FTTH 系统测试及维护管理 张傲中国通信标准化协会 (CCSA) 光纤接入 (FTTx) 产业联盟 2008 年 6 月
2 内容提要 FTTH 典型组网应用 FTTH 局端和远端设备的功能和性能 FTTH 系统的测试 FTTH 系统的操作 维护 管理 近期的研究热点和发展趋势
3 FTTx 全景应用 移动基站 (BTS) 移动大客户 (Biz VIP) 城区 / 农村用户 (District/Village) 基站接入 (Cell Backhaul) ONU 旧区改造 / 农村信息化 (Rehabilitated Area Deployment & Rural Digitization ) Soft Switch PSTN Internet FE / GE H.248/MGCP/SIP V5 局端机房 (CO) 分路器 (Splitter) IPTV Server FE / GE OLT E1/STM-1 1550nm SDH CATV 光纤到户 (FTTH( FTTH) 分路器 (Splitter) 居民楼 (Residential Building ) ONU CATV /IPTV Phone PC 小区用户 (Community) WiFi PC Phone ONU+xDSL+POTS 分路器 (Splitter) ONU 光纤到楼 (FTTB( FTTB) 平安城市 (Safety City ) ONU WiMAX 电子警察 (E-Police) 安防监控 (Video Surveillance) 网吧 (Cybercafé) ONU 网吧接入 (Cybercafe Access) ONU 分路器 ONU (Splitter) ONU 商业楼宇 /CBD 广场 (Biz Building) Phone PC Intranet E1 Router 企业用户 (FTTO)
4 何为 FTTx? 随着铜缆接入距离的缩短, 光纤向用户逐步延伸, 最终实现 FTTH 网络的宽带能力也随着铜缆接入距离的缩短而不断提升 光进铜退 模式的接入层演进需同步考虑光缆网络 铜缆网络 城域网络的调整, 端到端提升整个接入层的业务能力和管理能力
5 PON 用于居民用户接入的适应性分析 树立运营商在当地的品牌形象的需要 遵循 少而精 的原则, 提供 FTTH 业务, 优质优价 尽量高起点, 但对成本要求较为严格 无用户线包袱, 以 FTTB+LAN 为主,FTTN 为辅 尽量高起点, 但对成本要求较为严格 需充分利用原有铜线资源和终端, 适合采用 FTTN+DSL 对性能要求相对宽松, 对成本要求严格 更要解决 POP 点到村庄之间电缆被盗问题 适合采用 FTTN+DSL 光进铜退 主要对象是居民用户 不同的居民用户有不同的需求特点, 需要根据应用场景确定有针对性的应用方案
6 光纤到户 (FTTH) Splitter ONU ONU ONU ONU ONU 1 对投资有收益的高端住宅用户, 可以考虑直接采用光纤入户, 开展 IP TV 高速上网 互动游戏 IP 语音等多重业务, 利用差异化接入手段发展高端用户 2 可以根据情况将 OLT 部署在局端机房 ( 建议模块局以上 ), 节约主干光纤, 降低维护成本 可以在小区进行分光, 也可以在大楼分光,ONU 可以部署在用户房间, 也可以部署在楼道或者弱电间
7 FTTB+LAN 应用 适用范围 : 新建普通居民小区 采用 FTTB 专用网络箱, 将 ONU 配线模块 电源 蓄电池等一并考虑, 便于工程实施 楼道内建议采用混线方式, 一根五类线即可实现电话 上网业务, 大幅度降低布线成本 线路部分为无源设计,, 免除了小区机房的设计和维护困难 特点 : 可以有效降低光纤接入的成本, 维护便捷, 业务功能齐全 最好小区达到 1000 户以上规模, 方能达到控制成本的效果
有网络结构改造后的网络作用原结构8 FTTN+DSL 应用 宽 窄带接入点同时下沉 线路部分为无源设计, 免除了小区机房的设计和维护困难 ONU 不但提供常规的 DSLAM 功能, 而且内置 IAD 模块, 可以提供基于软交换的语音业务, 真正实现 光进铜退 用户线保留铜线接入, 尽量使用 ADSL2+ 方式, 降低网络的建设成本 组网思路 : 采用 FTTN+ADSL2+ 的组网 方式, 宽带 POP 点下沉 考虑到软交换的成熟和 节约统揽的需求, 光进铜 退 网络结构更加简单 用于光进铜退的改造场 景, 当前尤其在农村信息 化的接入改造中可以发挥 提供与 FTTN+DSL 型 ONU 配套的室外机柜, 具备超强的环境适应能力
9 农村信息化应用 可采用 EPON 技术和 MSAN 结合的方式解决农村信息化的需求 ; 光纤到村庄,DSL 到农户, 语音 数据一线解决 ; 原模块机房到村的大对数电缆全部退下 ; 与传统手段相比较, 彻底解决了电缆被疯狂盗割的问题, 同时有效控制了成本
10 光纤到办公室 (FTTO) 针对商企客户专门设计的 SBU 终端设备可以为用户提供 GE/FE E1 等接口, 满足用户宽带 PBX 等业务的接入 分光器可以根据需求放在室外交接箱 大楼内 可以根据情况采用 FTTO/FTTB 建设模式
11 移动基站回传应用 PSTN 高性价比的固定移动融合承载层解决方案 同 SDH/PDH 相比, 组网更简单
12 网吧接入应用 OLT Splitter 交接箱 网吧一条街 LSW ONU Splitter 交接箱 FE 零星网吧 零星网吧 网吧对于接入带宽需求较高, 称为数据业务消费的重要力量 现有的光纤直驱方式解决网吧接入, 导致宝贵的城域光纤资源被大量占用 EPON 是实现网吧一条街的有效手段, 可以大量节约城域光纤 在提供宽带接入的同时, 还可以提供语音接入 ( 话吧 )
