独企业用户和企业里的单个办公室,支持宽带接入终端功能,具有以太网接口和E1接口,提供以太网/IP业务和TDM业务。主要应用于FTTO的场合。,(3)ODN简介,ODN位于ONU和OLT之间,为OL
8、T与ONU提供光传输手段,完成光信号的传输和功率分配任务。ODN通常呈树型分支结构,主要包含下列设备: 局端配线设施:光配线架等 光分配点设施:光配线架、光交接箱、光分线盒、光分路器、光分歧接头盒等 光用户接入点设施:光分路器、光分线盒、光分歧接头盒等 用户端接设施:用户智能终端盒、光纤信息面板 其他基本器材:光缆、光纤连接器、尾纤等,(三)FTTH在PON中的实现,根据光纤到达用户侧的位置不同,宽带光接入网的应用方式(建设模式)包括以下几种,这些模式统称为FTTx,主要包含: (1)FTTN :Fiber To The Node,光纤到节点 (2)FTTZ :Fiber To The Zon
9、e,光纤到小区 (3)FTTCab:Fiber To The Cabinet,光纤到交接箱 (4)FTTC :Fiber To The Curb,光纤到路边 (5)FTTB: Fiber To The Building,光纤到楼 (6)FTTP: Fiber To The Premise,光纤到用户驻地 (7)FTTH: Fiber To The Home,光纤到户 (8)FTTO: Fiber To The Office,光纤到办公室 其中最主要的应用方式有FTTH、FTTB/C、FTTCab,FTTH、FTTO、FTTP 以全程光纤的方式实现最终用户的接入,是最为理想的宽带光纤接入方式。,
10、FTTH典型组网结构,FTTH的典型组网结构如图所示,根据用户的不同业务需求及家庭布线情况,家庭网络可采用不同的家庭组网方式,既可采用有线也可采用有线+无线AP的接入方式,可方便灵活地接入语音、宽带数据、IPTV、WLAN等业务。,一FTTH技术概述 二 EPON和GPON技术 (一)EPON标准和规范简介 (二)EPON技术指标及关键技术 (三)GPON标准和规范简介 (四)GPON技术指标及关键技术 (五) ONU远程维护和管理 (六) EPON和GPON技术比较 (七)新一代PON技术介绍 三 PON系统多业务承载 四主流厂商光接入设备介绍,(一)EPON标准和规范简介,目前FTTH常用
11、的PON技术为EPON和GPON,相同的拓扑P2MP光纤,BPON,EPON,GPON,封装协议不同,FSAN提出,ITU-T标准化 ATM封装 技术成熟 在北美有一定规模商用,IEEE 802.3标准 以太网封装 技术简单、成本低 标准较完善 技术成熟,已经规模应用,FSAN提出,ITU-T标准化 GEM封装 技术复杂,成本略高 标准仍在完善 已试商用和小规模部署,EPON技术简介,为了提高以太网在“最后一公里”的应用,IEEE EFM工作组2000年开始制定了802.3ah标准,其中包括EPON和P2P光纤以太网两种技术: 点到点光以太网:定义了速率100Mb/s、传输距离10km和速率1
12、000Mb/s、传输距离10km两种点到点单纤双向光以太网系统。采用WDM方式实现单纤双向传输,上、下行分别使用1310nm波长和1490nm波长进行传输 EPON:在保留传统以太网体系结构基础上定义了一种新的应用于PON系统的物理层(主要是光接口)规范、一种新的MAC多点控制层协议(MPCP),以实现在点到多点无源光网络中的以太网帧的时分多址接入、一种运行维护和管理(OAM)机制。 中国电信EPON标准 MPCP补充 Triplechurning加密算法 Ethernet OAM扩展 产品的部分特性规格要求,(二) EPON标准和关键技术,OLT与ONU之间信号传输基于IEEE 802.3以
