下一代光网络关键技术

DWDM系统主要工作在C波段和L波段，
• 8/16/32/40波DWDM工作在C波段，通道间隔100GHz，波长间隔0.8nm； • 80波DWDM工作在C波段，通道间隔为50GHz，波长间隔0.4nm； • 160波DWDM同时工作在C波段和L波段，C波段和L波段各80波，通道间隔均为50GHz，波长间隔 0.4nm。
7、WDM-PON
下行方向：OLT将多个波长 信号进行合波，通过单根光纤 连接到RN设备。RN设备中包 括光复用器件、解复用器件， 用于将每一个不同的波长进行 分离，再送往ONU中，每个 ONU采用相应的波长通道独立 收发数据。 上行方向：来自于每一个 ONU的不同波长光信号，在RN 设备上进行合波，合波后的光 信号通过一根光纤上联到OLT。
WDM-PON网络由OLT、ORN（Optical Remote Network）和ONU组成，其网络结构 如下图所示。
10G PON关键指标
项目 EPON 10G EPON 非对称式 10G/1.25G 8B/10B (80%)上行； 64B/66B(97%)下行 1:64/128 1575-1580nm/1260-1360nm 对称式 10G DS/10G US GPON 10G GPON 速率(下行/上行） 上行线路编码 (效率) 分光比 波长（下行/上行） 1.25G /1.25G 2.5GG/1.25G 10G/2.5G
2、EPON技术
2004年6月IEEE 802.3ah标准正式颁布，定义了两种光接口
• 1000Base-PX10-U/D • 1000Base-PX20-U/D
波长分配
• 下行使用1490nm：携带下行数据、语音和数字视频业务； • 上行使用1310nm：携带上行用户语音信号和点播数字视频、下载数据的 请求信号； • 1550nm：提供CATV业务或者DWDM业务。
TDM-PON
远端节点采用光分路器分光
用户利用不同的时隙收发数 据 单波长传输速率提高到40G
TDM-PON
下行传输主要特征
局端
ONU 1
1
User 1
1.点对多点广播式传输 2.端口地址被用作数据 包ID 3.用户只能获取属于自 己的数据包
OLT
2
1
2
3
分路器
2
1
2
3
ONU 2
2 2
User 2
6、10G GPON技术
（3）光功率预算 N1和N2两种光功率预算等级
• N1对应低功率预算模型，最小损耗为14dB，最大损耗29dB。 • N2对应高功率预算模型，最小损耗16dB，最大损耗31dB。
E1和E2等级
• 专门用于XG-PON和1G GPON网络共存时的ODN网络光功率预算 • E1等级最小损耗18dB，最大33dB； • E2等级最小损耗20dB，最大损耗35dB。
10G与1G EPON的共存
OLT ONU
Tx Tx
10G EPON
10G EPON
MAC
（DBA）
1G 1G 10G
1G/10G 1G
EPON
EPON
Rx
10G EPON EPON
EPON 和10G EPON采用TDM方式共存 同一10G EPON PON口下可同时接入10G ONU和1G ONU 保护投资 同一PON口下，只要有一个用户升级到10G EPON，那么所有用户都会切换到10G口上；升级时 所有用户配置数据要重做； 共存时EPON用户带宽对10G EPON带宽有影响（EPON 用户带宽到500M时，10G EPON带宽 只有5G）
NRZ 1:64/128 14801500nm/12901310nm 20km(1:64) Class B+/C+ ITU-T G.984
NRZ 1:64/128 1575-1580nm /12601280nm 20km(1:64) N1/N2 ITU-T G.987
最大传输距离 光功率预算 标准
20km（1：64） PRX 10/20/30 IEEE 802.3av
10G GPON与GPON的共存
