通信科技公司FTTH技術原理提綱綜述TDMPON的通用基本特性BPONEPONGPONTDMPON的通用增強特性比較分析FTTH技術分類FTTH是接入網中一類技術的總稱，具體的選項很多。點對多點光纖接入技術

——PON的通用特性點對點方式：需要2N個收發模塊，光纖總長度為N*(D1+D2)。點對多點方式：需要N+1個收發模塊，光纖數量為(D1+N*D2)。假設有32個用戶，D1的距離為5000m，D2的距離為50m，則：點對點方式需要64個光模塊，點對多點方式僅需要33個光模塊，節約近50％；點對點方式需要（5000＋50）×32＝176000m光纖，點對多點方式僅需要5000＋50×32＝6600m光纖，節約光纖超過96％。總體來看，PON技術的關鍵是在線路中引入了無源的分路器，這使得系統設備的理論成本和線路成本均可以較傳統的P2P技術有較大幅度的優化，還可以增強OAM能力和QoS水平；另外，由于分路器是無源器件，維護簡單，環境適應能力強。熔錐型光波導型點對多點光纖接入技術

——PON網絡的光纖分路技術兩種常用的無源光分路器（Splitter）：器件功能：將一路輸入光信號進行光功率分割，分成多路輸出（可以等分，也可以按照需要定制功率分配比）典型的分路器實現1：2到1：32的分光器件特點：無源器件，不需要供電，環境適應能力較強兩種常見的分路器熔錐型分路器優點：技術成熟，成本低。分光比可以根據需要制作，可制作不等分分路器。缺點：損耗對光波長敏感。均勻性較差，不能確保均勻分光，可能影響整體傳輸距離。插入損耗隨溫度變化變化量大（TDL）多路分路器（如1×16、1×32）體積比較大，可靠性也會降低，安裝空間受到限制。平面光波導功率分路器（PLC）優點：損耗對傳輸光波長不敏感。分光均勻。結構緊湊，體積小。單只器件分路通道很多，可以達到32路以上。多路成本低，分路數越多，成本優勢越明顯。缺點：器件制作工藝復雜，技術門檻較高。相對于熔融拉錐式分路器成本較高，特別在低通道分路器方面更處于劣勢。兩種分路器的比較ODN的確切含義ODN是IFPON接口之間的所有線路設施的總稱，不等同于分路器。TDMPON的主要技術分支相同的拓撲——無源P2MPBPONEPONGPON封裝協議不同FSAN提出，ITU-T標準化；ATM封裝；目前標準化最完善；沒有得到市場認可。IEEEEFM工作組標準化，編號802.3ah；以太網封裝；標準完善；產品開始在市場上迅速應用。FSAN提出，ITU-T標準化；ATM、GEM封裝；標準較完善；支持廠家極少。在這些PON之前，還有ITU-T窄帶PON標準（G.982）。BPON的眾多技術被其它PON所直接繼承引用。GEPON是特定環境下對符合IEEE802.3ah的PON的強調性質的表述。提綱綜述TDMPON的通用基本特性BPONEPONGPONTDMPON的通用增強特性比較分析TDMPON的雙工方式EPON系統采用WDM技術，實現單纖雙向傳輸（強制）。ITU-T定義的TDMPON允許采用雙纖，但現實中很少采用。波長分配方案普遍遵循ITU-TG.983.3標準。1490nm1310nm1550nmDataDataCATV思考：為什么將CATV信號安排在1550nm？廣播方式TDMPON的下行數據在ONU注冊成動后分配一個唯一的識別碼；ONU接收數據時，僅接收符合自己的識別碼的幀或者廣播幀。TDMPON的上行數據TDMA方式原則：任一時刻只能有一個ONU發送上行信號，系統才能正常工作不同的ONU分配不同的時間片，輪流發送上行數據；每個ONU發送上行數據的時間片可以是動態的，時間片的大小和多少在宏觀上表現為帶寬的大小由于數據速率非常高，因此細微的由ONU的距離不同而產生的時延應該在發送上行數據的時候予以考慮——需要測距突發模式的光模塊概念在常規的光通信中，光信號是連續的，即是沒有數據，也在發送特定的信號模板；在PON中不能這樣，每個特定時刻必須只能有一個ONU發送上行數據才能正常通信，所以PON中需要突發光模塊。