大学课程现代通信网及其关键技术APON课件.ppt

1、现代通信网基于PON技术的光纤接入网 PONPON（无源光网络）（无源光网络）技术：技术：具有高带宽、广覆盖、单纤接入、接口丰具有高带宽、广覆盖、单纤接入、接口丰富及综合业务接入能力等优点。富及综合业务接入能力等优点。一根光纤可以提供语音、数据和视频业务。一根光纤可以提供语音、数据和视频业务。光纤本身的高稳定性，有效地降低运维成本，光纤本身的高稳定性，有效地降低运维成本，可以实现接入网建设的可以实现接入网建设的”一劳永逸一劳永逸“现代通信网ATM无源光网络（无源光网络（APON）现代通信网1.AON的主要特点的主要特点n(1)APON系统是一种高质量高带宽的接入传输系统，接入系统是一种高质量高

2、带宽的接入传输系统，接入带宽是带宽是ADSL的几十倍甚至上百倍，的几十倍甚至上百倍，上行速率可达上行速率可达155.52Mb/s，下行速率亦可达，下行速率亦可达622.08Mb/s，传输距离则可，传输距离则可达达20km。n与点到点的与点到点的SDH 光传输系统相比，它可以节省光纤资源，光传输系统相比，它可以节省光纤资源，简化网络规划的复杂性。简化网络规划的复杂性。n(2)APON系统具有系统具有ATM技术特有的灵活性和业务透明性。技术特有的灵活性和业务透明性。除了提供以太网接口以外，系统除了提供以太网接口以外，系统 还可以提供仿真的电路接还可以提供仿真的电路接口和口和ATM接口。接口。n(3

3、)APON系统具有系统具有ATM技术特有的统计复用功能。在城域技术特有的统计复用功能。在城域网应用方面可以充分利用带宽，网应用方面可以充分利用带宽，达到节约带宽的效果。达到节约带宽的效果。n(4)APON系统具备无源光网络系统具备无源光网络(PON)的可靠性和经济性，的可靠性和经济性，维护成本低，网络结构和应用环境维护成本低，网络结构和应用环境 灵活，稳定性高，兼容灵活，稳定性高，兼容性好。性好。n(5)APON系统的局端设备体积小，节省空间和电能。系统的局端设备体积小，节省空间和电能。现代通信网 现代通信网n存在一些问题，存在一些问题，n如系统成本太高；如系统成本太高；n系统容量和覆盖范围有

4、限，未考虑对窄带业务的系统容量和覆盖范围有限，未考虑对窄带业务的支持及与其他技术相结合时需解决引入线的宽带支持及与其他技术相结合时需解决引入线的宽带化等一系列问题。化等一系列问题。现代通信网n2APON系统结构系统结构nAPON是指采用是指采用ATM信元传输方式的信元传输方式的PON。nAPON主要由光线路终端（主要由光线路终端（OLT）、光分路器、）、光分路器、光网络单元（光网络单元（ONU）和光纤光缆等组成。）和光纤光缆等组成。nAPON系统采用无源星型拓扑结构，分支比可系统采用无源星型拓扑结构，分支比可以为以为1:32，采用，采用OTDM/OTDMA传输方式，传输方式，如图如图 8-30

5、所示。所示。现代通信网APON采用无源双星拓扑，分路比为1:32。从OLT往ONU传送下行信号时采用TDM技术，ONU传送到OLT的上行信号采用TDMA技术。在上行和下行信号传输时，ATM信元均被组装在一个APON包中。通过给每个APON包加入个比特（用于开销），提供同步及与网络传输相关的功能。现代通信网现代通信网n(1)双工传输方式。双工传输方式。nAPON系统所采用的双向传输方式主要有如下系统所采用的双向传输方式主要有如下两种方式。传输线路的标称速率有两种，即对两种方式。传输线路的标称速率有两种，即对称速率（称速率（155.52Mbit/s）和非对称速率（上）和非对称速率（上行行155.5

6、2Mbit/s，下行，下行622.08Mbit/s）。）。n实现双向传输的方式也有两种，实现双向传输的方式也有两种，n一是采用单纤波分复用方式，一是采用单纤波分复用方式，n二是采用单向双纤空分复用方式。二是采用单向双纤空分复用方式。nAPON系统一般采用波分复用方式及系统一般采用波分复用方式及TDM/TDMA传输复用技术实现单纤双向传输。传输复用技术实现单纤双向传输。1)AON系统的传输方式系统的传输方式现代通信网(2)上下行传输方式。上下行传输方式。n在上行和下行信号传输时，在上行和下行信号传输时，ATM信元均被组装在一个信元均被组装在一个AON时隙中，其中包含时隙中，其中包含8b开开 销，

