GPON原理与产品介绍学习教案

会计学1GPON原理与产品介绍原理与产品介绍Page 2l接入需求与接入技术lPON的基本概念lGPON的关键技术l华为GPON设备介绍lGPON的组网应用第1页/共48页Page 3上行下行Mbps1501002520105 0510202510015015Dial-upADSL2+Cable ModemVDSL2GPONNext Hosted Applications & StorageHDTV VODLarge File SharingTelemedicinePremises Web HostingMulti-Player Gaming, Interactive Distance LearningReal Time SDTV, Network PVRFile Sharing, Home Video Sharing/StreamingSDTV VOD, TelecommutingVideo Conferencing, Premises SurveillanceWeb Surfing接入业务带宽的需求增长接入业务带宽的需求增长第2页/共48页Page 4GPON（Gigabit-capable Passive Optical Networks）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20KM； 2、更高的带宽：对每用户下行上行（物理层）； 3、分光特性：局端单根光纤经分光后引出多路到户光纤，节省光纤资源。GPON支持Tripleplay业务，可提供全业务竞争方案可以有效解决双绞线接入的带宽瓶颈，满足用户对高带宽业务的需求，如高清电视、实况转播等，GPON是三网合一的上佳方案。GPON标准完善，综合业务支持好，技术要求高全球大运营商的选择1Mbps3M8M25M100MADSL/ADSL2+Copper BasedVDSL / ADSL2+Copper BasedPONFiber Based2002200320062010时间带宽互联网视频会议远程控制接入技术业务需求VoD标清电视视频会议Game实况TVVoDHDTV3km2km1km20km覆盖半径为什么选择为什么选择GPON?GPON?第3页/共48页Page 5l接入需求与接入技术lPON的基本概念lGPON的关键技术l华为GPON设备介绍lGPON的组网应用第4页/共48页Page 6lPassive Optical Network 无源光网络OLTONUOptical Line Terminal 光线路终端Optical Network Unit 光网络单元 Passive Optical Splitter 无源分光器PSTNInternetCATVONUONU PON是一种点到多点（P2MP）结构的无源光网络； PON由光线路终端OLT（Optical Line Terminal）、光网络单元 ONU（ Optical Network Unit） 和无源分光器POS（Passive Optical Splitter）组成；Passive Optical Splitter 无源分光器什么是什么是PON?PON?第5页/共48页Page 7(a) 点到点的网络(b) 路边交换网络(c) 无源光网络即: PONCurb switchCOCOCON subscribersL kmL kmL kmPassiveopticalsplitterN subscribersADSLLAN第6页/共48页Page 8ADSL2+PONADSL2+VDSL2Centre officeHomeVDSL2ONTADSL2+10/100Base-T1 km2 kmIP DSLAMGECurbBuildingGESplitterFTTCFTTBFTTBFTTHADSL2+VDSL2GEFTTBDSLBest Suitable is the Best ChoicePONPON应用场景分析应用场景分析第7页/共48页Page 9lGPON系统采用系统采用WDM技术，实现单纤双向传输（强制）。技术，实现单纤双向传输（强制）。l为了分离同一根光纤上多个用户的来去方向的信号，采用以下两种复用技为了分离同一根光纤上多个用户的来去方向的信号，采用以下两种复用技术：术：p下行数据流采用广播技术；p上行数据流采用TDMA技术。1490nm1310nmGPONGPON原理数据复用原理数据复用第8页/共48页Page 10广播方式：GPON的下行帧长为固定的125us，下行为广播方式，所有的ONU都能收到相同的数据，但是通过ONU ID来区分不同的ONU的数据，ONU 通过过滤来接收属于自己的数据。