ONU發送端：開關時間要求很短OLT接收端：適應不同強度的信號（差別很大）突發模式光模塊的設計難點示意TDMPON的局遠端設備分工OLT和ONU共同組成一個協調工作的系統OLT在PON系統中居于控制地位，ONU在PON系統中居于從屬地位OLT主導完成下列工作：注冊，測距，同步，帶寬分配，管理維護等提綱綜述TDMPON的通用基本特性BPONEPONGPONTDMPON的通用增強特性比較分析BPON的標準G.983.1建議1998年10月，主要規定了標稱線路速率、光網絡要求、網絡分層結構、物理媒質層要求、匯聚層要求、測距方法和傳輸性能要求等。G.983.2建議1999年，即“APON的ONT管理和控制接口規范”，主要從網絡管理和信息模型上對APON系統進行了定義，以確保不同廠商的設備可實現互操作。G.983.3建議對BPON系統物理層光波段進行了重新分配。G.983.4建議BPON的DBA算法通信機制G.983.5建議BPON的保護方式G.983.6建議BPON的ONT管理和控制接口（OMCI）G.983.7建議帶有DBA功能的ONT的OMCIG.983.8建議BPON的OMCI增強功能BPON概況右圖：對稱155M速率BPON的幀結構示意BPON以ATM作為承載協議。兩種速率模式對稱155M下行622M，上行155M下圖：BPON的協議結構BPON的不足數據傳送效率低在ATM層上適配和提供業務復雜帶寬不足，擴展性較差效率低、技術復雜、成本高，不適合向所有用戶推廣應用提綱綜述TDMPON的通用基本特性BPONEPONGPONTDMPON的通用增強特性比較分析EPON的標準化——EFMEthernetintheFirstMile——IEEE802.3ah概念辨析：EPON與GEPONEPON的控制——MPCPOLT和ONU之間的一種控制機制，用于協調數據的有效發送和接收。MPCP的兩種操作模式：自動發現模式——用來檢測新連接的ONU，測量環路延時和ONU的MAC地址普通模式——給所有已經初始化的ONU分配傳輸帶寬GATE（OLT發出）REPORT（ONU發出）REGISTER_REQ（ONU發出）REGISTER（OLT發出）REGISTER_ACK（ONU發出）五種類型的MPCP幀MPCP的初始化階段——自動發現和測距自動發現完成自動發現過程后才使能數據通路周期性進行自動發現補償因ONU距離不同而產生的時延差異：RTT（RoundTripTime）在注冊過程中，ONU對新加入的ONU啟動測距過程OLT使用RTT來調整每個ONU的授權時間靜態測距和動態測距RTT=(T3-T1)-(T2-T1)=T3-T2MPCP的正常工作模式——DBADBA——動態帶寬分配，DBA的實現算法不在EPON規范內要求DBA的兩種實現機制Report方式：廣泛采用，精確控制（SR-DBA）Idle幀檢測方式：很少采用（NSR-DBA）DBA是由OLT全局控制的，不同于以太網的帶寬爭用機制EPON的增強特性——多LLID技術什么是多LLID技術每個ONU分配一個以上的LLID，將一個物理ONU劃分為多個邏輯ONU使用，可以實現按端口甚至按業務區分服務質量的能力為什么采用多LLID在EPON的工作范圍內，所有業務調度和管理都是以LLID為依據的，其它的標記（如802.1ptag）并不能被識別和處理標準中對多LLID技術的規定國標送審稿（2005.5.26）B.1.2——“每個ONU至少支持一個LLID”多LLID在什么場合有用在單純提供數據業務的FTTH應用場合，多LLID確實沒有明顯