智能PON（精选七篇）
智能PON 篇1
国务院于2013年下半年发布了“宽带中国”战略实施方案,对未来8年宽带发展目标及路径进行了部署,宽带首次成为国家战略性公共基础设施。在“宽带中国”战略的催化下,FTTx的新建和改造从以FTTB(光纤到楼)为主进入到了以FTTH(光纤到户)为主的新阶段,同时FTTH终端也从只能对业务进行桥接的SFU(单家庭单元)演进为能够提供对业务路由、桥接,并在多用户间共享网络接入的家庭网关。家庭网关的出现,本意是希望通过家庭网关的部署及基于家庭网关各类业务的推广,更好地提升运营商在家庭客户领域的综合信息服务能力,但是随着互联网企业OTT(“过顶”)业务的兴起及以智能路由器为代表的相关硬件的出现,网络业务和应用的入口之争并非之前设想的那么简单。
1 PON家庭网关概述
PON(无源光网络)家庭网关是通过PON接入的多业务网关设备,它能够在多个用户设备间通过有线或无线技术共享网络接入,并能为用户提供存储、媒体共享和VoIP(基于IP的语音通信)等多种业务。一方面家庭网关是家庭网络到互联网的流量入口,另一方面家庭网关也是运营商固网业务的“落地”设备。家庭网关的功能构成如图1所示[1]。
图中,接入功能主要实现家庭网络与电信网络的连接;联网功能主要实现家庭网络内部的用户终端与网络的互联;传送功能主要实现家庭网络内部的终端与电信网络之间IP包的传送;业务功能主要实现网关运营商内置的业务,如VoIP业务等。
可以看出,家庭网关设备的功能定义和网络定位更多是从运营商的需求出发,结合运营商网络基础,包括运营商的业务平台和管理平台。对通过家庭网关接入的流量均统称为数据业务。
2 智能路由器
2.1 智能路由器定义[2]
2013年,智能路由器的概念开始出现,但更多的是企业为了进行产品宣传以突出其与传统家用路由器产品的区别而提出的,因此本身并无明确定义和产品界定。纵观现有包括智能路由器在内的各种家用路由器设备,其功能大致可以分为三个层次:首先是最基本的网络功能,对应于家庭网关的联网功能及核心功能,普通家用路由器大多只提供这一层次的功能;第二个层次是在普通路由器上提供一些扩展功能,例如网络存储、离线下载、蹭网检测和应用加速等;更高一层的第三层次是在路由器上提供应用平台,用户可以自行下载并安装所需要的应用,具有更大的灵活性和可扩展性。基于路由器的功能分层,笔者认为:智能路由器是指具备一定的操作系统,在传统路由器的基本网络功能之外,能够提供存储、安全和下载等更多扩展功能的路由器产品,更高级的智能路由器可具备应用平台,支持APP(应用程序)自由扩展安装。
要具备第二、第三层次的功能,就意味着需要有一定的操作系统支持。目前路由器上使用的操作系统也可以分为三类:一是WLAN(无线局域网)芯片厂商提供的SDK(开发套件),二是VxWorks、eCos等嵌入式实时操作系统,三是OpenWRT、DD-WRT和Tomato等开源路由器操作系统。智能路由器则多基于第三类操作系统开发。
2.2 智能路由器硬件
从硬件组成的角度来看,目前的智能路由器大多采用嵌入式系 统架构,在一块电 路板上集 成了CPU(中央处理器)、RAM(随机存储器)、交换矩阵、无线基带和射频单元、电源模组以及各种接口(USB(通用串行总线)、SATA(串行高级技术附件)、PCIe(PCI-Express外设部件 互连标准)等),其核心是CPU和无线部分;而家庭网关的CPU、RAM、交换矩阵、PON MAC(媒体访问控制)都以SoC(片上系统)的方式集成到了一块PON芯片上。在CPU和RAM等主要部件的性能上,智能路由器通常会选择更高的配置。
家庭网关多采用MIPS(每秒百万次指令)处理器,主频一般为200~400 MHz。而对于智能路由器而言,通常会选择更高性能的CPU。以小米路由器为例,其使用的Broadcom的BCM4709芯片是一款基于ARM Cortex-A9的双核处理器,主频达到1GHz,性能比家 庭网关高 出很多。 其他仍使 用MIPS架构处理器的智能路由器产品,其CPU主频也往往在500 MHz以上。另外家庭网关RAM多在32 MB上下,而智能路由器为保证插件的自由扩展运行,RAM至少在128 MB以上。
智能路由器本质上还是一个无线路由器,因此无线芯片也是其重要的硬件组成部分。在这一点上,智能路由器与家庭网关并无太大区别,但智能路由器普遍走的是高性能低价格的路线,因此大多直接采用了802.11ac的无线芯片,而家庭网关目前仍以802.11n的设备居多。
2.3 智能路由器操作系统
