xPON原理介绍胶片课件

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1、xPONxPON原理介绍原理介绍对比到现网的接入“瓶颈”，光纤是今为止最好的传输媒介。本胶片主要分析PON技术的产生背景、应用、基本概念和特点，并分别介绍GPON、EPON基本原理及差异。学习完此课程，您将会：掌握PON的概念及发展背景理解光接入网络架构掌握PON的关键技术掌握GPON的主要协议掌握EPON的主要协议了解GPON、EPON提供的基本业务第第第第1 1章章章章光接入网概述光接入网概述光接入网概述光接入网概述第第第第2 2章章章章 PON PON基本概念基本概念基本概念基本概念第第第第3 3章章章章 PONPON关键技术关键技术关键技术关键技术第第第第4 4章章章章 GPONGPO

2、N协议分析协议分析协议分析协议分析第第第第5 5章章章章 EPONEPON协议分析协议分析协议分析协议分析第第第第6 6章章章章 PON PON承载的基本业务承载的基本业务承载的基本业务承载的基本业务第第第第7 7章章章章 GPON PK EPON GPON PK EPONServiceAccessCoreX.25ADSLEthernetPSTNIPATMFRGSM/GPRSCDMACablePDHSDHWireless VoiceWireless DataHigh SpeedInternet VoiceStreamingDial-upVoIPMessageFTTH GPONDSLWirele

3、ssEth/IP/MPLSAggregation NetworkLocation&PresenceMessageOnline GamingVoiceDataVideoStorageDirectory接入网的发展趋势All over IP如何解决“距离与带宽”的矛盾xDSL技术技术xDSL技术很难解决距离与距离与带宽带宽的矛盾问：怎么办？答：“光进铜退”！采用光纤接入网是不光纤接入网是不错的错的方案！光纤接入网的接入方案(a)点到点的网络点到点的网络 (b)路边交换网络路边交换网络 (c)无源光网络无源光网络即即:PON Curb switchCOCOCON subscribersL kmL k

4、mL kmPassiveopticalsplitterN subscribersADSL2+PONADSL2+VDSL2Centre officeHomeVDSL2ONTADSL2+10/100Base-T1 km2 kmIP DSLAMGECurbBuildingGESplitterFTTCFTTBFTTBFTTHADSL2+VDSL2GEFTTBDSLFTTX场景分析第第第第1 1章章章章光接入网概述光接入网概述光接入网概述光接入网概述第第第第2 2章章章章 PON PON基本概念基本概念基本概念基本概念第第第第3 3章章章章 PONPON关键技术关键技术关键技术关键技术第第第第4 4章章

5、章章 GPONGPON协议分析协议分析协议分析协议分析第第第第5 5章章章章 EPONEPON协议分析协议分析协议分析协议分析第第第第5 5章章章章 PON PON承载的基本业务承载的基本业务承载的基本业务承载的基本业务第第第第6 6章章章章 GPON PK EPON GPON PK EPONPassive Optical Network 无无源光网络源光网络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

6、点到多点（是一种点到多点（P2MP）结构的无源光网络；）结构的无源光网络；PON由由光线路终端光线路终端OLT（Optical Line Terminal）、光网络单元光网络单元 ONU（Optical Network Unit）和无源分光器和无源分光器POS（Passive Optical Splitter）组成；）组成；Passive Optical Splitter 无源分光器什么是PON?ONU/ONTOLTService node分光器T参考点V参考点R/SS/RODNUNISNIIFponIFponONU Optical Network Unit 光网络单元光网络单元ONT Opt

7、ical Network Terminal 光网络终端光网络终端ODN Optical Distribution Network 光分配网络光分配网络OLT Optical Line Terminal 光线路终端光线路终端SNI Service Node Interface 业务节点业务节点UNI User Network Interface 用户网络接口用户网络接口PON网络参考模型PON的的三大优势：三大优势：1、更远的传输距离，采用光纤传输，覆盖半径、更远的传输距离，采用光纤传输，覆盖半径20KM；2、更高的带宽，达、更高的带宽，达1.25G或或2.5G.3、分光特性、分光特性,，节省光

8、纤资源。，节省光纤资源。1Mbps3M8M25M100MADSL/ADSL2+Copper BasedVDSL/ADSL2+Copper BasedPONFiber Based2002200320062010时间时间带宽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PON?APON:ATM Passive Optical Networks EPON:Ethernet Passive Optical NetworksGE-PON:Giga-bit Ethernet Passive Optical Netw

