XX电信“光进铜退”技术介绍

0 XX电信“光进铜退”技术介绍 XX省邮电规划设计院有限公司 2008年 3月 “ 光进铜退”技术介绍 1 FTTx应用模式分析和探讨 PON 技术特点和优势 目录 : ODN主要技术和解决方案 工程施工及应用示例 光进铜退组网方案 FTTB工程设计规范 2 “ 光进铜退”技术介绍 PON 技术特点和优势 1、 FTTH 发展趋势 接入网是整个电信网最具有技术挑战性的区域之一。为了满足用户对带宽日益增长的要求，实现接入网的高速化、宽带化和智能化，各种接入技术层出不穷，如 LAN、 xDSL、 CableModem、 PLC（电力线上网）等等，然而 FTTH(光纤到户 )由于其高带宽的优点成为最理想的接入网技术，也是光纤接入网发展的一种最终形式。 FTTH是 20年来人们不断追求的梦想和探索的技术方向，但由于成本、技术、需求等方面的障碍，至今还没有得到大规模推广。然而，这种局面最近有了很大的改观，由于政策上的扶持和技术本身的发展，在沉寂多年后， FTTH 网再次成为热点，步入快速发展期。新技术、新设备、新的网络建设计划不断推出，引起了业界的关注。预计今后几年， FTTH网将会有很大的发展。 FTTH当前有 P2P和 P2MP（ PON）两种手段。而 PON (无源光网络 )是通过单一平台综合接入语音、数据、视频等多种业务的理想物理平台，由于其易维护、高带宽、低成本等优点成为光接入中的佼佼者。从技术上看， P2MP中有 BPON（ APON）、 EPON、 GPON、 WDM PON等多种接入技术， EPON、 GPON 在未来 35 年内是最重要的 FTTH 接入手段。 3 “ 光进铜退”技术介绍 PON 技术特点和优势 2、无源光网络 EPON的技术特点 EPON 技术主要采用单纤波分复用技术，下行利用 1490nm 波长，采用 TDM 广播方式进行传输，上行利用 1310nm 波长，采用 TDMA（时分多址接入）方式进行传输。 4 “ 光进铜退”技术介绍 PON 技术特点和优势 3、 EPON 的网络结构 无源光网络（ PON）技术是一种点到多点的光纤接入技术，它由局侧的 OLT（光线路终端）、用户侧的 ONT（光网络单元）以及 ODN（光分配网络）组成。可以灵活地组成树型、星型、总线型等拓扑结构（典型结构为树形结构）。所谓“无源”，是指 ODN中不含有任何有源电子器件及电子电源，全部由光分路器（ Splitter）等无源器件组成，因此其管理维护的成本较低， PON技术示意图如图所示。 5 “ 光进铜退”技术介绍 PON 技术特点和优势 3、 EPON 的网络结构（续） 一套典型 EPON 系统主要由 OLT（光线路终端）、 ONT（光网络单元）和 ODN（光配线网）等构成。 OLT位于中心局，提供 EPON系统与服务提供商核心数据、视频和电话网络之间的接口。 ONT 位于用户端，提供用户的数据、视频和电话网络与 EPON 之间的接口。 ODN 主要由一个或数个光分路器（ Splitter）来连接 OLT 和 ONT，它的功能是分发下行数据并集中上行数据。 OLT 既是一个交换机或路由器，又是一个多业务提供平台，提供面向无源光纤网络的光纤接口。 OLT 除了提供网络集中和接入的功能外，还可以针对用户的 QoS SLA的不同要求进行带宽分配，网络安全和管理配置。 Splitter 是一个简单设备，它不需要电源，可以置于全天候的环境中，一般一个Splitter 的分线率为 2、 4或 8，并可以多级连接。在 EPON中，OLT 到 ONT 间的距离最大可达 20km，如果使用光纤放大器（有源中继器），距离还可以延长。 