江苏广电Epon建设方案

EPON&EoC技术培训 江苏广电 2 /webmoney 理解 EPON关键技术原理 了解 H3C EPON相关产品 了解 H3C EPON产品典型应用 掌握 H3C EPON产品典型配臵 掌握 H3C EPON开局与维护知识 课程目标 学习完本课程，您应该能够： 3 /webmoney 第一章 EPON技术原理 第二章 EPON产品与应用 第三章 EPON典型配臵 第四章 EPON开局与维护 目录 4 /webmoney PON的组成结构 Passive Optical Network 无源光网络 Optical Line Terminal 光线路终端 Optical Network Unit 光网络单元 Passive Optical Splitter 无源分光器 Passive Optical Splitter 无源分光器 PON是一种点到多点（ P2MP）的结构。 PON由 光线路终端 、 光网络单元 和无源分光器。 PSTN Internet IPTV 5 /webmoney PON的优点节约 P2P N条主干光纤 2N个光收发器 P2P Curb 1条主干光纤 2N+2个光收发器 Curb需要本地电源 大量节约光纤 P2MP（ PON） 1条主干光纤 N+1个光收发器 大量节约光纤 大量节约光收发器 6 /webmoney PON的优点可靠 有源设备都是 潜在的故障点 Switch LanSwitch LanSwitch OLT Splitter Splitter 网络可靠性高 无有源设备 PON组网 交换机组网 PON传输信号过程中不经过有源电子器件，网络可靠性高。 PON系统组件数量少，故障点相应减少，运营成本显著降低。 7 /webmoney PON的优点长距离 Ethernet传输距离 100m，通常只能通过级联交换机延长传输距离，有源设备的增加会导致网络中增加故障点，大大降低网络可靠性； xDSL传输距离 1 5km，运营商需要兼顾距离较远的用户，统一计费标准，通常不会开通 xDSL所能达到的最高速率，实际接入速率较低； PON传输距离 10 20km，完全克服了 Ethernet和 xDSL技术在距离和带宽上的局限性，使接入方案的部署更为灵活。 1 5 KM 0.1 KM 10 20 KM Ethernet xDSL PON 8 /webmoney PON的优点高带宽 PON VDSL ADSL 接入速率 PC Clip 3 10 15 20 Mbps HDTV DVD Video VCR Video 6 1 PC Video 3 Mbps MPEG-2 500 to 800 Kbps MPEG-4 100-400 Kbps Real Player, Quick Time 14-19 Mbps MPEG 6 Mbps MPEG-2 Download (Best Effort) VOD (Near Real Time) Direct Viewing (Real Time) PON与其他接入方案相比带宽更高，可满足未来 HDTV实时点播业务需要。 9 /webmoney PON的优点灵活 分光器 1X2 分光比 5 : 95 分光器 1X2 分光比 5 :95 交接箱 主干 用户侧 A B ONU 分光器 1X8 分光比 50 : 50 PON支持多级分光器连接，级联分光器通过合理设计与搭配，使组网方式更加简便灵活。 尤其适用于用户接入信息点分散，且各用户接入信息点间光纤资源比较短缺的场合。 OLT 10 /webmoney PON的优点多用途 PON是天然的广播网络，采用单纤波分复用技术，可以在 OLT侧将有线电视信号叠加进 PON网络中传输，在 ONU侧通过分离器分离出来，输出至用户分配网络，从而使用 PON既可以传送数据也可以传送有线电视信号。 WDM WDM 合波器 1550nm CATV信号 CATV信号 分离器 传统电视 1490nm 1310nm 局端 用户端 Splitter . . . . PSTN Internet CATV 11 /webmoney PON技术优势小结 节省大量光纤和光收发器，较传统方案建网成本更低 网络中无有源设备，可靠性高，显著降低后期维护费用 可提供最高 20km的远距离高带宽接入，支持动态带宽调整 大容量、广覆盖、少局所的建网模型，更符合运营商网络发展的思路 组网模型不受限制，可灵活搭建树型、星型拓扑网络 应用广泛，运营商宽带用户接入系统、广播电视传输系统、视频监控图像传输系统 现阶段十分适合我国 FTTB网络建设，运营商大客户宽带专线接入 12 /webmoney PON的主要标准 APON/BPON ATM over PON，即在 PON这种物理网络上传输 ATM信元， APON的最高速率为 622Mbps， 2001年底更名为 BPON（ Broadband PON）。 