鸿鹄论坛-培训hcang gpon原理

/

xwx662712018.11.19/

lwx430912新开发近年来，随着全球范围内接入市场的飞快发展以及全业务运营的快速开展，已有的

PON技术标准在带宽需求、业务支撑能力以及接入节点设备和配套设备的性能提升等方面都新的升级需求。10GGPON基于XG-PON标准开发，提供上行2.5Gbit/s，下行10Gbit/s的非对称速率，满足快速增长的业务需求。学完本课程后，您将能够：描述10G

GPON的技术原理描述10G

GPON典型应用方案系统概述10G

GPON技术原理10G

GPON典型应用组网GPON技术演进XG-PON：10GGPON非对称模式XGS-PON：10GGPON对称模式GPON2.5G/1.25GXG-PON10G/2.5GXGS-PON10G/10GGPON技术演进路标为什么需要10GGPON10G GPON是在已有GPON技术标准上演进的增强下一代GPON技术，主要解决GPON网络的以下问题：不断发展高带宽业务类型对带宽有着更高的要求，GPON技术不能提供足够的带宽来满足需求。用户侧接入技术不断创新，用户接入带宽不断提升，GPON技术将成为带宽瓶颈。分光比、传输距离，直接影响网络建设投资。PON技术的光谱分配GPON和10G

GPON光谱分配如下：1330152415441596160310GGPON上行GPON上行GPON下行TWDMPON上行10GGPON

TWDM

PON下行

下行波长nm12601270128012901310157515771580148014901500GPON与10G

GPON波长分开，波分共存GPON和10G

GPON主要区别项目GPONXG-PON波长范围下行：1480nm-1500nm上行：1290nm-1330nm下行：1575nm-1580nm上行：1260nm-1280nm中心波长下行：1490nm上行：1310nm下行：1577nm上行：1270nm线路速率下行：2.488Gbit/s上行：1.244Gbit/s下行：9.953Gbit/s上行：2.488Gbit/s帧结构GEMXGEM10G

PON技术规格对比项目10G

GPON（XGPON1）10G

EPON非对称对称速率10G下行/2.5G上行10G下行/1G上行10G下行/10G上行波长下行1575-1580nm上行1260-1280nm下行1575-1580nm上行1260-1360nm下行1575-1580nm上行1260-1280nm共存方式下行WDM、上行WDMA下行WDM、上行TDMA下行WDM、上行TDMA光功率N1：29N2：31E：33

or

35PR(x)10:

20PR(x)20:

24PR(x)30:

29PR(x)10:

20PR(x)20:

24PR(x)30:

29最大传输距离20km@1:6410km@1:12820km@1:3210km@1:6420km@1:3210km@1:64上行线路编码NRZ8B/10B64B/66B网络结构Service

NodeOLTCPEONUONU10G

GPON10G

GPON分光器SNIODNUNI10G

GPON：10G

GPON接口SNI：业务侧接口UNI：用户侧接口CPE：用户终端设备1.

系统概述10G

GPON技术原理基本概念10G

GPON典型应用组网10G

GPON数据复用方式10G

GPON实现单纤双向传输，系统采用WDM技术。1577nm分光器ONUONUOLT1270nmONU为了分离同一根光纤上多个用户的信号，采用以下两种技术：下行数据流采用广播技术；上行数据流采用TDMA技术。10G

GPON下行数据广播方式：10G

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XGEM

PORTID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。分光器ONU3ONU21

2

31

2

31ONU123OLT10G

GPON上行数据TDMA方式：10GGPON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upstreambandwidthmap字段来给每个ONU分配上行时隙。分光器ONU3ONU21

2

31ONU123OLT210G

GPON业务

关系

-

上行GEM

PortT-CONTGEM

PortGEM

port和T-CONT将PON网络分为虚拟的连接，实现业务复用。ONU

OLTT-CONTGEM:GPON

Encapsulation

ModeT-CONT:Transmission

ContainerIdentified

Identified

IdentifiedbyONU-IDby

Alloc-ID

by

Port-ID业务与GEM

Port、T-CONT的 关系PONONUT-CONTPortPortT-CONTPortPortONUT-CONTPortONUT-CONTPortPortPort业务

关系

-

下行PONOLTPortPortPortPortPortPortPortPortPortPortONUGEM

Port

filterONUGEM

Port

filterONUGEM

Port

filter下行方向：OLT通过广播方式发送数据，所有的业务在业务处理单元中被封装到

GEM

port中广播到该10GGPON接口下的所有ONU上，ONU再根据GEM

portID进行数据过滤，只保留属于该ONU的

GEM

port并解封装将业务从ONU的业务接口送入用户设备中。XGEM

帧XGEM帧是10G

GPON技术中最小的业务承载单元，是最基本的封装结构。所有的业务都要封装在XGEM帧中进行传输。PLI2

bitKey

Index2

bitXGEM

PORT

ID16bitOptions18bitLF1bitHEC13bitXGEM

FrameXGEMHeaderXGEM

Payload1.

