培训教材2：PON系统设计基础知识
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PON基础知识课件
PON基礎知識
主要內容
PON的概念 光纖通信基礎 光模組工作原理 PON測試內容
PON的概念
“第一公里”的演進
1、光纖到駐地 現有的寬頻接入解決方案不能提供足夠的帶寬以支持需求日益增長的VoD、 互動遊戲、雙向視頻會議等業務。為克服這一“瓶頸”，光纖、光節點進一 步向用戶靠近，DSL和雙向HFC/同軸電視領域都呈現這樣的趨勢。
• 通常人們希望用入射光與光纖頂端面的夾角θc 來衡量光 纖接收光的能力，於是產生了光纖數值孔徑NA 的概念。
• 因為光在空氣中的折射率n0=1，於是多次應用光的折射定 律可得：
n0 sinc n1sin 3 n1sin(90o 1)
•
為保證光在光纖中的全反射，則應有
1 k，且
sink n2 n1
4、光纖的特性與參數 ➢ 衰減
在光纖中的衰減：指由除了在開始時沒有滿足全內反射條 件外的原因所造成的能量損耗。
衰減分為彎曲、散射、吸收。
➢ 色散 當一個光脈衝從光纖輸入，經過一段長度的光纖傳輸之後 ，其輸出端的光脈衝會變寬，甚至有了明顯的失真。這說 明光纖對光脈衝有展寬作用，即光纖存在著色散（色散是 沿用了光學中的名詞）。
• MDU（多住戶單元）型ONU
主要用於多個住宅用戶，具有寬頻接入終端功能，具有多 個（至少8 個）用戶側介面（包括以太網介面、ADSL2+ 介面或VDSL2 介面），提供以太網/IP 業務、可以支持 VoIP 業務（內置IAD）或CATV 業務，主要應用於 FTTB/FTTC/FTTCab 的場合。
根據光的反射定律，反射角等於入射角。
根據光的折射定律：
n1Sinө1 = n2Sinө2 其中n1 為纖芯的折射率，n2 為包層的折射率。 顯然，若n1>n2，則會有θ2>θ1。如果n1 與n2 的比值增大到一定程度，則
主要內容
PON的概念 光纖通信基礎 光模組工作原理 PON測試內容
PON的概念
“第一公里”的演進
1、光纖到駐地 現有的寬頻接入解決方案不能提供足夠的帶寬以支持需求日益增長的VoD、 互動遊戲、雙向視頻會議等業務。為克服這一“瓶頸”，光纖、光節點進一 步向用戶靠近，DSL和雙向HFC/同軸電視領域都呈現這樣的趨勢。
• 通常人們希望用入射光與光纖頂端面的夾角θc 來衡量光 纖接收光的能力，於是產生了光纖數值孔徑NA 的概念。
• 因為光在空氣中的折射率n0=1，於是多次應用光的折射定 律可得：
n0 sinc n1sin 3 n1sin(90o 1)
•
為保證光在光纖中的全反射，則應有
1 k，且
sink n2 n1
4、光纖的特性與參數 ➢ 衰減
在光纖中的衰減：指由除了在開始時沒有滿足全內反射條 件外的原因所造成的能量損耗。
衰減分為彎曲、散射、吸收。
➢ 色散 當一個光脈衝從光纖輸入，經過一段長度的光纖傳輸之後 ，其輸出端的光脈衝會變寬，甚至有了明顯的失真。這說 明光纖對光脈衝有展寬作用，即光纖存在著色散（色散是 沿用了光學中的名詞）。
• MDU（多住戶單元）型ONU
主要用於多個住宅用戶，具有寬頻接入終端功能，具有多 個（至少8 個）用戶側介面（包括以太網介面、ADSL2+ 介面或VDSL2 介面），提供以太網/IP 業務、可以支持 VoIP 業務（內置IAD）或CATV 業務，主要應用於 FTTB/FTTC/FTTCab 的場合。
根據光的反射定律，反射角等於入射角。
根據光的折射定律：
n1Sinө1 = n2Sinө2 其中n1 為纖芯的折射率，n2 為包層的折射率。 顯然，若n1>n2，則會有θ2>θ1。如果n1 與n2 的比值增大到一定程度，則
PON网络基础知识PPT(共30页)
PON网络基础知识
2008年5月
内容
Pon的基本概念 Epon网络的构架 Onu的构架 光模块 测试项目介绍
内容
1.1 PON-Passive Optical Network
通信网络中从共享网络分配到最终用户端的网络叫做接入网 接入有多种方式— 点对点（以太网）、铜线、XDSL、无线
Study Group）专门研究EPON标准 2004年IEEE公布EPON标准：IEEE Std 802.3ah-2004 国内在1998年就已开展PON模块的研发工作
1.3 PON技术特点
在OLT到ONU下行方向采用TDM(Time Division Multiplexing) 方式，以广播方式送至每一个ONU。OLT的发送部分和ONU的接 收部分都是连续工作方式
目前的PON模块几乎都采用单纤双向收发一体小型化（SFF， SFP）结构，其外形尺寸及引脚均符合多源协议MSA8472
SFF封装---焊接小封装光模块，一般速度不高于千兆，多 采用LC接口
SFP封装---热插拔小封装模块，用于高速率的传输环境， 多采用LC接头
4.3光收发一体化模块构成
4.4单纤双向光组件-BOSA
3.2 CPU的构架
3.2 CPU的构架
EPON Interface and MAC - 提供基于EPON连接收发数据 所需的功能实现