GPON Gigabit-Capable PON， BPON的升级和扩展。 能提供 1.25Gbps、 2.5Gbps下行速率， 155Mbps、 622Mbps、1.25Gbps、 2.5Gbps上行速率。 EPON Ethernet over PON，即在 PON这种物理网络上传输以太网报文。可以支持 1.25Gbps对称速率，随着光器件的进一步成熟，未来速率将提升至 10Gbps。 13 /webmoney PON的标准化进程 PON TPON APON/ BPON GPON EPON WDM PON 国际标准 ITU-T G.983.x ITU-T G.984.x IEEE 802.3ah 国际标准 国际标准 国际标准 国际标准 ITU-T G.982 国家标准 YD/T 1077-2000 国家标准 YD/T 1090-2000 国家标准 国家标准 国家标准 1988 1997、 2001 2003 2004.6 YD/T 1475-2006 14 /webmoney PON主要标准的比较 APON/BPON存在带宽不足、技术复杂、价格高、承载 IP业务效率低等问题，未能取得市场上的成功。 GPON面向严格定时同步帧结构，协议规定过于严格。在高速率和支持多业务方面有优势，但技术复杂、成本较高，产品的成熟度远逊于 EPON。 EPON基于以太网技术，物理层要求相对宽松，变长帧结构保证无需重组拆分数据包。以太网普及程度很高，价格方面相比 A/BPON，GPON具有明显的优势。 虽然从技术上对比 GPON、 EPON各有优缺点，但两者在 FTTH 领域当前市场以及可见的未来， EPON都将会走在 GPON的前面。 15 /webmoney EPON的信道复用技术 EPON系统采用 WDM技术，实现单纤双向传输。 1490nm 1310nm OLT ONU 16 /webmoney EPON下行传输方式 下行业务为广播方式 思考： OLT向 ONU发送数据时，会在数据的头部加上什么标识，使得ONU分辨出这个数据包是发给自己的？又是怎么给 ONU分配标识的？ 1 2 3 1 2 3 Splitter OLT ONU1 ONU2 ONU3 1 2 3 送往特定ONU的分组 送往特定 ONU的分组 17 /webmoney EPON上行传输方式 上行业务为 TDMA方式 思考： ONU之间怎么进行时间的同步，以保证在发送数据时不会与别的 ONU发生冲突？实现的方法？ 1 2 3 1 2 3 Splitter OLT ONU1 ONU2 ONU3 2 特定 ONU发来的分组 特定 ONU发来的分组 18 /webmoney 多点 MAC控制协议 MPCP 传统以太网 MAC层实体之间是点到点的结构， PON的MAC层实体间是点到多点结构，为了使 PON能够融合到 Ethernet架构中， 802.3ah协议规定了相应的控制协议 多点 MAC控制协议， MPCP（ Multi-point MAC Control Protocol）。 MPCP定义了多点 MAC控制子层（ Multi-point MAC Control sublayer）来代替 802.3协议所定义的 MAC控制子层（ MAC Control sublayer），该子层使得上层实体好像是在专有信道上传输一样，在 P2MP拓扑的无源光网络上不受影响地发送和接收数据。 19 /webmoney IEEE 802.3定义的 MAC层 20 /webmoney IEEE 802.3ah定义的 MAC层 21 /webmoney MPCP PDU格式 Mode(1bit)+LLID(15bit) CRC 目的地址 源地址 长度 /类型 操作码 时间戳 数据 /保留 /填充 FCS 2 1 6 6 2 2 4 40 4 模式（ Mode）： Broadcast或 Unicast 逻辑链路标记（ LLID）： max num 32767 操作码（ Opcode）： GATE 0002 Report0003 Register_Req0004 Register 0005 Register_Ack 0006 时间戳（ Timestamp）：携带 MPCP时钟对应发送 DA第一个字节时的时钟值，用于 OLT与 ONU的 MPCP时钟同步。 22 /webmoney MPCP的控制消息 GATE（ OLT发出） OLT控制 ONU何时发送数据。 