EPON技术与组网应用20110324

2023年2月4日EPON技术与组网应用EPON技术介绍1EPON与传统FTTX方式对比2EPON设备介绍4

提纲3EPON应用场景接入网的发展和特点接入网是各种业务落地与开展的基础平台结构复杂，覆盖广，投资额大，维护工作量大，升级、技术替代不易多种接入手段并存，受业务、网络现状等因素影响，需要选择最适宜的技术接入层往往成为带宽和接入手段的瓶颈，需对其改造或优化从简单语音需求逐渐向数据、多媒体、综合业务需求发展综合业务应用对带宽的要求越来越高、导致接入方式不断增加不同的业务应用需要相应QOS技术保证接入技术一2.5Km3.5Km2KmVDSLADSL2/2+xDSL优点：

有效利用铜缆资源，在铜缆已经到位地区投资较少安装、开通方便缺点：距离对带宽存在一定影响出线率、串扰等还存在问题CO端大对数电缆的配线难度与机房面积占用高，下移带来维护与供电难度接入技术二P2PEthernet光纤直驱优点：技术成熟，带宽大，无需终端缺点：大量占用干线光纤资源（即使采用单纤双向技术），局端设备出线以及配线难度高，规模应用几乎不可能。光器件不能共享，成本高业务单一FTTB/N/F＋LAN优点：技术成熟，带宽大

缺点：前期投入大，投资回收受用户渗透率影响多级有源节点，维护、供电与故障定位困难业务单一什么是PON？PON： 即无源光网络，PassiveOpticalNetwork的缩写，一种基于P2MP拓朴的技术,所谓无源是指光配线网ODN不含有任何电子器件及电子电源，ODN全部由光分路器Splitter等无源器件组成，不需要贵重的有源电子设备。

上世纪90年代初提出PON概念1995年成立FSAN（FullServiceAccessNetworks)组织1996年ITU-T颁布G.982(PON标准建议）1998年ITU-T颁布G.983（APON标准建议）2000年12月成立IEEE802.3ah工作组，制定EPON标准建议2003年3月ITU-T颁布G.984（GPON标准建议）上世纪90年代末APON开始商用2003年6月美国三大运营商开始APON招标2003年8月日本NTT开始EPON招标2005年中国电信开始测试并部署EPON试验网PON原理基本思想：在一定的物理限制和带宽限制条件下，让尽可能多的终端设备ONU来共享局端设备OLT和馈送光纤。工作原理： 下行：OLT将送达各个ONU的下行业务组装成帧，以广播的方式发给多个ONU，也就是通过光分路器分为N路独立的信号，每路信号都含有发给所有特定ONU的帧，各个ONU只提取发给自己的帧，将其它ONU的帧丢弃； 上行：从各个ONU到OLT的上行数据通过时分多址（TDMA）方式共享信道进行传输，OLT为每个ONU都分配一个传输时隙。这些时隙是同步的，因此当数据包耦合到一根光纤中时，不同ONU的数据包之间不会产生碰撞。PON技术的特点优点：多业务：PON系统要求提供语音，数据，视频等业务接入，业务透明性好，实现真正意义的全业务接入与“三网合一”。高带宽：EPON目前可以提供上下行对称的1.25Gb/s的带宽，并且随着以太技术的发展可以升级到10Gb/s。GPON则是高达2.5Gb/s的带宽。长距离接入：由于光纤的传输距离高达数百公里，所以实际上物理传输层的距离瓶颈在收发光信号的设备光器件上，目前PON标准规定距离为20km成本相对低：由于PON系统的ODN部分没有电子部件，无需电源供应，因此容易铺设，基本不用维护，建设维护成本低。设备相对简单，系统对局端资源占用很少，系统初期投入低，扩展容易，投资回报率高。PON技术的特点优点：扩展性好：目前PON网络一般采用树型网络结构，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。对终端的接入无需增加主干部分的线路，另外，系统在设计增加了动态测距和分配时隙的技术，终端的增加和拆除不影响整个系统的稳定运行，所以，当系统需要扩充时，所需改动的部分最小，为工程实施提供了灵活的解决方案。良好的QoS保证；PON系统设计中，由于本身就是为电信运营商提供多业务接入而设计的技术方案，G/EPON系统对带宽的分配和保证都有一套完整的体系。在不同业务的服务质量、优先级保证等技术措施上，提供了多种应用解决手段，实现用户级的SLA，因此，用户可根据接入的设备重要性的不同，分别设置不同的服务等级，对重要的用户或重要的应用设备，设置及时、可靠的响应机制，从而实现了多业务、不同服务等级的综合接入系统。无源光网络是纯介质网络，彻底避免了电磁干扰和雷电影响，极适合在自然条件恶劣的地区使用。PON技术的特点缺点：建网需要重新布线，但布线成本低于铜缆。网络拓朴以星树形为主（虽然有环形保护的变通方案，但成本效率不是最优，PON最适合的就是末端接入）。国内正处于规模应用开始阶段，设备成本有待进一步降,尤其是FTTH模式。xPON组网接入网核心网驻地网1310nm1490nm1550nmONU（OpticalNetworkUnit）光网络终端通常放置在用户侧OLT（OpticalLineTerminal）光线路终端通常放置在中心机房（CO）EPON基本特征遵循标准IEEE802.3-2005section5.OLT与ONU之间信号传输基于IEEE802.3以太网帧传输线路速率下行/上行：1.25