GPONGPON原理上、下行数据原理上、下行数据TDMA方式：GPON的上行是通过TDMA（时分复用）的方式传输数据，上行链路被分成不同的时隙，根据下行帧的upstream bandwidth map字段来给每个ONU分配上行时隙，这样所有的ONU就可以按照一定的秩序发送自己的数据了，不会产生为了争夺时隙而冲突。每帧共有9120个时隙。第9页/共48页Page 11 GPON提供以下几种异步传输速率：0.15552 Gbit/s up, 1.24416 Gbit/s down0.62208 Gbit/s up, 1.24416 Gbit/s down1.24416 Gbit/s up, 1.24416 Gbit/s down0.15552 Gbit/s up, 2.48832 Gbit/s down0.62208 Gbit/s up, 2.48832 Gbit/s down1.24416 Gbit/s up, 2.48832 Gbit/s down（目前的主流支持速率）2.48832 Gbit/s up, 2.48832 Gbit/s down 支持最大逻辑距离为：60km 支持最大物理距离为：20km 支持最大距离差为：20km 分光比为1:64，可升级为1:128GPONGPON网络基本性能参数网络基本性能参数第10页/共48页Page 12GPON GPON 协议栈协议栈第11页/共48页Page 13l接入需求与接入技术lPON的基本概念lGPON的关键技术l华为GPON设备介绍lGPON的组网应用第12页/共48页Page 14ONU3ONU2ONU1OLTlOLT通过Ranging测距过程获取ONU的往返延迟RTD（Round Trip Delay），从而指定合适的均衡延时参数EqD（Equalization Delay），保证每个ONU发送数据时不会在分光器上产生冲突。 lRanging的过程需要开窗，即Quiet Zone，暂停其他ONU的上行发送通道。OLT开窗通过将BWmap设置为空，不授权任何时隙来实现。GPONGPON关键技术测距关键技术测距ONTOLT(in CO)20 km3 km12 km第13页/共48页Page 15InputOutput1:2 分光器2:N 分光器 1:2 分光器衰减为3.01 dB 1:16分光器衰减为12.04 dB 1:64分光器衰减为18.06 dB光功率衰减光功率衰减第14页/共48页Page 16About 0.35 dB per kmfor 1310,1490nmTable G.984.2 Classes for optical path lossClass AClass BClass BClass CMinimum loss5 dB10 dB13 dB15 dBMaximum loss20 dB25 dB28 dB30 dBNOTE The requirements of a particular class may be more stringent for one system type than for another, e.g. the class C attenuation range is inherently more stringent for TCM systems due to the use of a 1:2 splitter/combiner at each side of the ODN, each having a loss of about 3 dB.Huaweis OLT and ONU28 dB (Class B+)光纤衰减和光功率预算光纤衰减和光功率预算第15页/共48页Page 17ItemsItemsUnitUnitSingle fibreSingle fibreOLT: OLT: OLTOLTl最小平均发送功率最小平均发送功率 Mean launched power MINMean launched power MINdBmdBm+1.5+1.5l最大平均发送功率最大平均发送功率 Mean launched power MAXMean launched power MAXdBmdBm 5 5l接收灵敏度接收灵敏度 Minimum sensitivityMinimum sensitivitydBmdBm-28-28l过载光功率过载光功率 Minimum overloadMinimum overloaddBmdBm-8-8ONU: ONU: ONUONUl最小平均发送功率最小平均发送功率 Mean launched power MINMean launched power MINdBmdBm0.50.5l最大平均发送功率最大平均发送功率 Mean launched power MAXMean launched power MAXdBmdBm 5 5l接收灵敏度接收灵敏度 Minimum sensitivity Minimum sensitivity