Packet Processing Engine –作为EPON MAC和UNI MAC间 的桥接，可以细分为上行流控制和下行流控制
UNI –产生到用户终端设备的10/100/100 – 完成对该设备所有模块的配置；监控 所有的对外接口；监控并执行实时的进程，比如读写计数 器。
4.1 光模块作用
2008年5月
内容
Pon的基本概念 Epon网络的构架 Onu的构架 光模块 测试项目介绍
内容
1.1 PON-Passive Optical Network
通信网络中从共享网络分配到最终用户端的网络叫做接入网 接入有多种方式— 点对点（以太网）、铜线、XDSL、无线
Study Group）专门研究EPON标准 2004年IEEE公布EPON标准：IEEE Std 802.3ah-2004 国内在1998年就已开展PON模块的研发工作
1.3 PON技术特点
在OLT到ONU下行方向采用TDM(Time Division Multiplexing) 方式，以广播方式送至每一个ONU。OLT的发送部分和ONU的接 收部分都是连续工作方式
目前的PON模块几乎都采用单纤双向收发一体小型化（SFF， SFP）结构，其外形尺寸及引脚均符合多源协议MSA8472
SFF封装---焊接小封装光模块，一般速度不高于千兆，多 采用LC接口
SFP封装---热插拔小封装模块，用于高速率的传输环境， 多采用LC接头
4.3光收发一体化模块构成
4.4单纤双向光组件-BOSA
3.2 CPU的构架
3.2 CPU的构架
EPON Interface and MAC - 提供基于EPON连接收发数据 所需的功能实现
Packet Processing Engine –作为EPON MAC和UNI MAC间 的桥接，可以细分为上行流控制和下行流控制
UNI –产生到用户终端设备的10/100/100 – 完成对该设备所有模块的配置；监控 所有的对外接口；监控并执行实时的进程，比如读写计数 器。
4.1 光模块作用
PON基础知识材料
MTU：主要用于多个企业或同一企业内的多个个人用户，具有宽 带接入终端功能，具有多个以太网接口（至少8个）和EI接口，提 供以太网/IP业务和TDM业务，可以支持VOIP业务（内置IAD）， 主要应用于FTTB/FTTBiz场合。
PON基本概念 接入网概述 GPON协议分析 GPON关键技术 GPON系统的管理和业务发放模式
GPON网络保护方式
GPON网络保护方式
GPON网络保护方式
PON基本概念 接入网概述 GPON协议分析 GPON关键技术 GPON系统的管理和业务发放模式
GPON管理中的基本消息类型
嵌入式OAM（物理层和GTC层进行管理）：带宽授权，动态带宽分配信令 PLOAM（物理层和GTC层进行管理）：onu注册、加密等 OMCI提供了更高层次的统一的管理系统通道，用于管理在GTC层上层定义的业务
✓ APON,BPON和GPON是ITU-T标准； EPON是IEEE标准
✓ EPON用最简单的技术为大多数的主流业务 提供足够的功能和性能的支持
✓ GPON用最复杂的方式为全部的业务提供完 美的功能和性能的支持
PON技术的标准化进展
PON基本概念 FTTH：Fiber To The Home，光纤到户
PON的组成
PON基本概念
✓ OLT：Optical Line Terminal光线路终端。 在PON 的统一管理方面，OLT是主要的管理 中心，实现网络管理的主要功能
✓ ONU：Optical Network Unit光网络单元。 放在用户侧，接入用户终端。
PON的分类
✓ PON=ATM PON，Broadband PON， Gigabit PON，Ethernet PON
GPON管理中的基本消息类型
PON基本概念 接入网概述 GPON协议分析 GPON关键技术 GPON系统的管理和业务发放模式
GPON网络保护方式
GPON网络保护方式
GPON网络保护方式
PON基本概念 接入网概述 GPON协议分析 GPON关键技术 GPON系统的管理和业务发放模式
GPON管理中的基本消息类型
嵌入式OAM（物理层和GTC层进行管理）：带宽授权，动态带宽分配信令 PLOAM（物理层和GTC层进行管理）：onu注册、加密等 OMCI提供了更高层次的统一的管理系统通道，用于管理在GTC层上层定义的业务
✓ APON,BPON和GPON是ITU-T标准； EPON是IEEE标准
✓ EPON用最简单的技术为大多数的主流业务 提供足够的功能和性能的支持
✓ GPON用最复杂的方式为全部的业务提供完 美的功能和性能的支持
PON技术的标准化进展
PON基本概念 FTTH：Fiber To The Home，光纤到户
PON的组成
PON基本概念
✓ OLT：Optical Line Terminal光线路终端。 在PON 的统一管理方面，OLT是主要的管理 中心，实现网络管理的主要功能
✓ ONU：Optical Network Unit光网络单元。 放在用户侧，接入用户终端。
PON的分类
✓ PON=ATM PON，Broadband PON， Gigabit PON，Ethernet PON
