1、光 纤 接 入 网 络 技 术,黄旭升 13602877106 中国电信广州研究院 8月,2005,内容提要,概述 FTTX技术介绍 PON技术介绍 光接入网技术在国内的应用和发展 光接入网技术在国外的应用和发展,光纤接入网络技术发展和应用趋势,光纤路由逐渐地由核心骨干层面向客户端大量布建虽然ADSL已成为当前的主流宽带接入技术，但如果要提供高清晰度或交互式视频业务，ADSL将无能为力。而光纤接入的带宽潜力是其它接入方式无法比拟的，在接入网环境中用光纤取代铜缆可带来一系列的好处：消除电信网的瓶颈、降低维护费用、易于实现业务融合和提供新业务、提高信息传输质量和通信可靠性、方便系统未来扩容、节省
2、建设投资等。频宽网络的布建与使用率是国家竞争力评比与发展科技优势的重要指针。如何藉由高速、稳定与快速提供宽频的网络，提供语音、数据与影像(TriplePlayer)的服务是政府国家型电信企业与各电信服务业者所努力的方向。,集团公司关于FTTH的发展策略,中国电信集团网络发展指导意见0721“FTTH中的GEPON和GPON技术具有带宽高，传输距离远，可扩展性强，易于维护等特点，是未来高带宽接入的重要发展方向，适合于分散的小企业和居民用户。但目前FTTH成本仍偏高，施工难度大，实际商用仍需时日。集团公司正在密切关注相关技术发展并统一组织试点。各地近期应避免盲目开展相关的技术实验，待集团公司试点工
3、作取得阶段性成果后，再按照统一部署开展相关工作。”,集团公司关于FTTH的发展策略,中国电信集团网络发展指导意见0721“FTTx+LAN技术虽然用户认知度较高，但覆盖半径小，布线成本高，用户实装率低，投资效益难以保证。且LAN接入网络由于设备能力参差不齐，普遍存在着安全性低、带宽难以保障、设备无法网管，用户管理较难等缺点，升级改造投资较大。 应谨慎发展FTTx+LAN，主要限制在有综合布线的商业楼宇和企事业单位，或少数用户实装率有保证且竞争确实需要的高档小区。”,FTTX 主要技术和应用,FTTx技术主要使用于全光纤化的接入网络，以取代铜轴电缆所无法提供的高速数据服务予终端用户，我们依据光纤
4、到终端用户的不同距离来作分类，常见包含以下几种服务：FTTCFiber To The Curb/Cabinet FTTBFiber To The Building FTTNFiber To The Neighborhood FTTHFiber To The Home FTTPFiber To The Premise,FTTCFiber To The Curb/Cabinet,光纤到交换箱(Fiber-To-TheCabinet,FTTCab)或光纤到路边(FiberTo The Curb, FTTC)。其中主要服务为提供较为分散的客户群，包含公司商号、学校机关、网吧与偏远地区的用户。而且主要使
5、用的技术以及网络为EOS(Ethernet Over SONET/SDH)或NG-SDH(Next Generation Synchronous Digital Hierarchy)，透过传输网络完整的路由保护与电路QoS的品质提供，满足各种通讯服务之客户需求。,FTTBFiber To The Building,即光纤布建到大楼，再由大楼电信室的接取设备来提供相关电信服务，主要提供的客户为集团企业、集合式商业大楼或大型区域住宅等。主要使用的技术及网络为MEN(Metropolotan Ethernet Network)、IP-DSLAM(Internet Protocol-Digital S
6、ubscriber Line Access Multiplexer)以提供多样化的数据服务。,FTTNFiberToThe Neighborhood,光纤主要布建至大楼群的某一栋，并经由该栋的接取设备提供其它数据与语音网络服务予周边的其它大楼，在网络服务使用密度低且无管道布放限制的区域较为适用。常见的技术及网络为xDSL、DLC及SDH等多功能接取及传输网络。,FTTHFiber To The Home,光纤到户是最终电信网络所欲提供的TriplePlay宽频解决方案。每户提供一芯或二芯的光纤，利用被动式光网络PON以提供低成本、高稳定性，且满足语音、数据及影像服务需求的家庭用户。目前使用的技
