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1 中国移动 PON 接入网发展思路 张德朝 中国移动通信集团公司研究院 2010 年 7 月 北京

2 提纲 PON 发展概况 中国移动 PON 发展策略 中国移动 PON 技术发展需求 总结 2

3 全球 PON 规模建设发展迅速 欧洲 中国 独联体 Operator TdE FT TI DT Mode GPON+VDSL2 GPON GPON+VDSL2 GPON+VDSL2 Operator Mode ChinaTelecom EPON/GPON CMCC GPON/EPON China Unicom EPON/GPON Operator NothWest telcom Syvzinvest Mode GPON+VDSL2 GPON BT VDF PT Swisscom OTE TA Operator Etisalat STC Omantel MTN GPON+VDSL2 GPON GPON GPON/P2P+VDSL2 GPON+VDSL2 GPON+VDSL2 中东北非 Mode GPON GPON GPON GPON Global No.1 FTTH Network 亚太其他国家 Operator Mode PCCW GPON HGC GPON+VDSL2 TTT GPON BSNL GPON PLDT GPON Singtel GPON TM GPON NTT EPON KT EPON Globla No.1 FTTB Network Global No.1 10G GPON Trial Operator Telmex Telefornica Axion Operator Verizon AT&T 拉美 北美 Mode GPON GPON+ODN GPON Mode GPON GPON+VDSL2 3

4 欧洲主流运营商 PON 建设计划与进展 计划 2013 年前投资 15 亿英镑, 完成 1000 万线 FTTC/FTTP 建设, 室外柜达到 2.8 万个, 多 数采用 GPON+VDSL2; 2009 年 Q3 开始考虑 FTTP 向 FTTH 迁移, 后续两者建设比例为 3: 年投资 1 亿欧元建设 FTTH 2015 年前投资 20 亿欧覆盖全法国 2010 年 2 月, 法国 ARCEP( 电信监管机构 ) 明确光纤共享政策, 为 FTTH 入户扫清障碍 ; 采用 GPON+VDSL2, 目前已完成近 150 万线 VDSL2 和 1 万个 GPON 端口的部署 ; 计划 2010 年完成 GPON FTTH 的 IMS SIP VoIP 互通测试, 推动 GPON+IMS 的同步建设 ; 国内竞争加剧 : 2010 年 5 月,Wind/Fastweb/Vodafone 宣布成立合资公司 NewCO, 未 来 5 年投资 25 亿欧元建设 NGAN, 计划覆盖意大利 15 个城市,100 万用户 ; TI 拟在 2012 年底实现 130 万家庭 FTTH Home Passed; 已完成 FTTC/FTTB 建设, 今后专向 FTTH 计划 2011 年布放 FTTH 20 万线,2012 年 90 万线,2013 年之后每年部署 100 万线 FTTH ; 德国第二大固网运营商, 截止 2009 年底, 宽带用户 340 万, 占德国近 16% 份额 ; 2009 年启动 GPON+VDSL2 建设, 计划 2010 年底前完成 3000 个 CO 点部署, 并将于 2011 启动 FTTB/FTTH 建设 ; 4

5 全球 PON 建设进一步加速,GPON 增速更为强劲 全球 PON 出货量数据 (08Q4-10Q1) 全球 PON 建设端口统计与预测 3,000,000 2,500,000 2,000,000 1,500,000 1,000,000 GPON BPON EPON 500, Q4 09Q1 09Q2 09Q3 09Q4 10Q1 From: Infornetics 2010Q1 据咨询公司 Infonetics 统计及预测, 截止 2009 年, 全球已完成部署 920 万 PON 端口 (OLT+ONU 合计 ) 2010 年, 全球预计将新增 300 万 PON 端口 (OLT+ONU 合计 ) 预计 2010 年底,GPON 建设将超过 EPON 10G xpon 将在 2012 年之后规模部署 5

6 PON Revenue: 全球发展平稳,GPON 逐步占优 From: Infornetics 2010Q1 据咨询公司 Infonetics 统计及预测,2010 年全球 PON 销售额将比 2009 年增加 38%, 达到 25 亿美金 6

7 提纲 PON 发展概况 中国移动 PON 发展策略 - 光缆资源和 PON 技术发展策略 - PON 接入网建设模式 - 网络部署与规划 中国移动 PON 技术发展需求 总结 7

8 有线接入网发展趋势 : 光纤化和宽带化 光通信系统的传输容量发展速度超过摩尔定律, 依靠增加光传输能力来降低网络总体成本和提高性能已成为主流思路 局端设备 OLT WDM OLT 交换机 DSLAM ODN ODN CPE DSL ONU ONU 光纤化 宽带化 DSL/ 交换机接入 (Mb) PON(Gb) NG PON( 百 Gb) 宽带化 :2M->20M->100M, 满足语音 数据 视频 Femto cell 传输 扁平化 : 节约大量交换机和局房 低成本, 节能减排 3G/LTE 基站数量和带宽将大大提高 分布式基站 (BBU-RRU) 依赖于光纤传输,CRAN 战略更依赖于宽带化 UniPON 提供统一宽带光纤基础设施 8

9 光缆资源发展策略 : 一张光缆网络 综合业务接入区 B 综合业务接入区 A 接入环光缆 宽带接入业务汇聚点 一张光缆网 : 将基站接入及各类 客户统筹规划建设光缆网络, 充分 利用现有资源 分区规划 分段建设, 规划 综合业务接入区 规划分纤点, 对基站和目标 集团客户 / 新小区 / 高档小区 进行光纤预覆盖和深度覆盖 主干接入光缆以上尽量采用 环网结构以提供保护 合理采用大芯数光缆 结合三网融合发展, 探讨与广电 合作模式, 实现灵活接入 主干接入光缆 各类客户接入点 末端接入光缆 基站 9

10 接入网和驻地网光纤选择 衰减 (db/km) 0.8 G652A/B 普通单模光纤 1383nm 衰减水峰 G652C/D 光纤全谱传输 波长 (nm) Rmin=30mm Rmin=10mm G.652 G.657.A G.657.B Rmin=7.5mm 1550nm 弯曲附加损耗 0.5dB 时的弯曲半径 光纤种类 A B C D 建议 G.652 标准非色散位移单模光纤 提高 PMD 性能指标 ( ) 改进水峰处的衰减性能, 全波传输 综合了 B,C 类的优点 将来接入网可能引入 CWDM 系统, C/D 价格相当, 优用 G.652D 光纤 G.653 色散位移单模光纤 1550nm 色散系数为零 无 无 无 不适合 WDM 系统传输, 应用较少, 不引入 G.655 非零色散位移光纤 提高了衰减, 色散指标 提高 PMD 性能指标 低色散光纤 接入网传输距离短, 性能优势不明显, 价格高于 G %, 不引入 G.656 适用于宽波段光传送的非零色散单模光纤 无 无 无 应用较少, 不引入 G.657 宏弯半径 10mm 要求对 G652D 后向兼容 宏弯半径 7.5mm 不要求对 G652D 后向兼容 * 宏弯半径 5mm 无 驻地网内光纤敷设环境复杂, 可逐步推广采用 10