7、提供同步及与网络传输销，提供同步及与网络传输相关的功能。相关的功能。n在下行方向上，由在下行方向上，由ATM交换机送来的交换机送来的ATM信元先送给信元先送给OLT，OLT将其变为将其变为155.52Mb/s或或 622.08Mb/s的速率，并的速率，并以广播形式，用以广播形式，用1550nm波长区传送给所有与波长区传送给所有与OLT相连的相连的ONU，任意一个，任意一个 ONU可以根据信元的可以根据信元的VCIVPI选出属于选出属于自己的信元传送给用户终端。自己的信元传送给用户终端。n在上行方向上，各个在上行方向上，各个ONU收集来自用户的信息，并通过收集来自用户的信息，并通过1310nm波

8、长区以波长区以155.52Mb/s的速率，的速率，采用突发模式采用突发模式发送数据。发送数据。n为防止信元冲突，需要有突发信号的同步功能及时延调整为防止信元冲突，需要有突发信号的同步功能及时延调整功能，以确保功能，以确保 APON系统为各种业务提供系统为各种业务提供ATM标准的接人标准的接人平台。平台。现代通信网 2)APON系统的功能单元系统的功能单元ATM-PONONUOLTPSTN/ISDN SNB-ISDN SN非ATM SN（）视频服务器 非ATM SN（IP）服务器 UNISNI现代通信网 IFPON 交换机 SNI ODN UNI IFPON OLT 光分路器 ONU ATM A

9、PON系统结构现代通信网(1)光线路终端光线路终端(OLT)nAPON-OLT可以通过可以通过VB5接口与外部网络连接，不过，接口与外部网络连接，不过，为了能与现存的各类交换机实现互联，为了能与现存的各类交换机实现互联，系统也具有向外系统也具有向外网络提供现存窄带接日的能力，如网络提供现存窄带接日的能力，如V5接口等。接口等。nOLT和和ONU通过通过ODN在业务网络在业务网络 接口接口(SNI)和用户网络和用户网络接口接口(UNI)之间提供透明的之间提供透明的ATM传输业务。传输业务。nOLT由业务接口、由业务接口、ATM交叉连交叉连 接、接、ODN接口、接口、OAM和供和供电模块构成。电模

10、块构成。现代通信网 核心部分 业务部分 公共部分 核心网 SNI接口 ODN 供电功能 OAM功能 ODN 接口功能 ODN 接口功能 传输 复用功能 业务端口 功能 业务端口 功能 ATM 交叉 连接 功能 OLT功能块业务接口模块业务接口模块:实现系统不同类型的业务节点接入，实现系统不同类型的业务节点接入，如如PSTN、ATM交换机、交换机、VOD服务器及因服务器及因 特网服务器等。特网服务器等。这主要是通过这主要是通过VB5.x或或V5.x接口实现。接口实现。该功能模块将该功能模块将ATM信元插入上行的信元插入上行的SDH 净负荷区，净负荷区，也能够从下行的也能够从下行的SDH净负荷区中

11、提取净负荷区中提取ATM信元。信元。VB5接口的速率可以是接口的速率可以是SDH的的STM一一 1(155.52Mb/s)、STM-4(622.08Mb/s)。现代通信网nATM交叉连接模块交叉连接模块:nATM交叉连接模块是一个无阻塞的交叉连接模块是一个无阻塞的ATM信元交换模块，信元交换模块，n主要实现多个主要实现多个 信道的交换、信元的路由、信元的复制及信道的交换、信元的路由、信元的复制及错误信元的丢弃等功能。错误信元的丢弃等功能。nODN接口模块接口模块:n每个每个ODN接口模块驱动一个接口模块驱动一个PON，接口模块数的数量由，接口模块数的数量由所支持用户数的数所支持用户数的数 量来

12、确定。量来确定。n主要功能分别是主要功能分别是:与与ONU一起实现测距功能，并且将测得一起实现测距功能，并且将测得的定距数据存储，以便在电源的定距数据存储，以便在电源 或者光中断后重新启动或者光中断后重新启动ONU时恢复正常工作时恢复正常工作;n从电到光变换下行帧从电到光变换下行帧;n从光到电变换上行帧从光到电变换上行帧;n从突发从突发 的上行光信号数据中恢复时钟的上行光信号数据中恢复时钟;n提取上行帧中的提取上行帧中的ATM信元和插入信元和插入ATM信元至下行帧信元至下行帧;n给用户信息给用户信息 提供一定的加密保护提供一定的加密保护;n通过通过MAC协议给用户动态地分配带宽。协议给用户动态

