GPON基础

  • 光纤入网
  • PON概述
    • 拓展
    • 什么是GPON
    • GPON 网络参考模型
    • GPON的优势
    • GPON原理--数据复用
      • GPON系统采用WDM技术,实现单纤双向传输(强制)。
      • 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
    • GPON网络基本性能参数
  • GPON协议及其介绍
    • GPON原理----下行数据
    • GPON原理----上行数据
    • 一个OLT与多个ONT
  • GPON关键技术
    • 测距
      • 测距原理
    • T-CON带宽T-CONTs (Transmission Containers):动态接收OLT下发的授权 ,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。
    • HW OLT带宽配置方案
    • 光功率衰减
    • ONU设备形态
  • GPON的认证方式
    • GPON Triple-Play 端到端解决方案

光纤网络以其高带宽、高可靠性、易升级、抗干扰、保密性好、功耗低、传输距离远等优势成为宽带网络的必然选择,是信息社会最重要的基础设施。光模块在数据宽带、电信通讯领域已经有广泛的应用,在 FTTX、数据中心、安防监控和智能电网等领域的应用也在不断发展。

光纤入网

接入网位于电信网的末梢,是从骨干网络到用户终端的所有设备,它为用户提供各类接口,将用户终端如电脑、电视机、电话等接入电信网络,从而为用户提供各类服务

接入网主要分为无线接入网和有线接入网,其中有线接入网又分为铜缆接入网(如ADSL)和光纤接入网

PON概述

PON–Passive Optical Network 无源光网络

拓展

PSTN公共交换电话网络

CATV广电有线电视网络

无源光网络(PON),是指在OLT和ONU之间的光分配网络(ODN),没有任何有源电子设备

ODN网络:基于PON设备的光缆网络

什么是GPON

GPON技术是基于ITU-T G.984.X(ITU-T 国际电信联盟
)标准的最新一代宽带无源光综合接入标准,具有高带宽,高效率,大覆盖范围,用户接口丰富等众多优点,被大多数运营商视为实现接入网业务宽带化,综合化改造的理想技术

GPON 网络参考模型


WDM(波分复用模块)是将一系列载有信息、但波长不同的光信号合成一束,沿着单根光纤传输;在接收端再用某种方法,将各个不同波长的光信号分开的通信技术,OLT侧的光模块、分光器等

GPON的优势

1、更远的传输距离:采用光纤传输,接入层的覆盖半径20KM;
2、单根光纤高的带宽:对每用户下行2.5G/上行1.25G(物理层);
3、分光特性:局端经分光后引出多路到户光纤,节省光纤资源。
GPON支持Triple-play业务,可提供全业务竞争方案可以有效解决双绞线接入的带宽瓶颈,满足用户对高带宽业务的需求,如高清电视、实况转播等,GPON是三网合一的上佳方案。
GPON标准完善,综合业务支持好,技术要求高

※ 理论分光比为1:64
Triple-play:三重播放(Triple-play)业务是一种融合了话音、数据和视频业务的捆绑业务模式
GPON的标准:ITU-TG.984.1~G.984.4
现在走进了光进铜退的时代,无源光网络已经开始全面替代ADSL技术的PSTN公共交换电话网络

GPON原理–数据复用

GPON系统采用WDM技术,实现单纤双向传输(强制)。

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

下行数据流采用广播技术;
上行数据流采用TDMA技术。

WDM技术:光波分复用技术,在一根光纤中同时传输多个光信号,在发送端将不同波长的光信号组合起来(复用),并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输,在接收端又将组合波长的光信号分开(解复用),并作进一步处理

TDMA技术:时分多址技术,在一种共享的网络介质上,对于PON我们理解为光纤上,它允许多个用户在不同的时隙来使用相同的频率来传输数据。

GPON网络基本性能参数



上行1.25Gbit/s和下行2.5Gbit/s是当前GPON网络可支持的主要速率,我们现在使用的华为OLT的GPON模式就是使用这个速率

GPON协议及其介绍


ITU-T(国际电信联盟)
EPON的制定机构是IEEE802.3Ah
ITU-T G.984.1:该标准主要规范了GPON系统网络的总体要求,包括光接入网的体系结构、业务类型、SNI和UNI(业务节点和用户侧节点)、逻辑传输距离等目标
ITU-T G.984.2:主要规范了GPON的物理层要求,几种GPON的物理速率
ITU-T G.984.3:传输汇聚层规范,规定了GPON的TC子层、帧格式 (ploam)
ITU-T G.984.4:GPON系统管理控制接口规范,提出了对OMCI的要求,目标是实现多厂家的OLT和多厂家ONT设备的互通性

GPON原理----下行数据

广播方式:GPON的下行帧为广播方式,所有的ONU都能收到相同的数据,但是通过ONU ID来区分不同的ONU的数据,ONU 通过过滤ONU ID来接收属于自己的数据。

GPON原理----上行数据


GPON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,通过OLT来给每个ONU分配上行时隙,这样所有的ONU根据OLT分配的时隙就可以按照一定的秩序发送自己的数据了,不会产生为了争夺时隙而冲突。