7、术及网络包含E-PON、A/B-PON、G-PON，以及WDM-PON。,FTTPFiber To The Premise,可视为FTTB及FTTH的综合应用，即将光纤直接接入客户瑞的设备(Customer Premise EquipmentCPE)，以提供高速宽频与多媒体的网络服务。常见的技术及网络同FTTB及FTTH或两者的综合应用。,FTTX技术实现方式,光纤接入技术,点到点（P2P）,点到多点（P2MP）,MSTP,APON/BPON,EPON,GPON,WDM PON,名词辨析：ONU与ONT （光网络单元 光网络终端）,PON技术的分类,PON,PSPON,EPON,WDMPON,
8、GPON,A/BPON,PON技术的分类,PON可以分为功率分割型无源光网络（PSPON）和波分复用型无源光网络（WDMPON）。 PSPON采用星型耦合器分路，上/下行传送采用TDMA/TDM方式实现共享信道带宽，加上功率分路，从而限制了ONU数量。 WDM技术使用多个波长信道增加系统容量，具有支持大量ONU的能力。同时考虑到接入网作为国家信息基础结构的重要组成部分，WDM技术具有长远的生命力，并且质优价廉的WDM器件将不断出现，因此，把WDM技术引入接入网是一个发展趋势。,PON技术的选择,目前主流：EPON和GPON 未来发展趋势： WDMPONWDMPON虽然多年前就被认为是FTTH发
9、展的首选技术，可是一直没有被运营商青睐，主要原因是适合WDM的廉价而又稳定的光源一直没有出现。短期内EPON/GPON 仍然具有较大的发展空间，EPON/GPON以Ethernet技术为基础，数据流的传输遵从成熟而经济的IEEE 802.3协议，其承载的是可变长度的分组数据包，非常适合目前主流的IP业务。,为什么要建制PON网络(一）,快速提供TriplePlay的不二选择频宽与电路品质优势：取代目前以铜轴双绞线为主的xDSL，直接提供高达10Mbps以上的高速网络予终端用户；同时因使用全段的光纤网络，包括局端机房至分支器的骨干光纤；分支器至家庭用户的分支光纤，以及用户家中的室内光纤等，使得传
10、输信号品质不再受电器特性的影响。语音、数据及影像频带规范：在PON协议中已分别定义语音及数据的上传频带为12601360nm；下载的频带为14801500nm(单芯光纤)；而15391565nm则为数字服务专用、15501560nm为提供影像服务的频宽，故容易在各规范的频带内提供相对应的服务以及网络监控及障碍分析的查修。,为什么要建制PON网络？（二）,节省成本使用传统FTTH的网络在有N个客户时，必须具备N条光纤，以及2N个Transceiver；但在运用PON网络时仅需建设一条光纤，与N+1个Transceiver，且毋需担心中继设备的供电问题。因此不但有效节省网络建置前的成本花费之外，更
11、对日后网络上的维运及设备备料的低成本提供了绝佳的效益。,为什么要建制PON网络？（三）,从业务上看：用户在语音、数据与影像服务上的需求趋势；从技术及构建成本上看：PON具备高速稳定品质、快速构建与运维低成本；结论：PON网络技术成为各国推动宽频到家FTTH的主要应用架构。,PON技术简介及技术演进,什么是PON？,PONPassive Optical Network无源光网络/被动光网络 无源光网络（PON）提供光线路终端（OLT）和多个光网络单元（ONU）的连接，共享OLT到远端节点（RN）之间的光纤媒质，具有成本低、便于维护、对各种业务透明等优点，同时PON能够平滑地过渡到FTTH，具有美
12、好的发展前景。,PON的特性,成本更低 光模块的节约 光纤的节约,服务质量更好 CO设备发挥主控功能,PSPON 的发展历程,基于ATM的PON APON(BPON) 基于以太网的 PON EPONGPON GFP(通用成帧协议),源模式传输,xPON历史回顾,90年代中期，由当时主要运营商发起的全业务接入组织(FSAN)首先发起关于PON的研究 最初的PON标准是APON(BPON)，以ATM为传输协议，传输速率是155Mb/s，后来提高到支持622Mb/s的速率 2001年，隶属于IEEE的以太网最后一英里组织(EFM)开始投入研究基于以太网的PON，即EPON 2001年，FSAN开始制