13、地分配带宽。现代通信网nOAM模块模块:nOAM模块对模块对OLT的所有功能块提供操作、管理和的所有功能块提供操作、管理和维护手段，如配置管理、故障管维护手段，如配置管理、故障管 理、性能管理等理、性能管理等;也提供标准接口也提供标准接口(Q3接口接口)与与TMN相连。相连。n供电功能模块供电功能模块:n将外部电源变换策划能够所要求的机内各种电压将外部电源变换策划能够所要求的机内各种电压现代通信网(2)光分配网络光分配网络(ODN)nODN在在OLT和一个或多个和一个或多个ONU之间提供一条或多条光信之间提供一条或多条光信道。道。nODN为为OLT和和ONU之间的物理连接提供光传输介质，它之间

14、的物理连接提供光传输介质，它主要包括单模光纤和光缆、光连接器、主要包括单模光纤和光缆、光连接器、无源光分支器件、无源光分支器件、无源光衰减器、光纤接头等无源光器件。无源光衰减器、光纤接头等无源光器件。n根据根据ITU-T的建议，系统中一个的建议，系统中一个ODN的的 分支比最高能达分支比最高能达到到1:32，即一个，即一个ODN最多支持最多支持32个个ONU;光纤的最大距光纤的最大距离为离为20km，光功率损耗为，光功率损耗为 10dB-25dB。n根据系统所支持用户群的大小，根据系统所支持用户群的大小，OLT能够提供多个能够提供多个ODN接口以满足用户群多接口以满足用户群多ONU(32)的需

15、求。的需求。现代通信网(3)光网络单元光网络单元(OND)nOND实现与实现与ODN之间的接口及接入网用户侧的之间的接口及接入网用户侧的接口功能。接口功能。nOND主要由主要由ODN接口功能模块、接口功能模块、用户端口功能用户端口功能模块、业务传输复用模块、业务传输复用/解复用模块、供电功能模解复用模块、供电功能模块和块和OAM功能模块等组成。功能模块等组成。n 现代通信网 业务部分 核心部分 公共部分 用户 ODN 用户端口 功能 用户和业务 复用功能 传输复用 功能 ODN 接口 功能 供电功能 OAM 功能 ONU功能块nODN接口功能模块接口功能模块:n实现光实现光/电、电电、电/光变

16、换功能光变换功能;从下行从下行PON帧中抽帧中抽取取ATM信元和向上行信元和向上行 PON插入插入ATM信元的功能信元的功能;与与OLT一起完成测距功能一起完成测距功能;n在在OLT的控制下调整发送光功率的控制下调整发送光功率;n当与当与OLT 通信中断时，则切断通信中断时，则切断OND光发送，以减光发送，以减小该小该OND对其他对其他OND通信的串扰。通信的串扰。现代通信网n用户端口功能模块用户端口功能模块:n提供各类用户接口，并且将其适配为提供各类用户接口，并且将其适配为ATM信元。信元。用户接口单元采用用户接口单元采用 模块化设计使系统支持现存的模块化设计使系统支持现存的各类业务各类业务

17、;n通过添加新模块可方便地升级，以满足未来新业通过添加新模块可方便地升级，以满足未来新业务务 要求。要求。现代通信网n业务传输复用业务传输复用/解复用模块解复用模块:n将来自不同用户的信元进行组装、拆卸以便和各将来自不同用户的信元进行组装、拆卸以便和各种不同的业务种不同的业务 接口端相连，并复用至接口端相连，并复用至ODN接口接口模块模块;n将将ODN接口模块的下行信元进行解复用至各个用接口模块的下行信元进行解复用至各个用户端。户端。n 供电功能模块供电功能模块:n主要提供主要提供ONU电源，可以是本地交流供电，也可电源，可以是本地交流供电，也可以是直流远供。以是直流远供。ONU在备用在备用

18、电池供电的情况下电池供电的情况下也能够正常工作。也能够正常工作。nOAM功能模块功能模块:n对对ONU所有的功能块提供操作、管理和维护。所有的功能块提供操作、管理和维护。现代通信网 由于APON系统在下行方向以TDM方式工作，可使用标准SDH光接口，因此，实现起来很容易。APON系统在上行方向，PON的ODN实际上是共享传输介质，需要接入控制才能保证各个ONU的上行信号完整地到达OLT。通常采用TDMA的上行接入控制，APON的接入复用是在时域实现的，上行信号为TDMA方式，信号是“突发”模式。就是说上行信号是突发的、幅度不等的、长度也不同的脉冲串，并且间隔时间也不相同。由于是突发模式，APO