11 有线接入带宽需求分析 为了保证业务体验, 家庭的有线接入带宽需达到 20M, 集团客户的有线接入带宽最高超过 100M 业务类型 带宽要求 重要网络性能要求 通话 无线 / 宽带视频通话无线 / 宽带视频会议网真视频会议 ( 可应用于电子医疗等应用 ) Kbps Kbps 6-15 Mbps 低延时,Qos ( 服务质量 ) 高可用性, 低延时,Qos 高可用性, 高带宽, 低延时,Qos 资讯 门户网站专用阅读应用 ( 如 : 电子书等应用 ) GPS/ 地图 Kbps Kbps Kbps 首页下载速度,8 秒定律,NAT 能力 N/A N/A 娱乐 在线网上影像 (IPTV, 高清电视 电子教育等 ) 在线网络游戏在线网络音乐固网彩铃彩信 P2P 相关应用 2-20Mbps Kbps 300Kbps 1Mbps Kbps Kbps 高带宽, 低延时, Qos ( 服务质量 ) 高可用性, 不丢包 N/A 尽力传输高带宽 社区 网络邮箱网络 IM 视频聊天文件传输 40-60Kbps 5-10Kbps Kbps 500Kbps 1Mkbps 网络安全, 不丢包尽力传输, 不丢包低延时,Qos ( 服务质量 ) 高带宽, 不丢包 宽带接入 中小型企业大中型企业超大型企业 ( 可以直接百兆, 千兆以太网上联 ) 512k -2Mbps 2-10Mbps Mbps 高可用性, 安全性高带宽,SLA ( 服务等级协议 ), 安全性高带宽,SLA ( 服务等级协议 ), 安全性 其他 电子商务 ( 网上银行或支付 ) Femto Cell 视频监控 Kbps 512k - 10Mbps Mbps 网络安全时间同步 低时延高带宽, 不丢包 数据来源 :BCG 全球电信行业咨询研究报告 11

12 PON 技术发展策略 -GPON/EPON 并重, 优选 GPON, 推动 10G PON 发展 100M 10M 技术策略 每用户平均带宽 家庭 5~10M IPTV VoIP 宽带上网 普通集团 VPN 视频会议 VoIP 宽带上网 / 专线 家庭 20~50M IPTV 广播 视频点播 VoIP 宽带上网 普通集团 VPN 视频会议 VoIP 宽带上网 / 专线 视频点播 VoIP 宽带上网 VPN 视频会议 VoIP 宽带上网 / 专线 近期 (1~2 年 ) 中远期 (3~5 年 ) 远期 (5 年以后 ) 家庭客户主要面向高档小区和新小区,FTTB 为主, 主干光纤按 用户规划, 提供 5-10M 接入能力 普通集团客户以 FTTO 和 FTTB 为主, 提供 10-50M 接入能力 扩展家庭客户对象, 以 FTTB 为主, 主干光纤按 用户规划, 提供 20-50M 接入能力 普通集团客户以 FTTO 为主, 提供 100M 以上接入能力 规模引入 10G PON 家庭 50~100M IPTV 广播 普通集团 大规模部署 10G EPON/10G GPON 家庭客户 FTTB 与 FTTH 并重, 提供 M 接入能力 普通集团客户以 FTTO 为主, 提供 100M 以上接入能力 时间 近期 (1~2 年 ) 中远期 (3~5 年 ) 远期 (5 年以后 ) 时间 12

13 提纲 PON 发展概况 中国移动 PON 发展策略 - 光缆资源和 PON 技术发展策略 - PON 接入网建设模式 - 网络部署与规划 中国移动 PON 技术发展需求 总结 13

14 FTTX 业内典型建设模式 FTTB(PON+LAN) 光纤到楼 FTTH/O(PON) 光纤到户 / 办公室 FTTB(PON+DSL) 光纤到楼 新建的住宅和商用楼宇最主要的应用模式 ONU 放置于楼宇内部, 一般无需专用设备间 ONU 到用户的距离在 100 米以内 语音接入要考虑多种情况 ( 综合接入还是重叠接入 ) 高端应用模式 高端住宅区或者普通集团客户等可考虑该种模式 投资成本较高, 目前国内处于规模试点阶段 在不具备 FTTB+LAN 应用条件的住宅和商用楼宇的应用模式 ONU 到用户的距离在 100 米 -500 米 语音接入要考虑多种情况 ( 综合接入还是重叠接入 ) FTTC/N(P2P/PON+DSL) 光纤到路边 / 节点 FTTV(P2P/PON+DSL) 光纤到乡村 老区改造最主要应用模式 ; ONU 到用户的距离一般在 500 米 ~1000 米 主要有 PON+DSLAM+ 内置 AG 和 P2P+AG+DSLAM 两种方式 农村地区应用, 根据农村的光纤光缆资源情况, 分为光纤到行政村和光纤到自然村两种 ; 根据村庄分布 业务需要选择 PON+DSLAM+ 内置 AG 和 P2P+AG+DSLAM 该类模式一步到位实现数据和话音综合接入 14

15 中国移动建设模式 :FTTB 和 FTTH/O 城域网光纤 基站 FTTN 光纤到节点 FTTB 光纤到大楼 FTTH/O 光纤到户 / 办公室 MSTP 城区基站光纤资源平均距离用户 500 米左右 基站 基站 FTTB+LAN/WLAN MSTP MSTP FTTH/O+LAN/WLAN 基站 光纤 部分小区进行室内覆盖, 光纤资源已经到了楼层 MSTP 优势 : 基站分布广 光纤接入比例高 光缆成环比例高 基站实现光纤接入, 且以环网为主 城区基站平均距离客户仅数百米 中国移动建设模式 : 高起点地建设 FTTB 和 FTTH/O 的 PON 接入网 15

16 业务模型 FTTB( 光纤到楼 )+LAN/WLAN 局端部署 OLT, 在楼内部署支持多用户的 MDU, 内置 LAN 交换机功能和 IAD( 综合接入设备 ) 功能,MDU 到用户部署 5 类线,5 类线末端提供 LAN 口 WiFi 接入 FTTH( 光纤到户 )/FTTO( 光纤到办公室 ): 局端部署 OLT, 每个家庭 / 办公室内部署一个内置 IAD 功能的 ONU, 为提供数据 语音和视频等业务 FTTB 光纤到楼 LAN/WLAN 光纤 OLT 光分路器 每个 OLT 有 1~128 个 PON 口, 每个 PON 口接 1 根光纤, 通过分路器可带 1~64 个 ONU, 每个 ONU 一般出 4~24 个 FE 口 OLT 光分路器 光纤 ONU 五类线 ONU FTTH 光纤到户 FTTO 光纤到办公室 16

17 PON 与 IMS 结合提供 VoIP 类业务. CM-IMS 核心网 PON OLT PON OLT PON 通过 ONU 内置的 IAD( 综合接入设备 ) 和 AG( 接入网关 ) 接入 CM-IMS, 提供语音类业务 PON(IAD)+CM-IMS 是中国移动全业务运营的重要解决方案 光分路器 光分路器 ONU 内置的 IAD 设备需要支持 3GPP SIP 协议, 并进行少量扩展 ONU FE/GE ONU FE/GE 定义, 不要求支持 H.248 协议 ; 该协议本身与 PON 技术无关 ; VoIP VoIP 多厂家测试结果表明 PON 与 IMS 的 互操作协议支持已基本完善 ; FTTB(ONU 内置 IAD/AG) FTTH/O(ONU 内置 IAD) 目前已开始商用 17

18 提纲 PON 发展概况 中国移动 PON 发展策略 - 光缆资源和 PON 技术发展策略 - PON 接入网建设模式 - 网络部署与规划 中国移动 PON 技术发展需求 总结 18