13、定千兆比特PON标准，这一标准已经被国际电联ITU-T批准，即GPON,APON（BPON）的提出和优缺点,90年代中期，一些主导网络运营商成立了全业务接入网（FSAN）协会，目的是制订PON设备的统一标准，以使设备商和运营商一起进入PON设备市场，开展竞争。1998年10月，ITU-T通过了FSAN组织所倡导的基于ATM的PON技术标准G.983。G.983系列建议对155Mbit/sPON系统进行了规范。由于使用ATM作为承载协议，因此该系统被称为APON系统。很多设备厂商为迎合市场推广的需要，将其APON产品改称宽带无源光网（BPON）系统，以表明这种系统能提供以太网接入、视频分配、高速
14、租用线等宽带业务。不过，对这一代FSAN系统最常用的称呼还是APON。后来，APON标准经过增强，可支持622Mbit/s速率，并且在保护方式、动态带宽分配（DBA）和其它方面增加了新的特点。基于ATM架构的APON系统过于复杂昂贵，虽然能够提供近乎完善的各种功能，但却难以在成本至上的末端接入领域获得大规模市场应用。,BPON概况,右图：对称155M速率BPON的帧结构示意,BPON以ATM作为承载协议。 两种速率模式 对称155M 下行622M，上行155M,下图：BPON的协议结构,BPON的标准,G.983.1建议 1998年10月，主要规定了标称线路速率、光网络要求、网络分层结构、物理
15、媒质层要求、汇聚层要求、测距方法和传输性能要求等。 G.983.2建议 1999年，即“APON的ONT管理和控制接口规范”，主要从网络管理和信息模型上对APON系统进行了定义，以确保不同厂商的设备可实现互操作。 G.983.3建议 对BPON系统物理层光波段进行了重新分配。,G.983.4建议 BPON的DBA算法通信机制 G.983.5建议 BPON的保护方式 G.983.6建议 BPON的ONT管理和控制接口（OMCI） G.983.7建议 带有DBA功能的ONT的OMCI G.983.8建议 BPON的OMCI增强功能,BPON的不足,数据传送效率低 在ATM层上适配和提供业务复杂。用
16、BPON传送数据还需在IP和ATM信元及SDH格式之间来回转换 带宽不足，扩展性较差 效率低、技术复杂、成本高，不适合向所有用户推广应用,EPON的提出,针对APON标准过于复杂、成本过高、在传送以太网和IP数据业务时效率低等问题，EFMA于2000年底提出了Ethernet-PON（EPON）的概念。EPON就是将信息封装成以太网帧进行传输的PON。由于以太网相关器件价格相对低廉，并且对于在通信业务量中所占比例越来越大的以太网承载的数据业务而言，EPON免去了IP数据传输的协议和格式转化，效率高，传输速率达1.25 Gbit/s，且有进一步升级的空间，因此EPON受到了普遍关注。,GPON的
17、提出,APON的低效率和EPON无法对传送实时业务提供高质量保证、缺乏电信级的网络监测和业务管理等方面的不足，FASN组织于2002年9月推出了具有Gbit/s高速率、高效率、支持多业务透明传输，能够提供明确的服务质量保证和服务级别，具有电信级的网络监测和业务管理能力的光接入网GPON（Gigabit-CapablePON）解决方案。,GPON的提出,在2003年的ITU-T会议上，已经通过了G.984.1和G.984.2的GPON系列标准，并对新提出的G.gpon.gtc草案进行了讨论研究。其中，G.984.1主要对GPON接入系统的总体特性进行了规定；G.984.2主要对GPON的ODN物
18、理媒质相关子层进行了规定，定义了各种速率等级的OLT和ONU光接口性能参数（但2488Mbit/sOLT和ONU光接口参数还需进一步研究确定）；G.gpon.gtc主要对传输汇聚（TC）层的相关要求进行了规定。ITU-TG.984建议在G.983.1系统上重新考虑了对业务的支持、安全策略、比特速率等方面的问题，它尽可能地保持ITU-T G.982和G.983建议的特性，并后向兼容现有的PON。,EPON技术介绍,EPON是几个最佳的技术和网络结构的结合。EPON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。目前，IP/Ethernet应用占到整个局域网通信的95%以上，EPON