19、N系统在物理层传输上需要解决几个技术难点。现代通信网n 为了防止为了防止ATM信元发生碰撞，信元发生碰撞，OLT需要引入测需要引入测距功能，来补偿因为距功能，来补偿因为ONU与与OLT之间的距离不同之间的距离不同而引起的传输时延差异，使所有而引起的传输时延差异，使所有ONU到到OLT的逻的逻辑距离相同，以确保不同辑距离相同，以确保不同ONU所发出的信号能够所发出的信号能够在在OLT处准确地复用。处准确地复用。现代通信网 （1）测距方法。）测距方法。从各节点发出的从各节点发出的ATM信元传输路径不同，到达信元传输路径不同，到达接收机也是不同步的。接收机也是不同步的。只有各只有各ONU到到OLT的

20、连接距离相等，才能防止的连接距离相等，才能防止ATM信元在信元在OLT处发生碰撞。处发生碰撞。实际线路中的各实际线路中的各ONU到到OLT距离是无法实现相距离是无法实现相等的。等的。测距的目的是补偿因测距的目的是补偿因ONU与与OLT之间的距离不之间的距离不同而引起的传输时延差异，使所有同而引起的传输时延差异，使所有ONU到到OLT的的逻辑距离相同。逻辑距离相同。目前，实现测距的方法有扩频法测距、带外法目前，实现测距的方法有扩频法测距、带外法测距和带内开窗测距。测距和带内开窗测距。现代通信网 （2）突发模式同步技术。）突发模式同步技术。不管采用哪种测距方法，总是受到测距精度限不管采用哪种测距方

21、法，总是受到测距精度限制。在采用的测距机制控制制。在采用的测距机制控制ONU的上行发送后，的上行发送后，上行信号还是有一定的相位漂移。上行信号还是有一定的相位漂移。在上行帧的每个时隙里有字节开销，保护时在上行帧的每个时隙里有字节开销，保护时间用于防止微小的相位漂移损害信号，前导字节间用于防止微小的相位漂移损害信号，前导字节则用于同步获取。则用于同步获取。OLT在接收上行帧时，搜索前导字节，并以此快在接收上行帧时，搜索前导字节，并以此快速获取码流的相应信息，达到比特同步；然后根速获取码流的相应信息，达到比特同步；然后根据定界符确定据定界符确定ATM信元的边界，完成字节同步。信元的边界，完成字节同

22、步。OLT在收到在收到ONU上行突发的前几个比特内实现上行突发的前几个比特内实现比特同步，才能恢复比特同步，才能恢复ONU的信号。的信号。现代通信网 （2）突发模式同步技术）突发模式同步技术 同步获取可以通过将收到的码流与特定的比特同步获取可以通过将收到的码流与特定的比特图案进行相关运算来实现。图案进行相关运算来实现。一般的滑动搜索方法延时太大，不适用于快速一般的滑动搜索方法延时太大，不适用于快速比特同步。比特同步。可以采用并行的滑动相关搜索方法，将收到的可以采用并行的滑动相关搜索方法，将收到的信号用不同相位的时钟进行采样，采样结果同时信号用不同相位的时钟进行采样，采样结果同时（并行）与同步比

23、特图案进行相关运算，并比较（并行）与同步比特图案进行相关运算，并比较运算结果。运算结果。在相关系数大于某个门限时将最大值对应的取在相关系数大于某个门限时将最大值对应的取样信号作为输出，并把该相位的时钟作为最佳时样信号作为输出，并把该相位的时钟作为最佳时钟源；如果多个相关值相等，则可以取相位居中钟源；如果多个相关值相等，则可以取相位居中的信号和时钟。的信号和时钟。现代通信网 （3）突发信号的收发。）突发信号的收发。在使用在使用TDMA传输的上行接入中，各个传输的上行接入中，各个ONU必须在指定必须在指定的时间区间内完成光信号的发送，以免与其他信号发生冲的时间区间内完成光信号的发送，以免与其他信号

24、发生冲突。突。为了实现突发模式，在收发端要采用特别的技术。光突为了实现突发模式，在收发端要采用特别的技术。光突发发送电路要求能够快速地开启和关断，迅速建立信号，发发送电路要求能够快速地开启和关断，迅速建立信号，传统的电光转换模块中采用的加反馈自动功率控制不适用传统的电光转换模块中采用的加反馈自动功率控制不适用了，需要使用响应速度更快的激光器。了，需要使用响应速度更快的激光器。在接收端，由于来自各个用户的信号光功率不同且是变在接收端，由于来自各个用户的信号光功率不同且是变化的，所以突发接收电路必须在每收到新的信号时调整接化的，所以突发接收电路必须在每收到新的信号时调整接收电平（门限）。收电平（门