dBmdBm-27-27l过载光功率过载光功率 Minimum overloadMinimum overloaddBmdBm-8-8GPONGPON接口参数指标（接口参数指标（Class B+Class B+）第16页/共48页Page 18GPONGPON网络保护方式网络保护方式IFponIFponIFpon1：N分光器OLTONU#1ONU#N备用光纤Type A 光纤备份IFponIFponIFpon2：N分光器OLTONU#1ONU#NType B OLT端口备份IFpon l设备没有任何备份措施. l主干光纤故障后，由人工切换至备用光纤.l业务肯定中断，中断时间取决于线路恢复时间.l如果到用户的线路故障，业务就会中断，无法备份。lOLT设备上有两个GPON接口. l此种保护方式仅限于主干光纤出现故障时，系统会自动切换到备用系统，实现了对骨干光纤的保护。l保护对象仅限于OLT与ODN之间的光纤故障和OLT单板硬件故障，对其他类型的故障没有涉及，可能存在严重完全隐患，无法满足客户需求。l无法定位故障。 第17页/共48页Page 19IFponIFponIFpon2：N分光器OLTONU#1ONU#NType C 全备份方式IFponIFponIFpon2：N分光器GPONGPON网络保护方式（续）网络保护方式（续）lOLT和ONT上均有两个GPON接口。OLT的GPON接口要工作在1:1模式下。l此种保护方式一种全保护光纤倒换方式，OLT与ONU之间有完全不同的两条通路，可以保证各种故障都得到恢复 。l当ONU的主用PON口或用户线路故障时，ONU会自动将业务倒换到备用PON口上，业务通过备用线路和OLT的备份端口上行。业务基本不会中断。l实现难度较大，成本较高。l其中一个端口始终处于空闲状态，造成系统带宽利用率低。 第18页/共48页Page 20GPONGPON复用结构复用结构OLTONUONUONUT-CONTGEM PortT-CONTGEM PortGEM PortT-CONTT-CONTGEM PortGEM PortGEM PortGEM PortGEM Port不同的ONU用ONU-ID标识不同的T-CONT用Alloc-ID标识不同的GEM-PORT用Port-ID标识OLTONTT-CONTT-CONTGEM PortGEM PortlGEM Port：业务的最小承载单位。lT-CONT: Transmission Containers。是一种承载业务的Buffer。主要用来传输上行数据的单元，引入T-CONT主要是为了解决上行带宽动态分配，以提高线路利用率 。lIF pon：GPON接口。l业务根据映射规则先映射到GEM Port中，然后在映射到T-CONT中进行上行传输。GEM port可以灵活的映射到T-CONT中，一个GEM Port可以映射到一个T-CONT中去，多个GEM Port也可以映射到同一个T-CONT中。l一个ONU的GPON接口中可以包含一个或多个T-CONT。T-CONTT-CONTT-CONTT-CONT DBAPON光口第19页/共48页Page 21l根据业务的优先级，系统对每个ONU设置SLA，对业务的带宽进行限制。 l最大带宽和最小带宽是对每个ONU的带宽进行极限限制，保证带宽根据业务的优先级不同而不同，一般语音业务的优先级最高，视频业务优先级次之，数据业务的优先级最低。lOLT根据业务和SLA及ONU的实际情况进行带宽许可，优先级高的可以得到更高的带宽，满足业务需求。T-CONTT-CONT类型和带宽类型之间的关系类型和带宽类型之间的关系注：一个PON口下:所有ONU/MDU的上行保证带宽之和应小于900M;所有ONU/MDU的下行保证带宽之和应小于950M。 第20页/共48页Page 22Physical Control Block Downstream (PCBd)PayloadAllocIDStartEndAllocIDStartEnd1100200 x300500T-CONT1(ONT 1)T-CONT x(ONT 2)Slot 100Slot 200Slot 300Slot 500PLOuPLOAMuPLSuDBRu xPayload xDBRu YPayload yUpstream Bandwidth Map125usDownstream FramingUpstream FramingOLT ONT 1ONT 64GPONGPON帧结构帧结构AllocIDStartEndy501650 ONT 21xyT-CONT y(ONT 2)Slot 650Slot 501T-CONT xT-CONT y第21页/共48页Page 23T M GMACGIUPON光口GPBC scuIADLSWHG850T-CONT分光器GMACT-CONTDBAETHETHGEMGEMGEMPCBdBWMapETH第22页/共48页Page 