9、orksGPON:Gigabit-capable Passive Optical NetworksEPONGEPONGPONATMAPONBPONEthernetEPONGPON几种PON标准ITU-T G.983.xITU-T G.984.xIEEE 802.3ah国际标准国际标准国际标准国际标准国际标准国际标准国家标准国家标准Q3/2000国家标准国家标准国家标准国家标准Q4/2004Q3/2004PON技术标准化进展PON系统采用WDM技术，实现单纤双向传输（强制）。采用不同光波分别传上、下行数据；下行数据流采用广播技术（分光器上物理层复制）；上行数据流采用TDMA技术。1490nm13

10、10nmPON原理-数据复用第第第第1 1章章章章光接入网概述光接入网概述光接入网概述光接入网概述第第第第2 2章章章章 PON PON基本概念基本概念基本概念基本概念第第第第3 3章章章章 PONPON关键技术关键技术关键技术关键技术第第第第4 4章章章章 GPONGPON协议分析协议分析协议分析协议分析第第第第5 5章章章章 EPONEPON协议分析协议分析协议分析协议分析第第第第5 5章章章章 PON PON承载的基本业务承载的基本业务承载的基本业务承载的基本业务第第第第6 6章章章章 GPON PK EPON GPON PK EPON什么是DBA?-DBA,Dynamically Ba

11、ndwidth Assignment(-DBA,Dynamically Bandwidth Assignment(动态动态带宽分配带宽分配)-DBA -DBA是一种能在微秒或毫秒级的时间间隔内完成对是一种能在微秒或毫秒级的时间间隔内完成对上行带宽的动态分配的机制上行带宽的动态分配的机制为什么需要DBA？-可以提高可以提高PONPON端口的上行线路带宽利用率端口的上行线路带宽利用率 -可以在可以在PONPON口上增加更多的用户口上增加更多的用户 -用户可以享受到更高带宽的服务，特别是那些对用户可以享受到更高带宽的服务，特别是那些对带宽突变比较大的业务带宽突变比较大的业务PON关键技术-DBADB

12、A概念概念提高最大带宽利用率无无DBA,DBA,利用率利用率40%40%有有DBA,DBA,利用率达利用率达到到80%80%减小突发时延无无DBA:100msDBA:100ms有有DBA:10msDBA:TH：功率高指示PTL：功率低指示TLPTH：功率正常指示注：TL为必选（单阈值操作），TH为可选（双阈值操作)。功率调节机制具有以下优点：降低了OLT接收机的动态范围要求当ONU工作在低功率模式下，激光器寿命增加且功率消耗降低。GTCGTC的概况的概况垂直角度来看，GTC层包括两个子层：GTC成帧子层和TC适配子层。从另一个角度来看，GTC包括管理用户业务流、安全和OAM特性的C/M平面和承

13、载用户业务流的U平面。在GTC成帧子层中，根据在GTC帧中的位置可分为GEM块、嵌入式OAM和PLOAM块。嵌入式OAM、PLOAM和OMCI属于C/M平面，除OMCI外的GEM SDU属于U平面。DBA控制模块被定义为一个通用功能模块，该模块负责完成整个ONU报告DBA功能。GTCGTC中的中的GEMGEM流操作流操作下行方向GEM帧由GEM块承载并送至所有ONU。ONU成帧子层提取帧，GEM TC适配器根据12bit的Port-ID过滤信元。只有携带正确Port-ID的帧才允许到达GEM客户端块。上行方向GEM流由一个或多个T-CONT承载。OLT接收到与T-CONT关联的流后，会将帧转发

14、到GEM TC适配器，然后送至GEM客户端。T-CONTT-CONT类型类型时延保证T-CONT类型Type1Type2Type3Type4Type5固定带宽是保证带宽否非保证带宽否尽力而为带宽否注：对于T-CONT类型3、4和5，其可获得的总带宽不应超过对这些类型配置的最大带宽参数。T-CONTT-CONT类型类型nT-CONT TYPE1（预留带宽）nONU1和ONU2分配上行固定带宽（T-CONT TYPE1）各为90M；nONU1和ONU2的上行带宽（包长随机，发送流量应大于90M）nONU1和ONU2各自只能获得90M的上行带宽，不应被其它ONU共享 nT-CONT2（保证带宽）nO

15、NU1和ONU2分配上行固定带宽（T-CONT TYPE1）各为90M；nONU1和ONU2的上行带宽（包长随机，发送流量应大于90M）nONU1和ONU2各自只能获得90M的上行带宽，释放后可被其它ONU共享nT-CONT3nONU1分配上行最小保证带宽20M，最大带宽100M（T-CONT TYPE3）；可以争用，可以共享nT-CONT4：公平争用nT-CONT5：T-CONTT-CONT类型类型nT-CONT5：ONU1分配上行固定带宽为10M，最小保证带宽20M，最大带宽100M（T-CONT TYPE5，为ONU1分配的固定带宽（10M）不能被释放 GTCGTC关键功能关键功能媒质接