25、限）。调整工作通过调整工作通过APON系统中的时隙前置比特实现。系统中的时隙前置比特实现。突发模式前置放大器的阈值调整电路可以在几个比特内突发模式前置放大器的阈值调整电路可以在几个比特内迅速建立起阈值，接收电路根据这个门限正确恢复数据。迅速建立起阈值，接收电路根据这个门限正确恢复数据。现代通信网n8.3.6 以太无源光网络（以太无源光网络（EPON）n把简单经济的以太技术与把简单经济的以太技术与PON的传输结构的传输结构结合起来的结合起来的 Ethernet over PON概念，自概念，自2000年开始引起技术界和网络运营商的广泛年开始引起技术界和网络运营商的广泛重视。重视。nEPON是几种

26、最佳的技术和网络结构的结是几种最佳的技术和网络结构的结合。合。EPON采用点到多点结构，无源光纤传输采用点到多点结构，无源光纤传输方式，在以太网之上提供多种业务。方式，在以太网之上提供多种业务。nEPON不需任何复杂的协议，光信号就能不需任何复杂的协议，光信号就能精确传送到终端用户，来自终端用户的数据也精确传送到终端用户，来自终端用户的数据也能被集中传送到中心网络。能被集中传送到中心网络。现代通信网nEFON是以太网（Ethernet）和无源光网络（PON）两种技术相结合的产物。n在无源光网络体系架构的基础上，定义了一种新的、应用于EPON系统的物理层(主要是光接口)规范和扩展的以太网数据链路

27、层协议，以实现在点到多点的PON中以太网帧的TDM接入。n此外，EPON还定义了一种运行、维护和管理(OAM)机制，以实现必要的运行管理和维护功能。n EPON和APON的主要区别是:nEPON采用IEEE802.3协议，支持可变长度的数据帧，最长可为 1518B;n而APON采用ATM协议，支持53B固定长度信元。现代通信网n基于以太网的基于以太网的EPON宽带接入网不同于宽带接入网不同于 传统的以传统的以太网技术，它仅采用了以太网的帧结构和接口太网技术，它仅采用了以太网的帧结构和接口O与与APON相比，相比，EPON能提供更大的带宽能提供更大的带宽 和更低和更低的用户设备成本。的用户设备成

28、本。现代通信网1.EPON的主要特点的主要特点n(1)高带宽。上高带宽。上/下行速率可高达下行速率可高达1 25 Gb/s，下行采用，下行采用针对不同用户加密广播传输的方式共享针对不同用户加密广播传输的方式共享 带宽，上行利用带宽，上行利用时分复用时分复用(TDMA)共享带宽。高速宽带可以充分满足接入共享带宽。高速宽带可以充分满足接入网客户的带宽需求，并可网客户的带宽需求，并可 方便灵活地根据用户需求的变方便灵活地根据用户需求的变化动态分配带宽化动态分配带宽.n(2)低成本。由于采用低成本。由于采用PON结构，使结构，使EPON网络中减少了网络中减少了大量的光纤和光器件投资及维护成大量的光纤和

29、光器件投资及维护成 本。同时，廉价的以本。同时，廉价的以太网路由器、交换设备和安装维护方便等，使太网路由器、交换设备和安装维护方便等，使EPON具有具有极大的推广价值。极大的推广价值。n(3)易兼容。各个厂家生产的易兼容。各个厂家生产的EPON网络设备易互联互通。网络设备易互联互通。由于由于EPON采用以太网的传输协采用以太网的传输协 议，与主流的用户局域网议，与主流的用户局域网/驻地网技术相同，二者具有天然的融合性，消除了复杂驻地网技术相同，二者具有天然的融合性，消除了复杂的传输协议转换带的传输协议转换带 来的成本因素来的成本因素.现代通信网n(4)省投资。采用单纤波分复用技术，仅需一根主干

30、光纤省投资。采用单纤波分复用技术，仅需一根主干光纤和一个和一个OLT，传输距离可达，传输距离可达20km。n在在 ONU侧通过光分路器分送给最多侧通过光分路器分送给最多32个用户，因此可大个用户，因此可大大降低大降低OLT和主干光纤的成本压力。和主干光纤的成本压力。n(5)易升级。采用点对多点的结构，只需增加易升级。采用点对多点的结构，只需增加ONU数量和数量和少量用户侧光纤即可方便地对系统少量用户侧光纤即可方便地对系统 进行扩容升级，充分进行扩容升级，充分保护运营商的技资。保护运营商的技资。n(6)多业务。多业务。EPON具有同时传输具有同时传输TDMIP数据和视频广数据和视频广播的能力，其

