光接入技术

光接入技术的思维导图，光接入网OAN；重点解决电话等窄带业务的有效接入，同时解决调整数据业务、多媒体图像等宽带接入业务；OAN泛指交换机到用户之间的馈线段、配线段和引入线的部分或全部以光纤实现接入的系统

光接入技术

• 光接入技术概述
  • 基本概念
    • 光接入网OAN；重点解决电话等窄带业务的有效接入，同时解决调整数据业务、多媒体图像等宽带接入业务；OAN泛指交换机到用户之间的馈线段、配线段和引入线的部分或全部以光纤实现接入的系统
    • 参考配置：G.902 有UNI SNI Q3
    • 光纤接入网组成：局端光线路终端OLT 用户端光网络单元ONU 光配线网ODN 光纤
    • 光接入网特点：点到多点传输系统，介质共享；下行广播（时分复用传送信元流）；上行：各种多址技术
  • 光接入网基本网络单元
    • OLT：【核心功能】数字交叉连接功能、传输复用功能（G.902没有交换功能！！！）和ODN接口；【业务功能】：业务端口功能；【公共层功能】：供电和OAM功能
    • ODN：为ONU和OLT的物理链路提供光传输媒介
    • ONU:【核心功能】用户和业务复用功能、传输复用功能、ODN接口功能【业务功能】提供用户端口功能【公共层功能】供电和OAM功能
  • 光接入网的传输技术：【空分复用】：上下行分别使用一根光纤；【时分复用】：固有问题每个ONU与OLT距离不等->传输时延不同->到达OLT的相位不同 因此对OLT有以下要求：完善测距技术等；【波分复用】
  • 光接入网的分类：无源光网络PON（ODN全部由无源器件组成）、有源光网络AON(特点：传输容量大、传输距离远、技术成熟、给有源器件供电麻烦)
  • 光纤接入网的应用：光纤到路边FTTC 光纤到楼FTTB 光纤到家/办公室FTTH/O
  • PON系统
    • 【OLT与ONU之间的传输】：TDM/TDMA；【下行信道】时分复用【上行信道】TDMA
    • PON的关键技术：测距技术、快速比特传送技术、突发信号的收发、扰码技术、媒介接入控制（MAC）技术
• APON
  • APON概述
    • 给予ATM的无源光纤网路；支持多业务、多比特接入和宽带、透明数据传送；标准规范：ITU-T G.983
    • G.983基本特点：
      • 基于ATM信元
      • 支持对称和非对称的工作方式：155.520Mb/s 155.520/622.080
      • 双向通信：波长1310nm区（空分复用/双纤单向）；上信：1310 下：1550 （波分复用/单纤双向）
      • 【无放大器最大距离】：20km；【最高32个用户光分支】【利用波长分配增加业务能力】
      • 传输技术：上行下行均采用TDM
    • APON关键技术：测距和快速比特同步技术
  • 基于TDMA的APON的系统结构
    • 下行方向：采用点到多点广播方式；由ATM交换机来的ATM信元-->OLT-->OLT将其组装成帧-->广播的方式，用1550波长区发送到下行信道上......
    • 上行方向:猝发模式；网络终端的用户数据由相应的AAL适配成ATM格式-->ONU将ATM信元装配成APON格式，通过1310nm波长155.520的速率
  • APON帧结构
    • 下行链路:连续的时隙流组成 155.520Mbit/s 56个ATM信元 2个PLIAM（物理层操作、管理和维护）信元；622Mbit/s 224个ATM信元 8个PLOAM信元
    • 上行链路：采用TDMA方式 53个ATM
• EPON
  • 概述
    • 物理层采用PON技术 在链路层使用以太网协议；成本低、带宽高、扩展性强、灵活快速的服务重组、与现有以太网的兼容性、方便管理
    • EPON基本指标：单模光纤上，以1000Mbps速率，分路比1：32 传输距离10km；单模光纤，1000Mbps速率 分路比1：16 20km；G.652单模光纤；上行：1310nm 下行：1490nm
    • EPON基本特点：OLT与ONU之间信号传输基于IEEE 802.3以太网；传输线路速率 上下行均为1250Mbit ；以MAC控制子层的MPCP机制为基础；逻辑分光比：1：32（1：64）