智能路由器与家庭网关最大的差异表现在智能路由器具有操作系统,并且在操作系统上向用户提供了安装功能插件的自由选择。目前智能路由器普遍使用OpenWRT操作系统,它能提供的常用附加功能包括:SSH(安全外壳 协议)、VPN(虚拟专用网)、BT(比特洪流)下载、HTTP/FTP(超文本传输协议/文件传输协议)服务器、影音共享、QoS、打印机共享和多SSID(服务集标识符)。与此同时OpenWRT文件本身只有2.8 MB。智能路由器厂商以OpenWRT为基础,开发了更容易操作的用户界面,使得普通用户也能对路由器进行各种配置,使用各种功能,并能够根据需要安装各种新的应用。智能路由器厂商在提供路由器产品的同时,还通过论坛、社区开发各种插件,为用户提供更丰富的应用选择。从这个意义上来说,智能路由器作为一个硬件产品,其实在硬件方面并没有大的变化,而是在软件方面相对家庭网关有了很大的改进。
2.4 智能路由器的主要应用场景
( 1 ) 家庭网络中心
智能路由器的家庭网络中心地位与家庭网关类似,家庭中所有的网络流量,包括内部流量和连接到互联网的流量,都需要经过智能路由器设备。这也意味着,终端设备所接收的信息也都来自于智能路由器的转发,因此智能路由器占据着家庭流量入口的地位。这种网络中心和流量入口的位置,也是智能路由器广受互联网企业关注的重要原因。
(2)家庭媒体中心
智能路由器除了完成本身的网络连接功能之外,现在也有一些产品加入了内置硬盘,并且支持脱机下载功能,有些产品虽然没有内置硬盘,但提供USB接口,支持扩展硬盘。具备了内置或扩展硬盘后,智能路由器就可以在一定程度上成为家庭媒体中心,各种音频、视频、照片和文件都可以存储在硬盘上,供家庭其他各种设备访问。
在路由器不具备存储功能的情况下,家庭媒体中心的角色一般需要由专门的电脑或NAS(网络存储系统)来担任,需要支持Samba、DLNA等各种资源网络共享协议。而当具备存储功能的智能路由器充当家庭媒体中心时,能够完成普通的NAS功能,也支持各种网络共享协议,并且很多路由器还与云存储服务相结合,成为家庭各种资料的集散地。
(3)外围智能硬件的控制中心
对于智能路由器而言,更加具有吸引力的前景则不仅仅是作为一个网络设备,而是作为外围智能硬件中心,包括智能家居、智能安防等。外围智能硬件的设备普遍都需要连接网络,而这正是智能路由器的天然优势。以智能路由器为中心,各种智能硬件设备都与之相连接,从而使得智能路由器成为智能硬件的控制中心。
目前推出智能路由器的厂家大多都没有独立推出匹配的外围智能硬件产品,而是采用与第三方合作的方式。例如小米,在推出小米路由后,便加快了智能家居的推进步伐,小米路由所支持的智能家居产品除了小米自己的电视、盒子等产品外,还有小蚁摄像头、小米插座、YeeLight智能灯和 智能遥控。所有这些设备都可与小米路由相连接,并可通过小米智能家居这一统一的APP入口进行控制,还可以自定义场景,实现多个设备的联动。
3 PON家庭网关与智能路由器的融合
3.1 智能家庭的业务需求对新设备形态的驱动
根据GSMA(GSM协会)的权威预测,到2016年全球智能家庭收入将达到2 300亿美元。而在智慧家庭中,家庭安防和家庭娱乐是比较成熟的市场,家电控制和能源管理等以每年30%以上的速度在增长。从智能路由器发展轨迹可以看出,构建智能家庭中心设备的关键要素包括以下几方面:
(1)开放平台:向应用开放,促进家庭业务蓬勃发展。针对家庭设备的管理统一抽象,供业务按需调用;调用各类外部业务能力,为家庭用户服务。
(2)交互界面:实现用户与各类家庭设备的交互。实时查看家庭设备状态;本地/远程自主操作。
(3)集中管控:对家庭设 备实现集 中化控制。面向各类家庭设备,适配不同类型;终端的接口、协议差异,实现集中化管理控制。
3.2 基础运营商进入智能型家庭网关市场的前景
通过SWOT分析,我们可以得出基础运营商进入智能型家庭网关市场的前景:
(1)优势(S):庞大的家庭用户基数以及较高的用户忠诚度;对端到端管道的全面掌控,端管云联动能力;贴近用户的销售和运维体系。
(2)劣势(W):仅仅聚焦于套餐销售,而用户价值挖掘能力不足;未能围绕家庭需要实现产业整合(家电、IT);刻板严谨的运营体系难以快速响应用户需要。
(3)机会(O):伴随光改提速进程,海量部署光猫成为趋势;家庭WiFi重要性提升,家庭网关成为必需品;智能家居产业缺乏主导,各方利益诉求不一,导致用户体验差,运营商可借机整合。
(4)威胁(T):互联网公司智能路由器持续渗透,家庭互联入口丢失;互联网公司多种方式培养用户习惯,抢夺手机操控界面。
总结起来看,用户规模、管道能力和服务能力是运营商不可替代的三大关键优势。
3.3 构建智能型家庭网关
家庭网关在增强主要硬件的配置规格,并采用开放的操作系统平台之后,便具有了智能路由器的特征,从而可以进一步构建智能型家庭网关,实现与智能路由器的融合。
智能型家庭网关的特性包括以下几方面:
(1)增强的硬件能力:多GE(吉比特以太网)接口,CPU主频的提升,Flash(闪存)和RAM容量扩大数十倍,增加SD(安全数码 卡)和Dongle(软件狗)专用USB接口,802.11b/g/n无线WiFi接口。