13 视频监控应用 可以节约大量光纤 通用设备, 每线成本明显低于视频光端机 上行带宽接入能力明显优于其他接入方式 对数据业务新业务有 ; 良好的支持能力, 方便控制信息传递
HFC 双向改造应用 14
15 内容提要 FTTH 典型组网应用 FTTH 局端和远端设备的功能和性能 FTTH 系统的测试 FTTH 系统的操作 维护 管理 近期的研究热点和发展趋势
FTTH 技术分类 16
17 点对多点技术的优越性 成本更低 光模块的节约 光纤的节约 服务质量更好 CO 设备发挥主控功能 点对点方式 : 需要 2N 个收发模块, 光纤总长度为 N*(D1+D2) 点对多点方式 : 需要 N+1 个收发模块, 光纤数量为 (D1+N*D2) 假设有 32 个用户,D1 的距离为 5000m,D2 的距离为 50m, 则 : 点对点方式需要 64 个光模块, 点对多点方式仅需要 33 个光模块, 节约近 50%; 点对点方式需要 (5000+50) 32=176000m 光纤, 点对多点方式仅需要 5000+ 50 32=6600m 光纤, 节约光纤超过 96%
18 CCSA FTTH 相关技术标准 (1) 接入网技术要求 基于 ATM 的无源光网络 (A-PON) 编号为 YD/T 1090-2000 接入网测试方法 基于 ATM 的无源光网络 (A-PON) 编号为 YD/T 1250-2003 接入网技术要求 基于以太网方式的无源光网络 (EPON) 编号为 YD/T 1475-2006 接入网设备测试方法 基于以太网方式的无源光网络 (EPON). 编号为 YD/T 1531-2006 接入网技术要求 EPON 系统互通性 编号为 YD/T 1771-2008
19 CCSA FTTH 相关技术标准 (2) 宽带光接入网总貌 编号为 YD/T 1619-2007 光纤到户(FTTH) 体系结构和总体要求 编号为 YD/T 1636-2007 接入网技术要求 - 吉比特无源光网络 (GPON) 编号为 YD/T xxxx-xxxx 接入网设备测试方法 - 吉比特的无源光网络 (GPON) 编号为 YD/T xxxx-xxxx 接入网技术要求 GPON 系统互通性 编号为 YD/T xxxx-xxxx 接入网技术要求 -P2P 光以太网接入系统 编号为 YD/T xxxx-xxxx
20 PON 技术概述 相同的拓扑 无源 P2MP A/BPON EPON GPON FSAN 提出,ITU-T 标准化, 编号 ITU G.983; ATM 封装 ; 没有得到市场认可 IEEE 标准化, 编号 IEEE 802.3-2005; 以太网封装 ; 在市场上已形成规模应用 FSAN 提出,ITU-T 标准化, 编号 ITU G.984.1/2/3/4; GEM 封装 ; 产业链不成熟 封装协议不同 EPON 系统成熟, 价格低, 业务提供能力完备, 是目前业界主流技术 GPON 理论完备, 实现复杂, 成熟度短时间内难以满足规模商用要求
21 主流宽带技术对比 -PON VS DSL MC+LAN 网络结构 DSLAM 馈线铜缆投资大, 覆盖距离有限 需要大量模块局机房 Modem Internet BAS/SR L3 交换机 双芯光纤 DSLAM 从端局直接覆盖用户, 节省机房投资和维护成本 端局机房模块局机房更大容量带宽支持全业务接入小区机房楼道 PON 实现 FTTN 网络结构 Internet BAS/SR OLT 单芯光纤 光纤覆盖距离大, 避免铜缆割盗 分路器 ONU ONU ONU 端局机房 路边交接箱 楼道
22 主流宽带技术对比 -PON VS MC+LAN MC+LAN 网络结构 Internet BAS/SR L3 交换机 双芯光纤 L2 交换机 管理能力完备 端局机房 简化网络结构小区中心机房, 降低运维成本小区 2 级机房 楼道 PON 实现 FTTN 网络结构 Internet BAS/SR OLT 单芯光纤 节省光纤 管道资源 分路器 无需建设小区机房 ONU ONU 城域机房 路边交接箱 ONU 楼道
EPON 分层结构参考模型 23
24 GPON 分层结构参考模型 图 GPON 系统协议栈 图 GTC 系统协议栈
25 FTTX 系统结构 FTTX 系统的基本组成 : 光线路终端 (OLT, 局端设备 ) 光分配网 (ODN, 包含光分路器 光纤光缆及光缆分线盒 光缆交接箱等一系列无源器件 ) 光网络单元 (ONU/ONT)
OLT 功能模块示意图 26
ONU 功能模块示意图 27
28 EPON 原理 信号复用 EPON 系统采用 WDM 技术, 实现单纤双向传输 下行 1490nm 为了分离同一根光纤上多个用户的来去方向的信号, 采用以下两种复用技术 下行数据流采用 TDM 技术 上行数据流采用 TDMA 技术 上行 1310nm
29 EPON 原理 下行数据 广播方式 在 ONU 注册成动后分配一个唯一的 LLID; 在每一个分组开始之前添加一个 LLID, 替代以太网前导符的最后两个字节 ; OLT 接收数据时比较 LLID 注册列表,ONU 接收数据时, 仅接收符合自己的 LLID 的帧或者广播帧
30 EPON 的原理 上行数据 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