GPON管理中的基本消息类型
PON网络基础知识
PON网络基础知识PON网络（Passive Optical Network）是一种光传输技术，它使用单一的光纤来传输信号和数据。
它是一种被广泛应用于光纤到户（FTTH）网络中的技术，为用户提供高速的宽带接入服务。
PON网络的基本原理是利用被动光分配器（PON Splitter）将光信号分配给多个终端用户。
信号从光线传输中心（OLT）发送到被动光分配器，然后通过光纤到达每个用户的终端设备。
由于光信号在传输过程中几乎没有衰减，因此光纤可以覆盖很长的距离。
此外，PON网络还使用了TDMA（时分多址）技术，即不同用户的数据被划分为不同的时间槽，在不同的时间发送，以确保数据的传输不会互相干扰。
PON网络具有以下几个关键组件：1. 光线传输中心（OLT）：光线传输中心是PON网络的核心设备，它负责将光信号发送到用户终端设备，并接收来自终端设备的信号。
2. 被动光分配器（PON Splitter）：被动光分配器是PON网络的关键组件之一，它将光信号分配给多个终端用户，使得多个用户可以共享一根光纤。
3. 光纤：光纤是PON网络中用于传输光信号的媒介，它具有很高的传输性能和稳定性。
4. 终端设备：终端设备是用户接入PON网络的设备，它可以是计算机、电话机、电视机等，用户通过它们进行数据通信和接收服务。
PON网络相对于传统的以太网有以下优势：1. 高速传输：PON网络可以提供高达100Mbps或更高的传输速度，远远高于传统的以太网。
2. 长传输距离：由于光信号在传输过程中几乎没有衰减，因此PON网络可以覆盖数十公里的距离。
3. 多用户共享：PON网络使用TDMA技术，可以将光信号分配给多个用户共享一根光纤，降低了网络成本和复杂性。
4. 高带宽：PON网络可以同时传输多种类型的信息，包括数据、语音和视频，满足用户对多种服务的需求。
PON网络在实际应用中具有广泛的用途，特别是在光纤到户（FTTH）网络中。
它可用于提供高速的宽带接入服务，满足用户对高速互联网的需求。
PON基础培训
什么是PON?
Passive Optical Network 无源光网络
Passive Optical Splitter Optical Line Terminal
无源分光器
ONU
光线路终端
ONU
PSTN
Passive Optical Splitter
Internet
OLT
无源分光器
ONU
CATV
2、FTTC&FTTCab方式（ Fiber to The Curb& Fiber to The Cabinet ） FTTC&FTTCab主要提供光纤到路边或交接箱的接入方案，是针对多住宅用户MDU （Multi-dwelling unit）,主要的接口有10/100/1000BASE-T、RF （33dBmV ）、 VDSL2等，各种接口的数量较多。 3、FTTH方式（ Fiber to The Home）
FTTB是针对商业用户的接入模型，按照容量分为单商业用户单元SBU （Single business unit）和多用户租赁单元MTU (Business Multi-tenant unit)。SBU主要提供 的接口有POTS、10/100/1000BASE-T、RF （33dBmV ） 、DS1/T1/E1，接口数量较少； MTU主要提供的接口有POTS、10/100/1000BASE-T、RF、DS1/T1/E1，接口数量较多。
EPON原理：上行
TDMA方式
OLT接收数据前比较LLID注册列表； 每个ONU在由局方设备统一分配的时隙中发送数据帧； 分配的时隙补偿了各个ONU距离的差距，避免了各个ONU之间的碰撞。
Байду номын сангаас
PON基础培训[1]
![PON基础培训[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/d1b91a95f61fb7360b4c65db.png)
Ethernet switch Optical splitter
AC临T近IV集E 中ET交H换ERNET 在 + 1 条光纤馈线 − 现场供电交换机房 − 2N+2个光收发器
PTMP 点—多点PON + 1 条光纤馈线 +不需现场供电 + N+1个光收发器
PON基础培训[1]
➢ PON与其他光接入技术的比较
ü EONU16160是一款为楼道部署应用、提供高速宽带互联网 接入而设计的EPON ONU设备，带有16个标准的 10/100Base-T以太网端口和16个VOIP语音FXS接口。这是 一款高效率的EPON客户端设备，通过与用户的网关或计算 机和电话机连接，为用户提供100M的宽带接入和VOIP语音 服务，可以向用户提供数据、语音、视频等多种方式的通信 服务。
ü 上行：把光纤的占用按一定时间长度分成时段，在 每一个时段，只有一台ONU能够占用光纤向OLT发 送数据，其余ONU则关闭激光器。OLT通过发送控 制数据包指定ONU发送数据的时段。
PON基础培训[1]
Ø 点到点数据传输的实现
PON基础培训[1]