16、入控制流GTC系统为上行业务流提供媒质接入控制，其基本思路是：下行帧指示上行流在上行帧中的允许位置，上行帧和下行帧同步。OLT在PCBd中发送指针，这些指针指示了每个ONU上行发送的开始和结束时间。这样在任意时刻只有一个ONU可以访问媒质，在正常工作状态下不会发生碰撞。指针以字节为单位，允许OLT以带宽粒度为64kbit/s对媒质进行有效的静态控制。ONU注册ONU注册由自动发现流程完成“配置S/N”方式是通过管理系统（如NMS和/或EMS）在OLT注册ONU序列号“发现S/N”方式是不通过管理系统（如NMS和/或EMS）在OLT注册ONU序列号业务流与业务流与QoSQoSGTC和受控用户数据

17、之间的关系GTC系统根据T-CONT管理流，每个T-CONT由Alloc-ID标识。每个T-CONT可包含一个或多个GEM Port-ID。OLT监控每个T-CONT的流量负载，并调整带宽分配来更好地分配PON资源。GTC系统不观察或维持Port-ID之间的QoS关系，该功能由PON终端的GEM客户端来完成。QoS保证DBA功能可提供各种不同的QoS。GPON TC层规定了5种T-CONT（与G.983.4相同）。GEM模式中，GEM连接由端口标识，并根据QoS要求由一种T-CONT类型承载。GPONGPON的帧结构的帧结构上下行均为上下行均为125us125us一个帧在一个帧在1.244Gb

18、/s1.244Gb/s速率下，一个帧的长度是速率下，一个帧的长度是1944019440字节，在字节，在2.448Gb/s2.448Gb/s速率下一个帧的长度是速率下一个帧的长度是3888038880字节字节PCBdPCBd下行物理层控制块的长度在不同速率下都是一样的下行物理层控制块的长度在不同速率下都是一样的下行帧由下行帧由PCBdPCBd下行物理层控制块以及载荷构成，上行帧被划分为若干下行物理层控制块以及载荷构成，上行帧被划分为若干个长度不定的时隙，个长度不定的时隙，ONUONU在在OLTOLT的控制下分别占用这些时隙向的控制下分别占用这些时隙向OLTOLT发送发送上行数据。上行数据。重要特

19、征：重要特征：8K8K帧头，兼容现有的帧头，兼容现有的TDMTDM业务传输有得天独厚的优势业务传输有得天独厚的优势GPONGPON下行帧下行帧下行帧由下行物理控制块（PCBd）和GEM块组成。下行帧提供了PON公共时间参考和上行公共控制信号。1.24416Gbit/s系统的帧长为19440字节，而2.48832Gbit/s系统的帧长为38880字节，但PCBd的长度都是相同的，并与每帧中分配结构的数目有关。PCBd由多个域组成。OLT以广播方式发送PCBd，每个ONU均接收完整的PCBd信息，并根据其相关信息进行相应操作。PCBdnPayloadnPCBdn+1PayloadnPsync4 b

20、ytesIdent4 bytesPLOAMd13 bytesBIP1 bytesPlend4 bytesPlend4 bytesUS BW MapN*8 bytesFEC Ind1 bitReserved1 bitSuper-frame Counter 30 bitsBlen BW MapLength 12 bitsAlen ATM PartitionLength 12 bitsCRC8 bitsAccess 18 bytesAccess 28 bytes.Access n8 bytesAlloc ID12 bitsFlags12 bitsSStart2 bytesSStop2 bytesCR

21、C1 byteSend PLS1 bitSend PLOAMn1 bitUse FEC1 bitSend DBRu2 bitsReserved7 bits125usCoverage of this BIPCoverage of next BIPDownstream FramingGPON下行帧结构GPONGPON的上行帧结构的上行帧结构上行帧由复用的突发传输时隙组成，每帧包括一个或多个ONU的传输。BWmap指示了这些传输的组织方式。在每个分配时期，在OLT的控制下：ONU能够传送1到4种类型的PON开销和用户数据。这四种开销类型分别是：物理层开销（PLOu）上行物理层操作、维护和管理（PLO

22、AMu）上行功率控制序列（PLSu）上行动态带宽报告（DBRu）PLOuPLOAMuPLSuDBRu xPayload xDBRu yPayload yPLOuDBRu zPayload zPreambleA bytesDelimiterB bytesBIP1 bytesONU-ID1 bytesInd1 bytesONU-ID1 bytesMsg ID1 bytesMessage10 bytesCRC1 bytesDBA 1,2,4bytesCRC1 bytesGEMheaderFramefragmentGEMheaderFull frameGEMheaderFramefragmentPLI