EPON的网络结构如图所示 6 “ 光进铜退”技术介绍 PON 技术特点和优势 3、 EPON 的网络结构（续） 接入网 核心网 驻地网 7 “ 光进铜退”技术介绍 PON 技术特点和优势 3、 EPON 的网络结构（续） EPON 中的 ONT 采用了技术成熟而又经济的以太网络协议，在中带宽和高带宽的 ONT中实现了成本低廉的以太网第二层或第三层交换功能。这种类型的 ONT 可以通过层叠来为多个最终用户提供相当高的共享带宽。因为都使用以太网协议，在通信的过程中，就无需协议转换，而实现 ONT 对用户数据的透明传送。当然，对于光纤到家（ FTTH）的接入方式， ONT可以不需要交换功能，从而能在极低的成本下为终端用户分配所需的带宽。 远程业务分配控制（ remote provisioning）管理可以让运营商通过对用户不同时段的不同业务需求做出响应，这样可以提高用户满意度。运营商可以通过中心管理系统对 OLT、 ONT 等所有网络单元设备进行管理，同时可以很灵活地根据用户的需要来动态分配带宽。 8 “ 光进铜退”技术介绍 PON 技术特点和优势 4、 EPON 的关键技术 EPON系统的设计主要在以太网模型的物理层和 MAC层，其关键技术都在 MAC 控制层上完成，即一般而言的 PON 传输层。传输汇聚层负责 OLT 和多个 ONT 之间在下行方向和上行方向以太网信元的正确传输，保证 OLT和 ONT的发送和接收机调准在正确的光功率电平上；并控制每个 ONT 的上行传输，避免上行以太网信元的碰撞。其包含如下几个主要关键技术： A、测距： EPON为点对多点拓扑结构，采用 TDMA 技术实现信息传送。各个 ONT与 OLT之间的逻辑距离是不相等的。 OLT需要有一套测距功能来测试每一个 ONT与 OLT 之间的逻辑距离，并据此来指挥 ONT调整其信号发送延时，使不同距离的 ONT 所发送的信号能在 OLT 处准确地复用在一起。目前采用比较成熟的数字计时技术的带内开窗测距法被大部分设备制造商所采纳。 9 “ 光进铜退”技术介绍 PON 技术特点和优势 4、 EPON 的关键技术（续） B、带宽分配：上行方向信道中的传输是采用时分复用接入方式来共享光纤的，各个 ONT 收集来自用户的信息并 1.25Gbit/s 以上的高速向 OLT 发送数据，不同的 ONT发送的数据占用不同的时隙。随着各种宽带业务的发展，用户对带宽的需求肯定越来越大，如何根据不同用户的业务类型与业务特点合理分配信道带宽，使网络提供者以一套最有效的手段利用网络资源，是决定 EPON 系统性能的关键技术之一。 C、时钟提取：对于系统的高速率，快速同步是必须解决的核心问题。而其中 ONT和 OLT 以及上下行比特码的时钟一致是其中的关键，目前一般都采用 PLL（锁相环）从下行信号中提取时钟，利用帧同步字检测方式实现帧同步。 10 “ 光进铜退”技术介绍 PON 技术特点和优势 4、 EPON 的关键技术（续） D、搅动：由于 PON 固有的组播特性，为了保证信息有起码的保密性，系统必须采用所谓搅动的保护措施。该措施介于传输系统扰码和高层编码之间，这种搅动功能实施信息扰码并能为信息保密提供低水平的保护。 E、同步接收： EPON 是一个网同步系统，需要实现 OLT 与ONT 之间的快速同步。各个 ONT 与 OLT 都需要有一个同步接收的问题，否则一旦发生 bit错位或者相位突变，数据接收错误不但影响到数据严重丢失，不断重传，还有可能导致网络拥塞和网络瘫痪。 11 “ 光进铜退”技术介绍 PON 技术特点和优势 5、 EPON 的建设优势（续） 基于 FTTH/FTTB网络结构， EPON 系统可以带来多方面的好处。 （ 1）由于 EPON 系统的 ODN 部分没有电子部件，无需电源供应，因此容易铺设，建设成本低。 EPON系统对局端资源占用很少，模块化程度高，扩展容易，投资回报率高。同时大多数 EPON 系统都是一个多业务平台，对于向全 IP 网络过渡是一个很好的选择。 （ 2） EPON 目前可以提供上下行对称的 1.25Gbit/s 的带宽，并且随着以太网技术的发展可以升级到 10Gbit/s，能满足对于未来高宽带 Internet需求。 12 “ 光进铜退”技术介绍 PON 技术特点和优势 5、 EPON 的建设优势（续） （ 3） EPON 作为一种点到多点网络，以一种扇出的结构既节省光纤的资源，同时这种共享带宽的网络结构能够提供灵活的带宽分配。 （ 4） EPON 可以通过在 OLT 与 ONT 之间的单元开销，通过DiffServ 来实现和保证不同用户的 QoS。 （ 5） EPON 技术与 xDSL 技术比较 从上表可以看出 FTTH（ EPON）传输距离长，可以大大节省接入点机房数量及机房配套设施需求，并且还可以满足真正意义“三网融合”的带宽需求。 13 “ 光进铜退”技术介绍 PON 技术特点和优势 6、 EPON 网络运行维护的特点 相对于现有的 DSL 宽带接入网和 LAN 接入网，当前的FTTH 网运维方面具有一些新的特点： 1)、多业务运行导致的多专业综合维护。传统的 ADSL 网和 LAN 接入网均是单业务接入网，仅承载宽带上网业务，运维主要涉及数据和线路专业。而 FTTH 网络是个综合接入平台，支持包括语音、数据、视频、专线等多种业务和应用，覆盖了目前电信网上的大多数专业领域，包括线路、接入、交换、数据、终端、传输等。考虑到大规模开展 EPON网络建设后的维护成本和维护效率， EPON网络的维护必须采用多专业综合维护模式，需要各专业的维护部门密切配合，要求维护人员具有更加全面的专业技能，掌握光缆线路、接入、终端、交换、数据、传输等多领域的专业知识，解决更加复杂的问题。 14 “ 光进铜退”技术介绍 PON 技术特点和优势 6、 EPON 网络运行维护的特点（续） 2）、维护技术复杂，维护质量要求高、维护难度大。ADSL 和 LAN 接入网的技术相对简单，维护指标要求相对不高，技术难度较小。而 EPON 网络则承载多种业务与应用，涉及到很多技术领域，技术复杂度远高于 ADSL，故障的产生原因复杂，使得 EPON 网络的维护难度很高。例如，光纤光缆的连接远较铜缆复杂，涉及到精密、复杂的工序和工具，光纤光缆的维护质量要求也很高（特别是接头质量、光纤的弯曲半径、防尘防水等）。这要求运维人员能够掌握复杂的维护技术，解决很多复杂的故障，并做好日常的监测和巡查。 15 “ 光进铜退”技术介绍 PON 技术特点和优势 6、 EPON 网络运行维护的特点（续） 3）、设备和技术不够成熟、维护技术手段缺乏。 ADSL 和 LAN 接入技术和设备已经非常成熟，有成熟的维护流程和有效的维护工具（如各种仪器仪表、网络质量分析系统等）。但 FTTH 技术还处于快速发展期，还有待于进一步成熟，这给运维带来很大压力。点到点光以太网和 GPON 设备的成熟尚待时日， EPON 技术基本成熟，但互通性尚未实现，设备维护管理能力、稳定性和可靠性也有待完善， EPON 相关的光纤光缆、光器件技术也处在演进过程中，相关的新产品、新工艺有待通过长期运行进行评估。这种技术上的不成熟性给大规模发展 EPON 网络后的运营维护带来很大的不确定性。相关的维护手段缺乏，主要体现在目前缺少维护 EPON 网络所需要的专用仪器仪表和设备的运行维护管理能力不足，难以满足大规模发展 EPON 的需求。 16 “ 光进铜退”技术介绍 PON 技术特点和优势 4）、 EPON网络对故障处理速度要求更高。传统 ADSL接入网仅承载 Internet接入业务，对故障处理速度没有严格的要求。但 EPON 是个多业务承载网，一旦发生网络故障将对多种电信业务产生影响，这对 EPON 网络的维护响应速度提出更高的要求，需要有更好的技术手段进行故障定位和处理，有更好的维护体制以保证各故障处理环节的高效协同。 6、 EPON 网络运行维护的特点（续） 17 “ 光进铜退”技术介绍 PON 技术特点和优势 5）、 EPON 线路传输性能相对比较稳定，维护的重点是终端和应用。