19 OLT 和 SR/BRAS 互连的城域组网方案 BRAS PTN/ IP RAN SR GE/10GE OLT BRAS WDM/ 光纤 汇聚交换机 ( 仅单层设置 不组网 OLT SR 或 BRAS SR WDM/ 光纤汇聚交换机 ( 仅单层设置 不组网 ) WDM/ 光纤 OLT OLT 方案一 :PTN 汇聚 ( 不同机房,OLT 上联带宽较小 ) 方案二 :WDM 为主 / 光纤为辅 + 交换机汇聚 ( 不同机房,OLT 上联带宽较小 ) BRAS WDM/ 光纤 SR NXGE/ 10GE BRAS SR 汇聚交换机 BRAS SR NXGE/ 10GE OLT 方案三 :WDM 为主 / 光纤为辅直连 ( 不同机房,OLT 上联带宽较大 ) OLT 方案四 : 交换机汇聚 ( 同机房,OLT 上联带宽较小 ) OLT 方案五 : 光纤直连 ( 同机房,OLT 上联带宽较大 ) 目前存在五种方案 近期 SR/BRAS 位置较高或业务量较小, 优选方案一或二 ; 中远期 SR/BRAS 下沉至部分 OLT 机房, 同机房采用方案四或五, 不同机房优选方案一或三 19

20 VLAN 划分 总体划分原则 : (1) 以地市为单位统一规划 VLAN 资源, 不同地市可重用相同的 VLAN (2)VLAN 规划应统筹考虑城域传送网与 PON 接入网的 VLAN 资源分配, 原则上城域传送网与 PON 接入网的 VLAN 资源不应重复 (3) OLT 到 BRAS 或 SR 间采用 QinQ 方式, 其中外层 SVLAN 用于区分业务类型 OLT 和 PON 口, 内层 CVLAN 用于区分用户和业务 (4) 以三层设备下各独立的二层网络为单位进行 VLAN 规划, 相互隔离的二层网络的 VLAN ID 可重复 单个 BRAS/SR 端口下,SVLAN 标签不能重复 ; (5) 在 OLT 无法直接连接 BRAS/SR 的情况下,OLT 与 BRAS/SR 之间的汇聚交换机等设备对 VLAN 进行透传 (6)OLT 和各类 ONU 均统一要求支持 VLAN 切换功能, 根据需求进行 VLAN 切换 对于接入的 untag 信号,ONU 根据统一规划原则标识 CVLAN; 对于家庭网关等可信网元发送的 tag 信号,ONU 可进行透传或切换为统一的 CVLAN; 对于不可信网元发送的 tag 信号,ONU 将 VLAN 切换为统一的 CVLAN SVLAN CVLAN 宽带上网业务 : CVLAN 由 ONU 添加, 用于标识用户和业务 ;SVLAN 主要由 OLT 添加, 用于区分业务类型以及定位 OLT 设备和 PON 口 SVLAN 9~11: 标识业务类型 SVLAN 0~8: 标识 OLT 和 PON 口 SVLAN bit 5~8: 标识 OLT 设备, 最大可定位 16 个 OLT; SVLAN bit 0~4: 标识 OLT 的 PON 口, 最大可区分同一 OLT 上的 32 个 PON 口 ; 根据 BRAS 端口下 OLT 部署数量等具体部署情况, 标识 OLT 设备的 4 个比特和标识 PON 口的 5 个比特可适当调整 CVLAN 0~11: 标识 PON 口下用户和业务 业务比特 (9-11) 业务类型 网管 普通集团客户 VOIP 普通集团客户视频会议 家庭 VOIP 和家庭 IPTV 家庭高速上网 普通集团客户高速上网 普通集团客户 L2VPN L3VPN WLAN 重要集团客户 (PTN 承载 ) 预留 20

21 VLAN 划分 客户类型 业务类型 VLAN 标记方式 说明 高速上网 S+C 双层 VLAN 标识业务和用户 家庭客户 IPTV 单层 SVLAN 标识业务 VoIP 话音 单层 SVLAN 标识业务 高速上网 单层 SVLAN 标识业务和客户 视频会议 单层 SVLAN 标识业务 普通集团客户 VoIP 话音 单层 SVLAN 标识业务 L3 VPN 单层 SVLAN 标识业务和客户 L2 VPN SVLAN+ 企业 VLAN 标识业务和客户 或单层 SVLAN 传输专线 单层 SVLAN 标识业务和客户 热点地区 WLAN 高速上网 S+C 双层 VLAN 标识业务和 AP 21

22 VLAN 资源规划 业务 ONU 网络侧 CVLAN C VLAN OLT 网络侧 SVLAN 备注 家庭 VOIP 640~ ~767 家庭客户 IPTV 768~1023 1~ ~1023 考虑 VOD 业务, 建议采用双层 VLAN, 组播业务, 可采用单层 VLAN; 家庭高速上网 1024~1535 1~ ~1535 企业高速上网 1536~ ~2047 企业接入采用单层 VLAN, 每个企业分配一个单独的 VLAN 企业专线互联 (L2 VPN) 2048~2175 企业私有 VLAN 2048~2175 L2VPN 采用 QinQ, 在企业 VLAN 外再封装一层 VLAN 普通集团客户 企业专线 ( 传输 ) 企业专线互联 (L3 VPN ) 2176~ ~ ~ ~2559 视频会议 160~ ~191 建设初期统一可使用 160 VOIP( 内置 AG/IAD) 32~95-32~95 VOIP 业务使用单个 SVLAN 方式 网管 1~31-1~31 网管使用单个 SVLAN WLAN 2560~3071 1~ ~3071 保留 96~ ~ ~ ~ ~ ~4094 后续扩展使用 22

23 IP 地址规划 业务类型 IP 地址类型 规划方式 IP 地址分配方式 高速上网 (PPPoE) 公网 IP 私网 IP 全国按省统一规划全省按地市统一规划 BRAS PPPoE 分配 企业接入 公网 IP 全国按省统一规划 企业出口由移动分配静态地址, 企业内部自行 DHCP 或静态 企业专线互联 私网 IP 全省按地市统一规划 静态配置 VOIP( 内置 AG/IAD)/ 视频会议 私网 IP 全国按大区 / 省统一规划 静态配置 VOIP(SIP Phone 等 )/ 视频通话 BRAS DHCP 分配 IPTV 私网 IP 全省按地市统一规划 BRAS DHCP 分配 网管 私网 IP 全省按地市统一规划 静态配置 WLAN 公网 IP 全国按省统一规划 BRAS DHCP 分配 23

24 QoS 规划 应用场景 业务类型 EPON 带宽类型 GPON 带宽类型 GPON T-CONT 类型 CoS 调度方式 家庭客户 宽带 尽力而为 尽力而为 Type 4 0 WRR 语音 保证 + 尽力而为带宽 保证 + 非保证带宽 Type 3 5 SP IPTV 保证 + 尽力而为带宽 保证 + 非保证带宽 Type 3 4 WRR 普通集团客户 宽带 保证 + 尽力而为带宽 保证 + 非保证带宽 Type 3 0 WRR 语音 保证 + 尽力而为带宽 保证 + 非保证带宽 Type 3 5 SP 视频会议 保证 + 尽力而为带宽 保证 + 非保证带宽 Type 3 4 WRR L3VPN 保证 + 尽力而为带宽 保证 + 非保证带宽 Type 3 4 WRR L2VPN 保证 + 尽力而为带宽 保证 + 非保证带宽 Type 3 4 WRR 企业专线 ( 传输 ) 固定带宽 固定带宽 Type 1 5 SP 热点地区接入 WLAN 高速上网 保证 + 尽力而为带宽 保证 + 非保证带宽 Type 3 0 WRR 带内网管 保证 + 尽力而为带宽 保证 + 非保证带宽 Type 3 6 WRR 24