系统概述10G

GPON技术原理基本概念10G

GPON典型应用组网为什么需要测距对OLT而言，各个不同的ONU到OLT的逻辑距离不相等，OLT与ONU的环路时延（RTD：Round

Trip

Delay）也会随着时间和环境的变化而变化，因此在ONU以TDMA方式（也就是在同一时刻，OLT一个PON口下的所有ONU中只有一个ONU在发送数据）发送上行信元时可能会出现碰撞。ONU1ONU2ONU3OLT分光器有测距的信元传输为避免这种碰撞，通常在ONU第一次时就会启动测距功能。通过测量每个ONU和OLT之间的环路时延，并相应的均衡时延（EqD：EqualizationDelay）参数Td值，使所有ONU到OLT的逻辑距离相等，从而避免上行信元发生碰撞

。ONU1ONU2ONU3OLT分光器测距保证Td1Td2Td3突发光电技术10G

GPON上行方向采用时分复用的方式工作，每个ONU必须在的时隙才能发送数据，不属于自己的时隙必须关闭光模块的发送信号，才不会影响其他ONU的正常工作。对于OLT侧上行接收来讲，必须要根据时隙进行突发接收每个ONU的上行数据。因此，为了保证系统的正常工作：ONU侧的光模块必须支持突发发送功能OLT侧的光模块必须支持突发接收功能ONU侧突发发送测距保证不同ONU发送的信元在OLT端互不，但测距精度有限，一般为正负

1bit，不同ONU发送的信元之间会有几bits的防护时间（但不是比特的整数倍），如果ONU侧的光模块不具备突发发送功能，则会导致发送信号出现叠加，信号则会失真。ONU1ONU2ONU3OLT分光器突发光模块连续光模块OLT侧突发接收由于每个ONU到OLT的距离不同，所以光信号衰减对于每个ONU来讲都是不同的，所以就可能导致OLT在不同时隙接收到的报文的功率电平是不同的，如果OLT侧的

光模块不具备光功率突变的快速处理，则会恢复出错误的信号（高于阈值电平才认

为有效，低于阈值电平则无法正确恢复）。阈值阈值连续光模块突发光模块信号恢复信号恢复DBA原理DBA：DynamicBandwidth

Assignment动态带宽分配协议。OLT根据ONU的上行突发业务量需求，动态地调整分配上行带宽给ONU，既满足了ONU上行带宽需求，也提高了PON系统带宽的利用率。DBA算法逻辑DBA报告BW

MapTime

slotT-CONTT-CONTT-CONTONU的调度器ONUOLT控制平面数据平面T-CONTs

(Transmission

Containers)：动态接收OLT下发的 ，用于管理PON系统传输汇聚层的上行带宽分配，改善PON系统中的上行带宽。带宽类型FB,AB,NAB,BET-CONT类型Type1Type2Type3Type4Type5DBA实现的基础-T-CONTfor

OAMand

queue-lengthreportingBest-effortbandwidthNon-assuredbandwidthAssured

bandwidthFixed

bandwidthT-CONT

type5Type4Type3Type2Type1umbandwidthSharedbandwidthTotal

linkcapacityAdditionalbandwidthGuaranteedbandwidthT-CONT类型和带宽类型之间的关系根据业务的优先级，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，

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 ，优先级高的可以得到更高的带宽，满足业务需求。带宽类别T-CONT类型Type1Type2Type3Type4Type5Fixed

BW（固定带宽）XNoNoNoXAssured

BW（保证带宽）NoYYNoYum

BW（最大带宽）Z=XZ=YZ>YZZ≥

X

+

Y为什么要加密10GGPON下行采用广播技术，同一PON口下的主干光线和分光后的数据都是一样的，每个ONU收到的数据都是一样的。如何保证ONU的数据不被其他ONU所获取解析？10G

GPON支持上下行广播数据通过加密算法（AES-CTR加 算法）加

理AES:Advanced

Encrypt

System一种国际通用的加密算法只对GEM帧中的Payload进行加 理；10G

GPON系统定期的进行AES密钥交换和更新，提高了线路数据的可靠性。线路加密过程带来的风险，使用密钥更换技术，不断更新加密密钥，提为了防止加密密钥被高安全性。3

3112加密1

3

2

1

3

1用户1用户2用户31

3

2

1

3

1OLTONUONUONUFECFEC（Forward

Error

Correction）的全称是前向纠错编码，主要是为了提高线路的传输质量。10G

GPON端口FEC说明如下：仅支持下行方向FEC功能。默认FEC功能为使能状态。不支持用户进行配置。系统概述10G

GPON技术原理10G

GPON解决方案及典型组网FTTX

组网10G GPON遵循PON网络的P2MP网络架构，组网应用同GPON一样，可应用于FTTx组网场景中。10G

GPON企业组网路由器业务OLT分光器ONUONT软交换无线接入点楼宇 系统安防PC瘦终端语音TV单纤单模BackboneLAN10G

GPON整体解决方案IP/Ethernet城域网OLTGE/10

GE/TDMVD2(Vectoring)/POTSDSLAM/MSANMx0）性能管理 终端管理

业务质量管理

线路管理 网络管理（UTraffic）

（TMS100

（U2520）

（N2510）（U2000）FTTCVD2(Vectoring）/POTSFTTBFTTHONT分光器IPP2PDSLAM光猫FTTBMxULAN/POTS汇聚L3大客户整体解决方案特点：端到端：提供10G

GPON全系列解决方案，系列化设备、完善的设备/光纤/铜缆 管理、智能iODN等。全场景：LAN、DSL（VD2、Vectoring、AD）、盒式