GPON原理与产品介绍.ppt

,Maximize your network value,GPON原理和产品介绍,技术服务部 王龙,Page 2,接入需求与接入技术 PON的基本概念 GPON的关键技术 华为GPON设备介绍 GPON的组网应用,Page 3,上行,下行,Mbps,150,100,25,20,10,5,0,5,10,20,25,100,150,15,Dial-up,ADSL2+,Cable Modem,VDSL2,GPON,Next Hosted Applications & Storage,HDTV VOD,Large File Sharing,Telemedicine,Premises Web Hosting,Multi-Player Gaming, Interactive Distance Learning,Real Time SDTV, Network PVR,File Sharing, Home Video Sharing/Streaming,SDTV VOD, Telecommuting,Video Conferencing, Premises Surveillance,Web Surfing,接入业务带宽的需求增长,Page 4,GPON（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2.5G/上行1.25G（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,为什么选择GPON?,Page 5,接入需求与接入技术 PON的基本概念 GPON的关键技术 华为GPON设备介绍 GPON的组网应用,Page 6,Passive Optical Network 无源光网络,OLT,ONU,Optical Line Terminal 光线路终端,Optical Network Unit 光网络单元,Passive Optical Splitter 无源分光器,PSTN,Internet,CATV,ONU,ONU,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PON?,Page 7,PON与其他接入形态的比较,(a) 点到点的网络,(b) 路边交换网络,(c) 无源光网络 即: PON,ADSL,LAN,Page 8,ADSL2+,PON,ADSL2+ VDSL2,Centre office,Home,VDSL2,ONT,ADSL2+,10/100Base-T,1 km,2 km,IP DSLAM,GE,Curb,Building,GE,FTTC,FTTB,FTTB,FTTH,ADSL2+ VDSL2,GE,FTTB,DSL,Best Suitable is the Best Choice,PON应用场景分析,Page 9,GPON系统采用WDM技术，实现单纤双向传输（强制）。 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： 下行数据流采用广播技术； 上行数据流采用TDMA技术。,GPON原理数据复用,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。,GPON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。,Page 11,GPON提供以下几种异步传输速率： 0.15552 Gbit/s up, 1.24416 Gbit/s down 0.62208 Gbit/s up, 1.24416 Gbit/s down 1.24416 Gbit/s up, 1.24416 Gbit/s down 0.15552 Gbit/s up, 2.48832 Gbit/s down 0.62208 Gbit/s up, 2.48832 Gbit/s down 1.24416 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1:128,GPON网络基本性能参数,Page 12,GPON 协议栈,Page 13,接入需求与接入技术 PON的基本概念 GPON的关键技术 华为GPON设备介绍 GPON的组网应用,Page 14,OLT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。 Ranging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关键技术测距,ONT,OLT (in CO),20 km,3 km,12 km,Page 15,分光器衰减计算 分光器的插入损耗(1dB): (Power_input) - (Power_output of all branch),Input,Output,1:2 分光器,2:N 分光器, 10 log(0.5) = - 3.01 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,Page 16,光纤衰减和长度有关 光纤熔接点的衰减值一般小于0.2dB 其他方面，如光纤弯曲等也可能造成 衰减,About 0.35 dB per km for 1310,1490nm,Huaweis OLT and ONU 28 dB (Class B+),光纤衰减和光功率预算,Page 17,GPON接口参数指标（Class B+）,Page 18,GPON网络保护方式,IFpon,IFpon,IFpon,1：N分光器,OLT,ONU#1,ONU#N,备用光纤,Type A 光纤备份,IFpon,IFpon,IFpon,2：N分光器,OLT,ONU#1,ONU#N,Type B OLT端口备份,IFpon,设备没有任何备份措施. 主干光纤故障后，由人工切换至备用光纤. 业务肯定中断，中断时间取决于线路恢复时间. 如果到用户的线路故障，业务就会中断，无法备份。,OLT设备上有两个GPON接口. 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。 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。 无法定位故障。