25 家庭 / 集团客户和全业务需要网络运维向纵深发展 基站回传网络仅需维护局端机房内的传送设备, 面向家庭 / 集团宽带接入和全业务的网络需要维护延伸到大楼 集团和家庭客户内部的设备 局端机房 FTTN/C FTTB FTTH/O PON 接入网由局端设备 OLT( 光线路终端 ) 和用户侧设备 ONU( 光网络单元 ) 组成 OLT 双绞线光纤 PON 接入网 铜线 ONU ONU, 家庭网关, 电视等终端 FTTB( 光纤到楼 ) 时,ONU 部署在大楼楼道 电梯间等处 ;FTTH/O( 光纤到户 / 办公室 ) 时,ONU 部署在办公室 / 家庭内部 家庭网关提供家庭内部组网功能, 可与 ONU 集成为 HGU( 家庭网关型 ONU) 接入设备类型丰富, 并在不断发展和增多, 目前的网络管理机制无法全面覆盖所有设备 ONU 已有比较完善的 PON 管理机制, 但对 HGU 等设备无法实现完善的管理 以 HGU 为例 : 目前网管可管理 HGU 的 ONU 相关功能, 但不能很好地管理 HGU 集成的 WiFi 家 庭安防 以及其他未来出现的新业务 25

26 家庭 / 集团客户和全业务需要网络运维向纵深发展 全业务接入设备分布广 数量庞大 业务种类多, 维护要求高, 需建设和完善运营维护网络体系支撑家庭 / 集团客户宽带接入业务发展 实时监控系统 综合资源管理系统 认证鉴权系统 运营维护网络体系 端到端业务自动发放和开通系统 BOSS 计费 系统 综合网管系统 已基本完成第一次 PON 设备集采, 正在规模部署传统的面向基站的运维体系无法满足数量庞大的宽带接入业务的发展和运维要求 正在建设和完善运维网络体系 以综合资源管理系统为例 : 设备和光纤等资源的动态管理售前空闲资源查询, 售中网络资源激活, 核对实际开通资源日常维护 : 设备更换 光纤敷设 节点搬迁等 26

27 提纲 PON 发展概况 中国移动 PON 发展策略 中国移动 PON 技术发展需求 - 10G PON 关键技术 - CRAN 发展与 UniPON 需求 - PON 支持 IPv6 - PON 支持时间同步 总结 27

28 PON 技术演进概述 FSAN ITU-T 1.25G/2.5G NGA1 GPON XGPON-1 XGPON-2 非对称 :2.5G/10G 对称 :10G/10G 可能被跳过 NGA2 WDM-PON 1.25G/1.25G 非对称 :1.25G/10G 对称 :10G/10G Hybrid-PON IEEE EPON 10G EPON 发布 发布 2011.X 发布 启动标准化 EPON 向 10G EPON 演进,2009 年 9 月已经完成 10G EPON 标准制定 IEEE 制定, 仅规定物理层和 MAC 层, 运营商使用时需自行定义 OAM 相关规范 GPON 演进分成了两个阶段 : NG-PON1 是向 10G GPON 演进, 非对称标准 2010 年 6 月发布 考虑到应用场景很少, 对称式标准可能被跳过 NG-PON2 主要包括 WDM PON HybiridPON( 混合 PON) 等演进方向 WDM-PON 采用光波分复用技术扩展带宽,Hybrid PON 混合采用光波分复用技术和 10G/40G OFDM 等高速电域技术扩展带宽 FSAN 和 ITU-T 全面定义包括 OAM 在内的各层规范 28

29 10G PON 关键指标 项目 EPON 10G EPON 非对称式 对称式 GPON 10G GPON 速率 ( 下行 / 上行 ) 1.25G /1.25G 10G/1.25G 10G DS/10G US 2.5GG/1.25G 10G/2.5G 上行线路编码 ( 效率 ) 8B/10B (80%) 8B/10B (80%) 上行 ; 64B/66B(97%) 下行 64B/66B(97%) NRZ NRZ 分光比 1:32/64 1:64/128 1:64/128 1:64/128 1:64/128 波长 ( 下行 / 上行 ) nm / nm nm/ nm nm / nm nm/ nm nm / nm 最大传输距离 20km(1:32) 20km(1:64) 20km(1:64) 20km(1:64) 20km(1:64) 光功率预算 PX 10/20/20+ PRX 10/20/30 PR 10/20/30 Class B+/C+ N1/N2 标准 IEEE 802.3ah IEEE 802.3av IEEE 802.3av ITU-T G.984 ITU-T G

30 10G EPON 关键技术 EPON GPON 中为可选项 10G EPON 中为必选项 FEC 同时控制 10G EPON 和 MPCP 兼容 EPON 的 ONU 技术 EPON GPON 光功率预算 功率预算 (db) 波长规划 802.3av 10G EPON 双速率突发模式接收 10G 和 1G EPON 两种上行突发信号的接收 10G EPON 非对称 对称 存在问题 非对称光模块成本高且无法规模供货 ; 对称光模块更少 10G EPON 和 EPON 上行波长冲突, 采用 TDMA 方式共享同一波道 光模块和 FEC 提高 10G EPON 传输能力 波长规划 MPCP( 多点控制协议 ) 兼容 双速率突发模式接收提供与 EPON 共存的后向兼容能力 30

31 10G EPON 关键技术 关键技术 1- 功率预算 ( 光模块 ) 10G EPON 的功率预算需满足 29dB FTTH 模式时对功率预算提出更严格的要求 31

32 关键技术 1- 功率预算 (FEC) IEEE 最终选择 RS(255,223) RS(255,223) 能带来 6.4dB 的 FEC 光增益, 而且在其它标准中也有使用, 属于成熟技术 10G EPON 中 FEC 为必选项 32

33 关键技术 2-10G 与 1G EPON 的共存 OLT 10G EPON EPON ONU 10G EPON EPON MAC (DBA) Tx 1G 1G 10G 1G/10G Rx 10G EPON 1G/1G 现网升级 10G/1G 1G/1G 新建 10G/1G 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) 33

34 关键技术 3- 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 34

35 关键技术 4- 双速率突发模式接收 OLT 光模块 ONU 光模块 BCDR MAC (OLT) 突发模式接收 B-LA B-TIA 连续模式发射 LDD PD Laser ODN 突发模式发射 Laser B-LDD 连续模式接收 PD TIA LA MAC (ONU) CDR 成熟器件, 当前已可得 1577nm LD, 厂家少, 短期内价格比较高 非对称 1.25G 上行, 可借用 EPON 相关模块, 需增大光功率预算 目前成本较高 对称 10G Burst 光 PYH, 技术还未不成熟 ; 对称模式 10G 光模块难度大的原因 : 10G 突发发送 : 激光器驱动器不成熟 10G 突发接收 : 光模块 时钟数据恢复等技术不成熟 10G EPON 考虑到共存的原因, 需做到双波长发送和双速率突发模式接收 35

36 关键技术 5- 芯片 目前有 4 个以上的主流芯片厂家参与 10G EPON 研发 目前 OLT 和 ONU 均采用 FPGA 芯片, 还处于功能研发和完善阶段 ; 目前已可支持 QoS VLAN 组播等功能, 但不是稳定可靠的版本, 在商用前还需大量调试和修改 ; ASIC 芯片具有 Sample( 样品 ) Engine( 工程 ) Commercial( 可商用 ) 三个阶段, 从研制出 ASIC 样片到提供可商用的性能稳定的芯片一般需要 6~8 个月时间 36