Ø PON与其他光接入技术的比较
Central Office Access loop
局端设备 局端设备所占空间
EPON点对多点 OLT一台
一台OLT占1U
占用局端ODF架容量
占用光交接箱ODF容量
占用城域网交换机端口 干线光缆、配线光缆、 管线资源 引入光缆
按照1：64分光比设 计仅仅占用4端口
A面占用4芯，B面 占用4芯
仅仅只占用一个
按照1：64分光比设 计仅仅占用4芯资源
占用256芯资源
Ø PON的传输原理 – 下行
PON技术培训(定稿)
2200220/08//98/9
企业机密
5
5
四、 目前主要网络技术对比
目前已经成熟并且规模商用的PON宽带接入技术主要有EPON和GPON
标准组织 标准建议
支持的速率等级
上行波长 下行波长
下行效率
上行效率
实际下行带宽 实际上行带宽 分光比 光功率预算 协议和封装格式 同步方式 测距方法 业务能力 QoS保证 OAM 互通 网络保护
28dB(Class B+)、32dB(Class C+)
ATM/GEM 125us定长帧 数字开窗法 Ethernet、TDM 高 OMCI ITU-T(FSAN) 50 ms主干光纤保护倒换
EFM工作组 IEEE 802.3ah
EPON
上行：1.25Gbps
下行：1.25Gbps 1310nm 1490nm ~72%，采用： 8B/10B 编码 (20%) ，开 销及前同步码 (8%)
四川电信
FTTB
FTTN
FTTH/O
FTTX进程
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2200220/08//98/9
企业机密
4
4
三、 PON技术主要参数
分光比——目前PON技术可提供的分光比有1:32、1:64、1:128等，常用的分光器有 1:4、1:8、1:16、1:32、1:64；根据网络的组织可选择采用一级分光模式、二级分光模 式（最大二级）；不论何种分光模式，其分光比不得超过系统支持的最大分光比。分光 比越大，单用户分配的带宽越小，衰耗越大，传输距离越小。 波长——光纤系统使用的波长窗口，不同的PON技术所使用的上下行波长分别不同， 目前常用的1310nm、1490nm、1550nm。不同波长光纤其线路衰减系数不同。 光模块功率及收光灵敏度——影响系统的最大插损，目前常用的有PX20、PX20+、 CLASS B+、 CLASS C+模块。 距离——PON系统可传输的全程光缆距离。在其他参数一定的前提下，与分光比成反 比，与光模块功率成正比。 PON口可用带宽——不同 的PON系统，提供的可用带宽不同。用户业务带宽越高， 单PON口所带用户数越少。
PON基础培训教材
A面占用256芯，B面占用256芯
需要6个 占用256芯资源
占用256芯资源
网管 用户端
从局端到用户端统 一综合网管
各种型号的ONU根 据用户需求选择
光电转换器无法网管，6台汇聚交换机 需要分别登录管理，不同的产品有不同 的管理界面
光电转换器
➢ PON 接入拓扑图
EMS PSTN
Video Server
占用光交接箱ODF容量
占用城域网交换机端口 干线光缆、配线光缆、 管线资源 引入光缆
按照1：64分光比设 计仅仅占用4端口
A面占用4芯，B面 占用4芯
仅仅只占用一个
按照1：64分光比设 计仅仅占用4芯资源
占用256芯资源
光电转换器（单纤）点对点 256个光电转换器插卡、48口汇聚交换 机6台 256个光电转换器插卡需要16个插框占 48U，6台汇聚交换机占6U，共需要 54U的空间 占用256端口
IPTV VoIP Internet
OLT
ONU DSLAM
社区机房
ONU DSLAM 机房
企业A
ADSL MODEM
支持ADSL接 入设备下移
密集商务楼
智能楼宇 企业B
ADSL MODEM
➢ PON 典型应用 -光纤到户
IPTV VoIP Internet
OLT
10km/1:64
20km/1:32
✓ GPON: 用复杂的方式为全部的业务提供完美的功 能和性能的支持
国际标准 国内标准
EPON
IEEE 802.3ah，已批准 标准制订工作已完成
GPON
ITU G.984 标准制订工作刚开展
传输速度 业务支持能力 数据封装方式 系统成熟度
需要6个 占用256芯资源
占用256芯资源
网管 用户端
从局端到用户端统 一综合网管
各种型号的ONU根 据用户需求选择
光电转换器无法网管，6台汇聚交换机 需要分别登录管理，不同的产品有不同 的管理界面
光电转换器
➢ PON 接入拓扑图
EMS PSTN
Video Server
占用光交接箱ODF容量
占用城域网交换机端口 干线光缆、配线光缆、 管线资源 引入光缆
按照1：64分光比设 计仅仅占用4端口
A面占用4芯，B面 占用4芯
仅仅只占用一个
按照1：64分光比设 计仅仅占用4芯资源
占用256芯资源
光电转换器（单纤）点对点 256个光电转换器插卡、48口汇聚交换 机6台 256个光电转换器插卡需要16个插框占 48U，6台汇聚交换机占6U，共需要 54U的空间 占用256端口