Gbit/s编码方式为8B/10B码逻辑分光比1：32以MAC控制子层的MPCP（multipointcontrolprotocol）机制为基础，MPCP通过消息、状态机和定时器来控制访问P2MP的拓扑结构P2P仿真子层是EPON/MPCP协议中的关键组件EPON工作原理－下行在ONU注册成动后分配一个唯一的逻辑连接标识LLID；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，仅接收符合自己的LLID的帧或者广播帧。下行：广播方式802.3帧格式EPON工作原理－上行OLT接收数据前比较LLID注册列表；每个ONU在由局方设备【OLT】统一分配的时隙中发送数据帧；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。上行：TDMA方式EPON帧结构采用802.3标准帧格式，分为上、下行帧下行帧是一个复合帧，包含多个变长数据包和同步标签。每一个变长数据包是对应每一个特定地址的ONU的，数据格式遵从IEEE802.3标准，传输速率为１Gbps。每一个数据包都包含帧头，变长数据包以及校验码几部分。上行帧分为若干时隙，每个ONU侦听时隙标志，在属于自己的时隙上将数据发送出去，时隙结束时关闭发送。

前导码7Bytes帧定界符1BytesDA6BytesSA6Bytes长度/类型2Bytes数据46—1500Bytes填充不定FCS4Bytes以太网MAC帧前导码8BytesDA6BytesSA6Bytes长度/类型2Bytes数据46—1500Bytes填充不定FCS4Bytes5555SLD5555LLIDLLIDCRC8EPONMAC帧EPON系统中关键技术LLIDMPCP

定时与同步注册测距

DBAOAM管理MPCPGATE（OLT发出）允许接收到GATE帧的ONU立即或者在指定的时间段发送数据REPORT（ONU发出）向OLT报告ONU的状态，包括该ONU同步于哪一个时间戳、以及是否有数据需要发送。REGISTER_REQ（ONU发出）在注册规程处理过程中请求注册。REGISTER（OLT发出）在注册规程处理过程中通知ONU已经识别了注册请求。REGISTER_ACK（ONU发出）在注册规程处理过程中表示注册确认。MPCP帧格式注册过程指OLT对系统中的ONU进行注册，主要用于系统中增加ONU时或者ONU重新启动时。在Discovery过程中ONU的执行动作：在上电启动或复位时，ONU进入Discovery状态。等待来自OLT的“DiscoveryGate”消息。如果所收到的消息类型为Discovery，且消息中的逻辑PHYID与自己相同或为缺省值是，就对此消息做出应答。在discovery过程中OLT的执行动作：OLT必须周期性的发送Discovery检测帧。所有的“discoveryGate”帧都是以广播方式发送的。测距补偿因ONU距离不同而产生的时延差异：RTT（RoundTripTime）在注册过程中，ONU对新加入的ONU启动测距过程OLT使用RTT来调整每个ONU的授权时间OLT也可以在任何收到MPCPPDU的时候启动测距功能。使用注册冲突避让：在EPON系统中，解决ONU的注册冲突的方案有两种：随机延迟时间法和随机跳过开窗法。RTT=T2-T1+T5-T3=T5-T4光纤保护倒换：骨干光纤冗余

OLT：采用单个PON端口，PON口处内置1×2开关，由OLT检测线路状态光分路器：使用2:N光分路器；ONU：无特殊要求。光纤保护倒换：OLTPON口冗余

OLT：备用的OLTPON端口处于冷备用状态，由OLT检测线路状态、OLTPON端口状态，倒换应由OLT完成。光分路器：使用2:N光分路器；ONU：无特殊要求。光纤保护倒换：全保护

OLT：主、备用的OLTPON端口均处于工作状态；光分路器：使用2个1:N光分路器；ONU：在PON端口前内置开关装置，由ONU检测线路状态，并决定决定主用线路，倒换应由ONU完成。EPON技术介绍1EPON与传统FTTX方式对比2EPON设备介绍4

提纲3EPON应用场景PONvs.点到点光纤以太网无源光网络PON：点到多点的树形分支结构局端设备和用户端设备之间为全无源结构可以节约主干光纤和局端设备的光接口可扩展性好，便于维护管理