37 10G GPON 关键技术 -NG PON1 总体需求 明确特性 1 相对 G.984.3, 在规格上还有提升空间应包括自动发现阶段对物理设备的认证和和对用户的鉴权, 应实现双项认证 已完成基础文本 OAM 需求 (G.988) 总体需求 明确特性 1 定论在 G OMCI MIB 范畴 约 90% 以上的内容来自 GPON OMCI 标准 (G.984.4), 大量重用 明确特性 2 明确特性 3 OLT 为 ONT 的带宽分配和 ONT 向 OLT 上报其缓存之占用情况都必须标准化,DBA 算法不属于标准范围加密预计沿用 AES 算法, 应提升密钥本身的安全性 已完成框架 已完成 TC 层 (G.987.3) 物理层 (G.987.2) 相对 G.984.2, 在规格上还有提 总体需求 升空间 明确特性 1 下行 G; 上行 G 总体需求 相对 G.984.1, 在规格上还有提升空间 已完成 系统架构 (G.987.1) 明确特性 2 ODN 的功率预算 : 共存场景为 N1 class: 非共存场景为 N2 class: 明确特性 1 明确特性 2 明确特性 3 明确定义了光纤参数, 波长通道, 线路速率, 光功率预算, 分光比, 传输距离等完全支撑传统电信业务 新兴业务, 并且保障良好的 QoS( 低时延 变长包 ) DBA 基本继承 GPON, 节能 认证和加密 G 和 G 已于 09 年 10 月发布,G 和 G.988 已于 正式发布 10G GPON 芯片研发落后于 10G EPON 10G GPON 技术和产品成熟落后于非对称 10G EPON 约半年 ~1 年, 与对称式 10G EPON 基本相当 明确特性 3 明确特性 4 明确特性 5 应支持至少不低于 64 分光比下行波长 : nm 上行波长 : nm 下行线路编码 :NRZ 上行线路编码 : NRZ 37

38 10G GPON 光模块 ( 兼与 10G EPON 比较 ) OLT 接收 : 都采用 APD 探测器, 但速率不同 (1.25G vs 2.5G) 2.5G 突发接收不如 1.25G 成熟 OLT 光模块 突发模式接收 APD OLT 发送 : 连续模式发射 10G EPON 两个波长发送 10G GPON 一个波长发送 EML 非对称系统 : ONU 光模块 ODN 突发模式发射 DFB 连续模式接收 APD ONU 发送 : 都采用 DFB 激光器, 但速率不同 (1.25G vs 2.5G) 2.5G 突发发送不如 1.25G 成熟 ONU 接收 : 10G EPON 与 10G GPON 相同 OLT 光模块 对称系统 : ONU 光模块 OLT 接收 : 10G EPON 要支持双速率接收 OLT 发送 : 10G EPON 两个波长发送 10G GPON 一个波长发送 突发模式接收 APD 连续模式发射 EML ODN 突发模式发射 DFB 连续模式接收 APD ONU: 10G GPON 和 10G EPON 期望能做成一样 38

39 10G GPON 与 GPON 的共存 10G GPON GPON WDM 未来集成在光模块中 10G GPON GPON 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, 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 39

40 小结 10G PON 的关键技术已取得较大进展, 国内外多个运营商已进行技术摸底测试和试点 10G EPON 技术和产业链尚未成熟, 距离商用化水平仍有一定差距 采用 FPGA 芯片, 在获得成熟的 ASIC 版本之前还需进行大量修改和完善 非对称系统光模块尚未量产, 成本很高 ; 对称系统光模块更少 设备功能和性能仍有待进一步补充和完善 非对称 10G EPON 技术和产品成熟预计在 2011 年上半年, 下半年以后开始投入商用 非对称 10G GPON 落后约半年到一年, 与对称式 10G EPON 的成熟时间可能基本相当 40

41 提纲 PON 发展概况 中国移动 PON 发展策略 中国移动 PON 技术发展需求 - 10G PON 发展 - CRAN 发展与 UniPON 需求 - PON 支持 IPv6 - PON 支持时间同步 总结 41

42 业务发展从语音为核心逐步转向以视频为核 心, 三网融合进一步推动了超宽带的需求 1 视频将取代文本和话音成为主要的沟通方式 单位 :PB/ 月 网络流量每年增长 47% 三网融合将推动超宽带需求 移动数据商业游戏视频 P2P Web/ 邮件 30 2 移动互联网推进对带宽的需求 单位 :M bps 从 2008 年到 2013 年无线流量以每年 131% 的复合增长率增长 66 倍 ; 而无线通信系统的峰值速率从 UMTS 到 LTE+ 以每年 55% 的复合增长率增加 4 固网将迈入 20M~100M 超宽带时代 TI 20 DT BT 10 FT TE

43 移动运营商面临的挑战 : 耗电快速增长, 动态负载导致较低的基站利用率 基站数量从 200,000 个增加到 500,000 个 中国移动电力消耗在最近 5 年内翻倍 Power Consumption 2009 年电力成本超过 100 亿人民币 Transmission 15% Channel 6% 孤立的基站不能有效的处理潮汐效应的动态网络负载, 导致较低的平均基站利用率, 浪费了大量电力资源 Office 6% Cell Site 73% 中国移动电力消耗构成 43

44 C-RAN 集中处理, 协作处理, 实时云 计算构架 虚拟基站集群虚拟基站集群 X2+ PHY/MAC PHY/MAC PHY/MAC PHY/MAC 实时云构架实现集中式处理 : 降低基站数量, 降低电力消耗以及资本和运维开支 光传输网络 RRU RRU RRU RRU 分布式 RRU: 协作多点传输技术, 提高网络频谱效率 RRU RRU RRU C- RAN 实现较低的功耗及较低的成本, 提高网络容量, 提供更大的灵活性 44

45 业务需求与应用场景 城域核心层 RNC 5~10 节点 IP over WDM/OTN 城域汇聚层 20~100 节点 BBU shelfc D RICshelf C C D C HC RIC shelf B-shelf 城域接入层 400~5000 节点 RRU BBU shelfc D RICshelf C C D C HC RIC B-shelf CPRI: 几 km~10km CPRI 传输需求 挑战 CPRI: 几 km~ 100km 以上 RRU 场景 A: BBU 位于汇聚层场景 B: 室内分布式基站场景 C: 传统基站 高带宽 : TD 典型值为 Gbps;LTE 时期为 Gbps, Gbps 时延抖动 : 8.138ns 频率稳定性 : ppm 传输距离远 需要保护机制保证 可靠性 光纤资源匮乏 数量大 分布广 位于室内, 部署环形拓扑困难 CPRI: 100 米以内 需要较多的机房资 源 45

46 CRAN 传输解决方案 1 光纤直驱 (CPRI) BBU 2 OTN/WDM BBU WDM 3 UniPON BBU WDM Splitter WDM WDM WDM/ONU WDM/ONU WDM/ONU RRU RRU RRU RRU RRU RRU RRU RRU RRU WDM 浪费光纤 ( 如 5 个 BBU 基带池需要 120 根光纤 ) 传输距离短 (10km) CPRI 接口保护和 OAM 能力较弱 方案简单 节省光纤 ( 如 5 个 BBU 基带池需要 2 根光纤 ) 传输距离长 完善的保护和 OAM 机制 通常采用环形拓扑, 在用户侧部署困难 节省光纤 ( 如 5 个 BBU 基带池需要 2 根主干光纤 + 配线光纤 ) 传输距离短 (10km) 具备一定的保护机制 可与 PON 网络共享基础架构和 OAM 机制 作为补充方案 场景 A 的优选方案 场景 B 的优选方案 46

47 UniPON 为多业务提供统一的基础网 络架构 降低彩光成本 降低波分器件插损 波分器件与 RRU ONU 集成模式 WDM 为 BBU- RRU 提供宽带 低时延传输 无水峰光纤 PON 采用 CWDM 的 1490/1310nm 波长提供宽带接入 宽带接入和分布式基站 BBU-RRU 传输共享统一的光纤网络设施 WDM WDM 为 BBU-RRU 提供高带宽,PON 为普通集团和家庭客户提供宽带接入 无需改变 PON PON 现有的技术标准, 最大化重用现有技术 47