24T M GMACGIUPON光口GPBC scuIADLSWHG850T-CONT1分光器GMACT-CONT2DBAETHETHGEM4GEMGEMPLOuDBRu1ETHGEM4GEMDBRu2ETHGEM6ETHGEM6ETH第23页/共48页Page 25GPONVOIPVODDATATDMTraffic-flowScheduling And buffer controlService differentiaGPONVOIPVODDATATDMTraffic-flowScheduling And buffer controlService differentiaOLTSplitter基于GEM Port-id的业务流l业务基于的流分类规则。 l支持SP和WRR算法对业务进行调度。l不同的业务映射到不同的T-CONT中进行传输，提高线路利用率和可靠性。第24页/共48页Page 26VOIPBTVDATATDMGPONGPONGE/10GE根据不同的VLAN的业务上行流Ethernet bridgingNon-blockingswitchingCOSQueuing & schedulingDBATDM GatewayPSTNBSROLTl业务基于的流分类规则。 l支持SP和WRR算法对业务进行调度。l支持DBA算法，可提高上行链路的带宽利用率。l二层以上支持ACL进行QoS控制。第25页/共48页Page 27GTC PON系统架构是下行方向为广播方式，上行方向为TDMA方式，所以只对上行方向的业务流提供QoS处理。 QoS处理的最小单元是T-CONT，T-CONT可以看作是ONU业务流的承载容器，调度机制是DBA（动态带宽分配）。 DBA的算法是GTC的QoS处理性能的关键。GEM 在GEM层主要是针对每个GEM Port进行业务流分类，类似于DSLAM的单PVC多业务的处理方式。 针对流分类后的业务分别进行优先级修改、流量监管和转发处理。ETH/TDM TDM业务（非电路仿真方式）为面向连接，系统可以通过静态配置带宽严格保证面向连接的QoS。 ETH业务（包括电路仿真方式的TDM业务）主要是基于二层VLAN、COS等标识进行业务的QoS处理， QoS主要处理机制分为流分类、监管、队列调度、拥塞处理、整形，它们的实现复杂度是影响QoS处理性能的关键GPONGPON中的中的QoSQoS处理处理ETH/TDMGEMGTCFlow control/ClassificationGPON 业务承载层GPON QoS处理机制T-CONT/DBAVLAN/COS/PQ/GTS/POLICING第26页/共48页Page 28PONinterfacePONinterfaceTMTMGMACLSW10GLSWGPONMACPONinterfaceGE下行拥塞点一下行拥塞点二SCUL下行拥塞点三上行拥塞点一ONU/ONT上行拥塞点二上行拥塞点四GPBC上行拥塞点三第27页/共48页Page 29TDMTDM dataPayloadTDM fragmentHECPTIPort IDPLIGEM FrameIngress bufferTDM BufferTDMTDM业务在业务在GPONGPON中的映射方式中的映射方式lTDM业务先导入缓存中进行排队，并且按照固定的字节数复用到GEM帧中进行传输。 l这种方式不对具体的TDM业务进行感知，只进行透传处理。lGEM帧具有定长的特点，对TDM业务传输非常有利。第28页/共48页Page 30l接入需求与接入技术lPON的基本概念lGPON的关键技术l华为GPON设备介绍lGPON的组网应用第29页/共48页Page 31不同容量，满足城市/农村、新建/改造各种场景MA5680TMA5683T2T背板/20G槽位带宽/800G交换容量单框128 PON口单框256E1/32STM-1上行单框可扩展16*8GE上行/级联业界容量最大OLT占全球OLT发货量五分之一400G背板/10G槽位带宽单框48 PON口单框96E1/12STM-1上行单框可扩展6*8GE上行/级联6槽位中等容量城郊/乡镇节点最佳选择第30页/共48页Page 32l主控板主控板pSCULpSCUBl业务板业务板pGPBCpEPBAl以太网业务级联板以太网业务级联板pETHApETHBl上行接口板上行接口板pGICF/GpGICD/EpX1CApX2CApTOPApNH1Al电源接口板电源接口板pPRTGpPRTEGPBCGPBCGPBCGPBCGPBCTOPATOPAOPFAGPBCGPBCGPBCGPBCGPBCGPBCETHBETHBSCUL/SCUBSCUL/SCUBGICDX1CAPRTGPRTGCITA第31页/共48页Page 33一句话介绍说明 特性描述面向未来十年设计，支持向10G EPON/10G GPON平滑演进l单业务槽位支持真正的20GE带宽 l可平滑支持10G PON业务演进第32页/共48页Page 34主用备用 板内保护对板内聚合板间聚合BRAS、SR 主用备用 板间保护对ETHB8GE上行/级联板DSLAM/AGn ETHB既可作上行也可作级联（或的关系，不可同时）n 满足单边缘、多边缘组网，同时实现光口保护。