FTTH技术和住宅小区工程实施(1)ppt课件.ppt

4 7 2020 1 FTTH技术和住宅小区工程实施 福建省邮电规划设计院有限公司魏践峰 1 主要内容 2 一 PON技术原理二 FTTH网络架构三 住宅小区内FTTH网络结构四 新规重要条文解读五 FTTH小区工程实施 2 3 点到多点结构 分光比1 32 1 64 可叠加1550nm传送第三波长业务 如CATV OLT OpticalLineTerminal 光线路终端ONU OpticalNetworkUnit 光网络单元ONT OpticalNetworkTerminal 光网络终端ODN OpticalDistributionNetwork 光分配网注 ONU或ONT是一回事 PON PassiveOpticalNetwork 无源光网络 技术 系统组成如下图 一 PON技术原理 3 4 PON系统在整个网络中的位置 FTTN B PON系统的基本组成 1 光线路终端 OLT 局端设备 OLT的作用是为FTTx提供网络侧和本地内容服务器之间的接口 要求以太网接口 并经ODN与用户侧的ONU通信 要求PON接口 网络作用类似二层交换机 2 光网络单元 ONU ONT 上行方向将各种不同的家庭终端的不同业务信号复用起来在同一传输媒质中传输 PON接口 而在下行方向将不同的业务解复用 提供语音 视频 数据等业务接入 3 光分配网 ODN OLT和ONU之间 由光纤光缆 光连接器 光分路器以及安装连接这些器件的所有无源器件 无源设备组成 根据目前的常用技术进行分类 PON主要分为EPON和GPON两种 1 1PON系统在整个网络中的位置 4 5 广播方式 下行 ONU注册成动后 分配一个唯一的LLID 逻辑链路标识符 共2个字节 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 OLT接收数据时比较LLID注册列表 ONU接收数据时 仅接收符合自己LLID的帧或者广播帧 1 2EPON技术 工作原理 EPON EthernetPassiveOpticalNetwork 以太网无源光网络 技术 5 6 TDMA方式 上行 时分多址复用 OLT接收数据前比较LLID注册列表 每个ONU在由局方OLT设备统一分配的时隙中发送数据帧 采用DBA 动态带宽分配 方式 分配的时隙 通过测距技术 补偿了各个ONU距离的差距 避免了各个ONU之间的碰撞 1 2EPON技术 工作原理 6 7 下图描述了EPON系统的协议分层以及与ISO IECOSI参考模型之间的关系 从协议上看 EPON协议只在数据链路层增加了一些有关EPON东西 协议简单 1 2EPON技术 协议栈 7 8 1 2EPON关键技术1 突发模式光收发器技术 OLT光接收机的快速功率恢复要求OLT在每个接收时隙的开始处迅速调整0 1判决门限 ONU光发射机的突发发射和关断为抑制自发散射噪声 要求ONU的激光器能够快速的冷却和回暖 OLT光接收机的突发同步技术上行接收数据相位的突变要求OLT的接收机工作在突发模式接收状态 因为上行要进行时分复用 要求光模块能在极其短时间内动作 即开或断 8 9 1 2EPON关键技术2 测距 测量时间 为上行时分复用服务 OLT与各ONU间的环路 即来回 时延不同 各ONU距OLT的光纤路径不同 各ONU元器件的不一致性 环境温度的变化和器件老化 环路延时也会发生不断的变化 测距是保证PON系统内ONU上行方向不发生时隙冲突的基础测距要求测距精度高 一般要求在1 2bit内 测距过程对运行中的其它ONU的影响最小 保证运行业务的QOS 9 10 1 2EPON关键技术3 测距 测量时间 通过时间标签的传递 ONU收到OLT的同步时间标签t0 将ONU本地时间设置为与OLT本地时间相同的 t0 这时ONU就与OLT时间同步了 注 相当于对表 真正的时延就等于t2 t1 10 11 1 2EPON关键技术4 逻辑链路标识 LLID 为上行时分复用 动态带宽分配服务 