,Page 19,IFpon,IFpon,IFpon,2：N分光器,OLT,ONU#1,ONU#N,Type C 全备份方式,IFpon,IFpon,IFpon,2：N分光器,GPON网络保护方式（续）,OLT和ONT上均有两个GPON接口。OLT的GPON接口要工作在1:1模式下。 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 。 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。 实现难度较大，成本较高。 其中一个端口始终处于空闲状态，造成系统带宽利用率低。,Page 20,GPON复用结构,OLT,O N U,O N U,O N U,T-CONT,GEM Port,T-CONT,GEM Port,GEM Port,T-CONT,T-CONT,GEM Port,GEM Port,GEM Port,GEM Port,GEM 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,GEM Port：业务的最小承载单位。 T-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 。 IF pon：GPON接口。 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。 一个ONU的GPON接口中可以包含一个或多个T-CONT。,T-CONT,T-CONT,T-CONT,T-CONT,DBA,PON光口,Page 21,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。 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。 OLT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-CONT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。,Page 22,Physical Control Block Downstream (PCBd),Payload,AllocID,Start,End,AllocID,Start,End,1,100,200,x,300,500,T-CONT1 (ONT 1),T-CONT x (ONT 2),Slot 100,Slot 200,Slot 300,Slot 500,PLOu,PLOAMu,PLSu,DBRu x,Payload x,DBRu Y,Payload y,Upstream Bandwidth Map,125us,Downstream Framing,Upstream Framing,GPON帧结构,AllocID,Start,End,y,501,650,1,x,y,T-CONT y (ONT 2),Slot 650,Slot 501,T-CONT x,T-CONT y,Page 23,T M,GMAC,G I U,PON光口,GPBC,华为GPON下行流复用解复用的实现,scu,IAD,LSW,HG850,T-CONT,分光器,GMAC,T-CONT,DBA,ETH,PCBd,BWMap,ETH,Page 24,T M,GMAC,G I U,PON光口,GPBC,华为GPON上行流复用解复用的实现,scu,IAD,LSW,HG850,T-CONT 1,分光器,GMAC,T-CONT 2,DBA,ETH,ETH,PLOu,DBRu 1,DBRu 2,ETH,ETH,Page 25,GPON ONU的QoS处理机制,GPON,VOIP,VOD,DATA,TDM,Traffic-flow Scheduling And buffer control,Service differentia based on 802.1p,GPON,VOIP,VOD,DATA,TDM,Traffic-flow Scheduling And buffer control,Service differentia based on 802.1p,OLT,Splitter,基于GEM Port-id的业务流,业务基于VLAN/802.1p的流分类规则。 支持SP和WRR算法对业务进行调度。 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。,Page 26,GPON OLT上的QoS的处理机制,VOIP,BTV,DATA,TDM,GPON,GPON,GE/10GE,根据不同的VLAN的业务上行流,Ethernet bridging,Non-blocking switching,802.1p COS,Queuing & scheduling,DBA,TDM Gateway,PSTN,BSR,OLT,业务基于VLAN/802.1p的流分类规则。 支持SP和WRR算法对业务进行调度。 支持DBA算法，可提高上行链路的带宽利用率。 二层以上支持ACL进行QoS控制。,Page 27,GTC 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,GPON中的QoS处理,Page 28,GPON系统拥塞点分析(以太，GEM，GTC),PON interface,PON interface,TM,TM,G M A C,L S W,10G,L S W,GPON MAC,PON interface,GE,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,Page 29,TDM,TDM data,Payload TDM fragment,HEC,PTI,Port ID,PLI,GEM Frame,Ingress buffer,TDM Buffer,TDM业务在GPON中的映射方式,TDM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。 这种方式不对具体的TDM业务进行感知，只进行透传处理。 GEM帧具有定长的特点，对TDM业务传输非常有利。