下行级联第33页/共48页Page 35MDU 5类线接入MDU 双绞线接入 56105610 561656165620/5626企业接入和移动承载ONU配套机柜F01N（壁挂）E400（室外）E200（室外）E100（室外）F02A（室内一体化）OT93048LAN/256POT48LAN/256POTS S8/16/24FE+8/16/24POTSn高集成度：128ADSL2+/256POT/96 VDSL2n支持小灵通/传统业务接入（09Q2支持）n高温：-25 + 65 ；n灵活供电：AC/DC，只要1/4备电电池l1U盒式设备l双上行（Type C）保护l8 E1/4 GE/ 4 FE。l支持TDMoverIPl支持1588v2第34页/共48页Page 36u覆盖公寓、商住楼内的用户，性价比高:重用楼内已有的铜线，对空间要求小（只需1U高）u可运维、可管理的Multi-play业务，提升用户体验: 支持可运维的组播功能和性能保证机制，包括灵活QoS、高安全性、电信级可靠性u即插即用，降低OPEX: 自动注册，自动配置，自动测试，自动业务激活u自然散热MA5620G具体规格具体规格参数参数尺寸 (WDH)44222043.6 （mm） 工作环境温度-25 to + 55 (带加热单元)工作环境湿度5% to 95%RH工作电压100 to 240V (AC)功耗MA5626G: 21.5WMA5620G: 40.6W下行端口数MA5626G: 24 FEMA5620G: 24FE+24POTSMA5626GMA5626G/MA5620G 是单机版MDU设备，GPON上行IP Core NetworkFEPOTSOLTFESplitter第35页/共48页Page 37u高集成/性能：2U空间可集成：256POTS/128ADSL2+/64VDSL2/48FE；带宽能力：10G背板总线，内部带宽无收敛u高可靠性：Harden器件，-4065度工作温度；单板防腐设计；风扇备份：任何1个风扇故障，设备正常运行u易维护：即插即用，现场免软调/拨测；零接触: 免现场维护，远程精确定位故障点u绿色环保：高效能电源；风扇智能调速；高性能套片；精简备电系统，只要外接1/4蓄电池MA5610具体规格具体规格参数参数尺寸 (WDH)19英寸* 245mm * 2U工作环境温度-40 + 65 ， -25 启动背板交换容量DSL总线是800M/Slot，GE总线是3G/Slot业务插槽数4MA5616MA5616/MA5610 是插卡式MDU设备，上行EPON或GPON或GE，用户侧DSL/POTS/FE接入插卡式接入产品系列。MA5616也可用作Mini DSLAM使用IP Core NetworkFEPOTSOLTSplitterRTADSL2+VDSL2RT第36页/共48页Page 38风扇框1*GPON1*EPON+GE2GEAC 220V，蓄电池管理DC -48V ADSL2+：32路*4VDSL2+：16路*4LAN ：16路*4POTS：32/64路*4状态指示灯外观19英寸宽 2U高工作温度-25 + 65 ； -40 + 65 （带加热板）单板交换容量(800M+2.5G)bit/s上行接口1*GPON/1*EPON+GE/ 2GE业务插槽4业务板32路ADSL2+(内置SPL)；16路VDSL2（内置SPL，8a30a)；16路LAN；32/64路POTS第37页/共48页Page 39核心网用户CO端局承载网交接箱大楼IP Core软交换InternetSDH/MetroAAA ServerIPTV / CATV ServerMiddlewareGE/10GESTM-1/E1专网分光器NMSPOTS/ADSL2+/VDSL2FE/E1/POTSMDUFTTB LANMDUFTTB DSLMDU政企接入MDUFTTV:村通MDUFTTC/FTTNLAN/POTSPOTS/ADSL2+POTS/ADSL2+/VDSL2覆盖FTTx所有的应用场景：满足FTTN/FTTB DSL/FTTB LAN/FTTO/FTTV多种应用场景1个软件版本支持所有MDU产品，功能统一，网管统一，机柜配套统一第38页/共48页Page 