的作用大多數場合的FTTH需要提供包括語音、數據、視頻等多種業務，此時，多LLID將顯示出極大的技術優勢在FTTB的應用場合，多LLID將對不同用戶的管理和控制提供直接的技術保障多LLID技術的兼容性可以實現兼容單LLID，不會對互通性造成影響EPON的增強特性——其它加密一般公認可以采用AES-128加密也有人認為可以簡單地采用churning方式OAMOAM信息由OAM協議數據單元（OAMPDU）承載，OAMPDU包含的控制和狀態信息可用于管理、測試和診斷已激活OAM功能的鏈路。EPON的OAM主要包括：遠端故障指示、遠端環回、鏈路監控等FEC通過對Ethernet幀的FEC編碼來獲得更高的功率預算最沒用的功能（通過帶內方式實現，占用有效帶寬；接入網側的傳輸距離不是主要矛盾）提綱綜述TDMPON的通用基本特性BPONEPONGPONTDMPON的通用增強特性比較分析ITU-T的GPON標準系列G.984.1——概述（2003.3）業務方案、參考配置、基本技術要求、保護方式G.984.2——PMD層（2003.3）基本要求、和TC層的相互作用G.984.3——TC層規范（2004.2）層次模型、復用機制、TC幀結構、激活方式、OAM功能、安全性、FECG.984.4——OMCI（2004.6）管理信息庫MIB、ONT管理控制通道、ONT管理控制協議GPON技術分析GPON采用125s定長的幀結構，每秒8千幀（承載TDM業務是強項）GEM（GPONEncapsulationMethod）是GPON技術優勢的集中體現，它直接采用了GFP的技術（ITU-TG.7041）。GPON的技術基本成熟，但是目前缺乏商用的芯片和符合要求的器件來開發商用系統。國內行標的調整：僅要求GEM工作模式僅要求對稱1.25G和下行2.5G/上行1.25G兩種模式加密算法未強制要求AES-128后續的介紹都以國內行標為準！GPON物理層性能概況傳輸媒質：G.652光纖。傳輸方法：推薦單纖線路速率下行：1244.16Mbit/s或2488.32Mbit/s上行：1244.16Mbit/s線路碼型：NRZ工作波長下行：單根光纖1480～1500nm，雙根光纖1260～1360nm上行：1260-1360nm當光分路比為1:16時，GPON應支持20km的最大物理距離；當光分路比為1:32時，GPON應支持10km的最大物理距離。在不考慮光功率預算的條件下，GPONTC層可支持的最大分路比應為1:128。GPON的ONT功率控制OLT接收機要求在1244.16Mbit/s或更高速率情況下采用APD，這樣接收機必須在高速率下為突發模式接收提供高靈敏度和大動態范圍。GPON的ONU輸出功率有三種模式。PMD可以在任何一種模式下直接操作。PMD能執行任何一種需要進行的操作，以達到以下規定的范圍內的輸出功率。模式0：正常值（表3～表6規定的最小/最大平均發射功率)；模式1：Low1=正常值–3dB；模式2：Low2=正常值–6dB。OLT測量每一個ONU突發的平均光功率P，并將測量結果和閾值（TL和TH）進行比較，并發送以下三種指示之一：P>TH：功率高指示P<TL：功率低指示TL<P<TH：功率正常指示注：TL為必選（單閾值操作），TH為可選（雙閾值操作)。功率調節機制具有以下優點：降低了OLT接收機的動態范圍要求當ONU工作在低功率模式下，激光器壽命增加且功率消耗降低。GTC的概況垂直角度來看，GTC層包括兩個子層：GTC成幀子層和TC適配子層。從另一個角度來看，GTC包括管理用戶業務流、安全和OAM特性的C/M平面和承載用戶業務流的U平面。在GTC成幀子層中，根據在GTC幀中的位置可分為GEM塊、嵌入式OAM和PLOAM塊。