REPORT（ ONU发出） ONU定期向 OLT报告自己的状态。 REGISTER_REQ（ ONU发出） ONU向 OLT请求注册。 REGISTER（ OLT发出） OLT向 ONU确认 ONU请求注册成功。 REGISTER_ACK（ ONU发出） ONU向 OLT确认 ONU注册成功。 23 /webmoney MPCP定义的处理过程 Discovery Processing OLT可以在网络中发现新的 ONU设备，为成功注册的 ONU分配 LLID，并且将该 ONU的 MAC地址与相应的 LLID绑定。 Report Processing OLT根据 ONU的 Report消息，了解 ONU设备的带宽请求和实时状态，实现对各个 ONU 的带宽动态分配和实时状态的监控。 Gate Processing OLT控制 ONU在某一时隙发送数据帧或控制帧，避免 ONU因为共享上行信道发生数据传输冲突，保证了用 TDMA方式实现 ONU对上行信道的复用。 24 /webmoney Discovery Processing OLT周期性地广播 GATE消息， GATE消息包括了传输的开始时间及时间窗口的长度。 未注册的 ONU收到 GATE消息，就等待这个周期向OLT发送 REGISTER_REQ消息。为了避免多个ONU同时接入带来的冲突，每个 ONU在传输自己的REGISTER_REQ消息时，会等待一个随机的时间。 OLT会向注册成功的 ONU发送一个 REGISTER消息，其中包括了 ONU的 LLID，以及 OLT要求的同步时间等。 ONU收到 REGISTER消息之后，等待 OLT发送来的GATE消息，在 GATE消息指示的周期内向 OLT返回 REGISTER_ACK消息，表示确认注册成功，注册过程就完成了。 25 /webmoney Discovery Processing 26 /webmoney Report Processing Report Processing的任务是处理网络中 REPORT消息的产生和终结。 REPORT消息是由更高层产生的，由 MAC Client传送给 MAC控制子层。 REPORT消息报告用来通告带宽需求，也用来重臵OLT的看门狗定时器。 REPORT消息必须周期性产生，即使没有带宽请求也会产生。这是保证 OLT的看门狗定时器不会超时，而认为 ONU已经离线而注销该 ONU。正确的机制是应该使 OLT周期性地确认 ONU的存在。 27 /webmoney Gate Processing MPCP的一个主要的思想就是通过 OLT分配授权，能够在多个 ONU中决定单个 ONU传输。 ONU的传输时间窗口是由 GATE消息的开始时间与长度决定的。 ONU在本地定时器与 GATE的开始时间相同时开始传输，在 GATE的长度到达前一段时间结束传输，以留有充分的空隙关掉激光器。 OLT一次可以向一个 ONU发送多个 GATE消息，但保证不能大于 ONU注册时提供的最大数。 28 /webmoney EPON测距与时延补偿 EPON上行传输采用 TDMA方式，由 OLT来决定 ONU发送数据的时间，由于每个 ONU距离 OLT远近不同会产生时延差异，如果没有有效的时延补偿机制仍然会造成上行数据传输冲突。 EPON测距和时延补偿技术是上行信道复用的关键。 在 Discovery Processing， OLT对新注册的 ONU启动测距过程，计算出每个 ONU的 RTT（ Round Trip Time）值。 OLT使用 RTT来调整每个 ONU的授权时间。 OLT也可以在收到 MPCP PDU的时候启动测距功能。 29 /webmoney EPON测距与时延补偿 RTT=(T3-T1)-(T2-T1)=T3-T2 GATE消息中含有“时间戳”， ONU用接收的时间戳刷新本地时间寄存器。 OLT可以通过收到的 REPORT消息计算出 RTT，通过 Gate Processing就可以控制 ONU的数据帧发送。 RTT的计算： ONU Tx Rx Rx Tx T1 T1 T1 T2 T1 T3 (T3-T1) (T2-T1) T2 T2 GATE GATE REPORT REPORT OLT 30 /webmoney EPON动态带宽分配（ DBA） 固定时隙分配的上行帧 动态时隙分配的上行帧 固定时隙和动态时隙比较： 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 固定时隙 动态时隙 31 /webmoney EPON动态带宽分配（ DBA） 动态带宽分配的过程： ONU1 R 2 3 R R ONU1 R 2 3 R R Processing G G G Cycle n-1 Cycle n Cycle n+1 Collection Stage Calculation Stage Activation Stage 在周期 n-1中， ONU发送 REPORT消息给 OLT， REPORT消息中包含 ONU每个队列的数据流量情况。 