中国移动PON新技术研究

1、2?10g pon关键技术研究10g epon关键技术10g gpon关键技术?10g pon测试情况介绍?pon承载td室分基站技术和组网研究?unipon架构和关键技术3epon10g epongponxgpon-1xgpon-2wdm-ponnga1nga220092010201120122009.9发布2010.6发布2011.x发布2012.启动标准化1.25g/1.25g1.25g/2.5g非对称1.25g/10g对称10g/10g非对称2.5g/10g对称10g/10g可能被跳过ieeefsanitu-thybrid-ponepon向10g epon演进2009年9月已经完成10

2、g epon标准制定ieee制定仅规定物理层和mac层运营商使用时需自行定义oam相关规范gpon演进分成了两个阶段:ng-pon1是向10g gpon演进非对称相关标准2010年6月发布。考虑到应用场景很少对称式标准可能被跳过ng-pon2主要包括wdm pon、hybirid pon混合pon等演进方向。wdm-pon采用光波分复用技术扩展带宽hybrid pon混合采用光波分复用技术和10g/40g、ofdm等高速电域技术扩展带宽fsan和itu-t全面定义包括oam在内的各层规范4项目epon10g epongpon10g gpon非对称式对称式速率下行/上行1.25g /1.25g

3、10g/1.25g10g ds/10g us2.5gg/1.25g10g/2.5g上行线路编码效率8b/10b 758b/10b 7564b/66b97nrznrz分光比1:32/641:64/1281:64/1281:64/1281:64/128波长下行/上行1480-1500nm /1260-1360nm1575-1580nm/1260-1360nm1575-1580nm /1260-1280nm1480-1500nm/1290-1310nm1575-1580nm /1260-1280nm最大传输距离20km13220km16420km1:6420km1:6420km1:64光功率预算px

4、 10/20prx 10/20/30pr 10/20/30class bn1/n2标准ieee 802.3ahieee 802.3avieee 802.3avitu-t g.984itu-t g.9875?10g和1g epon两种上行突发信号的接收?10g epon和epon上行波长冲突采用tdma方式共享同一波道?同时控制10g epon和epon的onu?epon、gpon中为可选项?10g epon中为必选项光功率预算fecmpcp兼容双速率突发模式接收波长规划802.3av10g epon技术功率预算dbepon25gpon2810g epon非对称29对称2910g gpon29单

5、独/31共存存在问题?非对称光模块成本高且无法规模供货对称光模块目前几乎没有光模块和fec提高10g epon传输能力波长规划、mpcp多点控制协议兼容、双速率突发模式接收提供与epon共存的后向兼容能力6非对称10g epon的功率预算需满足29db增大功率预算的技术方案光模块重点fec10g epon中fec为必选项非对称10g epon的功率预算需满足29db增大功率预算的技术方案光模块重点fec10g epon中fec为必选项7ieee最终选择rs255223。rs255223能带来6.4db的fec光增益而且在其它标准中也引用过比较成熟且简单。ieee最终选择rs255223。rs2

6、55223能带来6.4db的fec光增益而且在其它标准中也引用过比较成熟且简单。8波长分配1g下行1490nm上行1310nm10g下行1577nm上行1270nm1g和10g下行采用不同的波长1g和10g上行波长冲突采用tdma方式共享同一波道olt需支持双速率突发接收1g和10g下行采用不同的波长1g和10g上行波长冲突采用tdma方式共享同一波道olt需支持双速率突发接收9odntiala连续模式接收laserb-ldd突发模式发射maconub-la突发模式接收laserldd连续模式发射macoltbcdrpdpdb-tiaolt 光模块onu 光模块cdr成熟器件当前已可得1577

7、nm ld厂家少短期内价格会比较高对称10g burst 光pyh技术还未不成熟但对于非对称1.25g上行可借用epon相关模块。?对称模式10g光模块难度大的原因10g突发发送激光器驱动器不成熟10g突发接收光模块、时钟数据恢复等技术不成熟10g epon考虑到共存的原因需做到双波长发送和双速率突发模式接受10目前10g epon系统的olt和onu均采用fpga芯片还处于功能研发阶段目前参与10g epon研发的芯片厂家主要有teknovus cortina pmc和海思asic芯片具有sample样品、engine工程、commercial可商用三个阶段从研制出asic样片到提供可商用的

8、性能稳定的芯片一般需要68个月时间芯片qos、vlan、组播等典型功能支持但不是稳定可靠的版本在商用前还需大量调试和修改1110g eponepon10g eponeponepon 和10g epon采用tdm方式共存同一10g epon pon口下可同时接入10g onu和1g onu同一pon口下只要有一个用户升级到10g epon那么所有用户都会切换到10g口上升级时所有用户配置数据要重做共存时epon用户带宽对10g epon带宽有影响epon 用户带宽到500m时10g epon带宽只有5goltonu126013601g1260128010gmacdba1g1gtxrxeponma