,Page 30,接入需求与接入技术 PON的基本概念 GPON的关键技术 华为GPON设备介绍 GPON的组网应用,Page 31,OLT全家福不同场景的不同选择,不同容量，满足城市/农村、新建/改造各种场景,MA5680T,MA5683T,2T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,Page 32,机框配置,主控板 SCUL SCUB 业务板 GPBC EPBA 以太网业务级联板 ETHA ETHB 上行接口板 GICF/G GICD/E X1CA X2CA TOPA NH1A 电源接口板 PRTG PRTE,Page 33,超前一代平台架构,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,单业务槽位支持真正的20GE带宽 可平滑支持10G PON业务演进,Page 34,接入和汇聚功能合一，OLT直连BRAS和SR,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,ETHB 8GE上行/ 级联板,DSLAM/AG,ETHB既可作上行也可作级联（或的关系，不可同时） 满足单边缘、多边缘组网，同时实现光口保护。,下行级联,Page 35,MDU 5类线接入,MDU 双绞线接入,5610,5616,5620/5626,企业接入和移动承载,GPON MxU产品全景图,ONU配套机柜,F01N（壁挂）,E400（室外）,E200（室外）,E100（室外）,F02A（室内一体化）,OT930,48LAN/256POTS,8/16/24FE+8/16/24POTS,H.248/MGCP/SIP 高集成度： 128ADSL2+/256POT /96 VDSL2 支持小灵通/传统业务接入 （09Q2支持） 高温：-25 + 65 ； 灵活供电：AC/DC， 只要1/4备电电池,1U盒式设备 双上行（Type C）保护 8 E1/4 GE/ 4 FE。 支持TDMoverIP 支持1588v2,Page 36,单机版MxU：MA5626G/MA5620G,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） 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 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 自然散热,MA5620G,MA5626G,MA5626G/MA5620G 是单机版MDU设备，GPON上行,Page 37,插卡式MxU：MA5610/MA5616,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 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 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 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,MA5616,MA5616/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,Page 38,MA5610/6 设备规格,风扇框,1*GPON 1*EPON+GE 2GE,AC 220V，蓄电池管理 DC -48V,ADSL2+：32路*4 VDSL2+：16路*4 LAN ：16路*4 POTS：32/64路*4,状态指示灯,Page 39,MxU适合各种应用场景,核心网,用户,承载网,交接箱,大楼,IP Core,软交换,Internet,SDH/ Metro,AAA Server,IPTV / CATV Server,Middleware,GE/10GE,STM-1/E1,专网,分光器,NMS,POTS/ADSL2+/VDSL2,FE/E1/POTS,MDU,FTTB LAN,MDU,FTTB DSL,MDU,政企接入,MDU,FTTV:村通,MDU,FTTC/FTTN,LAN/POTS,POTS/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,Page 40,HG850 4FE 2POTS,HG863 4GE,HG866 4FE 2POTS 1WIFI USB,HG813 4FE,桥接 ONT,桥接&语音 ONT,网关 ONT,HG860 1FE 1RF,HG850a 4FE 2POTS,HG851 4FE 4POTS,GPON ONT产品全景图,全系列ONT满足多样化应用场景 成熟的FTTH商用经验 绿色，In house自研芯片,HG865 1GE3FE 2POTS 1RF,HG810 1FE,HG810aFT 1GE,HG851a 4FE 4POTS,HG856 4GE 2POTS 1WIFI USB,命名规则: HG【8 X X】,1:Ethernet 5:POTS 6:RF,HG850a 4FE 2POTS NAT、NAPT,Page 41,ONT应用场景分析 路由模式,AP和FE口互通：AP 空气介质接入，在同一VLAN内和FE口互通。 FE口互通：在同一VLAN内，各FE口互通 AP信号覆盖：为保证信号输出，AP不可放置在弱电箱中。,AP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 Server,Internet,VoIP,Living Room,Bed Room,Study Room,STB,Phone,AP,HG850a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HG866,Living Room,Bed Room,Study Room,STB,Phone,AP,无线接入，无限精彩,客户关注点,组网应用,Page 42,配套室内型机柜,设备斜装,可见面板,单板可见,可插拔,Page 43,配套室外型机柜,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）,Page 44,接入需求与接入技术 PON的基本概念 GPON的关键技术 华为GPON设备介绍 GPON的组网应用,Page 45,FT