IPTV VoIP Internet
OLT
ONU DSLAM
社区机房
ONU DSLAM 机房
企业A
ADSL MODEM
支持ADSL接 入设备下移
密集商务楼
智能楼宇 企业B
ADSL MODEM
➢ PON 典型应用 -光纤到户
IPTV VoIP Internet
OLT
10km/1:64
20km/1:32
✓ GPON: 用复杂的方式为全部的业务提供完美的功 能和性能的支持
国际标准 国内标准
EPON
IEEE 802.3ah，已批准 标准制订工作已完成
GPON
ITU G.984 标准制订工作刚开展
传输速度 业务支持能力 数据封装方式 系统成熟度
PON系统基础知识简介
PON系统基础知识简介⼀ PON基础知识1.1 PON技术概念PON(Passive Optical Network)即⽆源光⽹络，⼀种基于点到多点(P2MP)拓朴的技术。
“⽆源”指ODN(光分配⽹络)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。
⽬前的PON技术分为以下⼏种：APON：ATM PON，基于ATM的⽆源光接⼊技术。
上世纪90年代中期由ITU和FSAN提出并标准化，由于容易被⽤户认为只能提供ATM业务，2001年被改称BPON.遵循ITU-T G.983系列标准。
EPON：Ether PON，基于以太⽹的⽆源光接⼊技术。
2000年11⽉成⽴IEEE研究⼩组(即后来的EFM⼯作组)，2004年4⽉⼯作组形成IEEE 802.3ah系列标准。
现统称为IEEE 802.3-2005。
GPON：Gigabit(千兆) PON，基于ATM/GEM的⽆源光接⼊技术。
FSAN在2001年初提出，ITU和FSAN进⾏标准化，遵循ITU-T G.984系列标准。
WDM-PON：基于波分复⽤的⽆源光接⼊技术，尚⽆统⼀标准。
PON技术的特点PON是⼀种接⼊⽹技术，定位在常说的“最后⼀公⾥”，即在服务提供商、电信局端和商业⽤户或家庭⽤户之间的解决⽅案。
PON⽹络的突出优点是消除了户外的有源设备，所有的信号处理功能均在交换机和⽤户宅内设备完成。
⽽且这种接⼊⽅式的前期投资⼩，⼤部分资⾦可以等到⽤户真正接⼊时才投⼊。
它的传输距离⽐有源光纤接⼊系统的短，覆盖的范围较⼩，但它造价低，⽆需另设机房，维护容易。
因此这种结构可以经济地为居家⽤户服务。
优点：1) 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” 。
2) 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。
PON网络技术基础知识介绍
网络保护
50 ms主干光纤保护倒换
未规定
TDM 传输和 时钟同步
内置，支持Native TDM模式，保障TDM业务质量，电路仿真可选
电路仿真 （ITU-T Y.1413 或 MEF 或IETF）
光纤线路检测
OLS G.984.2
无
课程内容
PON技术概述 GPON与EPON GPON基本原理 GPON协议分析 GPON关键技术
ITU-T G.984.2 PMD层规格要求 2.488Gbps下行光接口参数规格要求 1.244Gbps上行光接口参数规格要求 物理层开销分配
GPON标准体系-G.984系列
G.984.5：主要解决未来多业务的接入，包括NGA、视频业务；采取波长预留的方式，使光分配网ODN的价值最大化。 G984.6：解决GPON距离延伸的问题，扩大GPON的服务半径。 G.984.5+G.984.6，增强了GPON的应用范围，延伸了GPON的技术寿命，为后续演进预留了技术基础。
GPON基本特征
遵循标准ITU-T G.984； 点到多点(P2MP)应用的单纤双向光接入技术； ODN无源； 主要传输线路速率下行/上行：2.5 Gbit/s / 1.25 Gbit/s； 分光比1:64（可达1:128）； 采用单纤双波的波分复用技术，支持第三波； 下行中心波长：1490nm ； 上行中心波长：1310nm ； 1550nm可选用于CATV 。 OLT与ONU之间信号传输基于GEM帧封装； 下行广播/上行时分复用，上行带宽分配采用DBA机制；提供五种带宽分配模型； OLT对ONU的设备和业务管理及互通基于OMCI标准接口。
有效带宽
开销
GPON业务承载更高效，下行的有效带宽是EPON的2.55倍，上行是1.37倍。
50 ms主干光纤保护倒换
未规定
TDM 传输和 时钟同步
内置，支持Native TDM模式，保障TDM业务质量，电路仿真可选
电路仿真 （ITU-T Y.1413 或 MEF 或IETF）
光纤线路检测
OLS G.984.2
无
课程内容
PON技术概述 GPON与EPON GPON基本原理 GPON协议分析 GPON关键技术
ITU-T G.984.2 PMD层规格要求 2.488Gbps下行光接口参数规格要求 1.244Gbps上行光接口参数规格要求 物理层开销分配
GPON标准体系-G.984系列