19、因采用了以上经济和高效的结构，而成为连接接入网最终用户的一种最有效的通信方法。10Gbit/s以太主干和城域环的出现也将促使EPON成为未来全光网中最佳的最后一英里的解决方案。,EPON技术介绍,对于以太网技术而言，PON是一个新的媒质。802.3工作组定义了新的物理层，而对以太网MAC层以及MAC层以上则尽量做最小的改动，以支持新的应用和媒质。按照2003年1月发布的IEEE802.3ahDraft1.3规定。EPON系统通过一条共享光纤将多个DTE连接起来，为不对称的基于无源光分路器的树形型分支结构。而MPCP（Muti-PointControlProtocol，多点控制协议）是使这种结构
20、适用于以太网的一种控制机制。,EPON技术介绍,EPON建立在MPCP基础上，该协议是MAC控制子层的一项功能，其涉及的内容包括ONU发送时隙的分配、ONU的自动发现和加入，向高层报告拥塞情况以便动态分配带宽。MPCP使用消息、状态机、定时器来控制访问P2MP（点到多点）的拓扑。在P2MP拓扑中的每个ONU都包含一个MPCP的实体，用来和OLT中的MPCP的一个实体相互通信。 PON将拓扑中的根结点认为是主设备，即OLT；将位于边缘部分的多个节点认为是从设备，即ONUs。MPCP在点对多点的主从设备之间规定了一种控制机制以协调数据有效的发送和接收。系统运行过程中上行方向在一个时刻只允许一个ON
21、U发送，位于OLT的高层负责处理发送的定时、不同ONU的拥塞报告，以便优化PON系统内部的带宽分配。 EPON系统通过MPCPDU来实现OLT与ONU之间的带宽请求、带宽授权、测距等。,EPON的优势,传输距离长 传输距离最大20公里（与分路比有关） 系统可靠性高 无源光分路器（ODN） 光纤 实现了接入网带宽质的飞跃 目前可以提供上下行对称的100Mb/s1Gb/s的带宽 将来可以升级到10Gb/s的带宽,服务质量有保障 OLT发挥对整个系统的主控作用，彻底改变了以太网设备各自为政的局面 EPON系统具有先进的测距、环回测试、断电告警以及端口状态监视等维护功能，克服了以太网缺乏OAM手段的缺
22、陷 EPON系统可以对每个用户进行带宽的静态/动态分配，并保证每个用户的QoS 系统成本低 EPON在一根光纤上实现双向传输，节省了光纤资源 ODN放置在靠近用户的地方，节约了光纤资源 节约了近50的光收发模块,EPON的标准化,Ethernet in the First Mile IEEE 802.3ah,概念辨析：EPON与GEPON,EPON的原理信号复用,EPON系统采用WDM技术，实现单纤双向传输。为了分离同一根光纤上多个用户的来去方向的信号，采用以下两种复用技术： 下行数据流采用TDM技术； 上行数据流采用TDMA技术。,1490nm,1310nm,EPON的原理下行数据,广播方式
23、,EPON的原理上行数据,EPON的工作原理OLT和ONU功能,ONU的操作ONU通过下行控制帧的时间戳同步于OLT； ONU等待发现帧（gate） ONU进行发现处理，包括：测距，指定物理ID和带宽。 ONU等待授权，ONU只能在授权时间发送数据,OLT的操作产生时间戳消息，用于系统参考时间 通过MPCP帧指配带宽 进行测距操作 控制ONU注册,EPON技术研究发展,在EPON研发方面比较领先的公司。国外有：Salira、Alloptic等新兴公司以及NokiaBroadband、QuantumBridge等老牌公司国内有：格林威尔、华中理工、武汉烽火等。,EPON的原理（核心思想）,EPO
24、N以MAC控制子层的MPCP（multi point control protocol，多点控制协议）机制为基础，MPCP通过消息、状态机和定时器来控制访问TDMA方式的P2MP的拓扑结构。 MPCP在OLT和ONU之间规定了一种控制机制来协调数据的有效发送和接收：系统运行过程中上行方向在一个时刻只允许一个ONU发送，位于OLT的高层负责处理发送的定时、不同ONU的拥塞报告，从而优化PON系统内部的带宽分配。 MPCP有两种GATE操作模式：自动发现auto-discovery（初始化）模式和普通模式。自动发现模式用来检测新连接的ONU，测量环路延时和ONU的MAC地址。普通模式给所有已经初始
25、化的ONU分配传输带宽。,EPON的原理,实现TDMA方式的P2MP帧,间插实现TDMA方式的P2MP帧,下行流,上行流,来自ONU 1,来自ONU 2,EPON的下行MPCP帧流程,Physical broadcast of 802.3 Frames 802.3 Frames extracted by Logical Link ID in Preamble64 byte GATE messages sent downstream to assign bandwidth,EPON的上行MPCP帧流程,Upstream control managed by MPCP protocolTime s