SplitterFiberCOBusiness/ResidenceP2P光纤以太网：点到点结构局端设备和用户端设备之间采用独立的一对或者一根光纤，用户独享，保密性好，局端和用户端各需要1个光收发器业务透明性好，带宽高，每个用户的上下行带宽都可以达到100Mbit/s甚至1000Mbit/s。消耗较多的主干光纤适合于用户比较分散的场合FTTH的主要实现技术PONvs.点到点光纤以太网基于MC的点到点技术的两种使用方式点到点以太接入N根光纤，2N个光收发器管理独立小区交换机接入只需铺设1或2根光纤到小区2N+2个光收发器设备占用局端机房空间小在传输过程中需要有源设备设备分级管理PON的接入方式只需铺设1或2根光纤到小区需N+1个光收发器设备占用局端机房空间最小传输中不需有源设备设备集中管理局端用户局端用户小区交换机以32个结点为例32/64根光纤64个收发器P2PP2P1/2根光纤66个收发器局端用户分光器P2MP1根光纤33个收发器PONvs.点到点光纤以太网无源分光器ONUONUIP数据网光电收发器OLTONUIP数据网MC接入PON接入PSTNCATV100M带宽xG带宽收发器运维盲点、故障率高无源网络，无需维护单一业务全业务EPON技术介绍1EPON与传统FTTX方式对比2EPON设备介绍4

提纲3EPON应用场景EPON的几种典型应用OLTONTONU/ONTNTNT光纤光纤ONU光纤ONU光纤SNIUNIFTTOFTTBFTTHFTTCab金属线或无线金属线或无线FTTN(Node)FTTP(Point)FTTV(Village)其他应用FTTx应用模式综述FTTX解决方案适用于商业用户、住宅用户；适用于新建、改造场景；适用于高端、低端用户；适用于城市、农村覆盖等场景。完全满足运营商对NGN接入网的要求。住宅IPTV/CATV统一网管UMSSplitterFE/GE/E1/WLAN商业用户大楼ONTSBUModemModemModemPOTSVDSL2FEModemL2SwitchSplitterSplitterVOICEVIDEO/CATVFE/WLANIPTVGE/10GEOLTONT合波器CouplerRFGESFUMTU/SBUPOTSxDSLFEE1FTTN/FTTVFTTOFTTHFTTBMSAN/DSLAM小区或交接箱处铜线ONTONTSFUInternet软交换FTTB(LAN)应用模式应用模式光纤到楼FTTB建网模式，多个宽带用户共享一套ONU，主要应用于新建小区场合，提供语音、数据、视频综合业务接入，该种模式满足高带宽业务接入要求，节省纤芯和上行数据端口资源，建网成本较FTTH模式低。末端采用五类网线，铜线接入距离在100米以内，一般ONU设备放在楼内。业务类型

支持VOIP语音业务、宽带上网业务、高清电视业务、可视通讯等综合业务的接入FTTB(DSL）应用模式应用模式光纤到楼FTTB建网模式，多个宽带用户共享一套ONU，主要应用以下两种场合：（1）宽带提速场合，“光进铜不退”，保留铜缆，宽带下移，解决宽带提速问题，语音提供方式不变；灵活满足老城区改造需求，节省纤芯和上行数据端口资源，具有该种模式的建网成本较FTTH模式低。（2）新建区域：“光进铜退”，接入节点下移到楼内或者小区，家庭网关HGW提供基于VoIP的语音,无需再铺设主干电缆，此种情况适用于“我的E家”覆盖地区。业务类型支持VOIP业务、宽带上网业务、高清电视业务、可视通讯等综合业务的接入。FTTH应用模式应用模式光纤入户FTTH建网模式，每个用户独享一套ONT，主要应用于高端新建小区或者别墅区，实现家庭综合通讯业务接入，该种模式的建网成本较高。业务类型支持VOIP语音业务、宽带上网业务、高清电视业务、CATV业务、可视通讯等综合业务的接入，根据业务需求类型，选择不同的ONT终端。FTTO应用模式应用模式光纤到办公室FTTO建网模式，单个或者多个宽带用户共享一套ONU，用于各种类型的OFFICE。该种方式和传统的光电转换或者PDH设备相比，在业务提供能力、节省主干光纤等方面具有较大的优势。业务类型支持VOIP业务、宽带上网业务、高清电视业务、可视通讯、TDM专线等综合业务的接入。FTTN\FTTV建设模式光纤在城区进小区(FTTN)或在农村进自然村(FTTV)，网络设备在该区域内集中架设，语音通过铜缆接入到综合接入设备（AG)或IAD，宽带接入ADSL或VDSL综合接入设备(AG)或IAD将用户的语音业务分流到软交换网络，宽带业务分流到IP网，目前正在实验AG/IAD通过光纤上联到IP城域网再到软交换网极大地减少了铜缆使用数量。宽带设备以ADSL和VDSL为主，但是要控制城市的ADSL规模，未来应该以VDSL2为主传统建设模式的改进,控制了铜缆长度,可以部分解决带宽问题,但要解决VDSL2距离受限问题,覆盖半径控制在500米内。