(2)开放的操作系统:智能型家庭网关具备开放式操作系统,手机APP集中操控,随时随地安装插件和应用,通过云和端的交互无限拓展各种业务。
(3)开放平台:通过操作系统API(应用编程接口)的开放,以插件形式构建开放的业务应用生态。
4 结束语
智能PON 篇2
随着现代社会对高速光网络通信需求的不断深化和通信行业“光进铜退”的技术性结构深入调整进程的不断加快, 以新型的E (G) PON (以太无源光网络) 光纤接入网技术和用户侧ONU光网络单元设备开始大量使用, 它的点到多的无源光纤传输结构、在物理层采用了PON技术, 在链路层使用以太网协议, 利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。综合了PON技术和以太网技术的优点并提供了多种业务。具有低成本;高带宽;扩展性强, 灵活快速的服务重组;与现有以太网的兼容性;方便的管理和安装容易等突出特点, 已经成为当前数据、语音、宽带等多种业务的主要承载手段和实现方式, 这种利用光缆将通信业务直接开通在的远端用户侧的E (G) PON-ONU设备, 广泛安装在城镇、乡村、居民小区、厂矿企业等各个角落, 数量庞大, 在功能上已经完全取代了设立在局端的传统程控交换设备, 是当前通信行业数量最多的基础通信设施和主要通信业务的承载和实现手段。
由于绝大多数的E (G) PON-ONU设备分散安装在远端户外侧的普通设备箱内, 运行环境普遍较差, 加之E (G) PON-ONU设备自身的防护能力弱, 受环境、气候、供电等多种危害因素的影响, 致使相当部分的E (G) PON-ONU设备站点常年处于故障频发态势, 尤其是该设备的电源模块单元, 又是故障高发的主要部位, 实际的维护统计数据显示:有86.4%的E (G) PON-ONU设备故障出自电源模块单元。
2 对E (G) PON-ONU设备构成危害的种类及原因
当前对E (G) PON-ONU设备运行构成危害的因素主要有:雷击、动力电源电压异常波动以及因E (G) PON-ONU设备接地线不良所形成的地电位反击。这些危害共同的特点都会导致进入设E (G) PON-ONU备的电源电压的瞬间大幅度的升高, 从而烧毁E (G) PON-ONU设备尤其是设备前端的的电源模块单元得的毁损情况较为严重。
2.1 雷击对E (G) PON-ONU设备的危害及影响
雷击包括直击雷、感应雷和二次雷击感应效应始终是危害对E (G) PON-ONU设备正常运行的主要原因, 特别是的地处建立偏乡镇地区的E (G) PON-ONU设备, 每当雷雨季节便进入了一年一度的设备故障的的高发期, 损失情况惊人。
雷击入侵的途径一是由于E (G) PON-ONU设备都有着较长的的动力电源线路。在强雷暴的季节, 直击雷和感应雷较易在线路上形成强感应电压, 导致E (G) PON-ONU设备烧毁。
二是在与E (G) PON-ONU设备相邻的高大引雷泄放的避雷设施 (如通信基站的铁塔、高大建筑的避雷设施等) , 每当雷击发生时, 强雷击所形成的强大雷电流, 即会通过这些设施的顶端的引雷接闪器、引下线和接地网直接泄放入地。在泄放过程中会在引下线周围形成强磁场, 处于这个强磁场中的进入E (G) PON-ONU设备动力电源线路, 就会在其上形成二次雷击感应效应的强电势危害。
2.2 动力电源的电压异常波动对E (G) PON-ONU设备的危害及影响
动力电源线路中的异常电压波动, 大多发生在远离城镇的偏远乡村地区, 主要是由于这些地区的交流供电的质量和农村电网的运行质量普遍较差, 所引起的动力电源电压无规律的剧烈波动, 超出了E (G) PON-ONU设备电源模块单元的承受能力而造成的非正常损坏。
2.3 地电位反击对E (G) PON-ONU设备的危害及影响
地电位反击形成的原因:
一是远端E (G) PON-ONU站点大都是建在远离城镇的偏远地区, 其中又以山区和空旷荒野地区建立的E (G) PON-ONU站点最为突出。受自然条件、环境气候以及维护不到位等因素的影响, 致使这些地区E (G) PON-ONU站点的防雷接地普遍达不到规范要求, 有相当部分的E (G) PON-ONU设备甚至尚无任何防雷措施。由此形成了大量的雷害隐患。
二是起源于我国特殊的电信企业拆分状况, 形成了大量的移动基站与E (G) PON-ONU设备站点邻而建的现状, 受地质条件、土壤结构以及气候环境的影响, 相邻基站的接地网之间很难做到理想的等电位。在这种现状下, 每当雷击发生时, 由相邻移动基站铁塔接闪器通过引下线泄放到接地网的强电流, 会瞬间在基站和E (G) PON-ONU站点的接地网间形成地电位差, 从而导致地电阻高得一端的电源中性线电压的突然升高, 这种在强大雷电流作用下的地电位反击效应, 使E (G) PON-ONU设备的故障发生很难幸免。