G.984.5：主要解决未来多业务的接入，包括NGA、视频业务；采取波长预留的方式，使光分配网ODN的价值最大化。 G984.6：解决GPON距离延伸的问题，扩大GPON的服务半径。 G.984.5+G.984.6，增强了GPON的应用范围，延伸了GPON的技术寿命，为后续演进预留了技术基础。
GPON基本特征
遵循标准ITU-T G.984； 点到多点(P2MP)应用的单纤双向光接入技术； ODN无源； 主要传输线路速率下行/上行：2.5 Gbit/s / 1.25 Gbit/s； 分光比1:64（可达1:128）； 采用单纤双波的波分复用技术，支持第三波； 下行中心波长：1490nm ； 上行中心波长：1310nm ； 1550nm可选用于CATV 。 OLT与ONU之间信号传输基于GEM帧封装； 下行广播/上行时分复用，上行带宽分配采用DBA机制；提供五种带宽分配模型； OLT对ONU的设备和业务管理及互通基于OMCI标准接口。
有效带宽
开销
GPON业务承载更高效，下行的有效带宽是EPON的2.55倍，上行是1.37倍。
【光通信精品】PON基础培训
– 使用用户环路（用户线） – 分别采用不同的频段，多种接入技术可共存
• 同轴电缆接入
– 典型的是Cable Modem接入 • 接入到用户的部分采用同轴电缆介质 • 保留原CATV节目 • 采用剩余频段传输数据
• 光纤接入技术
– 典型技术 • ATM无源光网络APON • Ethernet无源光网络EPON
• 1975年，格拉斯哥会议，首次提出概念
–76年，曼彻斯特，接入网组网的可行性试验 • 1977年，苏格兰和伦敦地区，较大规模推广应用 • 1978年，正式命名为“接入网组网”
1.3.3 接入网标准的出台
• 制定接入网标准的机构：ITU-T ITU:国际电信联盟（前身CCITT) ITU-T：国际电信联盟标准部
• PON 典型应用 -光纤到户
IPTV VoIP Internet
OLT
10km/1:64
20km/1:32
ONU
30km/1:16
ONU
ONU
• PON 典型应用 - 广电三网合一
IPTV VoIP Internet
CATV
OLT
光发射机
光合波器
集成EOC头端 ONU设备
光节点
EOC客户端设备
PON 基础
1.2 从位置关系理解接入网
• 将用户接入到核心网的网络
• 俗称
– Last mile：从网络指向用户方向，最后一公里 – First mile：从用户指向网络方向，最初一公里 注意：“一公里”是一种形象的称呼，并非实际距离
为一公里。
接入网
核心网
一台设备或是 一个网络
1.3 接入网的产生
• 上行：把光纤的占用按一定时间长度分成时段，在每一个时段，只有 一台ONU能够占用光纤向OLT发送数据，其余ONU则关闭激光器。OLT 通过发送控制数据包指定ONU发送数据的时段。
• 同轴电缆接入
– 典型的是Cable Modem接入 • 接入到用户的部分采用同轴电缆介质 • 保留原CATV节目 • 采用剩余频段传输数据
• 光纤接入技术
– 典型技术 • ATM无源光网络APON • Ethernet无源光网络EPON
• 1975年，格拉斯哥会议，首次提出概念
–76年，曼彻斯特，接入网组网的可行性试验 • 1977年，苏格兰和伦敦地区，较大规模推广应用 • 1978年，正式命名为“接入网组网”
1.3.3 接入网标准的出台
• 制定接入网标准的机构：ITU-T ITU:国际电信联盟（前身CCITT) ITU-T：国际电信联盟标准部
• PON 典型应用 -光纤到户
IPTV VoIP Internet
OLT
10km/1:64
20km/1:32
ONU
30km/1:16
ONU
ONU
• PON 典型应用 - 广电三网合一
IPTV VoIP Internet
CATV
OLT
光发射机
光合波器
集成EOC头端 ONU设备
光节点
EOC客户端设备
PON 基础
1.2 从位置关系理解接入网
• 将用户接入到核心网的网络
• 俗称
– Last mile：从网络指向用户方向，最后一公里 – First mile：从用户指向网络方向，最初一公里 注意：“一公里”是一种形象的称呼，并非实际距离
为一公里。
接入网
核心网
一台设备或是 一个网络
1.3 接入网的产生
• 上行：把光纤的占用按一定时间长度分成时段，在每一个时段，只有 一台ONU能够占用光纤向OLT发送数据，其余ONU则关闭激光器。OLT 通过发送控制数据包指定ONU发送数据的时段。
PON系统设计基础知识
– 保证PON系统内不同用户的基本可用带宽 – 高优先级业务的带宽要优先保证 – 对用户的最大可用带宽进行限速
OLT
1×N
ONU
– 对于FTTH应用，宜将OLT设置为组播复制点
N个ONU带的M个用户共享带宽
• 对于FTTH应用，PON系统内带宽测算公式
m
单 P个 树 ON 可 (业 用 i带 务 带 业 宽 i用 宽 务 业 户 i并 务 数 )发比 i 1
PON系统设计基础知识
中国电信集团公司 2012年3月
主要内容
• PON系统组网
– 组网原则 – 带宽测算 – ONU分类及应用场景 – 网络管理
• ODN设计原则