GPON 基本原理 (1) Downstream PCBd n 125 us Payload n PCBd n+1 125 us Payload n+1 Rate Frame Size 1.244G 19440 2.488G 38880 31 PSync 4 Bytes Ident 4 Bytes PLOAMd 13 Bytes BIP 1 Byte PLend 4 Bytes Plend 4 Bytes US BW Map N*8 Bytes Upstream Coverage of this BIP (Includes Payload n-1) 125 us Frame n Coverage of next BIP (Includes Payload n) 125 us Frame n+1 Rate Frame Size 1.244G 19440 2.488G 38880 ONT 1 Gap ONT 2 Gap ONT n Gap Guard Time PLOu Alloc #a PLOAMu 13 bytes Alloc #a DBRu 1 Alloc #a Payload 1 Alloc #a PLOAMu 13 bytes Alloc #b DBRu 1 Alloc #b Payload 1 Alloc #b SStart
GPON 基本原理 (2) 32 GEM Payload = GEM Header Frame Fragment GEM Header Full Frame GEM Header Frame Fragment GEM Header = PLI 12 bits Port_ID 12 bits PTI 3 bits HEC 13 bits Fragment Payload L Bytes PLI (payload length identifier) Provides length of frag payload portion of GEM frame (up to 4095 bytes per fragment (GPON standard limits max GEM length to 2048 bytes) Port_ID Uniquely identifies the GEM payload to a specific flow (multiple flows/port_ids can be grouped within a T-CONT). PTI (payload type identifier) Indicates the type of data within the GEM payload and whether it is a full frame or fragment PTI code 000: User data not end user frame PTI code 001: User data end of user frame PTI code 100: GEM OAM not end of OAM frame PTI code 101: GEM OAM end of OAM frame HEC Provides a CRC for the GEM header and is also used for GEM frame delineation (along with the PLI value).
GPON 基本原理 (3) 33
xpon 技术分析 34 线路速率 EPON GPON BPON 上行 1250Mbps 1244Mbps 或 2488Mbps 155Mbps 或 622Mbps 下行 1250Mbps 155Mbps 622Mbps 1244Mbps 或 2488Mbps 155Mbps 分路比 1:64( 取决于光功率预算 ) 1:64( 取决于光功率预算 ) 1:32( 取决于光功率预算 ) 最大传输距离 至少 10km 或 20km 逻辑距离 60km, 最大差分距离 20km 20km 数据链路层协议 以太网 GEM ATM 封装效率 高 最高 低 TDM 业务支持能力 好 ;CESoP CESoP Native TDM TDM Over ATM OAM 能力 具备 具备 具备 技术标准化程度 完备 一般 非常完备 芯片 器件成熟程度 高 较低 高 互通性 芯片级和系统级成熟 不太成熟 不成熟 商用部署 发展迅速 进展较缓慢 部署逐渐减少 成本 较低 高 高
FTTx 典型组网 35
36 局端 OLT 设备形态 小型设备 支持 1/2/4 个 PON 接口 中型设备 支持 4~16 个 PON 接口 大型设备 支持 16 个以上的 PON 接口
37 远端 ONU 设备形态 (1) 编号 以太网口数 POTS 口数 CATV RF 口 量 量 SFU-1 1(GE/FE) 0 可选 SFU-2 4(FE) 0 可选 SFU-3 4(FE) 2 可选 应用场景 FTTH 编号 以太网 POTS WLAN USB 口 CATV 口数量 口数量 口数量 数量 RF 口 HGU-1 4(FE) 0 1 1 可选 HGU-2 4(FE) 2 1 1 可选 应用场景 FTTH 编号以太网口数量 E1 接口数量应用场景 SBU-1 4 4 FTTO
38 远端 ONU 设备形态 (2) 编号 以太网口数量 ADSL2+ 口数量 VDSL2 口数量 POTS 口数量 CATV RF 口 应用场景 MDU-1 8~32(FE) 0 0 0 可选 MDU-2 8~32(FE) 0 0 8~32 可选 MDU-3 0 16~64 0 0 0 MDU-4 0 16~64 0 16~64 0 MDU-5 0 0 8~32 8~32 0 FTTB/ FTTC/ FTTCab 编号以太网口数量 E1 接口数量 POTS 口数量应用场景 MTU-1 16(FE) 4/8 0 FTTB/O MTU-2 8/16(FE) 4/8 8/16