3 对E (G) PON-ONU设备的各类危害实现安全防护的原理
根据对E (G) PON-ONU设备构成直接危害的雷击、异常电压波动、地电位反击等因素, 都是通过瞬间大幅度抬高E (G) PON-ONU设备的输入电源电压, 最终造成了E (G) PON-ONU设备的电源模块单元烧毁的这一重要前提条件, 可以考虑设计一种具有对上述危害实施综合防护装置来达到目的, 其工作原理为:
在防护装置的前端设计一个可对进入设备的交流供电进行实时检测的电路单元, 当检测到电源线路的电压超过设定的极限值时, 即判定即将有危害情况到来, 控制系统便自动发出对E (G) PON-ONU设备交流供电的断电指令, 进而切断交流供电, 阻止危害源进入设备。
E (G) PON-ONU设备的交流动力电源供电被切断后, E (G) PON-ONU设备便自动转为由配套设计的后备供电装置的48V蓄电池组直流接续供电, 并不影响设备的正常运行。同时还有利于远端E (G) PON-ONU设备的蓄电组避免因长期浮充所造成的电极板硫酸化结晶。由于自身的48V蓄电池可以维持10—20小时的持续供电 (视所带E (G) PON-ONU单元模块的数量而定) 。所以利用短时间切断供电的方式来实现对E (G) PON-ONU设备的防护, 是一种理想可靠的有效防护措施。
防护系统控制E (G) PON-ONU制设备保护性停机的时间, 可以自主设定20、30、45分钟三个可选档位, 具体可根据当地各类危害的持续时间周期来自主选择。控制系统在检测到危害电压已经消失的前提条件下, 指令拦截系统自动恢复对通信基站的动力电源输入, 使E (G) PON-ONU设备恢复正常的运行状态, 防护系统对执行保护时的断开时间的控制采取智能型的定时管理方式, 在执行保护期间仍保持对动态交流动力线路的实时监测, 正常情况下可在定时结束后, 自动恢复对设备的常态供电, 对于在特殊情况下定时结束后, 又检测到危害信息状况, 控制系统将自动转入下一个定时保护周期。
3.1 对雷击实施主动性防护的原理和措施
根据国家气象部门提供的雷电形成规律和相关数据:任何雷电形成都是经历了一个强度由小到大、再由大逐渐减小;时间由开始到结束并在一定时间内持续的过程, 是一个由众多异电荷放电体汇集而成的集合。这个集合体持续的时间会根据所在地区的地形地貌和大气扰流的不同有所改变, 但在一个由形成到消失的周期时长最长不超过38分钟。如图1所示:
利用此特点本文针对雷击感应效应、地电位反击以及其他多种危害形成的规律, 首次提出了一种事前主动式自动监测与拦截的方法。实现原理如图2所示
例如当雷击发生时, 防护系统中的电压超限检测单元, 会自动检测到一串连续不规则的二次雷击感应的脉动电压。当该脉冲串的峰值电压高于275V的防护设定值时, 防护系统判定其就是一个雷击周期的前端感应电压, 自动启动拦截系统, 切断对基站电源系统的交流供电, 使E (G) PON-ONU设备的开关电源单元停机, 并通过残压吸收系统, 快速泄放掉已经进入电源单元的部分有害残压。阻止二次雷击感应电压进入电源系统。将危害源拦截在通信基站设备以外。图3所示为实际的系统电路组成原理框图。
3.2 对异常电压波动实施主动性防护的原理和措施
对异常电压波动实施主动性防护的电路原理如图4所示,
对异常电压波动实施主动性防护的原理与对雷击危害防护原理相类似, 不同的只是在电路中增加了异常电压波动超限检测和模糊数据比对处理的电路单元。工作原理是:在正常情况下, 异常电压波动超限检测电路单元无超限溢出数据产生, 溢出指令处于无输出状态, 在数据信息中央处理器控制下的自动控制开关不动作, E (G) PON-ONU设备保持正常的交流供电状态, 后备供电装置维持待机状态, DC48V蓄电池对外输出关闭。
当交流供电线路中的供电电压在规定的变化时间内超过了设定的极限值时, 系统中的异常电压波动超限检测电路便会自动产生一个溢出信号, 这个信号经与模糊数据比对处理单元的一串额定数据比对后, 进一步对该信息进行确认, 一旦同时满足了事先设定的高低两个极限值, 本机的数据信息中央处理器便判定, 进入E (G) PON-ONU设备的交流电源出现了危害情况, 随即通过自动控制开关, 切断对E (G) PON-ONU设备的交流供电, 与之同时, 控制系统中的后备供电装置自动启动, DC48v蓄电池直接对E (G) PON-ONU设备的DC直流电源接口供电, 瞬时切断了危害源对E (G) PON-ONU设备进入路径, 保证了E (G) PON-ONU设备的正常运行。
由于异常电压波动的持续时间较短, 因此定时切断对E (G) PON-ONU设备交流供电的时长, 可以设定在20分钟以内。
3.3 对地电位反击危害实施主动防护的原理
对地电位反击危害实施主动防护的电路原理如5所示:
对地电位反击实施主动性防护电路的工作原理为:选择交流线路的N线和地线间的电压为检测电压, 正常情况下, N线与地线间的电压很低, 一般在0V—10V间正常波动, 系统中的中性线超限检测电路单元此刻没有溢出数据产生, 数据中央处理器没有指令发出, 电路维持正常工作状态, E (G) PON-ONU设备保持正常的交流供电。
图6所示为河北平山某基站遭遇地电位反击时的电压实测截图, 测试点为动力线路的中性线, 由图中可以看出, 当雷击发生时中性线上的电压最高测到了150伏, 最低为30伏。因此可以通过检测中性线的突发电压来实现事前主动性的防护目的。
根据汇总的实测地电位反击电压数据分析, 并结合一般条件下的中性线电压正常波动值范围, 我们将执行保护动作时中性线危害电压启动阀值选定20V, 由系统的检测系统对其进行不间断的在线检测。一旦发现中性线电压峰值超过20V, 即判断E (G) PON-ONU设备已经遭遇到并可能继续遭遇到破坏力更大的地电位反击危害。本机的中性线超限检测单元和中性线检测处理单元, 随即将溢出的检测数据, 传送给数据中央处理器, 控制自动控制开关切断对的交流E (G) PON-ONU设备供电, 使E (G) PON-ONU设备的电源单元进入到保护性停机状态避免毁损。由于切断了对E (G) PON-ONU设备的交流供电, 相对降低了基站的防雷接地要求, 避免了各类危害对基站电源设备的直接影响, 使得一些防雷接地长期达不到要求的农村、高山和其他一些防护相对较弱的E (G) PON-ONU设备的故障发生率, 也因此大大降低,
交流供电中断期间, E (G) PON-ONU设备的智能型后备供电装E (G) PON-ONU设备, 自动转为向接通DC48V直流供电状态, 其防护原理前面几例相同。
3.4 交流供电断路、欠压检测控制电路的工作原理
E (G) PON-ONU设备在运行过程中, 当出现交流供电断路和供电电压的欠压时, 都意味着E (G) PON-ONU设备不能正常工作。在这种情况下DC48V直流后备供电装置必须立即启动, 接替对E (G) PON-ONU设备的供电, 保证该设备的正常运行。因此交流供电断路、欠压检测控制电路的作用就是通过检测交流供电路的欠压及断路信息, 进而达到启动后备供电装置、快速实现对E (G) PON-ONU设备的交直流供电转换。
交流供电断路、欠压检测控制电路如图7所示,
交流供电断路、欠压检测控制电路工作原理为:
电路中的断相欠压超限检测电路, 通过实时监测交流供电电压, 将供电电路中欠压和供电中断的超限溢出信息, 传送至欠压与断相处理单元, 再通过数据中央处理器控制自动控制开关, 切断交流动力电源, 同时启动DC 48V直流后备供电装置, 快速为E (G) PON-ONU设备提供直流供电。
与前几例防护控制电路单元不同的是, 该电路的定时控制单元具有自动延时的功能。这主要是为解决交流供电在较长时间内存在的停电或低电压运行的状况时, 能够同步关闭交流供电电路, 以保持后备供电装置的长时间持续运行。
智能PON 篇3
近日, 中国联通2011年PON集采结果揭晓, 集采总量达2500万线, 规模达40亿人民币, 整体的PON设备招标比例EPON:GPON为4:6。此次集采为历年集采规模之最, 对于PON设备的集采比例, 由于在2010年集采中, GPON、EPON已达1:1, 此次集采6:4的比例也在业界预期之内。
从运营商及相关厂商对于此次集采结果的态度来看, GPON、EPON的比重已然不是主要矛盾, 整体来看, GPON设备价格已经下降至与EPON持平, 且其性能方面已经被验证可用于大规模推广, 尤其适合部署在FTTH场景, 同时可满足用户中长期的带宽需求, 而EPON在FTTB模式下的依然有大量的部署, 从集采结果来看, 运营商依然在加大部署力度, 并无“重GPON、轻EPON”之意;从厂商阵营来看, 目前的设备商早已不押宝于单一技术, 主流供应商均可提供GPON、EPON设备, 集采更多比拼各自设备的性价比;而从中国联通此次招标的结果来看, 其已在打破过去的PON设备提供商份额占比格局, 推动产业格局优化。
GPON设备价格呈现理性下降
此次规模定为2500万线, 有业内人士认为中国联通采购的设备总量甚至满足了未来两年的需求, 然而中国联通集团内部人士透露, 中国联通此次集采规模是由网建部等相关部门根据各地需求所定, 而且依据每年中国联通都会进行一次PON集采的惯例, 2500万线将会在一年内落实到现网部署。而且从整个的集采比例来看, GPON、EPON6:4的集采比例相差不大, 对于已经大规模部署后的PON设备市场而言, 此时仍聚焦于GPON、EPON的优劣对比, 已无实际意义, 两种技术均有各自的适用场景。据悉, 此次PON设备集采价格在160元/线, 创历史新低。