嵌入式OAM、PLOAM和OMCI屬于C/M平面，除OMCI外的GEMSDU屬于U平面。DBA控制模塊被定義為一個通用功能模塊，該模塊負責完成整個ONU報告DBA功能。C/M平面協議棧GTC系統的控制和管理平面包括3個部分：嵌入式OAM、PLOAM和OMCI。嵌入式OAM和PLOAM通道管理PMD和GTC層功能，而OMCI提供了一個統一的管理上層（業務定義）的系統。嵌入式OAM通道由GTC幀頭中格式化的域信息提供。因為每個信息片被直接映射到GTC幀頭中的特定區域，所以OAM通道為時間敏感的控制信息提供了一個低延時通道。使用這個通道的功能包括：帶寬授權、密鑰交換和動態帶寬分配指示。PLOAM通道是由GTC幀內指定位置承載的一個格式化的信息系統，它用于傳送其他所有未通過嵌入式OAM通道發送的PMD和GTC管理信息。OMCI通道用于管理GTC上層的業務定義。GTC必須為OMCI流提供傳送接口。GTC功能提供了根據設備能力配置可選通道的途徑，包括定義傳送協議流標識（Port-ID）。U平面協議棧U平面的業務流由業務類型（GEM模式）和Port-ID標識。下行塊或上行分配ID（Alloc-ID）承載數據指示了流類型。12bit的Port-ID用于標識GEM業務流。T-CONT由Alloc-ID標識，是一組業務流。帶寬分配和QoS控制通過分配BW在每個T-CONT中完成，BW分配根據控制不同數目的時隙來實現。不同的業務類型必須被映射到不同的T-CONT，并由不同的Alloc_ID標識。GTC中的GEM流操作下行方向GEM幀由GEM塊承載并送至所有ONU。ONU成幀子層提取幀，GEMTC適配器根據12bit的Port-ID過濾信元。只有攜帶正確Port-ID的幀才允許到達GEM客戶端塊。上行方向GEM流由一個或多個T-CONT承載。OLT接收到與T-CONT關聯的流后，會將幀轉發到GEMTC適配器，然后送至GEM客戶端。GTC關鍵功能媒質接入控制流GTC系統為上行業務流提供媒質接入控制，其基本思路是：下行幀指示上行流在上行幀中的允許位置，上行幀和下行幀同步。OLT在PCBd中發送指針，這些指針指示了每個ONU上行發送的開始和結束時間。這樣在任意時刻只有一個ONU可以訪問媒質，在正常工作狀態下不會發生碰撞。指針以字節為單位，允許OLT以帶寬粒度為64kbit/s對媒質進行有效的靜態控制。ONU注冊ONU注冊由自動發現流程完成“配置S/N”方式是通過管理系統（如NMS和/或EMS）在OLT注冊ONU序列號“發現S/N”方式是不通過管理系統（如NMS和/或EMS）在OLT注冊ONU序列號業務流與QoSGTC和受控用戶數據之間的關系GTC系統根據T-CONT管理流，每個T-CONT由Alloc-ID標識。每個T-CONT可包含一個或多個GEMPort-ID。OLT監控每個T-CONT的流量負載，并調整帶寬分配來更好地分配PON資源。GTC系統不觀察或維持Port-ID之間的QoS關系，該功能由PON終端的GEM客戶端來完成。QoS保證DBA功能可提供各種不同的QoS。GPONTC層規定了5種T-CONT（與G.983.4相同）。GEM模式中，GEM連接由端口標識，并根據QoS要求由一種T-CONT類型承載。GPON下行幀下行幀由下行物理控制塊（PCBd）和GEM塊組成。下行幀提供了PON公共時間參考和上行公共控制信號。1.24416Gbit/s系統的幀長為19440字節，而2.48832Gbit/s系統的幀長為38880字節，但PCBd的長度都是相同的，并與每幀中分配結構的數目有關。PCBd由多個域組成。OLT以廣播方式發送PCBd，每個ONU均接收完整的PCBd信息，并根據其相關信息進行相應操作。PCBd解析GPON的上行幀結構上行幀由復用的突發傳輸時隙組成，每幀包括一個或多個ONU的傳輸。