40HG8504FE2POTSHG8634GEHG8664FE2POTS1WIFIUSBHG8134FE桥接ONT桥接&语音ONT网关ONTHG8601FE1RFHG850a4FE2POTSHG8514FE4POTSl全系列ONT满足多样化应用场景l成熟的FTTH商用经验l绿色，In house自研芯片HG8651GE3FE2POTS1RFHG8101FEHG810aFT1GEHG851a4FE4POTSHG8564GE2POTS1WIFIUSB命名规则:HG【8 X X】1:Ethernet5:POTS6:RFHG850a4FE2POTSNAT、NAPT第39页/共48页Page 41AP提供wifi接入，下挂PC，Notebook，wifi手机POTS接口接入普通话机，提供语音业务FE口接入STB，提供IPTV业务用户；或者接入PC，Notebook，提供数据业务在HG850a上起三层功能，多用户共享帐号接入 RMS IPTV ServerInternetVoIPLiving RoomBed RoomStudy RoomLaptopSTBPhoneAPHG850a支持三层功能，AP提供wifi接入。HG866，HG866e集成三层功能和AP接入能力高档公寓建设 *:可选择的带有三层功能的终端有HG850a+AP 或者HG866Living RoomBed RoomStudy RoomLaptopSTBPhoneAP无线接入，无限精彩客户关注点组网应用第40页/共48页Page 421U盒式设备配套网络箱:支持FE/POTS出线设备最大提供1U盒式设备安装空间标配支持POTS跳线，不支持FE跳线配电采用防雷插排支持正面插拔单板或电缆2U盒式设备配套网络箱:支持2U插卡式MDU设备，也能支持全部的1U盒式设备2pcs最大提供3U盒式设备安装空间标配支持POTS跳线，FE跳线配电采用防雷插排支持正面插拔单板或电缆600160550设备斜装,可见面板700220600单板可见,可插拔设备是否要安装在机箱或机柜中？第41页/共48页Page 43550330750E100室外柜： 可安装1台2U高盒式设备热浸锌钢板、B类环境、IP55 W*H*D=550*750*330（3U） 净重：35kg 直通风散热：最大散热能力250W 噪声：45dBA 工程安装：水泥基础安装,挂墙，抱杆E200室外柜：可安装2台2U高盒式设备 热浸锌钢板、B类环境、IP55 W*H*D=700*1000*400（10U） 净重：55kg 直通风散热：最大散热能力700W 噪声：乡村级（Rural级，最大55dBA） 工程安装：水泥基础安装、抱杆安装（水泥安装接口有变化）第42页/共48页Page 44l接入需求与接入技术lPON的基本概念lGPON的关键技术l华为GPON设备介绍lGPON的组网应用第43页/共48页Page 45 ASP/ISP ONU&CPEIPTVPhone NSP ODNPhonePCBRASAAA ServerIP CoreEthernetMA5680TNGN/IMSInternetIPTV ServerMiddlewareNMSTL1/CORBA/APICarriers OSSPCONT(HG8xx)CPEMxUVoiceSBUE1SplitterBasestation2G/3GFTTHSplitterNative TDMSDHE1E1IPTV业务HSI业务VoIP业务移动承载业务FTTB第44页/共48页Page 46BTS/Node BGPON OLTE1OT928E1BSC/RNCN*E1/STM-1PSTNPLMN/3GSplitterE1OT928Business PBXSDH Network应用场景：针对GPON的定长帧传输特点，TDM在GPON线路上承载具有天然优势。TDMoGEM的实现是将TDM帧直接封装到GEM帧中进行传输。在GPON线路上给封装有TDM帧的GEM给与最高的优先级，保证TDM的传输质量。在同步方面，系统采用统一的8K时钟进行全网同步。特点：第45页/共48页Page 47MA5680TGECBUBITSGPS Sync Ethernet SYNLOCKBTSNODE B1588V2 GEGE时钟/时间传送模式:1. Sync Ethernet2. GPON line3. 1588v24. ACR时钟/时间输入时钟/时间输出模式:E1/STM-1BITSSync Ethernet1588v21.1PPS+RS232/422E1/STM-1u时钟源易获取，支持多种模式时钟输入和传送模式u满足多种基站时钟接口，支持多种时钟恢复和输出模式u时钟的系统全局同步：系统8K时钟由PLL输出，送到业务槽位；GPON板从系统8K中倍频产生光纤线路发送时钟；ONU从线路中获取到8K时钟，做为TDM处理时钟；Native TDM扣板从背板获取系统8K做为TDM处理时钟 。LTE第46页/共48页Page 48Thank You第47页/共48页