XG(S)-PON原理

前言

• 近年来，随着全球范围内接入市场的飞快发展以及全业务运营的快速开展，已有的PON技术标准在带宽需求、业务支撑能力以及接入节点设备和配套设备的性能提升等方面都面临新的升级需求
• XG(S)-PON(10G GPON)是在已有GPON技术标准上演进的增强下一代GPON技术。

系统概述

GPON技术演进

为什么需要XG(S)-PON

PON技术的光谱分配

GPON和XG(S)PON技术规格对比

网络结构

XG(S)-PON技术原理

基本概念

XG(S)-PON数据复用方式

• XG(S)-PON实现单纤双向传输，系统采用WDM技术。

• 为了分离同一根光纤上多个用户的信号，采用以下两种技术：
  • 下行数据流采用广播技术；
  • 上行数据流采用TDMA技术。

        

XG(S)-PON下行数据

• 广播方式:XG(S)-PON的下行帧长为固定的125us，下行为广播方式，所有的ONU都能收到相同的数据，但是通过XGEM PortID来区分不同的ONU的数据，ONU通过过滤来接收属于自己的数据。

XG(S)-PON上行数据

• TDMA方式: XG(S)-PON的上行是通过TDMA(时分复用)的方式传输数据，上行链路被分成不同的时隙，根据下行帧的upstream bandwidth map字段来给每个ONU分配上行时隙。

XG(S)-PON 业务映射关系-上行

• GEM port和T-CONT将PON网络分为虚拟的连接，实现业务复用。

XG(S)-PON 业务映射关系-下行

XGEM帧

• XGEM帧是XG(S)-PON技术中最小的业务承载单元，是最基本的封装结构。所有的业务都要封装在XGEM帧中进行传输。

关键技术

为什么需要测距

对OLT而言，各个不同的ONU到OLT的逻辑距离不相等，OLT与ONU的环路时延(RTD:Round Trip Delay)也会随着时间和环境的变化而变化，因此在ONU以TDMA方式(也就是在同一时刻，OLT一个PON口下的所有ONU中只有一个ONU在发送数据)发送上行信元时可能会出现碰撞冲突。

有测距的信元传输

为避免这种碰撞冲突，通常在ONU第一次注册时就会启动测距功能。通过测量每个ONU和OLT之间的环路时延，并插入相应的均衡时延(EqD:Equalization Delay)参数Td值使所有ONU到OLT的逻辑距离相等，从而避免上行信元发生碰撞冲突。

 

突发光电技术

ONU侧突发发送

测距保证不同ONU发送的信元在OLT端互不冲突，但测距精度有限，一般为正负1bit不同ONU发送的信元之间会有几bits的防护时间(但不是比特的整数倍)，如果ONU侧的光模块不具备突发发送功能，则会导致发送信号出现叠加，信号则会失真。

OLT侧突发接收

由于每个ONU到OLT的距离不同，所以光信号衰减对于每个ONU来讲都是不同的，所以就可能导致OLT在不同时隙接收到的报文的功率电平是不同的，如果OLT侧的光模块不具备光功率突变的快速处理，则会恢复出错误的信号(高于阈值电平才认为有效，低于阈值电平则无法正确恢复)。动态调整阈值功能可以在OLT按照收光信号的强弱动态调整收光功率的阀值以保证所有ONU的信号可以完整恢复。

DBA原理

DBA:Dynamic Bandwidth Assignment 动态带宽分配协议。OLT根据ONU的上行突发业务量需求，动态地调整分配上行带宽给ONU，既满足了ONU上行带宽需求，也提高了PON系统带宽的利用率。

DBA实现的基础-T-CONT

T-CONT类型和带宽类型之间的关系

为什么要加密

线路加密过程

为了防止加密密钥被破解带来的风险，使用密钥更换技术，不断更新加密密钥，提高安全性。

 FEC

XG(S)-PON解决方案及典型组网

FTTx

 

GPON网络演进为XG(S)-PON网络

XS(S)-PON可以与GPON共享ODN

 GPON向XG(S)-PON平滑演进概述

GPON向XG(S)-PON平滑演进方案

演进方案1-增加WDM1r合波器

演进方案1-撤除WDM1r合波器

演进方案2-使用GPON&XG(S)-PON Combo单板

GPON演进到XG(S)-PON的Combo方案