26、lots contains multiple 802.3 Ethernet frames64 byte REPORT Message sends ONU state to OLTNo collisionsNo packet fragmentation,FTTH/P的协议结构,PHY,MPCP,IEEE802.3ah,TDM/V over IP,interworking,成分：IEEE802.3ah+TDM/V over IP,FTTH的协议结构,TDM/V OVER IP 协议结构,Packet Processing,Packetization,Network Protocols,Jitter
27、 Buffer,Clock Recovery,CONUrol and Signaling,CAS, CCS Tunneled,How does TDM over IP? How does voice over IP?,EPON关键技术,LLID与仿真子层MPCP自动化注册和测距OAM,EPON的原理 LLID与仿真子层,仿真子层的目的： 使下层的P2MP网络的处理方式看起来类似于多个P2P链路的集合。 LLID的定义改变了以太网固有的特性，是传输质量获得可以控制的基础。 实现的方法： 在每一个分组开始之前添加一个LLID，替代前导符的最后两个字节。 实现机制： 在ONU注册成动后分配一个唯一的
28、LLID； 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的或者广播包。,EPON的原理MPCP,MPCP在OLT和ONU之间规定了一种控制机制MPCP来协调数据的有效发送和接收： 系统运行过程中上行方向在一个时刻只允许一个ONU发送 位于OLT的高层负责处理发送的定时、不同ONU的拥塞报告，从而优化PON系统内部的带宽分配MPCP有两种GATE操作模式：自动发现auto-discovery（初始化）模式和普通模式。 自动发现模式用来检测新连接的ONU，测量环路延时和ONU的MAC地址 普通模式给所有已经初始化的ONU分配传输带宽,EPON的原理 MPCP消
29、息格式,MPCP定义的5种控制帧,GATE（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。,EPON的原理 ONU自动注册,自动化注册 不必等序列号登记 认证以后才使能数据通路,EPON的原理测距原理,补偿因ONU距离不同而
30、产生的时延差异：RTT（Round Trip Time） 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MPCP PDU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=(T3-T1)-(T2-T1)=T3-T2,EPON技术小结,EPON对多业务的支持是个弱点，在光纤接入领域，多业务主要包括Ethernet业务及TDM业务。鉴于TDMoverIP不能完全保证TDM业务的QoS要求、新定义多业务EPON传输帧结构以同时承载以太网和TDM又违
31、背了IEEE802.3ah的EPON基于以太网从而保持低成本的原则，部分厂家采用在EPON二层传输E1业务（即E1 Over EPON）的方法，即把E1电路业务数据封装成标准的以太网帧，与承载数据业务的以太网帧统一在EPON中传输。,EPON技术小结,E1OverEPON技术关键在于：E1信号与以太网之间高效合理的适配封装；E1信号的严格同步定时；电路业务QoS的保证。E1电路业务的QoS保证涉及系统各个层次技术，除上已说明的E1信号与以太网之间的适配封装、E1信号同步定时外，还与EPON系统的动态带宽分配控制密切相关，因为在EPON系统中所有数据都是在OLT的授权下才能介入多ONU共享的信道