MDU-2 型 ONU 的数据和语音混线功能 39 从 ONU 到住户家里的线路采用一根五类线 4 芯用于数据,2 芯用于电话, 技术上经验证可行 可以大幅度节约用户线的建设成本, 推荐采用 缺点是需要数据和语音 1:1 配比 两种可选的实现方式 4 芯用于数据 2 芯用于语音 2 芯空余 ONU 内部混线 外部配线单元混线 ONU 内部实现混线, 要求数据语音 1:1 配比 常规 ONU 加上外置配线模块实现混线, 可以自由调整线序实现灵活
40 设备的以太网基本功能 二层交换功能 动态学习 MAC 地址,MAC 地址老化时间可配置 帧过滤功能 可过滤基于物理端口 DA/SA 物理端口等的以太网数据; 二层隔离功能 支持对各 ONU 以及 ONU 的端口之间的二层隔离 生成树功能 STP/RSTP/MSTP 流量控制和链路汇聚功能 OLT/ONU:IEEE 802.3x, OLT:IEEE 802.3ad
41 设备的 VLAN 功能 VLAN 基本功能 支持 IEEE 802.1Q 协议 可对用户物理端口 /LLID 划分 VLAN VLAN 标记 / 去标记,VLAN 透传,VLAN 转换,VLAN 优先级标记,VLAN 过滤 VLAN Trunk VLAN Stacking 功能 符合 IEEE 802.1ad 标准 外层 TPID 参数可配 CVLAN 优先级标签能映射到 SVLAN 中 CVLAN 和 SVLAN 的数值为 1-4094 可配置 SVLAN TRUNK 和 VLAN TRUNK 两种模式
42 设备的 DBA 功能 DBA 要求 参数 :FIR/CIR/PIR 带宽类型 : 固定带宽 保证带宽 尽力而为带宽 公平性机制 : 优先级 ONU 类型 SLA 设备的 DBA 功能 带宽分配依据 :LLID 对应的队列信息 业务优先级 解析 REPORT 帧中至少 2 个 Queue Set 的全部 8 个队列的状态信息 通过 OAM 方式配置 Queue Set 数量和阈值 静态带宽分配 : 固定的轮询周期, 发送固定大小的授权
43 设备的多业务 QoS 机制 业务流分类 参数 :LLID,MAC DA MAC SA User Priority Ethernet 类型 目的 IP 地址 源 IP 地址 IP 协议类型 IP TOS/DSCP L4 协议端口 优先级标记 标记可采用 IEEE 802.1D User Priority, 可选支持 IP TOS 和 DSCP 优先级标记 优先级队列机制 上下行业务应根据 IEEE 802.1D User Priority 标记映射到不同的优先级队列, 并进行调度 流限速和优先级调度 上下行业务流 / 端口限速, 优先级调度算法 :SP WRR SP+WRR 缓存管理和拥塞避免 拥塞避免算法 :Tail-Drop RED WRED
44 设备的安全性 PON 接口数据安全 三重搅动或者 AES-128 MAC 地址数量限制 基于 LLID/ 端口, 限制的 MAC 地址数量应可灵活配置 过滤和抑制 根据 DA/SA VLAN ID 等域, 过滤和抑制广播帧 组播帧 单播帧 ONU 认证 基于 ONU 的 MAC 地址对 ONU 合法性进行认证的能力, 应拒绝非法 ONU 的接入
45 搅动区和前导码中用于密钥同步 Enc 字节定义 Flag 位 : 搅动标记,0: 明文 ;1: 密文 Key_Index 位 : 密钥索引, 指示 ONU 在解搅动过程中要采用的密钥编号
46 设备的光纤保护倒换功能 倒换方式 自动倒换 ( 由故障发现触发 ), 强制倒换 ( 由管理事件触发 ) 倒换类型 主干光纤冗余 OLT PON 口冗余 全保护 倒换准则 输入光信号丢失 (LOS); 输入通道信道劣化 : 输入光信号功率过高或过低 ; 误码率越限 倒换时间 小于 100ms; 返回机制 自动返回 人工返回
47 组播实现方式 SCB+IGMP 在 PON 接口上,OLT 通过广播 LLID 信道以单拷贝广播 (SCB) 方式将组播内容分发给所有 ONU 2 种组播控制方式 IGMP snooping; 动态可控组播 IGMP snooping 方式 OLT:IGMP Proxy;ONU:IGMP Snooping; IGMP Report/Leave 和 query 实现组成员的动态加入 / 退出和维持 动态可控组播方式 OLT 基于 IGMP 控制报文携带的用户标识信息进行用户鉴权, 并通过扩展 OAM 消息控制 ONU 对组播数据报文的转发控制
48 IGMP Proxy 在组播路由器和主机间行使代理的功能 在网络侧, 组播代理可视为一台主机 在用户侧, 组播代理设备可以视作一台组播路由器 组播代理拦截用户和路由器所发出的组播协议报文, 并维护自己的组播转发表
49 IGMP Snooping 监听 IGMP 协议包, 提取相应的信息, 形成组播成员关系表, 然后对组播业务按照组成员关系进行转发, 保证组成员收到正确的组播业务, 而其余主机无法收到 IGMP Snooping 相对路由器和主机是透明的, 它仅仅监听两者之间的 IGMP 报文, 来建立自己的组播成员关系表