31、中播的能力，其中TDM和和IP数据采用数据采用 IEEE 802.3以太网的以太网的格式进行传输，辅以电信级的网管系统，足以保证传输质格式进行传输，辅以电信级的网管系统，足以保证传输质量。量。现代通信网n3.网络结构网络结构n EPON位于业务网络接口到用户网络接口位于业务网络接口到用户网络接口间，通过间，通过SNI与业务节点相连，通过与业务节点相连，通过UNI与用与用户设备相连。户设备相连。EPON主要分成三部分，即光线主要分成三部分，即光线路终端（路终端（OLT），光配线网络（），光配线网络（ODN）和光网）和光网络单元络单元/光网络终端（光网络终端（ONU/ONT）组成。）组成。n其中其

32、中OLT位于局端，位于局端，ONU/ONT位于用户端。位于用户端。OLT到到ONU/ONT的方向为下行方向，反之为的方向为下行方向，反之为上行方向。上行方向。现代通信网EPON接入网结构现代通信网 下行信号 上行信号 SNI UNI EPON OLT ONU ONT ONT 1 2 3 3 2 1 光分路器 1 2 3 1 1 2 3 1 2 3 2 3 1 1 2 2 3 3 EPON技术的基本网络结构现代通信网n44.EPONEPON传输原理及帧结构传输原理及帧结构n EPON和和APON的主要区别是：的主要区别是：n在在EPON中，根据中，根据IEEE802.3以太网协议，传送的是以太网

33、协议，传送的是可变长度的数据包，最长可为可变长度的数据包，最长可为1518个字节；个字节；n在在APON中，根据中，根据ATM协议的规定，传送的是包含协议的规定，传送的是包含48个字节净负荷和个字节净负荷和5字节信头的字节信头的53字节固定长度信元。字节固定长度信元。n 在在EPON中，中，OLT传送下行数据到多个传送下行数据到多个ONU，完，完全不同于从多个全不同于从多个ONU上行传送数据到上行传送数据到OLT。现代通信网现代通信网EPON上行信息流汇集上行信息流汇集现代通信网nEPON上行帧结构及其组成的过程。上行帧结构及其组成的过程。n每个每个ONU有一个有一个TDM控制器，它与控制器，

34、它与OLT的定时信息一起，控制上行数据包的的定时信息一起，控制上行数据包的发送时刻，以避免复合时相互间发生碰撞发送时刻，以避免复合时相互间发生碰撞和冲突。和冲突。现代通信网EPON上行帧结构上行帧结构现代通信网EPON上行帧的组成过程上行帧的组成过程现代通信网n5.EPON的关键技术的关键技术n由于由于EPON采用采用OTDMA协议作为上行传输协议作为上行传输方式，因此同样需要解决测距和时延补偿、突发方式，因此同样需要解决测距和时延补偿、突发同步同步 和动态接收等问题，同时还要解决如下技和动态接收等问题，同时还要解决如下技术问题。术问题。n 1)突发同步突发同步n由于突发模式的光信号来自不同的

35、端点，所以可由于突发模式的光信号来自不同的端点，所以可能导致光信号的偏差，消除这种微小偏差的措施是采用能导致光信号的偏差，消除这种微小偏差的措施是采用突发同频技术。突发同频技术。现代通信网n2)大动态范围光功率接收大动态范围光功率接收n 由于由于EPON上各个上各个ONU到到OLT的距离各的距离各不相同，所以各个不相同，所以各个ONU到到OLT的路径传输损耗的路径传输损耗也互不相同，当各个也互不相同，当各个ONU发送光功率相同时，发送光功率相同时，到达到达OLT后的光功率互不相同。后的光功率互不相同。现代通信网n3)测距和测距和ONU数据发送时刻控制数据发送时刻控制n 由于光信号来自远近不同的

36、光网络单元由于光信号来自远近不同的光网络单元（ONU），所以可能产生相应的信号冲突，通），所以可能产生相应的信号冲突，通过距离修正的技术就可以消除这种冲突。过距离修正的技术就可以消除这种冲突。n 现在，无论是长距离的核心传输网络，现在，无论是长距离的核心传输网络，还是城域接入网汇聚层部分，数字通信技术已还是城域接入网汇聚层部分，数字通信技术已经从经从ATM为中心，逐渐转移到以为中心，逐渐转移到以IP为基础的为基础的视频、音频和数据通信了。视频、音频和数据通信了。现代通信网n4)带宽分配带宽分配nEPON分配给每个分配给每个OND的上行接入带宽由的上行接入带宽由OLT控制决定。控制决定。n带宽分