23、12bitGem Port ID12bitPTI3bitHEC13bitONT AONT BUpstream FramingDBA ReportPad if neededGPON上行帧结构GPON ONUGPON ONU的激活（测距和注册）的激活（测距和注册）ONU的激活过程包括：OLT和ONU之间协商工作参数、测距、建立上下行通信通道。ONU的激活过程由OLT控制，其激活过程大致如下：ONU通过Upstream_Overhead消息接收工作参数ONU根据接收到的工作参数调整自己的参数（如：发送光功率）OLT通过Serial_Number获取过程发现新ONU的序列号OLT给所有新ONU分配ON

24、U-IDOLT测量新ONU的均衡时延OLT将测量的均衡时延传送给ONUONU根据均衡时延调整其上行帧时钟以上激活过程是通过交互上下行标记（flag）以及PLOAM消息来完成的。在正常工作状态下，所有传输信号都可以被用来监测信号到达的相位。通过监测传输信号的相位，可以更新均衡时延（注意和EPON的差别）。OAMOAM信息信息嵌入嵌入OAM OAM 提供提供OLT OLT 到到ONU ONU 间的一条低时延通路，由下行帧的间的一条低时延通路，由下行帧的IdentIdent、BIPBIP、US BW MapUS BW Map域，上行帧的域，上行帧的BIPBIP、IndInd、DBRu DBRu 等域

25、组成，等域组成，用于传送带宽授权、密钥交换、用于传送带宽授权、密钥交换、DBA DBA 等控制信息。由于将等控制信息。由于将OAM OAM 信信息直接映射到帧中的相应域，保证了控制信息传送与处理的实时息直接映射到帧中的相应域，保证了控制信息传送与处理的实时性。性。PLOAM PLOAM 通道由下行的通道由下行的PLOAM PLOAM 域和上行的域和上行的PLOAM PLOAM 域组成，该通域组成，该通道功能包括嵌入道功能包括嵌入OAM OAM 通道传送信息以外的所有物理层和通道传送信息以外的所有物理层和TCTC（传输（传输汇聚）层的控制、性能监视功能，通过消息交互方式实现，因此汇聚）层的控制、

26、性能监视功能，通过消息交互方式实现，因此是实时性低于嵌入是实时性低于嵌入OAM OAM 通道的低时延通道。通道的低时延通道。OMCI OMCI 通道用于传送高层与业务相关的信息，实现通道用于传送高层与业务相关的信息，实现OLT OLT 对对ONU ONU 的远程管理，包括的远程管理，包括ONUONU的可实现的功能集、的可实现的功能集、T-CONT T-CONT 业务种类与数业务种类与数量、量、QoS QoS 参数协商等参数，是实现参数协商等参数，是实现GPONGPON网络集中业务管理的信令网络集中业务管理的信令传输通道，通过传输通道，通过ATM PVC ATM PVC 或或GEM GEM 封装

27、，其时延特性要求不高，但封装，其时延特性要求不高，但可靠性要求高，处理层次高，并保证了开放性、可扩展的特性。可靠性要求高，处理层次高，并保证了开放性、可扩展的特性。GPONGPON的业务映射的业务映射TCP+UDP etc.IPEthernetGEMPOTSVideoDataVoIPT1/E1TDMPON-PHY Layer几乎没有应用几乎没有应用一个OLT与多个ONTONUONUONUT-CONTGEM PortT-CONTGEM PortGEM PortT-CONTT-CONT GEM PortGEM PortGEM PortGEM PortGEM Port不同的ONU用ONU-ID标识不

28、同的T-CONT用Alloc-ID标识不同的GEM-PORT用Port-ID标识PON光口u每个GPON 端口，支持1：64 分光比，即可提供64路ONT 接入。u每个ONU上可以有多个T-CONT,每个TCONT可以绑多个GEMPORT.uT-CONT就相当于一个物理的缓存，只有绑定了DBA模板才能限速。DBA123OLT我司简化做法：Alloc ID=T-CONT ID*256+ONU IDPhysical Control Block Downstream(PCBd)PayloadAllocIDStartEndAllocIDStartEnd1100200 x300500T-CONT1(ON

29、T 1)T-CONT x(ONT 2)Slot 100Slot 200Slot 300Slot 500PLOuPLOAMuPLSu DBRu x Payload xDBRu YPayload yUpstream Bandwidth Map125usDownstream FramingUpstream FramingOLT ONT 1ONT 64GPON帧结构AllocIDStartEndy501650 ONT 21xyT-CONT y(ONT 2)Slot 650Slot 501T-CONT x xT-CONT yGEM PayloadHEC 13bitsPTI 3bitsPort ID 12