50 TDM 业务的承载 EPON 系统承载数据专线业务 (E1 或 n 64kbit/s 数据业务 ) 时, 应采用 IETF 的 PWE3 方式或 MEF 的 TDM over Ethernet 方式 封装方式应采用 CESOP 方式或 SATOP 方式, 具体方式应分别通过 OLT 和 ONU 的本地网管进行配置 EPON 系统承载 TDM 业务应采用自适应时钟恢复方式, 即从数据包中的时钟戳恢复时钟 为了保证基于 TDM 业务的互通要求,OLT 和 ONU 设备应可分别设置采用的标准 封装的 E1 个数 CESoP 相应的 IP 地址 MAC 地址 VLAN 等参数
CESoP 在 FTTH 中的应用 51
52 语音业务 EPON 提供语音业务时, 支持 VoIP 方式, 可采用 SIP/H.248/MGCP/H.323 ONU 内置 IAD 可支持 VoIP Centrex 功能 EPON 系统中的 VoIP 业务由 ONU 实现语音的分组化 语音业务帧应标记为高优先级业务, 以确保上行 VoIP 业务的传输质量, 对语音业务建议采用严格优先级调度
53 VoIP 在 FTTH 中的应用 呼叫控制模块可支持 MGCP H.248 SIP H.323 等协议, 灵活适应各种环 境下的软交换网络 可灵活支持不同的上联处理模式
54 CATV 业务在 FTTH 中的应用 IPTV 业务与 CATV/DTV 业务共存, 分别满足用户的不同类型需求 EPON 可以提供透明的 CATV 通道, 在部署 FTTH 的同时, 不需要额外敷设同轴电缆, 即可提供 CATV/DTV 业务
55 内容提要 FTTH 典型组网应用 FTTH 局端和远端设备的功能和性能 FTTH 系统的测试 FTTH 系统的操作 维护 管理 近期的研究热点和发展趋势
56 EPON 系统测试参考配置 4 个测试点 a) 网络侧接口 (SNI):OLT 与业务节点间的参考点 ; b) 测试点 S: 紧靠在发射机 (OLT 或 ONU) 光连接器后的光纤点 ; c) 测试点 R: 紧靠在接收机 (OLT 或 ONU) 光连接器前的光纤点 ; d) 用户侧接口 (UNI):ONU 与用户终端或其他用户侧设备间的参考点
57 评估 / 互通 / 工程测试 评估测试 OLT/ONU 线路传输光接口的特性测试 网络侧和用户侧接口测试 传送性能测试 功能验证 操作维护管理功能验证 互通测试 EPON 基本功能的互通性测试 业务承载相关功能互通性测试 操作管理和维护功能互通性测试 EPON 系统互通性能测试 工程测试 PON 特性测试 业务测试 网管功能测试
58 评估测试 - 光接口 光接口测试平均发射功率 ; 消光比 ; 接收机灵敏度 ; 接收机过载功率 ; 接收机反射系数 发送光功率测试图 OLT 的消光比测试图 下行接收灵敏度和过载功率测试图
59 光接口指标 (1) 表平均发送光功率指标 方向 参考点 平均发射功率 ( 最大 ) 平均发射功率 ( 最小 ) 发射机平均关断发射功率 ( 最大 ) 单位 1000BASE-PX10-D OLT S 点 2-3 -39 1000BASE-PX10-U ONU S 点 4-1 -45 1000BASE-PX20-D OLT S 点 7 2-39 dbm 1000BASE-PX20-U ONU S 点 4-1 -45 表 EPON 消光比指标 方向参考点消光比 ( 最小 ) 单位 1000BASE-PX10-D OLT S 点 6 db 1000BASE-PX10-U ONU S 点 6 1000BASE-PX20-D OLT S 点 6 1000BASE-PX20-U ONU S 点 6
60 光接口指标 (2) 表接收机灵敏度指标 (BER<10-12 ) 方向参考点接收机灵敏度 ( 最大 ) 单位 1000BASE-PX10-D OLT R 点 -24 1000BASE-PX10-U ONU R 点 -24 1000BASE-PX20-D OLT R 点 -27 dbm 1000BASE-PX20-U ONU R 点 -24 表接收机过载光功率指标 (BER<10-12) 方向参考点接收机过载光功率 ( 最大 ) 单位 1000BASE-PX10-D OLT R 点 -1 dbm 1000BASE-PX10-U ONU R 点 -3 1000BASE-PX20-D OLT R 点 -6 1000BASE-PX20-U ONU R 点 -3
61 评估测试 - 网络侧和用户侧接口 网路侧和用户侧接口测试 10/100/1000M/10GE 接口 ;E1/Z/Za 接口 ; 协议测试 (SIP/H.248/MGCP) 网路侧和用户侧接口测试图
62 评估测试 - 传送功能 传送功能测试 最大分路比和传输距离 ; 测距 ; N 64kbit/s 数字连接及 2048kbit/s 通道性能 ;IP 性能 S/R OLT R/S 分路器 S/R ONU 1 ONU n 网络分析仪 传送功能测试图
63 传送功能各项指标 最大分路比和传输距离指标 EPON 系统支持的最大传输距离和最大分路比应符合以下规定的一种 : OLT 和 ONU 之间的最大传输距离不小于 10km, 支持的最大分路比至少为 1:32; OLT 和 ONU 之间的最大传输距离不小于 20km, 支持的最大分路比至少为 1:16 测距指标 测距范围是指在 OLT 侧对 ONU 进行测距所能达到的最小距离和最大距离, 最小距离 <1m, 最 大 10km /20km N 64kbit/s 数字连接及 2048kbit/s 通道性能指标 在正常工作条件下, 测试时间 24 小时, 网络侧接口到用户侧接口间 N 64kbit/s 数字连接及 2048kbit/s 通道的误比特率为 0
64 评估测试 - 验证功能 验证功能测试 DBA;QoS; 加密 ;ONU 认证 ; 过滤和抑制 ;VLAN 功能 ;VLAN Stacking; 组播 ;SCB;trunk; ONU 掉电通知 ; 光纤保护倒换 验证功能测试图