48 技术优点 共享光纤网络设施 BBU 与 RRU 之间逻辑上是星形连接, 而 PON 的 ODN 在物理上是星形结构, 分布式基站与 PON 统一传输能够大大节约光纤资源 时钟 / 时间同步 采用 UniPON 架构级联 RRU 时,BBU 和 RRU 之间物理上为串联结构, 逻辑上为点对点结构, 因此频率和时间偏差不随 RRU 级联级数的增加而恶化 足够的带宽 采用 UniPON 架构级联 RRU 时,BBU 和 RRU 之间物理上为串联结构, 逻辑上为点对点结构, 因此每个 RRU 的带宽相互不影响, 与级联级数无关 管理机制 可基于 PON 引入相应的管理机制进行统一管理, 提高网络的操作 运维和管理能力 48

49 关键技术 1: 波长规划 18 CWDM channels (ITU-T G.694.2) 10G PON, PON upstream PON downstream CATV 1550nm 10G PON downstream 1271nm 1291nm 1311nm 1331nm 1351nm 1371nm 1391nm 1411nm 1431nm 1451nm 1471nm 1491nm 1511nm 1531nm 1551nm 1571nm 1591nm 1611nm O-Band E-Band S-Band C-Band L-Band EPON: 1260~1360nm GPON:1290~1330nm 10G PON: 1260~1280nm PON: 1480~1500nm 10G PON: 1575~1580nm 40 DWDM Ch nm nm 10 个 CWDM 波长可用 :1371~1451nm,1531~1611nm(G.652.C/D 无水峰光纤,E 波段可用 ) 考虑到为 10G PON 预留波长时, 有 8 个 CWDM 波长可用 建议在早期部署时预留 1571nm 和 1591nm 波长 使用更窄的滤波器和光模块可释放 1471nm 和 1511nm 波长, 使 CWDM 可用波长达到 12 个, 但会增加成本 C 波段 40 个 100G 间隔的 DWDM 波长可用 ;DWDM 也可与 CWDM 组合使用 49

50 关键技术 2: 功率预算 Fiber Dista Filte Splitt Filter2/ Connector Power Loss nce r1 er Filter0 Num Filter3 Num Num Total Margin Budget Unit 1310 nm(us) dB 1490 nm(ds) dB CWDM(Case1) db CWDM(Case2) db Note: Case 1: 无 RRU 级联 ; Case 2: 2 级级联. 光分路器插损 : 3.5*5=17.5dB 富余度 : >2dB. 滤波器插损 : 波长上下为 1.5dB, 直通为 1dB. 改进措施 : 提高光模块发射功率和接收灵敏度 开启 FEC 低插损无源器件 ( 滤波器 复用器 / 解复用器 ) 50

51 关键技术 3: CPRI over OTN CPRI mapping procedure: CPRI Option 3 ( Gbps) CPRI Frame -->Slice --> (GMP) ODU1 (AMP) ODU2 DEMUX Cut into Slices OPU payload WDM networking OPU payload Slices recovery Clock recory MUX CPRI Frame OTN frame I,Q signal FEC Payload Overhead Payload FEC Overhead/ management information Case Number of independent simulation runs RMS Frequency offset (ppb), 99% confidence interval Peak-to-peak delay variation (ns), 99% confidence interval Option 3, 2 islands y rms D 2.9 Option 3, 9 islands y rms D

52 演示平台 联合设备厂商完成演示平台的开发, 承载了语音 数据 视频和 TD-SCDMA 分布式基站业务, 试验效果良好, 验 证了可行性. 4 个 CWDM 和 GPON 波长, 两路 GE 专线 25km 传输, 分路比为 1:32 52

53 提纲 PON 发展概况 中国移动 PON 发展策略 中国移动 PON 技术发展需求 - 10G PON 发展 - CRAN 发展与 UniPON 需求 - PON 支持 IPv6 - PON 支持时间同步 总结 53

54 PON 支持 IPv6 应用场景与业务模型 城域网 PON 接入网 终端 电话 SFU/SBU 电脑 城域网 OLT // MDU/MTU 机顶盒 电视 HGU 家庭网关 宽带上网 ONU: 采用 L2 透传方式 HGU 和家庭网关 : 发起 PPPoE 流程 ; DHCP server 等 IPTV 基于 IPv4 的组播需 PON 支持 IGMP 协议 基于 IPv6 的组播需 PON 支持 MLD 协议 HGU 和家庭网关 : 基于 IPoE 的认证流程 VoIP 需支持基于 IPv6 的 SIP 协议 外挂 IAD:L2 ONU 内置 IAD: 支持 IPv6 管理地址多业务和多用户服务 HGU 和家庭网关 : 路由 DHCP server 等功能, 以及未来丰富的家庭业务 54

55 双栈是接入网 IPv6 演进的稳妥方案 双栈技术是指从用户侧到网络侧到同时支持 IPv4 协议栈和 IPv6 协议栈 双栈节点同时支持与 IPv4 和 IPv6 节点的通信, 当和 IPv4 节点通信时需要采用 IPv4 协议栈, 当和 IPv6 节点通信时需要采用 IPv6 协议栈 优点 : 无 v4/v6 互访瓶颈, 技术成熟实现 IPv6 快速引入设备支持双栈, 可根据情况随时开启 IPv6 业务 缺点 : 双栈增加系统复杂度 IPv6 Server IPv4 Server IPv4 user IPv4/IPv6 IPv4/IPv6 user IPv4/IPv6 IPv4/IPv6 IPv6 user 55

56 基于 IPv4 和 IPv6 的流程对比 (1) PPPoE IPv4 Internet IPv6 Internet 接入认证鉴权平台 上网用户被授权访问 IPv6 Internet 上网用户被授权认访问 Internet BRAS 终结 PPPoE 与接入认证鉴权平台交互上网用户接入认证鉴权信息 认证鉴权通过,BRAS 为用户分配上网 IP 地址 绑定用户 OLT( 双栈 ) 承载网 BRAS/ DHCP Server BRAS 终结 PPPoE 与接入认证鉴权平台交互上网用户接入认证鉴权信息 认证鉴权通过, 通过 IPv6CP 协商接口 ID, 并为用户分配上网 IPv6 Linklocal 地址 用户可以再次通过 DHCPv6 或者 ND 获取一个 IPv6 公网地址 采用 PPPoE+ 定位,OLT 需插入 OLT 定位信息 PPPoE 上传至 BRAS ONU( 双栈 ) 采用 PPPoE+ 定位,OLT 需插入 OLT 定位信息 采用 PPPoE+ 定位,ONU 需插入 ONU 定位信息 采用 PPPoE+ 定位,ONU 需插入 ONU 定位信息 上网用户采用 PPPoE, 提供用户名 密码 IPv4 PC IPv6 PC 上网用户采用 PPPoE, 提供用户名 密码 56