BWmap指示了這些傳輸的組織方式。在每個分配時期，在OLT的控制下：ONU能夠傳送1到4種類型的PON開銷和用戶數據。這四種開銷類型分別是：物理層開銷（PLOu）上行物理層操作、維護和管理（PLOAMu）上行功率控制序列（PLSu）上行動態帶寬報告（DBRu）GPON的上行幀結構GPON的業務映射TCP+UDPetc.IPEthernetGEMPOTSVideoDataVoIPT1/E1TDMPON-PHYLayer幾乎沒有應用GPONONU的激活（測距和注冊）ONU的激活過程包括：OLT和ONU之間協商工作參數、測距、建立上下行通信通道。ONU的激活過程由OLT控制，其激活過程大致如下：ONU通過Upstream_Overhead消息接收工作參數ONU根據接收到的工作參數調整自己的參數（如：發送光功率）OLT通過Serial_Number獲取過程發現新ONU的序列號OLT給所有新ONU分配ONU-IDOLT測量新ONU的均衡時延OLT將測量的均衡時延傳送給ONUONU根據均衡時延調整其上行幀時鐘以上激活過程是通過交互上下行標記（flag）以及PLOAM消息來完成的。在正常工作狀態下，所有傳輸信號都可以被用來監測信號到達的相位。通過監測傳輸信號的相位，可以更新均衡時延（注意和EPON的差別）。目前各GPON廠商芯片開發的評價成熟度不夠，OLT側均為FPGA版，商用化還有待時日實現電路復雜，系統成本偏高DEMO系統功能簡陋，還處在實驗階段配套控制軟件可操作性差，運行不穩定有些性能指標偏差（如短包通透率指標）提綱綜述TDMPON的通用基本特性BPONEPONGPONTDMPON的通用增強特性比較分析概述DBADBA算法：和實施策略有關，與PON技術無關DBA通信機制：和PON技術密切相關FEC可以提升光功率預算（與傳輸系統相同），哪種PON都可以采用加密需要對數據，尤其是下行數據進行加密，加密的算法和PON本身無關保護保護方法和PON本身無關上層業務映射語音：軟交換方式，與具體的PON技術無關視頻：上層應用，與具體的PON技術無關TDM：多采用PWE3，和具體的PON技術無關xPON的保護（1）針對線路較長的OLT到分路器段的1＋1線路保護ONU采用常規單光口設備，分路器采用2：n分路器；OLT側配置冗余光口成本較低，適合高端居民用戶、小型商業用戶等的高可靠性接入G.983.5中最早定義了對BPON的保護方案，其它的TDMPON均可直接采用。xPON的保護（2）冗余的線路和ODN全保護方式，可靠性非常高需要ONU和OLT同時具備冗余光口，采用兩套1：n分路器成本較高，適合高端企業用戶的接入PON的環網保護實質和左邊是一樣的，而且這種組網方案會引入較多的分路器，成本上升；大量的活接頭會嚴重影響光功率預算不推薦采用常見的一個變種：AES -128的情況介紹CESoP的基本概念CESoP的基本思想就是在分組交換網絡上搭建一個“通道”，在其中實現TDM電路(如E1或T1)，從而使網絡任一端的TDM設備不必關心其所連接的網絡是否是一個TDM網絡。分組交換網絡被用來仿真TDM電路的行為，故而稱為“電路仿真”。CESoP的標準化ITU-TITU-T建議Y.1413（原Y.tdmpls)定義了通過MPLS網絡承載電路業務的格式。IETFIETF下屬的邊緣到邊緣的偽線仿真（PWE3）工作組負責制定分組交換網（PSN）上仿真網絡業務的機制。PSN可以包括IPv4、IPv6和MPLS網絡。被仿真的網絡業務包括數字TDM專線、FR、AAL、Ethernet、HDLC、PPP等網絡業務。MetroEthernetForumMEF8規范規定了基于城域以太網的PDH（準同步數據系列）電路仿真的實現方法。MFA(MPLSandFrameRelayAlliance)TDM