65 验证功能指标 (1) DBA OLT 应采用动态带宽分配机制 (DBA) 来提高系统带宽利用率以及保证业务公平性和 QoS, 至少应能根据 LLID 分配带宽授权, 最小带宽分配粒度不应大于 256kbit/s QoS EPON 系统应能区分不同类型业务的优先级, 上行和下行方向应能根据 SLA 协议保证高优先级业务的 QoS 加密 EPON 系统应对用户信息进行加密, 其中下行方向应支持加密功能, 上行方向可选支持 ONU 认证 OLT 应具有对 ONU 进行认证的能力, 应拒绝非法 ONU 的接入 过滤和抑制 OLT 或 ONU 应支持基于端口或 MAC 地址的 Ethernet 数据帧过滤 OLT 或 ONU 应支持对广播帧和组播帧的抑制功能
66 验证功能指标 (2) VLAN 功能 OLT 或 ONU 应支持 IEEE 802.1Q 协议, 应支持按照 PON 端口或以太端口划分 VLAN, 可选支持按照 MAC 地址划分 VLAN 生成树 当 OLT 的网络侧具有多个 GE 或 10/100Base-T 接口时, 如果可能出现环路则应支持符合 IEEE802.1D 规定的生成树协议 二层隔离功能 OLT 应实现各 ONU 之间的二层隔离,ONU 应实现各以太网端口之间的二层隔离 组播 在 FTTH 网络结构中,OLT 应支持 IGMP Snooping 或 IGMP Proxy 功能
67 验证功能指标 (3) SCB 在下行方向,PON 是一种广播介质 为利用 PON 的这一能力, 使 OLT 向 ONU 发送广播帧时不对每个 ONU 都拷贝该帧, 因此引入单拷贝广播 (SCB) 支持 VLAN Stacking OLT 应支持 VLAN Stacking 功能 Trunk 在系统网络侧具有多个 GE 或 10/100BASE-T 接口时,OLT 应支持 IEEE Std 802.3 规定的链路聚集功能 ONU 掉电通知 ONU 可具有将自身掉电事件通知 OLT 的能力
68 EPON 互联互通的三个层次 EPON 基本功能的互通 MPCP,ONU 认证, 加密,DBA 业务承载的互通 业务 QoS,VLAN, 组播管理 操作 管理和维护功能的互通 OAM 发现, 扩展 OAM 发现, 扩展 OAMPDU,ONU 远程管理
互通标准的扩展 69
70 评估测试 - 网管功能 网管功能测试 管理方式验证 ; 配置管理 ; 性能管理 ; 故障和告警管理 ; 安全管理 EMS 测试图
71 互通测试 -EPON 基本功能 EPON 基本功能的互通性测试 MPCP 帧格式的验证 ;ONU 注册 ; 以太网业务 ;FEC;DBA EPON 基本功能的互通测试图
72 EPON 基本功能指标 (1) MPCP 帧格式的验证 各种 MPCP 帧的格式应符合 IEEE802.3-2005 和 YD/T 1771-2008 接入网技术要求 EPON 系统互通性 的规定 ; 用于开窗的 Discovery GATE 消息采用广播的 LLID, 其余的 GATE 都是单播 LLID; 比较 GATE 帧的 Timestamp 字段与其 Grant StartTime 字段, 应当满足 :0x03B9ACA0>(Grant StartTime-Timestamp)>0x400 以太网业务 在随机包长情况下,EPON 系统上下行均支持 IEEE802.3 和以太网 II 型两种以太网帧格式, OLT 和 ONU 之间的以太网业务能够互通, 且上下行均不丢包 ; 系统支持的上下行最大包长度应不小于 1518 字节 ; 系统支持的上下行最小包长度应不大于 64 字节 ; 系统支持对各种异常帧 ( 如 CRC 错帧 定界 (Alignment) 错帧 超长帧 超短帧等 ) 的检测
73 EPON 基本功能指标 (2) FEC OLT 和 ONU 收到的以太网帧格式与发送的以太网帧格式相同 系统的 FEC 功能正常,FEC 功能的打开不影响系统以太网业务的互通 ; FEC 功能为下行链路产生 2~3dB 的功率增益, 上行链路产生 1dB 左右的功率增益 DBA 当网管配置 2 个队列的阈值 (thereshold) 时,REPORT 帧中应有 2 个 queue set, 每个 queue set 内有 2 个队列, 分别是 Queue1 和 Queue2; 当数据网络分析仪发送的以太网流量小于该 ONU 的上行保证带宽 (CIR) 时, 同一个队列在两个 queue set 内上报的队列长度值相同, 且该值均应小于网管配置的阈值 ; 在不同的 SLA 下,OLT 分配的带宽授权应与 REPORT 帧上报的队列长度和 SLA 的配置相符 ; ONU 获得的上行带宽应符合 SLA 的配置
74 互通测试 - 业务承载相关功能 业务承载相关功能互通性测试 QoS;VLAN; 组播 ; 加密 ;ONU 认证 ;TDM 业务 上图为 TDM 业务的互通测试图 其他业务承载相关功能互通测试, 参见 EPON 基本功能互通测试图