此次集采中最大亮点当属上海贝尔的大举杀入, 相比此前各运营商集采中10%左右的份额, 一跃成为总量占比25%、综合排名第二的厂商。此次中国联通集采中GPON比重的上升, 也显示其开始向国际主流运营商看齐, 综合部署GPON/EPON设备, 而凭借阿尔卡特朗讯在国际PON设备市场主流地位, 以及xPON平台的综合性能优势, 上海贝尔得到了中国联通的认可。华为则继续保持市场优势, 仍占据第一的份额。
同时此次中国联通集采结果对于国内的PON市场格局也有明确反映:GPON设备价格呈现理性下降, 性价比迅速攀升, GPON、EPON市场占比趋于稳定, PON设备市场迎来发展高峰。
PON规模部署加速10G PON引入
今年三大运营商都进一步加大了对于PON设备的部署力度, 以支撑其FTTx的发展, 中国电信集采1600万线, 中国移动800万线, 中国联通2500万线, 三家运营商都加大了FTTx的部署, 并且在新建小区优先推广FTTH的接入模式。从目前情况来看, 在新建小区推广GPON为主的FTTH建设模式符合运营商对于未来网络带宽发展的预期, 同时伴随PON的进一步部署, 运营商已经开始对下一代PON技术进行规划布局。
三大运营商中对于10G PON技术最为关注的当属中国电信。在今年年中, 中国电信科技委主任韦乐平表示, 10G EPON技术已经成熟, 并具备商用条件, 同时希望10G EPON的价格能够进一步降低。一位厂商人士透露, 中国电信即将开启10G EPON外场测试, 现网验证10G EPON的相关性能。该人士指出, 目前国内两大固网运营商在大力发展FTTH的接入模式, 然而FTTB模式依然是主要的接入模式, FTTB模式下, 用户的接入带宽不能满足未来几年的带宽接入需求, 考虑综合部署成本, 运营商依然会倾向于引入10G EPON技术。中国联通集团内部人士透露, 中国联通目前正在做10G EPON的内场测试, 主要针对不同厂商设备的互联互通等性能, 短期内虽不会进行现网部署, 但10G EPON的引入已列入计划之内。中国移动方面亦在加大对于10G EPON的引入步伐, 以打造高性能的宽带接入网。
WDM PON应用契机未到
目前业内对于下一代PON技术的探讨仍然较多, WDM PON、40G PON技术都属于新一代的接入技术, 然而从目前的实际应用情况来看, WDM PON仍未有具体应用。上述联通集团内部人士表示, WDM PON目前仍未考虑, 该技术仍处于研究阶段。一位厂商专家告诉记者, WDM PON定位于未来的PON技术, 它的应用需要两方面的契机。用户带宽需求超过千兆才会有每户分配一条波道的需求;城市光缆资源严重匮乏的情况下, 引入WDM PON将有效应对这一问题。从现阶段来看, 用户带宽需求有限, 尚未达到其部署时机, 而且目前OLT的不断下沉, 也节约了光缆资源, 短期内将不会出现部署需求。
智能PON 篇4
关键词：PON,10G-PON,分光器
1 简介
在介绍PON (Passive Optical Network, 无源光网络) 之前, 从两个角度分析现有的接入网络:网络结构、有源/无源网络。1.1网络结构
在图1中, 右边每个用户都有一根 (或一对) 光纤连接到左边的CO (Central Office, 中央局点) , 这种网络称为P2P (Point to Point, 点对点) 网络结构。
在图2中, 右边一组 (16, 32, 64或者128) 用户通过共用的一根光纤连到左边的CO, 这种网络称为P2MP (Point to Multi-Point, 点到多点) 。P2MP网络主要的优点是可以减少用户接入网馈线部分的光纤数量、以及CO端激光发射/接受器的数量 (只需一个) , 从而降低每连接的平均成本。
1.2 有源、无源
如果从有源、无源的角度来分析, 所谓“无源”是指从用户端到网络端及中间的ODN全部由无源光分路器和单模光纤等无源器件组成, 不含任何有源电子器件及电子电源, 因此其管理维护成本较低。同时, 由于使用的是无源光器件, 不易受到雷电损坏和辐射干扰, 因此应用场景及网络结构可以更灵活。
从网络结构、有源/无源两个角度比较, 无源、点对多点的PON网络有显著的成本优势。
表1列出了主要PON协议的基本特性, 及对应的标准体系。
PON技术可以分为下列三类。
老式PON:包括APON、BPON等, 正逐渐从业界淡出。
主流PON:GPON、EPON是目前应用最为广泛的两种PON技术。
10G-PON (Next Generation-PON, 下一代PON) :包括10/1G-EPON、10/10G-EPON、x G-PON1 (10/2.5G-GPON) 、x G-PON2 (10/10G-GPON) 、
在选择PON来部署无源光网络的时候, 到底选哪一种技术体制?可从下面几个角度来考量。
选择当今主流PON技术, 包括GPON、EPON, 还是选择10G-PON?