– 分光方式 – 活动连接头控制 – 光器件选择 – 光纤光缆选择 – ODN链路衰减指标
• 光模块及传输距离测算
– 光模块及光功率预算 – 传输距离测算 – 影响传输距离的因素及控制
SFU-4
HGU-1
HGU-2
AP
宽带上网 iTV 电话 手提
SFU+LAN上行网关
宽带上网 iTV 宽带上网 电话
不提供话音 提供上网＋语音
宽带上网 iTV 电话 手提 宽带上网 iTV 电话 手提
HGU内置AP
HGU+外置AP
ONU应用场景－FTTB
• 根据业务种类和接口类型的不同，MDU（多住户单元）具体型态如下：
中心局 （机楼）
主干光节点
接入点 /交接箱
主干光缆
配线光缆
OLT
•采用“免跳 接”配线设施
•避免同时在楼层(分纤盒) 和户内（光纤插座盒）设 置活动连接点
配线光节点 （小区配线间
/交接箱）
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分光方式－一级分光与二级分光
中心局 （机楼） 主干光节点 接入点 /交接箱 配线光节点 （小区配线间 /交接箱） 用户光节点 （楼宇配线 间/交接箱） 楼层光分纤箱 /接头盒
光纤插座盒 （选配） 水平光缆
用户智能 终端盒
垂直光缆 主干光缆 配线光缆 引入光缆
光缆终端子系统
分段参见接 入光缆网规 划方法
GPON
2488 1244 2200 1000
– 考虑安全冗余，高清、标清 IPTV业务所需带宽取： 12M/路、3M/路
•
对于FTTB应用，应结合组播复制点设置，测算单个PON树内可容纳的最大用户数
带宽测算－PON系统内（FTTH组网示例）
• 假定所有业务的并发比统一取50%
– EPON：按1×64组网，户均业务带宽可达30M – GPON：按1×128组网，户均业务带宽可达34M
PON系统在网络中的位置
SNI 软交换/IMS 平台
BAC BAC VOIP业务流 IPTV业务流 互联网业务流
GPON与XG-PON 共存，或需要承载 CATV时叠加器件
FTTH
UNI
Internet IP城域网 IPTV/全球眼 业务平台
BRAS /SR BRAS /SR L2汇聚 (可选) GE/10G 1×N
ONU应用场景－FTTH
• SFU（单住户单元）
编号 SFU-1 SFU-2 SFU-3 SFU-4
• HGU（家庭网关单元）
CATV RF口 可选 可选 可选 可选 编号
HGU-1 HGU-2
以太网口 POTS口 数量 数量 1 GE/FE 0 4 FE 0 4 FE 2 1 FE 1
以太网口 POTS口 WLAN口 USB口 数量 数量 数量 数量
•
假定直播（高清、标清用户各占50%）业务的并发比取100%，其余业务统一 取50%
– EPON：按1×64组网，户均业务带宽可达27M（开高清） / 18M（开标清） – GPON：按1×128组网，户均业务带宽可达31M （开高清） / 22M （开标清）
•
注：上述带宽均指下行带宽
一般情况下，FTTH应用模式为每户提供20M宽带接入，OLT－ONU之间不存在带宽瓶颈。
光缆终端子系统
1×32
FTTH ONU
不再采用
1×64
OLT
GPON(Class B+) GPON(Class C+) FTTB ONU
1×64 1×64 1×128
考虑向XG-PON1的演进，推荐用C+模块（1×64组网）
不推荐
FTTH ONU
带宽测算－PON系统内
• PON系统内带宽规划原则
– – – – – 应根据不同业务和不同客户群的需求差异分配相应的带宽 保证PON系统内不同用户的基本可用带宽 OLT 高优先级业务的带宽要优先保证 对用户的最大可用带宽进行限速 对于FTTH应用，宜将OLT设置为组播复制点
光分路器
MTU-1 MTU-2
SFU/SBU
DID交换机
SBU-1 AP
AP
WLAN覆盖
企业内部 局域网
宽带 E1专线 电话
宽带
E1专线
电话
宽带 E1专线
宽带
SBU用于单个商户
MTU由多个商户共享
MTU由多个商户共享
自有局域网
PON系统网络管理
• 管理界面
– – – – HGU、1+1 SFU由ITMS、PON EMS共同管理 单端口SFU也需支持TR069，纳入ITMS统一管理 MDU由EMS管理 PON EMS和OLT设备主要负责对PON口相关的参数 的配置和管理，包括工程建设阶段系统参数预配置、 PON网络部署及业务开通阶段参数配置、综合测试以 及综合告警管理配置 – ITMS系统主要负责业务相关的参数的远程配置和管理
中心局 （机楼） 主干光节点 接入点 /交接箱
•采用“免跳 接”配线设施
配线光节点 （小区配线间 /交接箱） 用户光节点 （楼宇配线 间/交接箱）
•避免同时在楼层(分纤盒) 和户内（光纤插座盒）设 置活动连接点
楼层光分纤箱 /接头盒
光纤插座盒 （选配） 水平光缆
用户智能 终端盒
垂直光缆 主干光缆 配线光缆 引入光缆
•
OLT上联带宽=(20户×12M/户+1000户×3M/户)×0.5+3700户×4M/户 ×0.5=9020M OLT上联端口＝2×10GE（双上联）