32、。,GPON技术介绍,GPON技术特征主要体现在传输汇聚层。其中传输汇聚层又分为PON成帧子层和适配子层。 GTC(GPONTransmissionConvergence)的成帧子层完成GTC帧的封装，终结所要求的ODN的传输功能，PON的特定功能（如测距、带宽分配等）也在PON的成帧子层终结，在适配子层看不到。 GTC的适配子层提供PDU与高层实体的接口。ATM和GFP信息在各自的适配子层完成SDU与PDU的转换。OMCI（Operations Management Communications Interface，操作管理通信接口）适配子层高于ATM和GFP适配子层，它识别VPI/VCI和
33、Port_ID，并完成OMCI通道数据与高层实体的交换。,GPON技术介绍,GPON设计了新的TC（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。 GPON采用了125s定长的帧结构，每秒8千帧。 一个TC帧可包含多个ATM信元和/或GEM帧。 GEM（GPON Encapsulation Method）是GPON技术优势的集中体现，它是GFP的简单变种。 GPON引入了Port ID。 在ONU的一个业务端口看来，它存在着与OLT的一个点到点的连接，由Port ID标识。 GPON的很多技术规范借鉴BPON。,GPON的技术标准,G.984.1 GPON的基本特征，描述了运营商
34、对系统的要求，在2003/3制定； G.984.2 PMD层规范，在2003/3制定； G.984.3 TC层规范； G.984.4 定义了系统的 OMCI （ONT Management and Control Interface）。,GTC协议,GPON TC (GTC) 是由成帧子层和适配子层组成. GTC 成帧子层完成三个功能. (1) 复用和解复用 根据在帧头指示的边界信息, PLOAM, ATM 和 GEM 能被复接到一个下行的TC 帧中. 在上行的码流中, 根据帧头指示, 也可以提取出每一个用户上传的信息. (2) 帧头产生和解码 (3)基于Alloc-ID的路由功能, 使能正确
35、选择ATM 和 GEM TC 适配器.适配子层提供三个TC适配器: ATM TC适配器, GEM TC 适配器和 OMCI适配器。这些适配器对上层给出下面的接口。 (1) ATM 接口 (2) GEM接口,GTC层协议栈,GPON帧结构,下行帧,上行帧,GPON帧结构（下行开销和净荷）,GEM header and frame structure.,下行开销,下行净荷包括了GEM帧,GPON帧结构（上行）,GPON协议结构,GPON技术介绍,作为一种灵活的吉比特光纤接入网，GPON支持更高的速率和对称/非对称工作方式，同时还有很强的支持多业务和OAM的能力。它以ATM信元和GFP（Generi
36、cFramingProcedure，通用成帧规程）承载多业务，对各种业务类型都能提供相应的QoS保证，支持商业和居民业务的宽带全业务接入。,GPON的技术优势,全业务支持 支持语音业务(包括TDM, SONET和SDH), 以太网业务(10/100 BaseT), ATM业务, 专线租用和其他业务 在协议上支持60公里距离，设备实际支持的绝对距离不低于20公里 使用同一协议(GFP-通用成帧协议)支持多种传输速率，包括上下行对称622 Mb/s, 对称1.25 Gb/s, 下行2.5 Gb/s 和上行1.25 Gb/s非对称速率以及其他共7种速率 强大的OAM&P能力，提供端到端的业务配置管理
37、功能,GPON优势,支持多种应用 三网合一：同一光纤上同时传输语音、数据、视频 FTTx: FTTB, FTTC, FTTP, FTTH 高带宽 - 2.488/1.244 Gbps 充裕的带宽不仅满足目前业务的需要，更为未来高速率业务的发展提供保障 灵活、量化的带宽分配机制 可为每个ONT和每个端口精确量化地分配带宽，最高带宽可以达到整个PON的带宽 根据不同时刻的需求实时动态的分配带宽(DBA) 高业务质量保证(QoS) 源模式的TDM传输保证延迟和抖动符合国际标准的要求 全面支持以太网特性 (QoS, VLAN, IGMP, ),GPON优势,充分利用光纤资源 接入同样数量的用户比其他接