在GPON、EPON中选择哪一种PON技术制式最适合?
我们是否可以先从主流的GPON、EPON开始部署网络, 待时机成熟后, 再升级到10G-PON?
2 主流的PON技术与10G-PON
主流PON技术包括两种:GPON (ITU-T G.984.x) 和EPON (IEEE 802.3ah) 。首先在这两种主流的PON技术中作一个选择, 下一个问题是为何需要10G-PON?
2.1 GPON和EPON
在GPON和EPON两者之间做一个选择的确不是一件易事, 有时并不单纯是技术原因。举例来说, 现如今全世界有超过4000万FTTH连接, 而这其中主要 (大约85%) 位于日本、韩国、中国等亚洲国家, 这些地方截至目前最主要的PON应用技术还是EPON, 但在北美、欧洲, GPON是主流的PON技术。
这两种PON由不同的标准化组织制定规范, GPON由ITU-T (建议G.984.1, 2, 3, 4, 5, 6) , EPON由IEEE (802.3ah) 。
表2列举了GPON/EPON的一些技术指标, 可以看出, 在与EPON比较中, GPON有微弱的优势。
此外, GPON具有固定的上/下行帧格式, 线路中传送的是具有周期性的复帧结构, 在OLT和ONU之间通讯时GPON采用的时隙间隔是125μs, 这与传统的TDM信号比如PCM、E1或STM-1完全相同, 所以具有传送传统TDM业务的先天优势。在与TDM流量互通时, 这种时隙间隔是非常有利于GPON部署的。
而另一方面, EPON是基于大家熟悉的以太网协议, 比如其网管可通过SNMP来解决, 而GPON需要单独的管理通道。与GPON相比, EPON部署要便利很多。
2.2 主流GPON/EPON技术还是10G-PON
如表2所示, 现有的主流PON技术体制下, 每用户带宽暂时来说是对于满足现有需求 (HDTV, 多路标清电视, 高速互联网等) 已足够。特别地, 并不是所有的用户都在同一时间完全占据全部带宽, 因此真正利用到的带宽在理想条件下甚至可以翻倍。但是, 随着用户对多媒体视频业务需求的增加, 如果需求更高带宽时怎么办?必需要提供一种新的PON技术, 以大幅度提升现有的共享带宽, 这就是新一代PON, 即10G-PON。这个10G-PON需要通过无源光网络提供10Gbps甚至更高的上行带宽。
10G-PON包括四种类型:10/1G-EPON, 10/10G-EPON, 10/2.5G-GPON, 10/10G-GPON。其中10/10G-EPON和10/10G-GPON上下行带宽都为10Gbps, 故为对称的10G-PON, 而10/1G-EPON、10/2.5G-GPON上下行带宽不对称, 故称为不对称10G-PON。
3 由GPON/EPON升级到10G-PON
GPON/EPON可以提供满足当下使用需求的带宽, 但从长、远期来看 (3年或者更长时间) , 带宽可能会成为瓶颈, 而这个瓶颈只能通过10G-PON来解决, 因为可用带宽翻了四倍 (GPON) 甚至10倍 (EPON) 。当然, 10G-PON也有劣势, 包括:10G-PON的标准化工作还未完成;核心芯片由于尚未量产所以价格畸高。最好的方案是先从GPON/EPON技术开始部署, 过一段时间后再把10G-PON引入到我们的网络中。
下面与大家一起探讨10G-PON引入时要注意的一些事项。
3.1 10G-PON的标准
伴随着EPON用户对带宽需求的压力, 10G-PON的标准化工作始于2007年, IEEE开始成立了10G EPON的任务组, 并在2009年9月达成规范文档IEEE 802.3.av。
与此同时, 随着ITU-T/FSAN也在G.984.5中着手研究10G-PON的规范工作, 在该规范中ITU-T/FSAN规划使用SMF的波长来满足未来网络需求, 目前xG-PON1的规范工作正在讨论制定中预计于2010年中达成G.987及G.987.1/2等规范文档。
无论是10G-EPON还是10G-GPON, 下面两点内容都已在新规范书中有所定义。
1.对现有ODN (Optical Distribution Network, 光分配网络) 的利用:现有的PON光网络架构器件包括线缆、分离器、连接器无需更换;10G-PON必须能够重复利用现有PON网络的组件。
2.在升级过程中, 对于无升级需求的用户无需对他们的设备做任何改动;只对需更高带宽的用户更换ONU。
3.2 升级方案
先从频谱的角度来分析PON网络, 可用的频带包括O波段、E波段、S波段、C波段、I波段、U波段, 如图3所示。
从图3可以看出:
1.在上行方向上, GPON/EPON都占据了SMF (Single Mode Fiber, 单模光纤) O波段的频带 (波长:1260〜1360nm) 。
2.在下行方向上, 无论对于GPON还是EPON都采用S波段 (1480〜1500nm) 。
3.对于未来的广播视频通道, ITU-T、IEEE都对C波段进行预留。
这样下来, 在PON和10G-PON的频谱图上有3个空闲波段:E (Extended) 、L (Long) 和U (Ultra Long) 。由于现有的光纤经常伴有水峰, E波段可用性无法得到保证;而U波段须为测量 (OTDR, Optical Time Domain Reflector meter) 预留;因此, 只能考虑利用L (Long) 波段。
分上行、下行两个方向讨论升级方案。