一个OLT与多个ONT

每个GPON 端口,支持1:64 分光比,即可提供64路ONT 接入。
每个ONU上可以有多个T-CONT,每个TCONT可以绑多个GEMPORT.
T-CONT就相当于一个物理的缓存,只有绑定了DBA模板才能限速。

GPON关键技术

每个ONU和OLT的距离都不一样,光信号的光纤上的传输时间不一样,到达各个ONU的时刻也不一样

测距

每个ONU和OLT的距离都不一样,光信号的光纤上的传输时间不一样,到达各个ONU的时刻也不一样

测距原理

1、OLT在T1时刻向ONU发送一个数据包,ONU接收到数据包后把自身时钟置为T1
2、ONU经过一段时间后在T2时刻向OLT回复一个数据包。
3、OLT在T3时刻收到来自ONU的数据包
RTD=(T3-T1)-(T2-T1)=T3-T2
OLT根据测距过程获取ONU的往返时延RTD,根据往返时延计算出ONU的物理距离

OLT再根据ONU的物理距离指定合适的均衡延时参数(EQD),保证每个ONU在发送数据时不会在分光器上产生冲突

T-CON带宽T-CONTs (Transmission Containers):动态接收OLT下发的授权 ,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。

TCON-T介绍:GPON中的TCONT可以理解成一个容器,用于绑定DBA模板(动态带宽分配,即限定了最大的上行带宽)和GEM-port(用于承载业务),当GEM-port与vlan进行匹配之后(mapping),针对该vlan的业务流上行就由该TCONT绑定的DBA模板进行限定,同时下行就由全局建立的traffic模板限定。

T-CONT的5种类型,Type1,Type2,Type3,Type4,Type5。
Type1:固定带宽
这一类型TCONT提供的业务对时延敏感。因此,不论TCONT是否有数据要发送OLT都为其分配固定带宽。
Type2:保证带宽
这一类型T-CONT采用预约方式分配带宽,与固定带宽型的不同之处是,授权分配发送的时隙间隔在变化
Type3:最小保证带宽的突发分配型
这一类型T-CONT可以得到确保和非确保带宽,只有当峰值速率超过确保带宽时,才开始分配非确保带宽。
Type4:尽力而为分配型
这种类型的T-CONT提供的业务对时延不敏感,因此,采用动态方式分配尽力而为带宽。
Type5:组合分配型

HW OLT带宽配置方案

大部分OLT的实现是通过Fix、Assure和Max三种带宽模式来实现五种服务类型。

光功率衰减

光纤连接头:分为FC/SC/ST三种类型的。FC是金属套螺丝结构。SC是矩形嵌入式塑料外壳接头。ST是金属套连接头
介绍ONU的收发光功率范围:
收光-8~-28
发光-1~4
1分2是3dbm、1分4是6dbm、1分8是9dbm依次递增

ONU设备形态

按照业务接口类型和数量的不同,ONU可分为SFU, HGU和MDU等类型。
当采用FTTB/C方式建设光接入网时,每个ONU 需接人多个独立用户,此时的ONU被称为 MDU(Multi-DwellingUnit,多住户单元)。MDU还可以提供POTS接口,可以按1:1比例同时提供宽带数据业务和窄带语音业务。
当采用FTTH方式建设光接入网时,每个 ONU仅接入一个用户,此时的ONU被称为SFU/HGU(SingleFamilyUnit/Home Gateway Unit,单个家庭用户单元/家庭网关)。SFU一般提供1/2/4 个FE接口,还可以提供l~2个POTS接口来提供窄带语音业务。HGU除了能提供数据、IPTV、语音业务外,也可提供路由、WIFI、家庭存储等功能,是当前运营商主推的形态。

MDU:可以理解为PON上行的交换机(接入多个独立用户)
FTTH:(Fiber TO The Home)光纤到户
FTTB:(Fiber TO The Building)光纤到建筑大楼
FTTC(Fiber TO The Curb)光纤到路边。

GPON的认证方式

GPON分为SN认证、password认证、SN+PASSWORD认证、LOID、Loid+Checkcode五种认证模式

SN:即serial number,由厂商出厂时设置,每个ONU唯一,可以以此唯一标识一个ONU,共12个字符,前四个字符为厂商ID(中国移动为CMCC)

Password认证:密码认证又称为key认证,GPON支持110个字符,16进制时支持120个字符

SN+PASSWORD认证:通过序列号加密码的双重认证

LOID:由运营商提出的一种认证方式

GPON Triple-Play 端到端解决方案


三重播放(Triple-play)业务是一种融合了话音、数据和视频业务的捆绑业务模式。Triple-play业务不仅能够满足用户对数据业务的需求,同时也能满足用户对高端业务的需求,Triple-play业务中最关键的是以IPTV业务为代表的视频业务。运营商提供包含视频在内的业务捆绑,使用户能够享受到业务捆绑所带来的资费优惠。
NSP :网络服务提供商

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