PON基础学习

PON是一种点到多点(P2MP)结构的无源光网络; PON是无源光网络的简称(Passive Optical Network); PON由光线路终端OLT(Optical Line Terminal)、光网络单元 ONU(Optical Network

PON是一种点到多点(P2MP)结构的无源光网络;

PON是无源光网络的简称(Passive Optical Network);

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;

PON网络架构

        国际标准:Broadband Forum

        (TR-101 Migration to Ethernet-Based DSL Aggregation)

                TR-156 Using GPON Access in the context of TR-101

        PD-200 Using EPON Access in the context of TR-101

        行业标准

        YD/T 1953-2009 接入网技术要求——EPON/GPON 系统承载多业务

EPON标准

        国际标准

                IEEE802.3-2008(原IEEE802.3ah-2004)

        行业标准

                YD/T 1475-2006 接入网技术要求——基于以太网方式的无源光网络(EPON)

                YD/T 1531-2006 接入网设备测试方法——基于以太网方式的无源光网络(EPON)

                YD/T 1771-2008 接入网技术要求——EPON系统互通性

                YD/T 1809-2008 接入网设备测试方法——以太网无源光网络(EPON)系统互通性

        企业标准

                中国电信EPON设备技术要求

GPON标准

        国际标准

        G.984.x Gigabit-capable Passive Optical Networks (GPON)

                G.984.1 General characteristics

                G.984.2 Physical Media Dependent (PMD) layer specification

                G.984.3 Transmission convergence (TC) layer specification

                G.984.4 ONT management and control interface (OMCI) specification

                G.984.5 Enhancement band

                G.984.6 Reach extension

        行业标准

        YD/T 1949-2009 接入网技术要求——吉比特的无源光网络(GPON)

                第1部分:总体要求

                第2部分:物理媒质相关(PMD)层要求

                第3 部分:传输汇聚(TC)层要求(待审批)

                第4 部分:ONT 管理控制接口(OMCI)要求(待审批)

                接入网技术要求——GPON系统互通性(待审批)

XG-PON标准

        G.987.x 10 Gigabit-capable Passive Optical Network (XG-PON)

        G.987.1 General Requirements(2009.10通过)

        G.987.2 Physical Media Dependent (PMD) layer specification(2009.10通过)

        G.987.3(预计2010.6完成)

        G.987.4(预计2010.6完成)

EPON与GPON的对比

标准的成熟度:

        IEEE制定EPON标准的基本原则是尽量在802.3体系结构内进行EPON的标准化工作,最小程度地扩充标准以太网的MAC协议;最大程度地继承了以太网经过长期、大规模实践检验积累下来的宝贵技术经验。

        GPON标准的制订考虑了对传统TDM业务的支持,继续采用125us固定帧结构,以保持8K定时延续。GPON标准相当复杂,在已有技术基础上,以可接受的成本实现完全符合标准要求的设备比较困难。

上行可用带宽:

        EPON由于采用了8B/10B的线路编码,因此效率较低,一般在60%左右;

        GPON采用了扰码NRZ的编码,因此效率较高,一般在90%左右。

系统成熟度:

        提供EPON系统的最初都是一些新兴专业厂商,如Alloptic和Salira。现在传统的主流电信大厂也开始进入该领域:如富士通、UTStarcom和烽火,极大地带动了EPON的产业化发展。

        目前提供GPON系统的只有一两家新兴专业厂商,如FlexLight,其生产供货、技术支持和服务能力还有待提高,难以独立支撑GPON的大规模部署。与EPON相比,GPON的产业链还不完整。

成本:

        从技术角度,EPON “进入门槛”很低,容易吸引大批厂商加入EPON产业联盟;而GPON芯片功能比较复杂,需要全新设计封装格式,没有对这方面比较熟悉的传统厂商,“技术门槛”较高,又会让新兴公司“望而却步”;

        从模块方面,GPON的光模块的要求要远高于EPON的光模块 ;

        从产量规模上看,由于各EPON厂商已经具备了一定的规模生产,因此EPON模块价格已接近传统模块,而GPON目前的部署规模还很小,模块价格很难快速下降。

多业务及安全性:

        EPON技术本身不支持以太网业务以外的业务,但随着各项技术的发展和应用,EPON已经能够很好的符合传统TDM业务及其他业务的应用标准。GPON技术对传统TDM业务是天然支持的。

        在安全性方面,EPON也使用标准的基于AES的加密技术,其安全性和GPON无区别。

QoS和OAM

        在QoS方面,EPON定义了8个优先级队列,DBA算法也考虑了对不同优先级队列的带宽分配策略和公平性等问题,可以满足不同业务的QoS要求;对于有不同QoS要求的业务,GPON通过使用指针安排ONU用不同的传输方式来实现:调整其授权带宽和授权周期来保证业务的带宽和时延要求 ;

        在OAM方面,EPON标准中定义了远端故障指示、远端环回控制和链路监视等基本的OAM功能,但网管的扩展功能集由厂家自行开发,存在着非标准化的弊端。GPON中的OAM包括带宽授权分配、DBA、链路监测、保护倒换、密钥交换以及各种告警功能。从标准本身来看,GPON标准中定义的OAM信息比EPON标准定义的丰富。

EPON的物理层

EPON的关键技术

        MPCP(多点控制协议)技术---用于协调数据的有效发送和接收的一种控制机制。

        逻辑链路 LLID---使得传输质量获得可以控制的基础。

        自动注册---ONU上电之后立即开始向OLT注册,注册之后才能使用数据链路进行通信。

        测距---实现系统同步,保证信息的正确传输。

EPON协议栈

EPON OLT应支持1G-EPON、10G/1G-EPON和10G/10G-EPON三种接口。

多点控制协议(MPCP)

主要作用

        在OLT与每个ONU之间建立一个逻辑的点对点链路,使点对多点网络中的MAC客户端能够像在独享链路中一样收发数据帧

        在点对多点的物理网络中建立了点对点的逻辑链路

主要机制

        ONU的发现和注册

        测距和定时

        上行动态带宽分配(DBA)

ONU的发现和注册

        在OLT上设置一个定时器Register_Gate_Timer,当OLT发送REGISTER消息后,启动定时器。在定时器超时后,OLT将立即向ONU发送一个normal gate。如果ONU在OLT的grant window内返回REGISTER_ACK消息,则完成MPCP的注册。如果OLT在grant window内没有收到REGISTER_ACK消息,OLT将Deregister ONU。

动态带宽分配(DBA)

        ONU定期报告带宽需求(Report)

        OLT运行DBA算法

        OLT为不同ONU动态分配上行带宽(Gate)

        保持OLT与ONU之间的连接状态(Report)

逻辑链路标识(逻辑链路标识(LLID)

        在点对多点物理结构上的点对点逻辑链路

        OLT在每个ONU注册成动后为其分配一个唯一的LLID

        在PON接口上采用LLID标识ONU

        在每一个分组开始之前添加一个LLID,替代以太网前导符的最后两个字节

        通道(单播LLID)、广播通道(广播LLID)

ONU逻辑标识认证

OLT:同时支持3种模式

        基于物理标识

        基于逻辑标识

        混合模式:先进行物理标识认证,如不成功,再发起逻辑标识认证

ONU:同时支持物理标识和逻辑标识认证

GPON协议结构

GPON的物理层

VLAN规划

总体原则:与城域网统一考虑

模型

        基本模型

                PUPV(每用户一个VLAN)

                PUPSPV(每用户每业务一个VLAN)

                PSPV(每业务一个VLAN)

        组合模型

考虑因素

所需VLAN的数量、用户/业务隔离能力、适用的网 络结构(单边缘/多边缘)、组播带宽利用率

XG-PON的协议结构

XG-PON的物理层

PON系统的移动承载

        PON系统自身机制保证OLT、ONU的频率同步

        OLT利用外部时钟或终结IEEE1588获得时间信息

        OLT与ONU之间利用控制协议传送时间(ToD)信息

                GPON:Embedded OAM

                EPON:MPCP/扩展OAM

知秋君
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