GPON -> 10G GPON 采用WDM方式共存 1、增加10G GPON用户 时，对GPON的用户不影 响，无需重新配置用户 数据 2、光模块的技术复杂 度低，只需两个波，没 有双速率接收的难点； 但增加了WDM的成本和 功率预算要求

10G GPON
10G GPON
• 光通道插入损耗低于20dB，使用1:16分光比时信号传输距离为10km。
第二种：中功率预算等级
• 光通道插入损耗低于24B，使用1:16分光比时信号传输距离为20km，或者使用1:32分光比 时信号传输距离为10km.。
第三种是高功率预算等级：
• 光通道插入损耗低于29B，使用1:32分光比时信号传输距离为20km.。
SNI UNI
FTTH
IP/以太 业务网络 OLT TDM 业务网络 ODN
ONU 家庭
FTTO
ONU
公司/ 办公室
FTTB
ONU 楼宇
CATV 业务网络
根据复用方式 的不同，分为 时分复用TDMPON、波分复 用WDM-PON、 正交频分复用 OFDM-PON等。
核心网
基于PON的光纤接入网络
用户
3
ONU 3 User 3
TDM-PON
上行传输主要特征
1.时分复用(TDMA)
局端
OLT 1 1 2 2 2 3
分路器
1
ONU 1
1
User 1
2.数据在属于自己的时隙 里传输
3.光信号在分光器处进行 耦合 4.冲突检测与避免
2 2 2
ONU 2
2 2 2
User 2
时隙
3
ONU 3 User 3
6、10G GPON技术
基于GPON的下一代PON系统，称为NG-PON。
• NG-PON技术分为两个标准阶段，第一个阶段是与GPON 共存，公用一个ODN的NG-PON1； • 第二阶段是基于完全新建ODN网络的NG-PON2。 • 通常所说的10G GPON就属于NG-PON1阶段，在ITU-T中 的标准号对应ITU-T G.987.X系列和ITU-T G.988系列，又 称为XG-PON系列。
6、10G GPON技术
（1）传输速率
• 根据ITU-T所指定的下一代光接入网发展计划，基于XGPON技术的NG-PON1分为两个阶段，分别为XG-PON1和 XG-PON2。 • XG-PON1为非对称系统，上行通道速率为2.5Gbps，下 行通道为10Gbps。 • XG-PON2为对称系统，上下行通道速率均为10Gbps。
8、OFDM-PON
将数据调制到正交的子载波 上，提高频带利用率; 不同的子载波既可以分配给 不同的用户，也可以分配给 不同的业务种类。 实时系统需要较复杂的高速 DSP处理，不适于接入网应 用。
二、下一代骨干光网络
NGB采用DWDM技术构建覆盖全国的骨干网络光传输层
• 业务流量较大的北京到上海之间使用最大容量达到6.4Tbps，80个波长的DWDM 系统，单波长带宽颗粒度最小为40Gbps。全国其他范围内使用容量为1.6Tbps， 160个波长的DWDM系统，单波长带宽颗粒度最小为10Gbps。
4、PON的关键技术
（1）多点控制协议
授权处理过程： 1.OLT处于主地位， 控制ONU的发送时 间； 2.ONU处于从地位， 在OLT授权下才能 发送帧。
4、PON的关键技术
（2）测距技术
• EPON系统上行为多点到一点的拓扑结构，采 用TDMA方式，每个ONU发送时隙与OLT分配 的时隙必须一致，从而防止各个ONU上行数 据发生碰撞，这就要求ONU侧的时钟应该与 OLT侧的时钟同步。 • 为达到同步，首先要进行测距，然后再对时 钟进行修正。 • EPON系统的测距采用时间标签法，即用ONU 反馈一个时间标签的方法来测量环路延迟， 从而得到ONU到OLT的距离。
GPON
未来集Leabharlann Baidu在 光模块中
GPON
WDM
6、10G GPON技术
（2）波长规划
• XG-PON系统的波长规划同10G EPON，上行通道波段为1260~1280nm； 下行通道波段为1575~1580nm，如果有室外部署应用，下行通道波长 可以扩展到1575~1581nm波段。 • XG-PON系统工作的波段一般称为“基础波段”，其他波段称为“增强 波段”，用于传输1G GPON信号和CATV信号。 • 基础波段与增强波段之间有一个保护频带隔离，一般在终端上使用波 长阻塞滤波器，以获得较好的信号间隔离度，从而解决干扰信号问题。