LLID LogicalLinkID 在点对多点物理结构上的点对点逻辑链路 OLT在每个ONU注册成功后为其分配一个唯一的LLID 2个字节 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 单播通道 单播LLID 广播通道 广播LLID EPON MAC帧如下图所示 11 12 12 13 1 2EPON关键技术5 单拷贝广播 SCB 下行 SCB SingleCopyBroadcast 利用下行广播的特点 在下行方向采用一份带宽发送广播 组播包广播通道 广播LLID 13 14 1 2EPON关键技术6 动态带宽分配 DBA 机制 上行 OLT根据ONU的实时带宽请求获取各ONU的流量信息 通过特定的算法为每个ONU动态分配上行带宽 提高带宽利用率 时分复用的最大缺点是带宽利用率不高 所以要DBA 14 1 2EPON关键技术7 多点控制协议MPCP 为了避免不同ONU之间的数据冲突 EPON采用的是多点控制协议MPCP来控制上行数据的发送 另外 MPCP还规范了上行和下行业务流操作 具体内容包括 ONU的自动发现 ONU的注册 测距和带宽分配 即 MPCP通过OLT为ONU动态地分配上行带宽 MPCP所有功能的实现 均是通过OLT来实现的 15 15 GPON Gigabit CapablePassiveOpticalNetwork 吉比特 千兆能力 无源光网络 其实叫GEM GPON封装方式 无源光网络更好理解 技术 基本原理 除了帧结构不同 其他基本与EPON相同 波分复用下行波长 1490nm上行波长 1310nm第三波长 1550nm下行基于广播上行时分复用 速率上行1 25Gbit s 下行2 5Gbit s 非对称 上 下行2 5Gbit s 对称 分路比 可达1 64 1 3GPON技术 GPON网络架构 16 16 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ONUID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 17 1 3GPON技术 GPON原理之下行数据 17 TDMA方式 GPON的上行是通过TDMA 时分复用 的方式传输数据 帧长125us 上行链路被分成不同的时隙 根据下行帧的upstreambandwidthmap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 18 1 3GPON技术 GPON原理之上行数据 18 19 EPON帧结构基于802 3以太网帧简单增加LLID 与以太网一脉相承 无缝融合 更适合IP Ethernet网络 以太网帧 EPON帧 以太网帧 GEM帧 可分片可组合 GTC帧 采用特有的GTC GEM GPON封装模式 帧封装 上 下行帧长125us GPON兼容并沿袭ATM架构思想结构相对复杂 但实现功能多 将以太网帧先用GEM 后用GTC帧封装 去封装 即封装2次 考虑分片 组合等处理 1 3GPON技术 GPON原理之GEM封装方式 19 上 下行帧均先用GEM封装 具体GEM帧结构如下图 注1 GEM源于GFP 通用成帧规程 GFP封装的用户数据帧最大可支持4095个字节 超过4095个字节后 用户数据将被分成小片 注2 以太网数据帧的最大长度也为4095 所以刚好不需要被分片 重要 20 下行帧先用GEM封装后 再用GTC帧进行二次封装 GTC帧的帧长为125us 具体结构如下 21 21 22 上行帧同样先用GEM封装后 再用GTC帧进行二次封装 GTC帧的帧长为125us 具体结构如下 22 GEMPort 业务的最小承载单位 T CONT TransmissionContainers 是一种承载业务的缓冲 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 T CONT相当于上行帧的一个数据块 