在周期 n中， DBA算法产生 GATE消息，给每个 ONU分配授权时隙。 在周期 n+1中， ONU根据 OLT分配的指定时隙进行数据传送。 32 /webmoney EPON动态带宽分配（ DBA） 在周期 n中， DBA对前一个周期中收集的信息进行处理，先对用户配臵的最小带宽进行预留，最小带宽之和不能超过 1G，如果最大带宽之和大于 1G，则按最大带宽的加权比例进行平均分配，在 n+1周期中正确执行。 ONU1 R 2 3 R R ONU1 R 2 3 R R Processing G G G Cycle n-1 Cycle n Cycle n+1 Processing G G G Processing G G G ONU1 R 2 3 R R 33 /webmoney 本章小结 本章介绍了 PON技术相比传统接入方式在节约光纤、高带宽、长距离等多方面的优势，比较了目前主流的几种 PON技术标准。本章还介绍了EPON的关键技术：信道复用技术、测距与时延补偿技术、动态带宽分配（ DBA）技术。通过这些关键技术， EPON将 PON和 Ethernet两种技术标准的很好的结合在一起； EPON既天然继承了PON技术的诸多优点，又融合了 Ethernet技术兼容性和成本上的优势，可以预见 EPON在未来宽带接入市场会有很广阔的发展空间。 34 /webmoney 第一章 EPON技术原理 第二章 EPON产品与应用 第三章 EPON典型配臵 第四章 EPON开局与维护 目录 35 /webmoney OLT设备指标概述 S7502E S7503E S7506E S7506E-V S7510E 槽位数量 4 5 8 8(垂直 ) 12 背板带宽 400G 1T 1.6T 1.6T 2.4T 交换容量 192G 480G 768G 768G 1152G/768G 包转发能力 143Mpps 274Mpps 488Mpps 488Mpps 773M/488Mpps 引擎冗余 支持 支持 支持 支持 支持 电源冗余 1+1 1+1 1+1 1+1 1+1 最大千兆端口 96 144 288 288 480 最大万兆端口 4 10 16 16 24 占用机架空间 4U 10U 13U 21U 16U OLT PON口个数 432 448 496 496 4160 注： 1、 S7500E交换机功能指标从 S7500E相关资料引用，如有变更以 S75E材料为准； 2、只使用 OLT业务板即可达到最大 PON口数，同时提供上下行流量收敛比 1:2； 36 /webmoney OLT业务板 特性概述 接口数量 LSQ1PT4PSC : 4个 1000BASE-PX-SFP千兆无源 EPON OLT接口 8个1000BASE-X-SFP千兆 /百兆以太网接口 LSQ1PT8PSC : 8个 1000BASE-PX-SFP千兆无源 EPON OLT接口 8个1000BASE-X-SFP千兆 /百兆以太网接口 LSQ1PT16PSC : 16个 1000BASE-PX-SFP千兆无源 EPON OLT接口 8个1000BASE-X-SFP千兆 /百兆以太网接口 PON接口标准及光纤规格 PON接口标准： 1000Base-PX10/1000Base-PX20 PON接口类型： SC 光纤规格： 9/125um单模光纤 中心波长：上行 1310nm/下行 1490nm 最大可靠传输距离： 10KM/20KM 光模块参数 输出光功率： (-3 +2)dBm(10KM) / (+2 +7)dBm(20KM) 接收灵敏度： -24dBm(10KM) / -30dBm(20KM) 光饱和度： -3dBm(10KM) /-6dBm(20KM) 支持分光比 1:64，支持多级分光 标准兼容 IEEE 802.3ah 中国电信 EPON设备技术要求 37 /webmoney EPON OLT单板结构 OLT单板内 PON MAC控制器 PMC5201上行连接以太网交换芯片BCM56514， BCM56514通过内部 HiGig总线经过背板与主控板及其它业务板相连， PMC5201负责建立报文传输的 PON物理层通道，二、三层交换依靠交换芯片完成。 