37、配与分配给带宽分配与分配给OND的窗口大的窗口大 小和上行传小和上行传输速率有关。输速率有关。n带宽分配又分静态和动态两种，静态带宽由开带宽分配又分静态和动态两种，静态带宽由开窗口尺寸决定窗口尺寸决定;动态带宽根动态带宽根 据据OND的需要，由的需要，由OLT分配决定。分配决定。n5)实时业务传输质量实时业务传输质量n 传输实时语音和视频业务要求传输延迟传输实时语音和视频业务要求传输延迟时间既恒定又很小，时延抖动也要小。时间既恒定又很小，时延抖动也要小。现代通信网n6)安全性和可靠性安全性和可靠性nEPON下行信号以广播方式发送，任何一个下行信号以广播方式发送，任何一个OND可以接收到可以接收

38、到OLT发送给所有发送给所有OND的信息，这的信息，这 就必就必须对发送给每个须对发送给每个OND的下行信号单独进行加密。的下行信号单独进行加密。nOLT可以定时地发出命令，要求可以定时地发出命令，要求OND更新自更新自 己的己的密钥，密钥，OLT就利用每个就利用每个OND发送来的新密钥对发发送来的新密钥对发送给该送给该OND的数据信元进行搅动加密，保证的数据信元进行搅动加密，保证 每每个个OND从接收所有从接收所有OND的信息中，按照自己的的信息中，按照自己的密钥译出属于自己的信息，使下行信息安全地到密钥译出属于自己的信息，使下行信息安全地到 达目的地，以保护每个达目的地，以保护每个OND的

39、隐私。的隐私。n为了防止有的为了防止有的OND对不属于自己的信息采用逐个对不属于自己的信息采用逐个试探的方法试探的方法现代通信网EPONEPON的应用模式的应用模式 a)多用于网吧接入 b)数字监控系统的信号接入 c)农村信息化提供接入平台 d)运营商在FTTH中的应用现代通信网nGPON技术特点nGPON设计了新的设计了新的TC（传输汇聚）子层，该子层完成（传输汇聚）子层，该子层完成对高层多样性业务的适配和多路复用。对高层多样性业务的适配和多路复用。nGPON采用了采用了125 s定长的帧结构，每秒定长的帧结构，每秒8千帧。千帧。n一个一个TC帧可包含多个帧可包含多个ATM信元和信元和/或或

40、GEM帧。帧。nGEM（GPON Encapsulation Method）是）是GPON技术优势的集中体现，它是技术优势的集中体现，它是GFP的简单变种。的简单变种。nGPON引入了引入了Port ID。n在在ONU的一个业务端口看来，它存在着与的一个业务端口看来，它存在着与OLT的一个的一个点到点的连接，由点到点的连接，由Port ID标识。标识。nGPON的很多技术规范借鉴的很多技术规范借鉴BPON。现代通信网n优点：多业务支持：与多业务支持：与TDM业务无缝对接业务无缝对接速率高：上行速率高：上行155M2.5G；下行；下行1.25G2.5G。传送效率：传送效率：高高GPON更注重多业

41、务和更注重多业务和QoS保证保证因此更受运营商的青睐因此更受运营商的青睐 nGPON现状n标准化工作仍然在继续标准化工作仍然在继续n业界的支持厂家较少，短时间内很难形成产业规业界的支持厂家较少，短时间内很难形成产业规模模现代通信网a)a)高宽带接入。高宽带接入。EPON EPON 上下行各上下行各1.24Gbit/s1.24Gbit/s。GPON GPON 下行速度高达下行速度高达 2.488Gbit/s2.488Gbit/s，上行速度高，上行速度高1.24Gbit/s1.24Gbit/s。是非对称特性，可以满足现在和未来。是非对称特性，可以满足现在和未来各种带宽业务需求。各种带宽业务需求。b

42、)b)节省光纤资源。点到多点的树状广播网节省光纤资源。点到多点的树状广播网 络拓络拓扑结构，从局端出一根光纤经分扑结构，从局端出一根光纤经分 路器可分枝到路器可分枝到32/6432/64个终端的个终端的ONUONU设备设备 现代通信网 c)c)设备运维管理成本低。设备运维管理成本低。PONPON接入技术只接入技术只 有局端光线路终端（有局端光线路终端（OLTOLT）和用户侧光网）和用户侧光网络单元设备（络单元设备（ONUONU）为有源设备。）为有源设备。其中其中 PONPON光分布网部分是稳定性高、光分布网部分是稳定性高、体积小、成本低的无源光分路器等，无须体积小、成本低的无源光分路器等，无须