EPON接入方案造价低廉，在农村应用中比常规MSTP组网等方式低50%以上，但是比依靠LAN交换机汇聚的成本高，且传输距离不能超过20KM。OLT设备GE

城域网通过城域网SR接入软交换分光器ONU政企客户ONU农村宽带和语音综合接入DSLAM/IADFEEPON设备在农村(FTTV)的应用网吧一条街(FTTP)应用机房C系列InternetVoice。。。VOD

网吧现状目前多采用ADSL实现接入，带宽受限制，但网吧位置相对集中。可以放置无源光耦合器在网吧集中点，汇聚多个网吧的流量。通过EPON可以向网吧提供动态或静态分配带宽的高质量业务。可以按照网吧接入速率差别进行收费，用户可以有多样带宽、优先级选择。splitter构建软交换网络架构，完成固网智能化改造；CN2新建与IP承载网改造，实施宽带接入网升级和改造和“光进铜退”。继续推进“光进铜退”，提升有线接入带宽规模应用FTTB，小范围应用FTTH。起步全面实施深化软交换网络解决语音接入

接入网络的建设模式将主要以FTTB模式和FTTN、FTTV模式为主IPTV视频业务承载结构OLT/ZXA10C220BRASsplittersplitterPCONTD400STBPCSTBPCSTBIP网络ONTD400MTU/F820MDU/9806HPCSTBModemPCSTBPCSTBModemsplitterONTD400楼道交换机一级组播复制和控制点二级组播复制和控制点三级组播复制和控制点12FEFEFEFEVDSL2/ADSL2+IPTV业务网络CATV业务提供方式splitterZXPONC200…CATV合波器ZXPONF4251310/1490/1550nm1550nm1310/1490nm1310/1490/1550nm视频监控应用重庆电信采用EPON应用于江津、云阳、北碚、南坪、巴南110监控项目，目前为止共计接入200多个接入点，全区的其他地区在建设中。应用于交通、公安、银行、保险、煤矿、商务楼宇、家庭监控等场合监控业务的需要300K～10M上行带宽（夜间监控需要10M带宽）ONUONUONUONUONUONUONUONUOLT道路监控(不等光方案)应用TDMoverEPON应用——上海电信世贸大厦应用类型：商业大客户专线业务业务类型：商客三层VPN互联业务商客PPPOE拨号上网业务商客固定单IP上网业务商客固定多IP上网业务IPTV业务TDM2M业务上联方式：TDM业务通过OLT的E1接口上联到SDH设备其他业务均通过GE接口上联到汇聚交换机S8505，在S8505上进行业务分流，分别上行到IPMANBRAS及IPTV平台EPON承载WLAN应用校园网业务管理中心AAASERVERSNMPserver学生信息录入终端PC机InternetAP新生入学报处教室图书馆宿舍楼教学楼规划覆盖区域规划覆盖区域校园、企业ＯＬＴＳＰＬＩＴＴＥＲEPON技术介绍1EPON与传统FTTX方式对比2EPON设备介绍4

提纲3EPON应用场景EPON系列产品

局端设备OLT全光接入OLT中小容量OLT大容量OLT现有产品扩展混插xPON单板

用户端设备ONU/ONTEPON和GPON终端系列FTTB+LAN、FTTB+DSL接入单元支持FTTH/FTTO/FTTB应用支持语音、数据（有线、WiFi）、视频（IPTV/CATV）、TDM业务中兴OLT设备简介设备C200C220设备外型交换容量68G136G背板容量275G800G单框容量20个PON口40个PON口单机架容量180个PON口240个PON口上联最大8GE上联10GE：最大2×10GE上联GE：8GE/4GE+4FETDM业务支持支持体积3U高，19英寸宽6U高，19英寸宽特点中等容量、高密度、无阻交换大容量、高密度、无阻交换主控和电源冗余保护支持支持中兴EPONONU终端类型设备名称F401D400D402D420D421D422F425F4299806HF820设备外型POTS接口2228/16/32以太网接口1GE4FE8FE4FE4FE4FE4FE4FE＋2GE8/16/24FEWiFi接口∨∨CATV接口∨E1接口48/16ADSL2+<96VDSL2<64应用场合FTTH、FTTOFTTHFTTB、FTTOFTTHFTTH、FTTOFTTH、FTTOFTTHFTTOFTTBFTTB、FTTO中兴GPONONU终端系列设备名称F601F641F622F625F628F6219806HF820设备外型POTS接口2228/16/32以太网接口1GE4FE4FE4FE