13、太网帧 采用8B/10B的线路编码(8个数据比特编成10个线路比特),数据速率为上下行对称1Gbps,线路比特率为上下行对称1.25Gbps 支持1:64的分光比和10或20公里的传输距离 采用WDM方式实现单纤双向传输,上、下行分别使用1310nm波长和1490nm波长进行传输 以MAC控制子层的MPCP(multi point control protocol)机制为基础,MPCP通过消息、状态机和定时器来控制访问P2MP的拓扑结构 P2P仿真子层是EPON/MPCP协议中的关键组件 提供了一种专门的运行管理和维护(OAM)机制,实现对链路监控、远端环回,并可以进行扩展以实现业务层管理功能
14、,EPON系统WDM方式,EPON系统采用WDM技术,实现单纤双向传输。,EPON关键技术1:突发模式光收发器技术,突发模式光收发器技术 OLT的接收机和ONU的发射器工作在突发模式 OLT光接收机的快速功率恢复 要求OLT在每个接收时隙的开始处迅速调整0-1判决门限 ONU光发射机的突发发射和关断 为抑制自发散射噪声,要求ONU的激光器能够快速的冷却和回暖 OLT光接收机的突发同步技术 上行接收数据相位的突变要求OLT的接收机工作在突发模式接收状态 OLT还要进行大范围的自动增益调整(AGC),EPON关键技术2:EPON帧结构,前导码 8Bytes,DA 6Bytes,SA 6Bytes,
15、长度/类型 2Bytes,数据 461500Bytes,填充 不定,FCS 4Bytes,传统以太网MAC帧,EPON MAC帧,第5字节的第6、第7比特被中国电信和国内用于搅动信息标识字段(Enc),EPON关键技术3:动态带宽分配(DBA),动态带宽分配 相对于静态带宽分配(SBA),DBA是指OLT基于用户的业务等级协议(SLA),结合ONU的本地队列状态的汇报或者业务预测,动态的给ONU分配上行带宽的技术 优点:实现高效的上行带宽利用率和保证业务的公平性和QoS DBA是采用轮询ONU的方式,图示为一种DBA的机制,(三)EPON系统保护和数据安全,EPON系统中,OLT是关键性的设备
16、,OLT至光分路器之间的光链路也至关重要,因此在实际中需要采取保护措施,系统保护主要有两种 OLT的设备级保护 OLT至ONU之间的光链路保护。 OLT的设备级保护功能 主控板的11冗余保护,保护时间应为秒级甚至亚秒级 OLT设备应配2个电源模块,形成11冗余保护,并做到业务无中断的电源切换(业界普遍采用分布式供电,电源倒换一般对业务无影响) OLT支持对板卡和终端配置信息的保护,能够在板卡或中端重新上线后的自动配置恢复 OLT板卡热插拔,1. 光链路保护倒换功能,对商业客户而言,OLT到ONU之间的光纤链路保护是其比较重要的需求之一 光链路的保护有赖于光纤的双路由,主要有四种方式。前两种只需
17、要主干光纤双路由,后两种种需要全程双路由 光链路保护主要有四种实现方式:类型a,类型b,类型c和类型d,详细定义了4种光链路保护的类型,OLT应支持类型a或类型b,应支持类型c和类型d。ONU可选支持类型c和类型d,光链路保护功能要求,类型a:业务中断时间应小于150ms,类型b:业务中断时间应小于150ms,类型c:业务中断时间应小于200ms,类型d:业务中断时间应小于50ms,2. PON接口数据安全性,下行数据安全性 因为PON的多点广播特性,所有的下行数据都会被广播到PON系统中所有的ONU上。如果有一个匿名用户将它的ONU接收限制功能去掉,那么它就可以监听到所有用户的下行数据,这在
18、PON系统中称为“监听威胁” PON网络的另一个特点是,网络中ONU不可能监测到其它ONU的上行数据 在PON上解决安全性的措施是OLT对下行信息加密(包括所有的数据帧和OAM帧) 系统应针对每个LLID进行搅动,每个LLID有独立的密钥。 加密的核心问题包括: 加密算法 密钥的产生和传递 密钥的更新与同步,PON接口数据安全性,下行数据安全性 加密算法: AES-128;安全性很高,但不符合国内的商用密码管理条例 Churning;安全性较低,简单 TripleChurning:中国电信的专利技术,提高了churning的安全性中国电信采用Triple Churning算法 密钥是ONU由上
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