43、提供电源、空调等。提供电源、空调等。现代通信网a)相对相对EPON技术，技术，GPON下行速率可达下行速率可达2,488G/S满足未来带宽数据业务需求。提供满足未来带宽数据业务需求。提供QoS全业务保障，同时承载全业务保障，同时承载ATM信元和信元和GFP帧有很好帧有很好的服务等级，采用的服务等级，采用GFP封装技术综合传输效率在封装技术综合传输效率在93%以上。以上。接入距离更远（大于20KM），针对FTTB开发的GPON系统，OLT和ONU的距离可达60KM。而且，GPON更注重对多业务的支持能力（TDM、IP、CATV)上连业务接口及下连业务接口更为丰富，包括数据业务（Etnernet、

44、IP、MPEG视频流）。现代通信网PSTN业务包括，（POTS、ISDN、SMT-1）。专用线，（T1、E1、E3、ATM、10G、GE、FE等）可以提供FTTH、FTTO、FTTB、FTTC+LAN（DSLAM）的多种接入方式。同时能提供时钟同步以及电信级QoS保证。EPON的TDM支持采用电路仿真实现，QoS以及时间同步方面不如GPON，对传统业务的支持有一定困难可靠性也不是很好。现代通信网 EPON除了难以支持以太网以外业务的同时，传输效率也低。EPON采用的8B/10B的线路编码，引入20%的带宽损失，在加上其他开销可用负荷仅50%左右。(APON)采用的是NRZ 扰码为线路码没有带宽

45、损失。在加上承载层效率，传输汇聚层效率，业务适配等原因，EPON总的传输效率大约仅为GPON的一半。现代通信网 GPON继承了BPON的很多基本特征，两者使用同样的OLT核心技术，使用同样的物理光纤和功率预算。同时GPON采用了一些最新的技术成果如：最重要的GFP（通用成帧协议）和FEC（前向纠错）等技术。现代通信网 ）相对于相对于EPON，GPON的标准更加完善。管理的标准更加完善。管理层的互通定义，使得层的互通定义，使得OLT厂商的网络管理系统具有厂商的网络管理系统具有对其他厂商的对其他厂商的ONU进行正常认证、配置管理、故障进行正常认证、配置管理、故障管理、性能管理、安全管理等完善的管理

46、、性能管理、安全管理等完善的OAM功能。功能。）除传统语音、数据业务外，除传统语音、数据业务外，GPON标准中还标准中还定义了第个波长，在定义了第个波长，在OLT上接入数字电视、上接入数字电视、IPTV电视信号，在不影响电信业务的情况下，可以传送电视信号，在不影响电信业务的情况下，可以传送到末端的到末端的ONU设备，并支持设备，并支持RF电接口到用户有线电电接口到用户有线电视分配网，提供三网合一业务。视分配网，提供三网合一业务。）EPON技术比较成熟，芯片设计难度较低，技术比较成熟，芯片设计难度较低，产业链比产业链比GPON成熟。成熟。EPON可以用以太网协议支可以用以太网协议支持所有的持所有

47、的IP网络，和现有的设备有很好的兼容性，网络，和现有的设备有很好的兼容性，在数据业务里在数据业务里EPON有独特的优点。有独特的优点。现代通信网GPON相对于相对于EPON出现的比较晚，他的出现的比较晚，他的芯片成本较高，但随着芯片成本较高，但随着GPON量产后成本会量产后成本会降到与降到与EPON相当的水平，甚至用户需求带相当的水平，甚至用户需求带宽超出宽超出30M后，后，GPON成本优势突出。成本优势突出。从应用看，从应用看，EPON比较适合部署中小规模比较适合部署中小规模FTTx，如个人用户。，如个人用户。GPON适合部署大规适合部署大规模模FTTx，如对技术要求高的企业用户。，如对技术

48、要求高的企业用户。从长远的发展趋势看可能从宽带点到点以从长远的发展趋势看可能从宽带点到点以太网光纤系统和太网光纤系统和EPON开始，最终过渡到开始，最终过渡到GPON阶段。阶段。现代通信网项 目E P O NG P O NQ o S中 等好下 行 速 率1.2 5 G b i t/s1.2 5 G，2.5 G b i t/s上 行 速 率1.2 5 G b i t/s1 5 5 M，6 2 2 M，1.2 5 G，2.5 G分 支 数1 66 4（逻 辑 上 1 2 8）局 设 备 成 本低高终 端 成 本低高芯 片 成 本较 高暂 无 商 用 芯 片T D M 业 务仿 真 支 持天 然 支 持动 态 带 宽支 持支 持传 输 总 效 率较 低高成 熟 度高一 般E P O N/G P O N 技技 术术 比比 较较 表表