9、cdba1g10g1g/10gtxrx10g epon14901g157710g12总体需求相对g.984.2在规格上还有提升空间明确特性1下行9.95328g上行2.48832g明确特性2odn的功率预算共存场景为n1 class: 14-31 非共存场景为n2 class: 16-29明确特性3应支持至少不低于64分光比明确特性4下行波长: 1575-1580nm上行波长: 1260-1280nm明确特性5下行线路编码:nrz上行线路编码: nrz总体需求相对g.984.3在规格上还有提升空间明确特性1应包括自动发现阶段对物理设备的认证和和对用户的鉴权应实现双项认证明确特性2需支持sr和t

10、m两种方式olt为ont的带宽分配和ont向olt上报其缓存之占用情况都必须标准化dba算法不属于标准范围明确特性3加密预计沿用aes算法应提升密钥本身的安全性总体需求定论在g.984.4 omci mib范畴明确特性1约90以上的内容来自gpon omci标准g.984.4大量重用总体需求相对g.984.1在规格上还有提升空间明确特性1明确定义了光纤参数波长通道线路速率光功率预算分光比传输距离等明确特性2完全支撑传统电信业务、新兴业务并且保障良好的qos低时延、变长包明确特性3dba基本继承gpon节能、认证和加密g.987.1和g.987.2已于09年10月发布g.987.3和g.omci

11、预计2010.6正式发布10g gpon芯片研发落后于10g epon10g gpon技术和产品成熟落后于非对称10g epon约半年与对称式10g epon相当13odn连续模式接收dfb突发模式发射突发模式接收eml连续模式发射apdapdolt 光模块onu 光模块非对称系统onu接收10g epon与10g gpon相同onu发送都采用dfb激光器但速率不同1.25g vs 2.5g2.5g 突发发送不如1.25g成熟olt接收都采用apd探测器但速率不同1.25g vs 2.5g2.5g 突发接收不如1.25g成熟olt发送10g epon两个波长发送10g gpon一个波长发送发送

12、速率稍有不同odn连续模式接收dfb突发模式发射突发模式接收eml连续模式发射apdapdolt 光模块onu 光模块对称系统onu10g gpon和10g epon期望能做成一样olt接收10g epon要支持双速率接收olt发送10g epon两个波长发送10g gpon一个波长发送发送速率稍有不同14gpon - 10g gpon采用wdm方式共存1、可以保证在增加10g gpon用户时对gpon的用户不影响2、光模块的技术复杂度低只需两个波没有双速率接收的难点但增加了wdm的成本10g gpongponwdm10g gpongpon未来集成在光模块中15?10g pon关键技术研究10

13、g epon关键技术10g gpon关键技术?10g pon测试情况介绍?pon承载td室分基站技术和组网研究?unipon架构和关键技术16测试目的?技术摸底型测试评测10g pon的特有功能和传输性能?了解和掌握10g pon设备的技术成熟度和业务能力参测厂家及安排?2009年12月15日-2010年1月25日对相对成熟的10g epon和10g gpon设备进行了实验室测试测试内容?10g pon特定参数、功能、odn性能?10g pon与epon/gpon在同一个odn下共存的情况?10g pon承载各类业务的性能?10g pon设备的l2功能、qos、时钟/时间同步功能、ipv6功能

14、?10g pon设备与ims结合提供voip业务说明?目前产品基于fpga芯片实现成熟商用化产品应基于asic芯片?本次测试集中在物理层和链路层17厂家厂家a厂家b备注芯片采用fpga实现无asic采用fpga实现无asic芯片尚未成熟光模块功率预算?非对称型?下行31db上行36db?非对称型?下行33db上行32db?光模块符合ieee标准要求但仅仅代表用于测试的光模块指标?价格非常昂贵?目前对称型光模块几乎没有olt设备形态?与1gepon、gpon设备共平台只需更换pon接口板?pon板端口密度为2pon口?与1gepon、gpon设备共平台只需更换pon接口板?pon板端口密度为2p

15、on口?pon板端口密度低于epononu设备形态?onu能提供以太网、e1和pots等接口?onu目前只能提供以太网接口?不支持e1、pots接口相关测试项未测试?设备形态较少且目前供货较慢18厂家厂家a厂家b备注odn能力?最大分光比132?最大传输距离20km132?最大差分距离20km?最大分光比132?最大传输距离20km132?最大差分距离20km芯片成熟和光模块大量供货后可测试验证更大的分光比pon基本功能?支持onu自动发现、onu设备认证、光链路测量、fec功能?支持onu自动发现、onu设备认证、光链路测量?不支持上行fec功能?10g eponfec为必选主干光纤保护倒换