  • 系统结构:双向通信方式：单纤双向（强制）波分复用 上行1310nm 下行1490nm 另外还可以在这个芯上下行叠加1550nm传递模拟电视信号
  • 数据传输
    • EPON传输可变长以太帧（64~1518字节），EPON帧为定时长帧（2ms）
    • 下行：固定长度帧的连续数据流（2ms）内含多个不同长度以太帧（时隙）+头部（OUN标识符和同步头）＋校验部分
    • 上行：TDMA技术，帧长度2ms
  • 工作原理
    • 下行：广播方式
      • ONU注册成功分配一个唯一的LLID
      • 每一个分组开始之前添加一个LLID
      • OLT接收数据比较LLID注册列表，ONU接收数据时，仅接受符合自己的LLID的帧或者广播帧
    • 上行;TDMA方式
      • OLT接收数据前比较LLID注册列表
      • ONU在由局方设备统一分配的时隙中发送数据帧
      • 分配的时隙补偿各个ONU距离的差距，避免了各个ONU之间的碰撞
  • 10G EPON
    • IEEE802.3av
      • 非对称
        • 下行：10Gbps 上行：1Gbps
        • 下行中心波长1577nm 上：1310nm
      • 对称
        • 下行：10Gbps 上行：10Gbps
        • 下行中心波长1577nm 上：1270nm
• GPON
  • 概述
    • 吉比特无源光网络；下行：2.488Gbps 上行：1.244Gbps；适配协议ITU-T G.7041;多业务多承载；目前最理想的宽带光纤接入网技术
    • 为什么选GPON
      • 三大优势：远距离；高带宽；分光特性
      • 三网融合的上佳方案
      • GPON标准完善，综合业务支持好，技术要求高；全球大运营商的选择
    • 性能参数
      • 异步传输速率：0.15552Gbps 0.62208Gbps 1.24416Gbps 2.48832Gbps
      • 最大物理距离：20km
      • 分光比：1：64 1：128
    • 标准协议：ITU-T G.984.1 G.984.2 G.984.3 G.984.4
  • 原理--数据复用
    • WDM单纤双向（强制）；上：1310nm 下：1490nm
    • 分离同一根光纤上多个用户的来去方向的信号采用两种复用方式
      • 下行数据流采用广播技术，帧长125um；所有ONU都能收到相同的数据，但通过ONUID来区分不同的ONU数据，ONU通过国旅接收属于自己的数据
      • 上行数据流采用TDMA 每帧9120个时隙
  • 协议栈
    • 参考模型：传输汇聚子层GTC：GTC成帧子层、GTC适配子层；物理媒质层（PM层）
    • GPON封装方式
      • 5字节帧头：PLI(12bit 净荷长度) Port-ID（12bit 提供4096个不同的端口） PTI（3bit 净荷类型 最高位OAM信息 ；次高位指示用户数据是否发生拥塞；最低位 1表示帧的末尾）
      • L字节净荷
    • 基本协议概念
      • 【1】T-CONT传输容器；分四类：【2】固定带宽、保证带宽，保证/不保证带宽、尽力转发、混合方式【3】T-CONT主要从带宽角度而不是从业务种类来划分；【4】每一个T-CONT用Alloc-ID标识
      • DBA 动态带宽分配，采用集中控制方式
      • Gemport：承载流的一个通道；GEM与ATM类似也是面向虚连接的
  • 复用示意图
  • 帧结构
    • 物理层：上下行均是定长的TDM帧125us
    • 帧结构
      • GPON帧信息
        • 数据信息
          • 下行帧净荷类型分有两种：ATM信元、GEM信元
          • 上行：ATM信元、GEM信元、DBA帧
        • 控制信息：OMCI EOAM PLOAM
      • 数据信息都是在净荷中，而控制信息有的在净荷中有的在帧头中
  • 10G GPON,G.987
    • 非对称：XG-PON1 上：2.5Gbps （1270nm）下10Gbps（1577nm）
    • 对称：CG-PON2 上下：10Gbps
• APON GPON EPON的对比