30、bitsPLI 12bitsGEM FrameEthernet PacketDASFDPreambleInter packet gapSALengthTypeMAC client dataFECEOF5 byteslGPON系统对以太网帧进行解析，将数据部分直接映射到GEM Payload中去进行传输。lGEM帧会自动封装头信息。l映射的格式清晰，设备很好实现，兼容性好。以太网业务在GPON中的映射方式TDMTDM dataPayloadTDM fragmentHECPTIPort IDPLIGEM FrameIngress bufferTDM BufferlTDM业务先导入缓存中进行排队，并

31、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。TDM业务在GPON中的映射方式ONU3ONU2ONU1OLTlOLT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。GPON测距方式ONTOLT(in CO)20 km3 km12 kmlO

32、LTOLT内部内部DBADBA模块不断收集模块不断收集DBADBA报告信息，进行相关计算，并将计算结果以报告信息，进行相关计算，并将计算结果以BW MapBW Map的形式下发给各的形式下发给各ONUONU。l各各ONUONU根据根据BW MapBW Map信息在各自的时隙内发送上行突发数据，占用上行带宽。信息在各自的时隙内发送上行突发数据，占用上行带宽。DBA算法算法逻辑DBA报告告BW MapTime slotT-CONTT-CONTT-CONTONU的的调度器度器ONUOLT控制平面数据平面GPON DBA的实现过程PayloadUS BWMapDataReportPCBdD/S Dir

33、ectionU/S DirectionOLTONTlOLT根据上次计算的结果在下行帧头中下发BW Map。lONU根据带宽分配信息在规定的时隙上发送目前T-CONT中等待发送的数据状态报告。lOLT收到ONU的状态报告后，经过DBA计算并更新BW Map，在下一帧进行下发。lONU收到OLT下发的BW Map消息后，在指定的时隙上发送数据。DBA的实现uT-CONTs(Transmission Containers)T-CONTs(Transmission Containers)：动态接收：动态接收OLTOLT下发的授权下发的授权 ，用于管理，用于管理PONPON系统传输汇聚层的上行带宽分配，

34、改善系统传输汇聚层的上行带宽分配，改善PONPON系统中的上行带宽。系统中的上行带宽。uT-CONTT-CONT的带宽类型分为的带宽类型分为FB,AB,NAB,BEFB,AB,NAB,BE。uT-CONTT-CONT的的5 5种类型，种类型，Type1,Type2,Type3,Type4,Type5Type1,Type2,Type3,Type4,Type5。T-CONT带宽术语l根据业务的优先级，系统对每个根据业务的优先级，系统对每个ONUONU设置设置SLASLA，对业务的带宽进行限制，对业务的带宽进行限制。l最大带宽和最小带宽是对每个最大带宽和最小带宽是对每个ONUONU的带宽进行极限限制

35、，保证带宽根据业务的优先级不同而不同，一般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。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。lOLTOLT根据业务和根据业务和SLASLA及及ONUONU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。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-CONT类型和带宽类型之间的关系GTCGTC PON PON系统架构是下行方向为广播方式，上行方向为系统架构是下行方向为广播方式，上行方向为TDMATDMA方式，所以只

36、对上行方向的业务流提供方式，所以只对上行方向的业务流提供QoSQoS处理。处理。QoS QoS处理的最小单元是处理的最小单元是T-CONTT-CONT，T-CONTT-CONT可以看作是可以看作是ONUONU业务流的承载容器，调度机制是业务流的承载容器，调度机制是DBADBA（动态带宽分配）。（动态带宽分配）。DBA DBA的算法是的算法是GTCGTC的的QoSQoS处理性能的关键。处理性能的关键。GEMGEM 在在GEMGEM层主要是针对每个层主要是针对每个GEM PortGEM Port进行业务流分类，类似于进行业务流分类，类似于DSLAMDSLAM的单的单PVCPVC多业务的处理方式。多

37、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。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/TDMETH/TDM 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QoSQoS。ETH ETH业务（包括电路仿真方式的业务（包括电路仿真方式的TDMTDM业务）主要是基于二层业务）主要是基于二层VLANVLAN、COSCOS等标识进行业务的等标识进行业务的QoSQoS处理，处理，QoS QoS主要处理机制分为流分类、监管、队列调度、拥塞

38、处理、整形，它们的实现复杂度是影响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QoSQoS处理性能的关键处理性能的关键GPON中的QoS处理ETH/TDMGEMGTCFlow control/ClassificationGPON 业务承载层GPON QoS处理机制T-CONT/DBAVLAN/COS/PQ/GTS/POLICING第第第第1 1章章章章光接入网概述光接入网概述光接入网概述光接入网概述第第第第2 2章章章章 PON PON基本概念基本概念基本概念基本概念第第第第3 3章章章章 PONPON关键技术关键技术关键技术关键技术第第第第4 4章章章章 G