• 非对称模式，下行速率10Gbps和上行速率1Gbps； • 对称模式，上下行速率均为10Gbps。
双模速率
• 10Gbps和1Gbps速率共存的模式，称为双模速率。 • 具体实现：通过在1G EPON网络的局端增加10G EPON的OLT板卡，并在用户端加 入10G EPON的ONU设备来实现。
8B/10B (80%) 1:32/64 1480-1500nm /1260-1360nm 20km（1：32） PX 10/20/20+ IEEE 802.3ah
64B/66B(97%) 1:64/128 1575-1580nm /1260-1280nm 20km(1:64) PR 10/20/30 IEEE 802.3av
5、10G EPON技术
10G EPON标准：IEEE 802.3av
• 应用场景：高密度用户接入、高分光比要求。 • 对原有1G EPON标准的改进：相关技术参数、物 理层指标、光功率预算。 • 满足未来光接入网对更高传输带宽、更远传输距 离的要求。
5、10G EPON技术
（1）传输速率 IEEE 802.3av确定了两种物理层模式：
3、GPON技术
GPON系列标准：G.984.1和G.984.2，G.984.3和G.984.4标准。
G.984.2标准：规范了GPON的物理层要求：
• 系统下行速率为1.244Gbps或2.488Gpbs • 上行速率为155Mbps、622Mbps、1.244Gbps或2.488Gpbs。
G.984.3标准：帧格式、测距技术、动态带宽分配等功能。 G.984.4：对GPON系统的管理控制接口进行了规范。

（2）波长规划
波长分配： 1G：下行1490nm，上行1310nm 10G：下行1577nm，上行1270nm
1G和10G下行采用不同的波长 1G和10G上行波长冲突，采用TDMA方式共享同一波道 OLT需支持双速率突发接收
5、10G EPON技术
（3）光功率预算 第一种：低功率预算等级
NGB城域网按照不同等级的城市，在每个城市采用DWDM 技术构 建城域光传输网络OTN
• 120 万用户的城市配置容量为1.6T 的传输系统，60 万用户的城市配置800G的系 统，30 万用户的城市配置400G 的系统。
1、DWDM传输网络
WDM系统工作在1550nm窗口，分为三个波段：
• S波段1460～1528nm，C波段1530～1565nm，L波段1565～1625nm。
4、PON的关键技术
（3）自动发现技术
• EPON系统中，ONU的自动发现和注册是非常重要的：系统开通运行后 增加新的ONU，或者故障修复后的ONU重新加入到系统中时，希望这 些ONU能够自动的加入，而不影响正常工作的其他ONU。 • IEEE 802.3ah对ONU的自动发现做了相关规定，要求系统在很短时间内 （60s）自动完成对新ONU的发现和注册，不需要人工干预，并且新 ONU的加入不影响运行中的ONU。 • 系统要求能够根据ONU距离OLT最远距离，优化ONU自动加入的相关 参数，支持最远距离为30km的ONU自动发现加入。
基于广电的下一代光 网络关键技术
金立标 中国传媒大学
提纲
下一代无源光接入网
• TDM-PON：EPON、GPON、10G EPON、10G GPON • WDM-PON • OFDM-PON
下一代骨干光网络
• DWDM传输网 • 光传送网（OTN）
FTTH接入的规划
一、下一代无源光接入网
1、PON系统结构
7、WDM-PON
WDM-PON：NG-PON2
• WDM-PON属于NG-PON的第二个研究阶段，即基于完 全新建ODN网络的NG-PON2。 • WDM-PON则是在充分利用光纤资源的前提下，采用 虚拟点对点通信原理，使用波长作为用户端ONU的标 识，每户独占带宽，从10Mbps~1Gbps不等，最高可 达10Gbps。