16、?多次测试均小于13ms?尚不完善需要人工预设参数值?多次测试小于26ms个别达到秒级?尚不完善需要人工预设参数值vlan、qos等l2功能?支持?支持10gepon设备与epon共平台继承了1gepon设备的l2功能时钟/时间同步?支持时钟和时间同步?支持时间同步不支持时钟同步pon口吞吐量?上行最大980m?下行最大8.6g?上行最大812m?下行最大8.87g19厂家厂家c厂家a备注芯片采用fpga实现无asic采用fpga实现无asic芯片尚未成熟光模块功率预算?非对称型上行2.5g下行10g?下行18db上行19db?非对称型上行2.5g下行10g?下行33db上行35db?少量光模

17、块能符合itu标准要求但仅仅代表用于测试的光模块指标?价格非常昂贵?目前没有对称型光模块olt设备形态?与1gepon、gpon设备共平台只需更换pon接口板?pon板端口密度为1pon口?与1gepon、gpon设备共平台只需更换pon接口板?pon板端口密度为1pon口?pon板端口密度远远低于gpononu设备形态?onu能提供以太网和pots接口?onu目?爸荒芴峁蕴涌趤6?设备形态较少数量较少属于demo设备20厂家厂家c厂家a备注odn能力?最大分光比18?最大传输距离20km18?最大差分距离20km?最大分光比132?最大传输距离20km132?最大差分距离20km?onu数量

18、有限未能满配测试?芯片成熟和光模块大量供货后可测试验证更大的分光比pon基本功能?支持onu自动发现?onu设备认证、dba、fec等功能因无配置界面未能测试?支持onu自动发现、onu设备认证、fec等功能?10g gpon fec功能为必选主干光纤保护倒换?不支持?不支持vlan、qos等l2功能?不支持无配置界面?支持10g gpon设备与gpon共平台继承了gpon设备的l2功能时钟/时间同步?不支持?不支持pon口吞吐量?上行最大2.4g丢包率0.3?下行最大9.5g丢包率0.3?上行最大2.3g?下行最大8.6gpon传输性能尚不稳定2110g epon10g gpon系统容量上行

19、1g下行10g上行2.5g下行10g光功率预算现有系统能实现单向30db少数系统能实现单向30dbodn能力各厂商均能实现至少1:32分路比20km传输个别厂商能实现1:32分路比20km传输vlan、qos等l2功能支持较完善支持但有待完善主干光纤保护倒换支持但有待完善尚不支持olt设备形态与epon共平台只需更换pon线路板但端口密度较低与gpon共平台只需更换pon线路板但端口密度较低onu设备形态可提供以太网口、e1、pots可提供以太网口、pots口无e1标准化?ieee已于2009年底发布10g epon标准?itu已发布非对称型pmd层标准tc层关键参数尚未标准化目前厂商采用私有

20、协议实现产业链?核心芯片采用fpga实现?光模块符合标准但价格昂贵?核心芯片采用fpga实现?部分光模块不符合标准且价格昂贵22?10g pon关键技术研究10g epon关键技术10g gpon关键技术?10g pon测试情况介绍?pon承载td室分基站技术和组网研究?unipon架构和关键技术23?低成本结构简单价格低廉?需要接入资源通过有线宽带手段接入?低功率发射功率为10100毫瓦与wifi接入点类似覆盖范围有限?安装简便支持即插即用用户自行安装运营商进行激活即可?femto是一种小型、低功率蜂窝技术并通过固网宽带回程?主要用于家庭及中小企业办公室等室内场所?主要作为蜂窝网在室内覆盖的

21、补充为用户提供话音及高速数据业务femto移动核心网cs/ps网关rncfemto基站宏基站宏蜂窝lte中网关为可选lte中没有rnc?用于大型会场、体育场等封闭区域以及写字楼、商场等建筑物室内覆盖?需要采用多个gps增加了工程施工难度和建网成本?目前td室内分布路测系统还不完善对室内分布系统建设进度造成影响家庭微基站室分基站24?主要用于家庭客户也可用于中小企业可靠性要求不高?olt部署在汇聚节点以上?对保护机制的部署要求不高?同时可提供宽带接入?olt可部署在接入/汇聚节点?通过带内同步信号进行同步?根据业务需求选择部署保护机制城域核心层城域汇聚层无源分光器家庭客户/onuonutd fe

22、mto基站回传方案集团客户ptn/mstpptn/mstp/oltolt城域接入层td 室分基站通过pon回传方案小型olttd 室分基站现状?用于集团客户和公共区域室内覆盖安全性、可靠性要求较高?采用mstp/ptn接入?室分基站尽量成环接入城域网提供较好的保护机制?采用gps提供时间同步?按本期集采只算设备成本承载td室内分布的ptn设备约7000元/端pon设备约800至1000元/端视保护情况。251、olt选取未来的超帧计数为n的某下行帧做同步时间参考点2、olt计算出该下行帧帧头到达零距离时延onu的时戳tstampn3、计算出该时间tstampn后olt本地存储同步时间关系对n