57 基于 IPv4 和 IPv6 的流程对比 (2) DHCP IPv4 Internet IPv6 Internet 接入认证鉴权平台 上网用户被授权认访问 IPv4 Internet BRAS/DHCP SERVER 终结 DHCPv4 与接入认证鉴权平台交互上网用户接入认证鉴权信息 认证鉴权通过, 为 IPv4 用户分配上网 IPv4 地址 绑定 IPv4 用户 采用 DHCP Option82 定位,OLT 需插入 OLT 定位信息 采用 DHCP Option82 定位,ONU 需插入 ONU 定位信息 OLT( 双栈 ) 承载网 ONU( 双栈 ) BRAS/ DHCP Server IPv6 用户被授权访问 IPv6 Internet BRAS/DHCP SERVER 终结 DHCPv6 与接入认证鉴权平台交互 IPv6 主机接入认证鉴权信息 认证鉴权通过, 为 IPv6 主机分配 IPv6 地址 绑定 IPv6 用户 采用 DHCP Option18/37 定位, OLT 需插入 OLT 定位信息 采用 DHCP Option18/37 定位, ONU 需插入 ONU 定位信息 ; 路由型家庭网关, 通过 DHCP-PD 从 BRAS 获取前缀 上网用户采用 DHCPv4, 从 DHCP 服务器获取 IPv4 地址 IPv4 PC IPv6 PC IPV6 主机接入采用 DHCPv6, 从 DHCP 服务器获取 IPv6 地址 57

58 接入网设备 IPv6 功能要求 需要功能 原因 VLAN VLAN 标识 v4 v6 需要根据报文协议类型映射到不同 VLAN, 方便区分 IPv4 和 IPv6 业务 QoS 基于 ACL 的 QoS 维持现有 IPv4 的 QoS 要求,Internet 业务 的优先级低于 IPTV VoIP 组播 MLD 可控组播 IPv6 下组播能力, 方便开展 IPTV 业务 安全 IP source guard 防止 IPv6 地址欺骗攻击 端口定位 路由功能 DHCP OPTION18/37 地址获取方式及路由转发 IPv6 下用户定位手段 HGU 需要支持 LAN WAN 侧地址获取以及路由转发功能 58

59 接入网设备 IPv6 功能要求 应用场景 1:OLT+ONU IMS/SS Internet IPTV p 组网结构 FTTB: OLT+MDU/MTU 城域网 NMS p 业务类型 FTTH/O:OLT+SFU/SBU BRAS/SR 宽带上网 VoIP( 内置 IAD) PPPoE DHCP OLT IPTV p 地址获取方式对于上网业务, 采用 PPPoE 方式 SFU MDU 主机 ( 桥接 ) 直接从 BRAS 获取 IPv6 地址 OLT 和 ONU 对 PPPoE 报文进行透传对于 IPTV 业务, 可采用 DHCP 方式 机顶盒从 DHCP 服务器获取 IPv6 地址 接入网 OLT MDU 支持二层组播 二 FTTH/O FTTB 层安全 对于 VoIP 业务, 可采用 DHCP 方式 59

60 接入网设备 IPv6 功能要求 应用场景 1:OLT+ONU 设备类型 VLAN QoS 组播安全 PON OLT R R R R MDU/MTU R R R R 端口定位 R R 路由功能 Q Q SFU/SBU R Q R Q Q Q 60

61 接入网设备 IPv6 功能要求 应用场景 2:OLT+HGU IMS/SS BRAS/SR PPPoE DHCP SLAAC HGU FTTH OLT Internet 城域网 IPTV NMS HGU FTTH p 组网结构 FTTH/O: OLT+HGU p 业务类型宽带上网 VoIP( 内置 IAD) IPTV p 地址获取方式对于上网业务, 采用 PPPoE 方式 HGU 直接从 BRAS 获取 IPv6 前缀 HGU 通过 SLAAC/DHCP 为主机分配 v6 地址对于 IPTV 业务, 可采用 DHCP 方式 HGU 直接从 BRAS 获取 IPv6 前缀 接入网 OLT HGU 支持二层组播, OLT 支持二层安全 p 终端启用路由方式 HGU 针对 IPv4 业务流进行 NAT 处理 HGU 针对 IPv6 业务流进行路由转发 61

62 接入网设备 IPv6 功能要求 应用场景 2:OLT+HGU 设备类型 VLAN QoS 组播安全端口定位路由功能 PON OLT R R R R R Q HGU R R R Q Q R 62

63 接入网设备 IPv6 功能要求 应用场景 3:OLT+ONU+ 家庭网关 IMS/SS Internet IPTV p 组网结构 FTTB: OLT+MDU/MTU+RG BRAS/SR 城域网 NMS FTTH/O: OLT+SFU/SBU+RG p 业务类型宽带上网 VoIP( 内置 IAD) PPPoE DHCP SLAAC OLT MDU IPTV p 地址获取方式对于上网业务, 采用 PPPoE 方式 RG 直接从 BRAS 获取 IPv6 前缀 RG 通过 SLAAC/DHCP 为主机分配 v6 RG SFU RG 地址对于 IPTV 业务, 可采用 DHCP 方式 RG 直接从 DHCP 服务器获取 IPv6 前缀 接入网 OLT MDU 支持二层组播 安 FTTH/O FTTB 全,OLT 支持二层安全 p 家庭网关具备路由等 L3 功能 63

64 接入网设备 IPv6 功能要求 应用场景 3:OLT+ONU+ 家庭网关 设备类型 VLAN QoS 组播安全端口定位路由功能 PON OLT R R R R R Q MDU/MTU R R R R R Q SFU/SBU R R R Q Q Q RG R Q R Q Q R 64

65 提纲 PON 发展概况 中国移动 PON 发展策略 中国移动 PON 技术发展需求 - 10G PON 发展 - CRAN 发展与 UniPON 需求 - PON 支持 IPv6 - PON 支持时间同步 总结 65

66 PON 支持时间同步 为未来可能的业务 应用提供技术保障 城域核心层 城域汇聚层 OLT 城域接入层 小型 OLT PTN/MSTP // PON // 无源分光器 // ONU // 家庭客户 集团客户 TD 室分基站现状 TD 室分基站通过 PON 回传方案 TD Femto 基站回传方案 TD 室分基站数量多 分布散, 部分场景中采用 MSTP/PTN 接入时成环困难, 采用 PON 接入存在一定的可行性并具备成本优势, 目前正在研究 TD-Femto 如规模部署, 采用 PON 回传是唯一可行的规模部署方案 PON 支持时间同步为承载 Femto 室分等 TD 基站提供技术保障 66

67 基站承载同步要求 基站之间需要同步 目前只能使用 GPS 提供同步 RNC NODEB Access network NODEB Mobile Standard GSM/WCDMA TD-SCDMA TD-femto TD-LTE WiMAX TDD Frequency 50ppb 50ppb 250ppb 50ppb 50ppb Time NA 3us 3us 3us 1us GPS 对天线安装环境有特殊要求,Femto 部署在室内居多, 天线安装困难 室分站 Femto 数量较多, 每点配置 GPS 成本很高 GPS 后期维护成本高 67

68 频率同步实现机制 高精度频率源 OLT ODN ONU 频率输出 OLT 从高精度的频率源恢复出精确的时钟 OLT 将恢复出的时钟作为 PON 线路的调制时钟 ONU 通过 CDR 恢复出 PON 线路时钟 ONU 将恢复出的时钟作为输出给基站的时钟 基本原理 : 使用 PON 的物理线路时钟来做频率同步 定时信息从 OLT 经过 PON 的光物理层传递到 ONU 网络参考时钟从 OLT 侧输入, 作为该 PON 网络的公共时钟源,ONU 与该时钟源保持频率同步 GPON EPON 的频率同步实现机制基本相同 68