38、入方式节省大量光纤 设备成本均摊到用户比较低 多用户分摊OLT的成本 一个PON网络在中心局仅需要一个光接口 设备占用机房空间小 网络维护工作量小使用无源器件，减少网络维护，缩短平均故障时间 业务开通方便快捷 降低业务维护成本增加新用户和新接入节点方便且成本低 完全根据需求灵活扩展网络 未来增加新用户仅需从分光器开始增加小段新的光纤,EPON和GPON的技术比较（一）,GPON与EPON最主要的区别表现在TC帧结构上。GPON通过ATM和GFP两种协议承载不同类型的用户数据。它的上、下行帧长均为125s。下行采用TDM方式，上行采用时分多址（TDMA）接入技术。上行帧由复用的突发传输时隙（sl
39、ot）组成，每帧包括一个或多个ONU的传输时隙，通过下行帧的USBWmap（上行带宽映射）域指示相应ONU的上行数据发送。而EPON帧格式基本与IEEE802.3的以太数据帧格式兼容，只在以太帧中加入时标及识别等信息， Ethernet PON数据通过不定长的数据包传输。,EPON和GPON的技术比较（二）,GPON在用户净荷数据段承载ATM信元和（或）GFP帧。在OLT授权给ONU的上行发送时隙中，OLT尽量使分配给ONU的ATM净荷块为53字节的整数倍长，如果净荷不是信元的整数倍，将进行碎片填充。信元总是被安排在净荷的开头部分。GPON对ATM信元定界没有严格的要求，但必须确保信元头中的H
40、EC字节的校验。在GFP区段，超过上行帧范围的GFP帧可被分片，没有碎片产生，不会带来任何效率损失。在操作完成前，OLT必须要求能够维持多个GFP定界和缓冲分片帧。,EPON和GPON的技术比较（三）,从标准和理论上说，GPON与EPON相比有两个优势，效率高、支持以太网之外的业务。 EPON效率较低是因为使用8B/10B编码作为线路码，其本身就引入20的带宽损失，1.25Gbit/s的线路速率在处理协议本身之前实际就只有1Gbit/s了。GPON系统都使用扰码作为线路码，其机理与SONET或SDH一样，由于只改变码，不增加码，所以没有带宽损失。在支持多业务方面，GPON能够同时承载ATM信元
41、和（或）GFP帧，有很好的提供服务等级、支持QoS保证和全业务接入的能力；而EPON目前的标准和一些厂商提供的设备均支持TDM业务。,EPON和GPON的技术比较（四）,但是，GPON在功能上的优势很大程度是以技术和设备的复杂性为代价换来的，因此相关设备成本较高。而大量网络末稍的需求与骨干网络显然不同，对于直接对应具体客户业务需求的“第一公里”光纤接入来说，以最佳的成本支持主要业务需求比完美但昂贵的方案更易于成功。,BPON G.983,GPON G.984,EPON 802.3ah,1995,今天,基于ATM 的 PON 早期的 BPON 在运营商中只有少量的测试及商用 支持语音及数据 62
42、2M 的带宽 70% 的利用率 1999 年被国际电联 (ITU) 采纳为标准,基于以太网接口的 PON 适用于新起的市场, 特别适用于 IP 城域网的接入 1G 的带宽 语音及数据业务的效率约为 50% IEEE于2004年批准802.3ah（针对接入网的标准，EPON只是其中一部分）,GPON = Gigabit PON FSAN 委员会将其演变为语音与数据的源模式传输（GFP） 2.5G 带宽 语音及数据业务的效率约为 93% 2003 年被国际电联 (ITU) 采纳为标准,xPON 标准的演变,PON/GPON应用简介,阶段小结,虽然目前ADSL占据家庭宽带接入主流，但在边缘网方面，大
43、量的商业用户对带宽和QoS保证有更高的要求，光纤接入已成为商业楼宇、商业大用户接入的主流，也是各运营商重要的收入来源及竞争重点，而如何节省机房、光纤资源，如何实现网络的快速布署，如何提供各种不同带宽保证的宽带产品已成为运营商关注的焦点。这给EPON或GPON创造了机遇，以商业客户接入（大用户）为主要目标市场的PON系统，完全可以马上获得一定的市场空间，而规模应用必然可以促进技术的完善、产品的成熟以及成本的降低。,GPON解决方案,GPON解决方案,2.488 / 1.244 Gbps传输速率 网络覆盖半径大： 37Km. 高分光比： 1:32 超过 93% 传输效率 全程双向的网络保护(设备及