23、tstampn4、在此后的任意时刻olt都可选取某一下行帧将此关系对n tstampn通过omci通道下发给任意某onui5、该onui根据自身的eqd以及处理时间等计算出序号为n的下行帧帧头到达本地的准确时间trecvi6、当序号为n的下行帧到达onu时onu将本地时间调整为trecv从而完成与olt的时间同步。以上计算过程中对不同波长引入的折射率误差已补偿故精确度决定于eqd本身的精确度/-3ns以及serdes引入误差/-6.4ns。phy-1rj-45rj-45onutiming clientolt20 km fibernni -2nni -1fe portstodpon cpupon

24、 cpu1ppsclocktod1ppspgm. clk26厂家厂家a厂家b厂家d厂家c厂家e接入系统gponepongponepongponepongponepongpon时间同步方式1ppstod或ptp以及内部专有协议1ppstod以及内部专有协议1ppstod或ptp以及内部专有协议1ppstod或ptp以及内部专有协议1ppstod以及内部专有协议未验证ptp纯透传未验证1ppstod以及ptp纯透传时间输入输出接口1ppstod满足规范要求支持ptp?涌?ppstod满足规范要求1ppstod不满足规范要求支持ptp接口1ppstod不满足规范要求1ppstod不满足规范要求未验证

25、无专用接口未验证1ppstod不满足规范要求pon设备时间同步测试结果多数支持1ppstod方式接口与移动规范有一定差异少数支持1588v2方式27onu 1ifponifponifpon1n分光器oltonu n备用光纤type a 光纤备份保护范围onu 1ifponifponifpon2n分光器oltonu ntype b olt端口备份ifpon保护范围type c 全备份方式ifponifponifpon2n分光器oltonu 1onu nifponifponifpon2n分光器全网保护主备线路采用相同的pon芯片和组件pon口采用光开关方式分路不保护pon芯片和组件保护olt至光分

26、路器之间的主干光纤主备线路采用独立的pon芯片和组件保护olt至光分路器之间的主干光纤主流保护方式主备线路采用独立pon芯片和组件保护olt至onu之间的所有光纤为全光纤保护可支持onu混合方式有的onu采用主干光纤保护有的onu采用全光纤保护。成本相对较高。28整体解决方案olt部署在接入层或汇聚层以上如何连接到rnconn的部署位置pon与ptn的不同网管的协调带宽规划vlan、qos等网络参数配置室分基站和femto均要求pon网络支持时间同步保证端到端/-1.5us指标pon设备时间同步支持情况ptn可保证/-1.0us的时间同步gpon总体支持情况较好大部分厂家均支持或部分支持较好的

27、厂家同步精度可达几十nsepon总体支持情况较差主流厂家支持或部分支持较好的厂家同步精度可达几十ns实现方案为1588v2方式或1ppstod方式1ppstod为中国移动企业标准要求onu具备相应接口需对时间同步具体实现机制和指标要求进行规范pon网络主要采用主干光纤保护方式可保护olt至光分路器之间的光纤且由于部署困难在实际运营中很少部署保护pon网络全光纤保护方式可提供端到端保护成本相对较高ptn采用接入环网保护pon在光分路器一下为点到多点星型结构耗费光纤较多。目前ptn承载td 室内分布时一般要求组建接入层环网每个环网需要一对光纤通过pon承载需要占用多根光纤每个td站2根考虑保护情况

28、29?10g pon关键技术研究10g epon关键技术10g gpon关键技术?10g pon测试情况介绍?pon承载td室分基站技术和组网研究?unipon架构和关键技术30城域核心层510节点ip over wdm/otn城域汇聚层20100节点城域接入层4005000节点rncrrushelfdricshelfdricb-shelfccccchcdricb-shelfccccchcdricshelfdricshelfdricb-shelfccccchcdricb-shelfccccchcdricshelfdricshelfdricb-shelfccccchcdricb-shelfccc

29、cchcdricshelfdricshelfdricshelfdricshelfdricb-shelfccccchcdricb-shelfccccchcdricshelfdricshelfdricshelfdricshelfdricb-shelfccccchcdricb-shelfccccchcdricshelfdricshelfdricshelfdricshelfdricb-shelfccccchcdricb-shelfccccchcdricbburrushelfdricshelfdricb-shelfccccchcdricb-shelfccccchcdricshelfdricshelfdricb-shelfccccchcdricb-shelfccccchcdricshelfdricshelfdricb-shelfccccchcdricb-shelfccccchcdricshelfdricshelfdr