该数据块的起止时间由下行GTC帧的帧头USBWMap字节指定 IFpon GPON接口 业务根据映射规则先映射到GEMPort中 然后在映射到T CONT中进行上行传输 GEMport可以灵活的映射到T CONT中 一个GEMPort可以映射到一个T CONT中去 多个GEMPort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 23 1 3GPON技术 GPON复用结构 23 1 3GPON技术 GPON业务映射 GPON系统有两条映射路线 棕色为ATM映射路线 现已经不常用 蓝色为以太网映射路线 目前为主用 24 24 25 以太网业务在GPON中的映射方式 如右图 TDM业务在GPON中的映射方式 如左图 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 重复周期125us 的特点 对TDM业务传输非常有利 GPON系统对以太网帧进行解析 将数据部分直接映射到GEMPayload中去进行传输 GEM帧会自动封装头信息 映射的格式清晰 设备很好实现 兼容性好 1 3GPON技术 GPON业务映射 25 26 EPON和GPON技术各有自身的特点 其主要差异在于采用了不同的二层技术 具体比较如下表 GPON的特点小结 1 通过可变长GEM帧 很好地适配了所有业务 2 125us的极短帧长 降低了时延 3 通过精细化的动态带宽分配DBA 极大地提高了带宽利用率 1 4GPON技术和EPON技术的比较 26 27 主要内容 一 PON技术原理二 FTTH网络架构三 住宅小区内FTTH网络结构四 新规重要条文解读五 FTTH小区工程实施 27 28 OLT 光缆交接箱 光缆分纤箱 ONT 入户光缆 ODF 主干光缆 配线光缆 汇聚机房 主干光节点 FP 引入光缆 皮线光缆 用户光节点 AP 配线光节点 DP 用户终端 ODF 分光器 城域网 ODN 光分配网 驻地网 用户家庭内网 分光器 二 FTTH网络架构 2 1总体架构 28 PON系统连接全景图 非常重要 如下 29 29 30 2 2分光方式 一级分光与二级分光 30 31 分光方式的比较如下 一级分光方式优点 光分路器集中设置 便于集中维护 结构简化 便于故障定位缺点 为提高分光器端口实装率 分光点宜设置在较高位置 相应增加配线光缆的投资 光分路器集中设置 分光设施体积相对较大 对其安装条件具有一定要求二级分光方式优点 节省配线光缆投资 一级 二级分光设施体积相对较小 有可能利于选点谈判 缺点 分光设施较分散 不利于集中维护 故障定位比一级分光要难 31 32 主要内容 一 PON技术原理二 FTTH网络架构三 住宅小区内FTTH网络结构四 新规重要条文解读五 FTTH小区工程实施 32 三 住宅小区内FTTH网络结构 33 33 3 1住宅小区内通信设施组成 应属于住宅建筑电气的设计范围 其设计应符合 住宅建筑电气设计规范 GJG242 住宅通信综合布线系统 住宅区规划红线范围内的通信基础设施即建筑规划用地红线内地下通信管道 光缆交接箱 住宅建筑内配线管网 通信线缆 配线设备 预留的设备间 电信间等设备安装空间 住户内家居配线箱 户内管线及各类通信业务信息插座 34 34 3 2用户接入点的设置 8 用户接入点 用户接入点是光纤到户工程特定的一个逻辑点 它的设定是为了解决工程实施的交叉与复杂性 使得工程的建设界面划分更加具有可操作性 多家电信业务经营者电信业务共同接入及用户通过跳纤自由选择电信业务经营者的部位 也是电信业务经营者与住宅建设方 线缆 的工程分界点 35 GB50846 2012 住宅区和住宅建筑内光纤到户通信设施工程设计规范 中规定 1 由单个高层住宅建筑作为独立配线区时 用户接入点应设于本建筑物的电信间 2 由低层 多层 中高层住宅建筑组成配线区时 用户接入点应设于本配线区公用电信间 3 由别墅组成配线区时 用户接入点应设于光缆交接箱或设备间 35 建筑住户数达不到300户时 