44、网络) 三网合一：以太网、源模式TDM、视频,视频业务,用波长1550/1310 nm的光传输110/89 NTSC/PAL CATV 模拟视频信号 传输带宽为45 862 MHz,PON技术的发展现状及展望,日本在FTTH的推行及营运堪称全球第一，预估在今年即可达成100%的光纤到府布建率，主要运营商NTT可视为全球标竿。其次美国虽然在1995年即开始推动FTTH业务，但明显的业务量却是在2004年起伴随着宽频服务与数字内容的成长而增加。欧洲市场也将于2005年陆续推出；而较引人注意的是大陆与韩国的推展，中国大陆虽然在宽频通讯建置上落后欧美日韩等国家，但是FTTH的推动与技术发展却是非常积极
45、，自2002起即陆续推动PON网络的试用，在2004年起更首先在武汉进行波分多任务被动光网络技术(WavelengthDivisionMultiplexing- Passive Optical Network；WDM-PON)的试运转；而韩国最大的通讯运营商KT亦在今年1月10日起于光州市正式提供WDM-PON的示范服务。台湾随着去年中华电信研究所在新竹科学园区及南港软件园区的Ethernet-PON网络试运转后，即将于今年进行小量的建置。除此之外，欲投入Triple Play的Cable业者成为另一股势力，也正积极布局及进行着相关的试运转测试。 根据Infonetics Research于2
46、004年5月发表的市调报告指出，到2007年时，全球的EPON局用端设备埠数将超过72万埠，年平均复合成长率则超过50%。,光纤接入技术在国内的应用和发展（一）,各大运营商都非常重视光纤接入网的建设，如北京通信早在90年代末期就在北京地区新建了100个用户光缆环，这100多个光缆环覆盖了北京大部分地区，在北京地区基本实现了光纤到大楼或小区（FTTB/FTTC）。虽然光纤到户（FTTH）是宽带接入的根本解决手段，但现阶段大规模实现FTTH还不经济。现阶段主要是实现FTTB/FTTC，可采用的传送技术手段目前以有源光纤接入（包括PDH、ATM、SDH、GE/FE等）为主，但无源光纤接入（PON）也
47、开始得到应用。,光纤接入技术在国内的应用和发展（二）,根据相关咨询公司的预测，2005年全球FTTH用户的数量将达到800万，2008年将达到3400万。而根据IDC的数据，全球FTTH光纤接入网的市场将从2003年的5.03亿美元增长到2008年的24亿美元，年均增长37%。,光纤接入技术在国内的应用和发展（三）,我国已开始在局部地区推进FTTH/FTTP的应用，主要有如下模式：一是新兴运营商在管道/光纤资源紧张的区域利用FTTP快速开展业务，如重庆网通、长沙网通等的网吧一条街，长城宽带的PON小区接入等；二是部分驻地网运营商利用FTTP占领接入和用户驻地网市场，然后为基础业务运营商提供公共
48、接入平台；三是政府或设备制造商推动的商用试验，如武汉长飞公寓的FTTH试点实现了158户的“三网合一”，其中110户采用PON方式接入，48户采用点到点的MC方式接入，而且还计划进一步扩大试验规模；四是主体运营商开展的FTTH试验及局部商用，如北京通信开展的EPON测试及FTTH示范小区建设，广州电信的EPON宽带接入试验等。,光纤接入技术在国内的应用和发展（四）,实现全光纤的FTTH是宽带接入的发展方向，然而主要由于经济性原因目前尚不可能全面部署FTTH。FTTH的成功需要取决多方面因素，如设备价格及部署成本必须继续下降，必须有更多的宽带应用驱动用户产生更高的带宽需求，FTTH在与其它宽带接
49、入技术（如ADSL2，VDSL，BWA等）的竞争中必须能显示出更充分的优势，此外电信市场的进一步开放以及政府强有力的政策与经济支持对推动FTTH的发展也至关重要。随着时间的推移，光纤光缆和光元器件成本在稳步下降，各种光电新技术的进步也为FTTH的实现创造了条件；IP TV等各种宽带新业务的需求会进一步刺激FTTH的发展；现有铜缆网运行维护负担的加重也促使运营商更加青睐光纤网；来自新兴运营商等竞争对手的压力有可能迫使传统电信运营商提前实施FTTH以便确保在宽带领域的竞争优势。因此有理由相信，FTTH应该有很广阔的发展前景。,光纤接入技术在国内的应用和发展（四）,2008年北京奥运会将办成历史上第一届真正意义的宽带奥运会，宽带接入是实现宽带奥运的基础。到2008年奥运会时，光纤将会铺设到所有的奥运场馆，预计届时在北京地区，除了已经实现光纤到大楼/小区，还会实现光纤到部分客户的办公室甚至到部分家庭，SDH（MSTP）、以太网、ATM、PON这些光纤接入技术都可能得到应用，尤其是随着光电器件的发展和价格的不断下降，PON技术的优越性将逐步显现而发挥越来越重要的作用。,