传统的 ADSL 和 LAN接入网维护的重点则是线路和用户侧问题。例如线路的故障大约为 30 40，用户端问题，如 PPPOE 密码丢失、PC 机故障等，占整体申告的 60左右。而 EPON 网络由于采用光纤光缆作为传输媒质，具有比较高的可靠性和稳定性，线路故障的概率相对较小，光线路的维护成本相对较低。但另一方面，由于 EPON 是多业务综合接入网，终端则较 ADSL Modem 复杂得多，终端和业务故障概率相对会比较大。 6、 EPON 网络运行维护的特点（续） 18 “ 光进铜退”技术介绍 PON 技术特点和优势 7、 EPON 网络对运行维护的要求 根据现有 ADSL网络运行维护的经验，对 EPON网络运行维护体系的基本要求是集中、灵活、高效、低成本。就 EPON 网络运行维护而言，具有如下发展趋势： 1)集中维护。国内外 ADSL 接入网和国外 EPON 接入网运行维护的的经验表明：只有实现对网络的集中化维护，才能节约维护成本，提高维护的规范化水平和维护质量，改善客户响应速度。 2)加强 EPON 网络运维支撑系统等技术手段建设。集中维护需要一个高效的运维支撑系统，以实现实现运维过程自动化和标准化。运维支撑系统应该覆盖从业务受理到派线到安装、测试、业务申告、故障排除、故障处理反馈、营帐等多方面内容。 19 “ 光进铜退”技术介绍 PON 技术特点和优势 7、 EPON 网络对运行维护的要求（续） 3) EPON 终端应具有远程管理能力，如采用 TR-069 的体系架构，可以实现对终端设备（包括 ONU）的自动配置和动态业务提供、软件 /固件升级、状态和性能监控、故障诊断，具有标准化程度高、安全性好、部署灵活、维护成本低等优点。 4) EPON 光线路的维护手段进一步完善。 EPON网络光路维护仪器仪表进一步发展，以实现完整的测试解决方案 EPON 和 GPON 设备也应该提供更强大的包括线路测试与诊断，网络质量分析等在内的运维功能。 “ 光进铜退”技术介绍 20 FTTx应用模式分析和探讨 PON 技术特点和优势 目录 : ODN主要技术和解决方案 工程施工及应用示例 光进铜退组网方案 FTTB工程设计规范 21 “ 光进铜退”技术介绍 FTTx应用模式分析和探讨 业务需求和业务应用 业务应用催生多种应用模式 应用模式满足丰富业务应用 IPTV CATV VOD 高速上网 在线游戏 VOIP 视频 22 “ 光进铜退”技术介绍 FTTx应用模式分析和探讨 目标用户群体和业务需求分析 目标客户群体 应用模式 业务类型 1 业务类型 2 业务类型 3 业务类型 4 一般公众客户 FTTCab 高速上网 VOIP语音 中高端公众 用户 FTTB 高速上网 VOIP语音 IPTV 信息化社区 FTTH FTTB 高速上网 VOIP语音 IPTV 局域网 别墅小区 FTTH 高速上网 VOIP语音 IPTV 商业客户 FTTO 高速上网 VOIP语音 视频 (视频电话、 视频会议 、IPTV) 专线业务 (数据专线 、 TDM专线 ) 视频监控 视频监控 网吧接入 FTTO 高速上网 VOIP语音 基站接入 基站业务接入 数据业务接入 农村接入 宽带上网 VOIP语音 23 “ 光进铜退”技术介绍 FTTx应用模式分析和探讨 光接入 FTTx总体解决方案 住宅 IP Core Network IPTV/CATV 网管 Splitter FE/GE/E1/WLAN 商业用户 大楼 ONT SBU Modem Modem Modem POTS VDSL2 FE Modem L2Sw itch Splitter Splitter SoftSwitch VOICE VIDEO/CATV FE/WLAN IPTV GE/10GE OLT PSTN/TDM TG SG