OLT单板属于分布式的转发结构，对外提供 4/8/16个 GE PON光口和 8个 GE 以太网光口。 背板 PMC5201 CPU 光模块 光模块 光模块 GE GE GE PON Port1 PON Port2 PON Portn FE 内部控制总线 PMC5201 BCM56514 HiG HiG 光模块 光模块 光模块 GE Port1 GE Port2 GE Port8 PMC5201 HiG HiG 38 /webmoney EPON设备组成（ POS设备） 分光器 支持多种分光比 1*2(多种功率比 )： 1*4、 1*8、 1*16、 1*32 1U盒式分光器 室外型分光器 39 /webmoney 分光器特性信息 分光器类型 衰减典型值（包含接口 损耗） 测试仪器 1分 2 (均分 ) 3.8dB 光功率计 1分 2 (5%,95%) 0.6dB(95%) 15dB(5%) 光功率计 1分 4 (均分 ) 7.8dB 光功率计 1分 8 (均分 ) 11dB 光功率计 1分 16 (均分 ) 15dB 光功率计 1分 32 (均分 ) 18.7dB 光功率计 分光器特性信息 40 /webmoney EPON设备亮点 数通交换机平台和 EPON结合， S75E OLT内臵一台高端三层以太网交换机，增加功能的同时减少设备互联接口、降低故障率及维护成本； 容量大， S7510E最大可容纳 160 OLT PON口，最大支持 10240个 ONU ； 产品系列化， OLT/ONU均有多款设备供选择，总有一款满足客户需求； 高可靠性、电信级通信设备； OLT设备支持主控板、电源 1+1 备份；支持链路聚合、负载分担；上行支持 RRPP、 SMART LINK环网保护方案； ODN侧支持干路、分支光路和全光路保护倒换。 全线产品支持中国电信 EPON互通标准； iMC网管软件管理所有 H3C数通设备，专业化 EPON管理组件，满足用户所需； OLT具备很强的以太网二层交换功能，如灵活 QinQ、 VLAN mapping、双向 ACL、端口隔离、大 MAC地址 (每单板 32K)、支持 MPLS、 IPV6 VPN等可以很好的支持 EPON承载多种业务； OLT具备强大的三层功能，支持三层转发，各种路由协议，等价路由； OLT线卡都具备 8个 GE上行口，因此用户不用再配其它上行接口板，只需根据需要再配上行SFP光模块即可； ONU设备，有宽温度范围室外型、隐藏光口家用型、 DHCP option82、可控组播、配合 OLT进行多业务运营、统一网管功能 防攻击， OLT、 ONU全系列产品支持系列防攻击特性，可以有效防止 DDOS等攻击 41 /webmoney EPON运营商组网应用 NETWOK Management BRAS Voice Gateway Splitter Splitter IP TV PC IP-Phone Router PC IP TV L2 Sw itch Video-Phone ONU ROUTER OLT (S7500E) OLT (S7500E) 家庭 中小企业 楼宇 31系列ONU IP TV IP-Phone PC Server 31系列ONU 31系列ONU 42 /webmoney EPON行业组网应用 分光器 10GE S7500E (OLT) S7500E (OLT) S7500E (OLT) GE GE GE ONU 10GE 10GE 43 /webmoney FTTH光纤到户 IP 城域网 社区中心机房 OLT S7500E EPON构建的宽带接入社区 分光器 分纤盒 分纤盒 分纤盒 分纤盒 分纤盒 分纤盒 分光器 每个用户一个 ONU 交接箱 网管 认证计费 ONU直接到户，按需分配带宽。 无源分光器替代楼道交换机。 对用户家庭 ONU集中管理。 10Km覆盖， 1408户/S7506E。 利用原有光缆。 44 /webmoney FTTB小区接入 社区中心机房 分光器 ONU通过二层交换机连接最终用户，保护已有 LAN投资 EPON构建的宽带接入社区 就近接入 分光器 对于 LAN已经入户的小区可以采用FTTB的方式 IP 城域网 OLT S7500E 交接箱 网管 认证计费 使用 31系列 ONU接入多个用户，适合新建网络 45 /webmoney FTTB商务楼宇 IP 城域网 分光器 (1:n) 适用于写字楼中有多家小公司的情况 每个公司一个 ONU，按需分配带宽 ONU通过交换机或路由器与公司内部网络相连接 商务写字楼 OLT S7500E ONU ET