39、PONGPON协议分析协议分析协议分析协议分析第第第第5 5章章章章 EPONEPON协议分析协议分析协议分析协议分析第第第第5 5章章章章 PON PON承载的基本业务承载的基本业务承载的基本业务承载的基本业务第第第第6 6章章章章 GPON PK EPON GPON PK EPON广播方式：广播方式：EPONEPON下行为广播方式，所有的下行为广播方式，所有的ONUONU都能收到相同的数据，但是通过都能收到相同的数据，但是通过 LL IDLL ID来区分不同的业务的数据，来区分不同的业务的数据，ONU ONU 通过过滤来接收属于自己的数据。通过过滤来接收属于自己的数据。这里需要注意：这里需

40、要注意：EPONEPON数据包是变长的。数据包是变长的。GPONGPON下行帧是定长的。下行帧是定长的。EPON原理-下行数据EPON是基于以太网方式的无源光网络，EPON在传送过程中不处进原有以太网帧结构，所以相对较简单。TDMATDMA方式：方式：EPONEPON的上行是通过的上行是通过TDMATDMA（时分复用）的方式传输数据，每个（时分复用）的方式传输数据，每个ONUONU收到数收到数据报文后都还会收到据报文后都还会收到OLTOLT发给它的发给它的grant消息，每个消息，每个ONUONU按按OLTOLT告知的时间点发送告知的时间点发送OLTOLT指定的报文数量，这样所有的指定的报文数

41、量，这样所有的ONUONU就可以按照一定的秩序发送自己的数据了，不会就可以按照一定的秩序发送自己的数据了，不会在上行光路上冲突了。在上行光路上冲突了。EPON原理-上行数据EPONEPON与与EthernetEthernet帧比较帧比较IPGDASAFCS.IPGCRCEPONIPGPreambleDASAFCS.IPGEthernetSLD LLIDRsvd0 x55SLD0 x550 x55Enc0 x50 x55搅动信息表示字段Flag01101Key-Index0Start_of_packet delimitersmode1bitLLID15bitsLogical_link_idmod

42、e0P2P模式mode1广播模式LLID0 x7FFF广播IDEPONEPON协议栈协议栈应用层传输IP链路层物理层RS子层物理层IPDATADATAMAC1MACLLID前导码业务数据流多点多点MACMAC控制层功能控制层功能MACMAC数据链路层数据链路层物理层物理层多点多点MACMAC控制层控制层物理层物理层MACMAC数据链路层数据链路层物理层物理层多点多点MACMAC控制层控制层物理层物理层MPCPMPCP协议协议OLTOLTONU_iONU_iOLT和多个ONU通过MPCP协议对话，实现实现：l 控制MAC帧的发送和接收；l Gate Processing；l Discovery

43、Processing；l Report Processing。从而完成“多点MAC控制层”的功能。多点多点MACMAC控制层控制层MPCP消息格式l MODE:标记是P2P模式还是Broadcast模式；l LLID：逻辑链路标记，max num32767；l 目的地址(DA)：MPCPDU中的DA为MAC控制组播地址，或者是MPCPDU的目的端口关联的单独MAC地址；l 源地址(SA)：MPCPDU中的SA是和发送MPCPDU的端口相关联的单独的MAC地址；l 长度/类型：MPCPDU都进行类型编码，并且承载MAC_Control_Type域值；l 操作码：操作码指示所封装的特定MPCPDU

44、；l 时间戳：在MPCPDU发送时刻，时间戳域传递localTime寄存器中的内容；l 数据/填充：这40个八位字节用于MPCPDU的有效载荷。当不使用这些字节时，在发送时填充为0，并在接收时忽略；l 校验码：该域为帧校验序列，一般由下层MAC产生。控制消息控制消息MPCP在MAC控制层实现，引入了5条新的控制消息 GATE（Opcode0002）（OLT发出）：允许接收到允许接收到GATEGATE帧的帧的ONUONU立即或者在指定的时间段发送数据；立即或者在指定的时间段发送数据；REPORT（Opcode0003）（ONU发出）：向向OLTOLT报告报告ONUONU的状态，包括该的状态，包括