75 业务承载相关功能指标 (1) QoS ONU 应能按照网管配置的分类规则进行分类,OLT 收到的业务流应带有相应的优先级 ; ONU 应支持的分类规则包括源 MAC 地址 : 物理端口 目的 MAC 地址 源 MAC 地址 VLAN User Priority(IEEE802.1D) Ethernet 类型 ( 例如 PPPoE PWE3 MAC Control 等 ) 目的 IP 地址 源 IP 地址 IP 类型 (IP ICMP IGMP 等 ) IP TOS/DSCP L4 协议端口等 VLAN ONU 按照 OLT 发出的指令设置其以太网端口的 VLAN 状态 (VLAN 透传 VLAN 标签 VLAN 转换等 ) 组播 OLT 和 ONU 均支持 SCB 功能, 组播数据报文的前导码中 LLID 字段的值为 0xFFFF ; OLT 支持 IGMP Proxy 功能, 申请组播频道的用户都能收到组播业务, 且 OLT 的上联口只会收到一份 IGMP REPORT/IGMP LEAVE 消息 ONU 应支持 IGMP snooping 功能 ; 用户端口加入 / 离开组播组时, 不影响组播组内其他用户接收该组播业务
76 业务承载相关功能指标 (2) 加密 在三重搅动功能关闭情况下的 IFPON-R 接口的 R 点处的以太网帧前导码的第五个字节搅动信息标识字段 (Enc) 的值应为 0x55 ; 三重搅动的范围为 DA MAC 到 FCS, 并搅动的报文类型包括数据帧 OAM 帧 ; 密钥更新过程中包括新密钥请求帧 (new_key_request) 新密钥通知帧(new_churning_key) 两种扩展的 OAM 报文 ; ONU 认证 OLT 应解注册未通过认证的 ONU, 并将该事件上报网元管理系统 ONU 在解注册后应保持在静默状态, 经过若干秒后 ( 缺省值为 60s),ONU 重新进入发现和注册状态, 等待当下一个发现窗口打开时,ONU 将重新发送 REGISTER_REQ 消息以实现注册 ; TDM 业务 ( 轻载和重载 ) 情况下,E1 业务能够互通, 且系统没有误码, 时延和抖动满足 GB/T 7611-2001 的要求
77 互通测试 -EPON 系统性能 EPON 系统互通性能测试 吞吐量 / 过载丢包率 / 转发延时 / 长期丢包率 EPON 系统的互通测试图
78 工程测试 -PON 接口 PON 接口测试 OLT 下行平均发送光功率 ; ONU 上行平均发送光功率 ; 动态测距 ; 上 / 下行总带宽限制 ; 断电及断纤告警 ; ONU 认证功能 ; OLT 板卡热插拔 OLT/ONU 发送光功率测试图 动态测距 ; 上 / 下行总带宽限制 ; 断电及断纤告警 ; ONU 认证功能 ; OLT 板卡热插拔测试图
79 工程测试 -PON 接口 OLT 下行平均发送光功率 当采用 1000BASE-PX10 时为 :-3~+2dBm; 当采用 1000BASE-PX20 时为 :+2~+7dBm ONU 上行平均发送光功率 当采用 1000BASE-PX10 时为 :-1~+4dBm; 当采用 1000BASE-PX20 时为 :-1~+4dBm 上 / 下行带宽限制 上 / 下行实际业务带宽不超过设定带宽的 ±5% 断电及断纤告警 系统支持两种情况下的告警并且能对两种情况进行区分 ONU 认证功能 网管获取 ONU 授权状态正确 ;ONU 授权后能在 PON 拓扑结构中正确显示状态, 可以通过网管进行各项管理 ; 未授权 ONU 能正常收发数据, 但不能在网管界面中进行配置 OLT 板卡热插拔 板卡热插拔后业务能迅速恢复
80 工程测试 - 业务测试 业务测试 验证 EPON 设备基本数据业务功能 ; 验证 EPON 设备的基本通话功能 ; 验证对 IPTV( 含组播和点播 ) 业务的支持能力等 NMS PC OLT O D N ONU 1 PORT 1 PC 1 数据业务功能测试图 ONU 32 语音业务功能测试图
81 工程测试 - 语音业务测试 验证 EPON 设备的基本通话功能 能实现正常通话 验证 PSTN 业务呼叫转移功能测试 呼叫转移工作正常 二次拨号测试 能听到二次拨号按键音 振铃音 回铃音 忙音测试 各信号音正确 铃音和通知音检测 通知音正确 PSTN 业务来电显示功能测试 能正确显示来电号码 传真功能 (T.30 和 T.38)
82 GPON 系统测试 数据网络分析仪 VOD 服务器 ONU1 OLT Splitter Internet 交换机 GE 光纤 ONU n E1 E1 软交换 电视 电话 PC SDH 测试仪 测试内容 OLT 和 ONU 设备在 PMD TC 层 OMCI 以及业务应用方面的测试和互通 ; 互通进展缓慢 标准本身规定不全面, 存在很多可选项, 厂家对标准的理解不一致 ; 制定过程中没有充分考虑对 FTTB 设备的管理, 标准中尚缺乏用户端口等信息的交互 ; 缺乏对可控组播管理信息的传递机制 ; 没有专门的 GPON 协议分析仪 ;
83 内容提要 FTTH 典型组网应用 FTTH 局端和远端设备的功能和性能 FTTH 系统的测试 FTTH 系统的操作 维护 管理 近期的研究热点和发展趋势
84 EMS 通用要求 管理协议和设备管理接口 SNMP V2c;TELNET 或 WEB 方式 ; 带外和带内两种方式 ; EMS 与 OLT 支持以太网接入方式 ; 操作用户的接入方式和能力 本地和远程接入 ; 多用户同时操作 ; 管理容量 1000 个 OLT, 不小于 100000 个 ONU 用户界面 中文界面, 可选支持英文界面 ; 北向接口 CORBA XML 或 SOAP;
85 EMS 管理要求 配置管理 拓扑管理 ; 网元管理 ; 用户和业务管理 ; 资源管理 ; 配置数据管理 ; 定期的配置检查 故障管理 故障检测 ; 故障同步 ; 故障定位和分析 ; 告警显示 ; 告警归类 ; 告警处理 ; 告警查询与统计 性能管理 实时性能采集 ; 环境监控 ; 性能数据门限 ; 性能监测数据的上报 ; 性能数据的查询和统计 ; 性能数据存储 安全管理 用户访问权限管理 ; 用户等级管理 ; 操作日志 日志管理 对操作日志 安全日志和系统日志的管理 策略管理 定时执行的策略 ; 事件触发执行的策略