可以几栋建筑组成一个配线区 共用电信间及用户接入点 当只有一个光纤配线区时 用户接入点设置在设备间 不需要设置电信间 多栋建筑共用一个电信间时 电信间应该设置在较为中心位置的建筑内 以有利于管线的布放 单个高层住宅建筑 单个高层住宅建筑作为独立配线区时 用户接入点应设于本建筑物内的电信间 用户接入点位置发下图所示 36 运营商建设 开发商建设 3 2用户接入点的设置 36 高层住宅建筑 单个建筑组成独立配线区时设置在本建筑物内部电信间 多个共用时设置在中心位置建筑内 当只有一个光纤配线区时用户接入点设置在设备间 不需要设置电信间14 住宅区 每栋100户 共300户 37 3 2用户接入点的设置 37 15 配线区内多栋建筑共用一个电信间 图中 当住宅区只有一个配线区 将用户接入点设于设备间 当住宅区用户光缆总容量小于144芯 也可将用户接入点设置在某单元的首层公共楼道处 采用墙体壁龛安装的共用配线箱完成配线 低层 多层 中高层住宅建筑组 低层 多层 中高层住宅建筑组成配线区时 用户接入点应设于本配线区共用电信间 用户接入点位置如下图所示 38 运营商建设 开发商建设 3 2用户接入点的设置 38 低层 多层 中高层住宅建筑组 39 3 2用户接入点的设置 39 图中 当住宅区规模较小 小于120户 别墅建筑相对集中时 也可将用户接入点设于设备间 家居配线箱作为配线模块的连接与管理场所 通过光纤连接器与通信设备光端口实现互通 别墅组 由别墅组成配线区时 用户接入点应设于光缆交接箱或者设备间 用户接入点位置如下图所示 用户接入点 电信间 别墅区建筑组 40 运营商建设 开发商建设 3 2用户接入点的设置 40 18 别墅组 用户接入点应设于光缆交接箱或者设备间 配线区用户接入点 41 3 2用户接入点的设置 41 42 主要内容 一 PON技术原理二 FTTH网络架构三 住宅小区内FTTH网络结构四 新规重要条文解读五 FTTH小区工程实施 42 4 1强制性条文解读 编制原则 43 住宅楼宇通信工程新规1 0 3住宅区和住宅建筑内光纤到户通信设施工程的设计 必须满足多家电信业务经营者平等接入 用户可自由选择电信业务经营者的要求 1 0 4在公用电信网络已实现光纤传输的县级及以上城区 新建住宅区和住宅建筑的通信设施应采用光纤到户方式建设 1 0 7新建住宅区和住宅建筑内的地下通信管道 配线管网 电信间 设备间等通信设施 必须与住宅区及住宅建筑同步建设 GB50846 2012 住宅区和住宅建筑内光纤到户通信设施工程设计规范 四 新规重要条文解读 43 4 1强制性条文解读 依据与原因 1 0 3住宅区和住宅建筑内光纤到户通信设施工程的设计 必须满足多家电信业务经营者平等接入 用户可自由选择电信业务经营者的要求 本条文属于强制性标准管理规定中 保护消费者利益 的范围 其根本目的在于 满足用户自由选择电信业务经营者的要求 公用设施属于业主共有 不得签订垄断性协议 不得限制用户自由选择权利 为各电信业务经营者提供平等接入和使用条件 保证电信业务在民用建筑区域内接入 开通和使用 法律法规 政策要求 物权法 信部联规 2007 24号 信部规 2005 330号 44 44 1 0 4在公用电信网络已实现光纤传输的县级及以上城区 新建住宅区和住宅建筑的通信设施应采用光纤到户方式建设 根据 关于加强强制性标准管理的若干规定 本条文属于强制性标准管理规定中 国家需要控制的工程建设的其它要求 的范围 其目的在于符合国家发展战略要求 实现国家经济规划目标 1 加快宽带发展正成为国家战略 2 光纤到户已经具备条件 3 解决目前通信设施建设存在的主要问题 45 4 1强制性条文解读 依据与原因 45 1 0 4在公用电信网络已实现光纤传输的县级及以上城区 新建住宅区和住宅建筑的通信设施应采用光纤到户方式建设 制定宽带政策 使宽带负担得起 连接家庭到宽带 推动个人上网 制定宽带政策 宽带纳入普遍服务 智慧城市 投资总规模将达5000亿元70 上海光纤到户覆盖650万户以上家庭 宁波市年