45、该ONUONU同步于哪一个时间戳、以及是否有同步于哪一个时间戳、以及是否有数据需要发送；数据需要发送；REGISTER_REQ（Opcode0004）（ONU发出）：在注册在注册规程处理过程中请求注册；规程处理过程中请求注册；REGISTER（Opcode0005）（OLT发出）：在注册规程在注册规程处理过程中通知处理过程中通知ONUONU已经识别了注册请求；已经识别了注册请求；REGISTER_ACK（Opcode0006）（ONU发出）：在注册在注册规程处理过程中表示注册确认。规程处理过程中表示注册确认。EPONEPON协议栈协议栈-业务数据流转发业务数据流转发业务数据流转发业务数据流转发

46、(下行下行下行下行)OLT链路层物理层RS子层多点MAC控制MAC物理层链路层物理层RS子层多点MAC控制MAC物理层ONTMACDadaLLIDOAMOAMMACDataEPON系统中OLT、ONT可以被视为二层转发设备。EPONEPON协议栈协议栈-控制数据流转发控制数据流转发控制数据流转发控制数据流转发(下行下行下行下行)OLT链路层物理层RS子层多点MAC控制MAC物理层链路层物理层RS子层多点MAC控制MAC物理层ONTOAMOAMMACdata控制流业务流MACMPCPMACMPCPLLIDMPCPMPCPEPONEPON协议栈协议栈-业务数据流转发业务数据流转发业务数据流转发业务

47、数据流转发(上行上行上行上行)OLT链路层物理层RS子层多点MAC控制MAC物理层链路层物理层RS子层多点MAC控制MAC物理层ONTMACDadaOAMOAMMACData上行数据不能立即发送，必必须先放到缓存里，何时发送由多点多点MAC控制控制决定等我收到了OLT发给我的“授权”，数据才能向OLT发送MPCP授权：你发800吧！800字节Go！LLID最后，我还要报告一下：我仓库里还有1100呢！MPCP 我还有1100要发呢，下次多关照一下！这次我发完了关断上行光发现时间窗口随机延迟时间开始REGISTER_REQREGISTERGATEREGISTER_ACK广播通道单播通道OLTON

48、TGateONUONU注册注册步骤1：OLT通过广播一个发现GATE消息来通知ONU发现窗口的周期。步骤2：ONU发送含MAC地址的注册请求消息。步骤3：注册ONU，分配和制定LLID。绑定MAC和LLID目的目的MAC:组播MAC授权内容：授权内容：如果你是已注册的，不要发数据，如果你还没注册，请在某时间内注册！目的目的MAC:OLT的MAC源源MAC:ONT的MAC内容：内容：我要注册 _！我要注册！我要注册！我已经注册 过！我会保持沉默的。OLT学到学到ONT的的MAC,分配分配一个一个LLID,并并做相关绑定后做相关绑定后给给ONT发送发送LLID目的目的MAC:组播MAC源源MAC:

49、OLT的MAC内容：内容：MACA:LLID=10MACB:LLID=11MACC:LLID=12我LLID=10！存起来！我LLID=11！存起来！目的目的MAC:ONTA的MAC源源MAC:OLT的MAC内容：内容：MACA的 LLID=10，如果正确，收到请回答。我是MACALLID=10！我来回答！目的目的MAC:OLT的MAC源源MAC:ONTA的MAC内容：内容：我是MACA，我的 LLID=10，完全正确,Over!ABGATEGATE和和REPORTREPORT交互过程交互过程GATEGATE消息指示消息指示ONUONU的发送窗口，的发送窗口，包括窗口的开始时间和长度。包括窗口

50、的开始时间和长度。当当ONUONU的的LocalTimeLocalTime计数器和计数器和GATEGATE消息中的消息中的StartTimeStartTime相同时，相同时，ONUONU开始发送。开始发送。ONUONU将给结束发将给结束发送留有足够的余量，从而保证送留有足够的余量，从而保证在授权长度间隔用完前关闭激在授权长度间隔用完前关闭激光器。光器。REPORTREPORT用于上报带宽的需求，用于上报带宽的需求，也可用来为也可用来为OLTOLT安装看门狗定时安装看门狗定时器（器（watchdog Timerwatchdog Timer）。即使）。即使没有带宽请求，也应该周期性没有带宽请求，也

51、应该周期性的产生报告，这将保证的产生报告，这将保证OLTOLT的看的看门狗定时器不会因超时注销门狗定时器不会因超时注销ONUONU。为了保证该机制正常运转，为了保证该机制正常运转，OLTOLT将周期性地向将周期性地向ONUONU授权。授权。EPON DBAEPON DBA的实现过程的实现过程lOLT的MPCP会下发Gate消息给ONU，允许ONU可以进行发现消息的发送和正常数据的发送。l在正常发送窗口内，ONU可以报告针对每个802.1Q优先级队列所需的上行带宽。DBADBA举例举例(b)(b)lONU1发送数据6000 bytes。l发送完数据,ONU1发出request信号,表明buffe