86 ONU 的远程管理 SFU 和 SBU 型 ONU 的远程管理实现方式 OAM/TR-069 HGU 型的 ONU 远程管理实现方式 OAM/TR-069; OAM 负责 HGU 的 L2 及 L2 以下层功能的远程管理 ; ACS 通过 TR-069 的方式实现对 ONU 的 L3 及更高层功能的远程管理 MDU 和 MTU 型的 ONU 远程管理实现方式 OAM/SNMP 与 PON 接口相关的远程管理功能 ( 如三重搅动 DBA 参数配置 ONU 基本信息上报 FEC 功能管理 可控组播等 ) 由 OAM 方式实现 其他与业务相关的远程管理功能 ( 如 VLAN 组播 端口管理 QoS VoIP TDM 告警 性能 软件下载等 ) 由 SNMP 方式实现
87 EPON 终端管理模式 模式 1:OAM 管理架构模式 2: TR069/OAM 混合管理架构模式 3:SNMP/OAM 混合管理架构
88 管理模式分析 OAM+SNMP 方案 可充分继承现有运维模式, 纳入现有网管系统管理, 避免建立新的 MDU 网管系统 目前 TR069 支持故障检测 / 故障修复等网络维护功能有限, 而这是 SNMP 方式的强项 在 MDU 发展初期, 可继承 SNMP 网管成熟的业务, 并能够继承 SNMP 北向接口, 实行与上层系统快速集成业务快速推出 OAM+TR069 方案 TR069 协议会继续发展, 应用更成熟, 增强故障检测 / 故障修复等网络维护功能 一些 SNMP 网管成熟特性, 也可基于 TR069 在 MDU 网管系统上支持起来
FTTB/C 内置语音的网管问题 89
90 内容提要 FTTH 典型组网应用 FTTH 局端和远端设备的功能和性能 FTTH 系统的测试 FTTH 系统的操作 维护 管理 近期的研究热点和发展趋势
91 研究热点 1 2 3 设备完善新功能 1 灵活 QinQ 2 跨 VLAN 组播 3 VLAN 转换 4 强大的 L3 功能 5 10G 上联和上联冗余保护 6 可升级至 2.5G/10G PON; 7 1:64 分路比和 >20km 传输 8 EPON/GPON 业务卡混插 9 基于 L2/L3/L4 进行业务流分类 10 PON 内语音互通代理 操作维护管理 1 ONU 备电方案 2 ONU 远程管理 3 ONU 防雷能力 4 环境监控( 门禁 温度 ) 5 语音 112 测试 6 光纤链路监测和诊断 7 盘间保护 8 软件自动升级和批量升级 9 PON 的 IT 支撑和业务发放流程 10 ONU 与家庭网关的融合 组网模式探讨 1 FTTH 应用场景 2 FTTB+LAN 应用场景 3 FTTC+DSL 应用场景 4 FTTO 应用场景
92 PON 技术发展趋势 Support for Advanced Services Continuity of Services & Network Management. 100% Ethernet Seamless Migration ATM BPON 1.25 Gb/s EPON X New Protocol - Forklift Upgrade? 802.3ah EPON 100% Ethernet Seamless Migration 2.5 Gb/s EPON 2.5 Gb/s GPON ITU-T GPON X Disruption of Services & Network Management. 10 Gb/s EPON? No roadmap beyond 2.5G for GPON. 622 Mb/s 1.25 Gb/s 2.5 Gb/s 10Gb/s Speed
10G EPON 标准进展 (1) 93
94 10G EPON 标准进展 (2) D o w n s t r e a m 10 Gb/s, 1577 or 1590 nm 1 Gb/s, 1490 nm 10G-10G ONU OLT RF Video, 1555 nm U p s t r e a m 10G-1G ONU 1 Gb/s, 1310nm 1 Gb/s, 1310nm 10 Gb/s, 1310nm 1G-1G ONU
向接口(NBI) 总线95 网管和 BOSS 系统对接路标 网络设备资源综合维护控制全网资源整合综合业务界面 MSTP BAS MGC 向接口(NBI) 总营业厅 ST1 ibss 97Sys 北营业厅 ST2 RMS (CORBA/TL1/WEB Service )GAS NMS 北EMS1 PON EMS EMS2 ITMS ACS OLT Splitter 线 营业厅 STn ONU1 ONU2 ONUn 其他终端 xdsl-mn xdsl-m1 xdsl-m2
96 TDM-WDM 混合 PON(Hybrid-PON) 8 或者 16 波复用到一根光纤中 (WDM) 每个波长由多个用户在不同的时隙共享 (TDMA)
97 FTTx 应用模式演进 FTTB/C+xDSL 模式 FTTB+LAN 模式 FTTH/O 模式 可提供带宽满足宽带提速, 提供下行 20M 以上带宽 可以给客户提供最高 100M 带宽 提供宽带用户各种高带宽增值业务 成本分析 建设成本较低 建设成本低 目前建设成本较 高, 运维成本较 低 适合群体 是目前解决老小区宽带升级和农村信息化的主流方案之一 是目前普通小区用户建设主流方案, 支持向 FTTH 的平滑演进 适合于别墅 新建楼宇 商务写字楼等, 是发展方向
谢谢! 98