•
ONU分类
根据ONU的应用场景，主要有以下六种设备类型： • 家庭用户 – SFU（单住户单元）型ONU，主要用于FTTH – HGU（家庭网关单元）型ONU，主要用于FTTH – MDU（多住户单元）型ONU，主要用于FTTB
1×N ONU
N个ONU带的M个用户共享带宽
•
对于FTTH应用，PON系统内带宽测算公式
单个PON树可用带宽 (业务i带宽 业务i用户数 业务i并发比)
i 1 m
单个PON树可用带宽
技术
线路速率 （Mbps） 可用带宽 （Mbps） 下行 上行 下行 上行
EPON
1250 1250 950 900
– 对于EPON系统，采用PX20+光模块 – 对于GPON系统，采用不低于Class C+等级的光模块
• • •
采用GPON 进行FTTH建设，逐步停止EPON OLT扩容 对于FTTH 应用，推进异厂商OLT与ONU互通组网 EPON、GPON可共OLT平台
OLT OLT EPON(PX20) EPON(PX20+)
ONU
1×N
ONU
一级分光
ONU
1×N
ONU
ONU
1×M
ONU
OLT
1×N
ONU
1×M
可下移至 主干光节点
1×N
ONU
二级分光
ONU
1×M
ONU
ONU
1×M
ONU
ODN
光分路器级联后总的 分路数不得大于系统 设计的最大光分路数
分光方式－灵活选择
• 一级分光方式
– 优点：光分路器集中设置，便于集中维护；结构简化，便于故障定位 – 缺点：为提高分光器端口实装率，分光点宜设置在较高位置，相应增加 配线光缆的投资；光分路器集中设置，分光设施体积相对较大，对其安 装条件具有一定要求 – 适用场景：新建住宅楼宇区，以及商务楼、别墅区
HGU SFU OLT
主要内容 • PON系统组网
– – – – – – – – – 组网原则 带宽测算 ONU分类及应用场景 网络管理 分光方式 活动连接头控制 光器件选择 光纤光缆选择 ODN链路衰减指标
• ODN设计原则
• 光模块及传输距离测算
– 光模块及光功率预算 – 传输距离测算 – 影响传输距离的因素及控制
OLT
光分路器
MDU放楼宇内或路边，属于局端设备 MDU-1 五类线入户 LAN上行 网关 MDU-2 五类线入户 MDU-3 双绞线入户 Modem 分离器
LAN 上行 网关
宽带上网
五类线 混线
DSL上行 网关
iTV 电话 手提
宽带上网
电话
MDU+LAN上行网关
• 二级分光方式
– 优点：节省配线光缆投资；一级、二级分光设施体积相对较小，利于选 点谈判 – 缺点：分光设施较分散，不利于集中维护；故障定位比一级分光要难 – 适用场景：二次进线楼宇区，以及农村区域
活动连接头控制
• 根据OLT设置位置及覆盖距离、设计分光比，有效控制活接头数量
•采用“免跳接” 配线设施
•
商业用户 – SBU（单商户单元）型ONU，主要用于FTTO – MTU（多商户单元）型ONU，主要用于FTTO – 注：在商业用户不需要TDM业务时，SFU、MDU也可以用于商业用户
移动基站回传 – CBU（蜂窝回程单元）型ONU
•
上述各类型ONU的网络侧接口可分为EPON、GPON、10G-EPON等。
业务及开通 相关系统 故障受理及处 理相关系统
ITMS
综合告警 系统 PON EMS
•
网管系统配置
– 每个本地网一个厂家的设备集中建设一套网管系统， 监控该厂家的OLT及ONU设备；当某厂家在本地网内 只有SFU/SBU/HGU设备时，可不单独设置网管系统， 由OLT设备及其网管系统、ITMS进行管理 – 在本地网网络监控中心设置网元管理系统(EMS)，根 据维护和管理需要可配置远程终端 – 禁止在远程终端上进行网络和业务配置等复杂操作
4 FE 4(或2) FE 2(或1) 1(或2) 2(或1)
OLT
CATV RF口
可选 可选
1 0
0
• HGU支持TR069远程管理，SFU也将 要求支持TR069远程管理 • 根据业务需求、家庭布线环境灵活选 择SFU/HGU型号
光分路器
LAN上行 网关
SFU-1
SFU-2
SFU-4
HGU-1
HGU-2
AP
宽带上网 iTV 电话 手提
宽带上网 iTV
宽带上网
电话
宽带上网 iTV 电话
手提
宽带上网 iTV 电话 手提
SFU+LAN上行网关
不提供话音
提供上网＋语音
HGU内置AP
HGU+外置AP
ONU应用场景－FTTB
• 根据业务种类和接口类型的不同，MDU（多住户单元）具体型态如下：
CATV RF口 可选 可选 0 编号 以太网口数量 ADSL2+口数量 VDSL2口数量 POTS口数量 MDU-1 8/16/24 FE 0 0 0 MDU-2 8/16/24 FE 0 0 8/16/24/32/48 MDU-3 0 16/24/32/48/64 16/24/32/48/64 24/32/48/64 (注：上表中的数量均表示固定式设备或插卡式设备中板卡的接口数量。) • • 以太网接口的MDU分为盒式固定式(1U)、盒式插卡式(1U)、 小型插卡式(2U) DSL接口的MDU分为小型插卡式(2U)、中型插卡式(2U+)