52、r还有550bytes。lOLT根据RTT时间,计算出ONU1的发送完成时间,并提前给ONU2发送grant信号,允许ONU2发送3200bytes。DBADBA举例举例(c)(c)(1)lOLT收到ONU1的请求后,更新polling table。lONU2发送数据,并请求下一次的带宽(5700bytes)。DBADBA举例举例(d)(d)lOLT根据表中的RTT计算出ONU2发送完的时间,并在适当的时刻发送grant允许ONU3发送数据。lONU3发送数据,并请求下一次带宽(4400bytes),OLT更新polling table中ONU2的数据。第第第第1 1章章章章光接入网概述光接入

53、网概述光接入网概述光接入网概述第第第第2 2章章章章 PON PON基本概念基本概念基本概念基本概念第第第第3 3章章章章 PONPON关键技术关键技术关键技术关键技术第第第第4 4章章章章 GPONGPON协议分析协议分析协议分析协议分析第第第第5 5章章章章 EPONEPON协议分析协议分析协议分析协议分析第第第第6 6章章章章 PON PON承载的基本业务承载的基本业务承载的基本业务承载的基本业务第第第第7 7章章章章 GPON PK EPON GPON PK EPONBRASAAA ServerIP Core ASP/ISP CPEMSEEthernetMA5600TSoftswitc

54、hInternetIPTV ServerMiddlewareNMSTL1/CORBA/APIBB service platformCarriers OSSNotificationIPTVPhonePCSFU(HG8xx)CPEMDU(MA5606T)VDSL2 NSPIPVoiceCBU/MTUE1FE ODNSplitterBasestationPBXPhonePCSBU(OT925)E12G/3GPON Triple-Play PON Triple-Play 端到端解决方案端到端解决方案xDSLxDSL线路改造，有利于原来的铜缆资源的利用线路改造，有利于原来的铜缆资源的利用 GPON+xD

55、SL 解决方案第第第第1 1章章章章光接入网概述光接入网概述光接入网概述光接入网概述第第第第2 2章章章章 PON PON基本概念基本概念基本概念基本概念第第第第3 3章章章章 PONPON关键技术关键技术关键技术关键技术第第第第4 4章章章章 GPONGPON协议分析协议分析协议分析协议分析第第第第5 5章章章章 EPONEPON协议分析协议分析协议分析协议分析第第第第6 6章章章章 PON PON承载的基本业务承载的基本业务承载的基本业务承载的基本业务第第第第7 7章章章章 GPON PK EPON GPON PK EPONP2MPGPONGPONEPONEPON标准ITU.TIEEE速率

56、2.488G/1.244G1.25G/1.25G分光比1:641:1281:161:32承载ATM,Ethernet,TDMEthernet带宽效率92%72%QOSVery good，including Ethernet,TDM,ATMGood,only ethernet光模块等级Class A/B/CPx10/Px20测距EqD 逻辑等距RTTDBA标准格式厂家自定义OAMITU-T G.984 OMCI(强)Ethernet OAM（弱，厂家扩展）GPON与EPON应用的比较P2MPGPONGPONEPONEPON业务支业务支持力度持力度支持全业务的设计,对TDM类业务支持有天然优势，而

57、且GEM封装简单、开销低，满足了高效传输变长数据包的要求。而且可以满足未来新业务的传输要求。仅考虑以太网数据业务，基于对点到点以太网的扩展以支持点到多点的网络，标准本身只考虑支持以太网数据业务，未考虑多业务的需求。前景和前景和机会机会北美正在实施由BPON向GPON迁移的计划，所以BPON逐渐会被GPON取代，另外，很多主流运营商也在积极试验和部署GPON网络，巨大机会即将来临。有规模应用,但发展速度较慢。在日本、韩国有规模应用优势，设备大部分由日本厂商提供。中国电信目前选择EPON。互通性互通性FSAN标准组织大力协调互通测试工作。设备互通性良好。缺乏权威的组织引导其互通性测试工作，互通困难

58、，主要由运营商引导完成。运运营营成成本本因标准完善，目前成本高，但应用规模加大后成本将下降更快，从成本构成上看，GPON与EPON最大的不同就是光模块，其它差异很小。因为GPON采用更严格的技术标准，满足B类光功率预算的光模块价格太高，几乎占ONT成本的50.因为EPON有规模应用的基础，目前成本比GPON低30%，GPON OLT能支持2.5Gbps的带宽、1:64的分支能力，线路效率高达93；而EPON OLT只能提供1Gbps带宽、1:32的分支能力，线路效率也只有70%左右。GPON OLT的性能几乎是EPON OLT的2倍，而成本构成上没有2倍以上的差异。GPON与EPON应用的比较