69 时间同步实现机制 1588v2 BC 与 TC 模式 1588v2 边界时钟 (BC) 1588v2 透明时钟 (TC) 1588v2 master 1588v2 Boundary Clock 1588v2 slave 1588v2 master 1588v2 Transparent Clock 1588v2 slave OLT ONU OLT sync sync sync ONU follow-up follow-up follow-up delay_req delay_resp PON 标准同步机制 delay_req delay_resp delay_resp 修改相应报文的 residency time 域 delay_req OLT 从以太网接口接收来自 IEEE1588Master 的 PTP 消息,OLT 作为 1588 Slave 恢复出时间同步信息 ; 从 OLT 向 ONU 使用传递时间信息, 完成 OLT 和 ONU 之间的时间同步 ; ONU 作为 IEEE 1588Master, 生成新的 PTP 消息, 通过以太网口发送给下级的 1588 Slave OLT 从以太网接口接收来自 IEEE1588Master 的 PTP 消息 ; 从 OLT 向 ONU 传递时间信息, 完成 OLT 和 ONU 之间的时间同步 ; 修改 1588V2 报文的 residency time 域 ; 在 OLT 的上联接口和 ONU 的下联接口共同形成一个透明时钟 69

70 1588v2 BC 模式和 TC 模式的区别 处理点 OLT 的 NNI 侧处理 ONU 的 UNI 侧处理 OLT 的 ToD 信息 ONU 的 ToD 信息 OLT 的 NNI 侧接口类型 ONU 的 UNI 侧接口类型 BC 模式 终结 1588v2 报文 生成新的 1588v2 报文 持有 ToD 信息 持有 ToD 信息 1588v2,1PPS+ToD 等可以任意选择 1588v2,1PPS+ToD 等可以任意选择 不终结 1588v2 报文, 仅修改通过 OLT 的 sync 和 delay_req 报文的 residency time 域 不生成 1588v2 报文, 仅修改通过 ONU 的 sync 和 delay_req 报文的 residency time 域 没有 ToD 信息 没有 ToD 信息 仅 1588v2 接口 仅 1588v2 接口 TC 模式 BC 模式中,OLT 终结 1588v2 报文, 得到精确的 ToD 信息, 然后通过 PON 内部机制 (GPON 的 G.984 同步机制 EPON 的 IEEE 802.1AS 同步机制 ) 将 ToD 信息同步到 ONU,ONU 根据需要, 与下级的设备进行 1588v2 交互 ( 生成以及响应相应的 1588v2 报文 ); TC 模式中,OLT 和 ONU 都没有 ToD 信息, 仅对经过其设备的 1588v2 报文的 residency time 域进行修正 70

71 1588v2 BC 与 TC 模式优缺点分析 (1) 可扩展性 1588v2 slave v2 master 仅需要 1 个 1588v2 timing flow BC 1588v2 slave v2 slave N 1588v2 slave v2 master 需要 N 个 1588v2 timing flows TC 1588v2 slave v2 slave N BC 模式 :OLT 的 NNI 侧只需要一个 1588v2timing flow,uni 侧根据需要可创建多少个 timing flow; TC 模式 :OLT 的 NNI 侧需要的 IEEE 1588v2timing flow 数目应不小于支持时间同步的 ONU 的个数, 对上层 master 设备要求高, 扩展性受限 71

72 1588v2 BC 与 TC 模式优缺点分析 (2) 故障定位 1588v2 边界时钟 (BC) 分段传递时间, 每一段的设备都持有精确的时间信息便于定位故障设备便于提供每段设备引入的时间偏差 1588v2 透明时钟 (TC) 端到端透明传递时间信息, 每个中间节点只是修改通过它的 sync 和 delay_req 报文中标识该节点驻留时间 residency time 域, 没有时间信息该驻留时间与设备具体实现有关, 且每次消息交互时间也可能不同, 因此外部仪器很难对其进行测量难以提供故障定位 难以提供每段设备的时间偏差 72

73 1588v2 BC 与 TC 模式优缺点分析 (3) 时间接口 1588v2 边界时钟 (BC) 1588v2 透明时钟 (TC) 由于 OLT 和 ONU 都持有精确的时间信息, 因此 OLT 的 NNI 侧接口以及 ONU 的 UNI 侧接口可以根据应用场景灵活选择 可以灵活提供 IEEE 1588v2 接 OLT 和 ONU 都不持有时间信息, 可提供 IEEE 1588v2 接口如果需要提供 1PPS+ToD 接口, 需增加 Ordinary Clock, 成本比较高 口以及 1PPS+ToD 接口 73

74 1588v2 BC 与 TC 模式优缺点分析 (4) 标准化 BC 模式 : BC 模式是 PON 支持时间同步的国际标准化的方案, 便于实现机制的统一和互通 ; GPON:ITU-T G.984, 已发布 在采用 1588v2 方式时需为 BC 模式 EPON:IEEE 802.1AS, 尚未发布 TC 模式 国际标准尚未定义, 使用时需自行扩展, 后续互通较为困难 74

75 ToD-over-GPON 标准化已完成 GPS 等时间源 NNI -1 Clock 1PPS ToD NNI -2 PON CPU OLT 20 Km fiber ONU PON CPU Pgm. CLK 1PPS ToD PHY-1 RJ-45 RJ-45 Timing Client FE Ports TC 模式下 OLT 和 ONU 都不需要持有时间信息, 仅需要计算 1588v2 报文的驻留时间, 而 ToD over GPON 实现 ONU 与 OLT 之间的时间同步 TOD over GPON 标准本身与 1588v2 无关, 但在 OLT 的 NNI 侧接口和 ONU 的 UNI 接口为 1588v2 同时,OLT 通过其向上级 1588v2 master 进行时间同步, 在 OLT 和 ONU 之间再通过 ToDover GPON 方式完成 ONU 与 OLT 的时间同步,ONU 再作为 1588v2 master 使其下级的设备与其完成时间同步, 该机制本身即为 BC 模式 TOD over GPON 在外部接口采用 1588v2 时即为 1588v2 BC 模式 75

76 PTN 支持时间同步方案 BC 模式必选 Master 会聚层 FE/GE A 1588 边界时钟 1588 报文 接入层 FE/GE GPS-1 ~ D B PTN C FE/GE Master GPS-2 ~ BC 模式 ( 必选 ) v Master Slave 以及所有中间节点均支持 1588, 并充当边界时钟的角色 v 网络分层, 减轻了 master 同步负担 v 逐跳完成 1588 传送, 每个节点可独立的进行时延补偿和输出 TC 模式 FE/GE Slave FE/GE Slave FE/GE Slave v v 中间节点独立的进行时延补偿和输出存在困难 不同网络或不同厂家设备互连仍建议采用边界时钟 76

77 小结 PON 支持时间同步实现机制建议 OLT 接口类型 同时具备 1588v2 接口和 1PPS+TOD 接口 1PPS+TOD 接口需提供输入和输出接口 ONU 接口类型 SFU 需具备 1588v2 接口和 1PPS+TOD 接口 ; 用于 Femto 时可以 1588v2 接口为主 MDU 仅建议用于 Femto, 需具备 1588v2 接口和 1-2 个 1PPS+TOD 接口 ( 待定 ) 1PPS+TOD 接口需满足移动企标要求 1588v2 BC 和 TC 模式选择 采用 BC 模式用于 GPON/EPON 时间同步 77

78 提纲 PON 发展概况 中国移动 PON 发展策略 中国移动 PON 技术发展需求 总结 78

79 总结 立足 GPON/EPON 并重, 优选 GPON, 高起点地建设 PON 接入网 推动 10G EPON/10G GPON 成熟并逐步引入, 推动 UniPON 成熟和应用, 满足更大的带宽需求 推动 PON 设备支持 IPv6, 满足未来网络向 IPv6 平滑演进的需求, 保护投资 推动 PON 设备支持时间同步, 为未来的 TD 室分基站和 Femto 回传需求提供技术保障 79

80 Thank you!