1.上行方向:ITU-T和IEEE定义了O波段用作上载。
对于GPON, ITU-T在G.984.5规范中定义了在ONU中使用DFB激光器, 同时指定了DFB激光器仅仅使用其中的子波段 (1288〜1338nm) , 也即O波段自1260nm至1280nm之间的波长是空闲的, 这个频带空余下来可供10G-PON上行利用。因此, 很容易通过新OLT+WDM分光器的方式来把GPON升级到10G-PON (图4) 。
对于EPON, 其使用了FP激光器, 用完了所有O波段1260nm至1360nm的带宽, 因此通过WDM分离器来实现升级是不可行的。意味着, 若要将EPON升级到10G-PON需要彻底用全新的OLT来更换。这个全新的OLT既具有EPON的功能, 又具有10G-PON的功能。在上行方向EPON与10G PON采用TDM机制, 即OLT支持双速率突发接收机 (图5和图6) 。
2.下行方向:ITU-T和IEEE都把L波段仅用做下行方向数据传输用。
无论是EPON还是GPON, 由于发射的波长并不一样, 即L波段都可以为10G PON利用, OLT端1G和10G的两个信道的发射可以并存。1G的发射仍然采用1490nm, 10G的发射则采用1577nm (1575〜1580nm) 的DFB激光器, 两段信号 (1490nm和1577nm) 可通过分离器加入光纤。
4 总结
虽然在GPON、EPON的选择上还需要作深入分析, 但如果网络中对TDM流量有要求的话GPON还是有相当优势的。
在从现今的主流PON (GPON、EPON) 网络升级到10G-PON方面, 很重要的一点就是利用现有光网络的框架结构, 对于不需要升级的用户不需要他们做任何的设备变动。从现有的GPON、EPON升级到10G-PON是科学的, 但必须考虑两点:一是ONU是否使用的DFB激光器;二是ONU是否带有WBF。
对于GPON (或者说在ONU中带有DFB激光器的主流PON) , 可以通过WDM过滤器把新的OLT连接进来。对于EPON (ONU使用的是FP激光器) , 必须要把旧的OLT换成全新的OLT才能提供10G-PON业务。
参考文献
[1]IEEE Std 802.3av-2009 (Amendment of IEEE Std 802.3-2008) .
[2]ITU-T Recommendation G.984.1 (2008) , Gigabit-capablePassive Optical Networks (GPON) :General characteristics.
[3]ITU-T Recommendation G.984.2 (2008) , Gigabit-capablePassive Optical Networks (GPON) :Physical Media Dependent (PMD) layer specifications.
[4]ITU-T Recommendation G.984.3 (2008) , Gigabit-capablePassive Optical Networks (GPON) :Transmission convergencelayer specification.
[5]ITU-T Recommendation G.984.4 (2008) , Gigabit-capablePassive Optical Networks (GPON) :ONT management andcontrol interface specification.
[6]ITU-T Recommendation G.984.5 (2007) , Gigabit-capablePassive Optical Networks (GPON) :Enhancement band forGigabit-capable Passive Optical Networks.
[7]Draft Recommendation ITU-T G.987.1, 10 Gigabit-capablePassive Optical Network (xG-PON) :General Requirements.
[8]Draft Recommendation ITU-T G.987.2, 10-Gigabit-capablepassive optical networks (xG-PON) :Physical Media Dependent (PMD) layer specification.
下一代PON技术展望 篇5
关键词：下一代PON,10G-PON,WDM,无色ONU
一、前言
无源光网络 (PON) 作为主要的光接入技术, 由于其光配送网络 (ODN) 均由无源器件组成的特性, 所以, 在20世纪90年代中期FSAN提出APON技术标准时, 即引起了大多数运营商的关注。为了实现承载业务多样化, FSAN和ITU-T SG15工作组在2002年提出了吉比特PON (GPON) 的概念, 并与2004年完成了G.984.x的标准化工作。与此同时, IEEE802.3EFM工作组也在IEEE 802.3ah中也正式发布了基于以太PON (EPON) 的标准。这两项PON技术标准化的完成极大的推动了光接入网的发展和FTTH的普及, 用户接入带宽也比传统的x DSL接入技术所提供的带宽有着成倍的增加。但是随着高清视频、网络游戏等高带宽业务的出现, 终端用户的业务体验对品质也提出了更高的要求。传统的PON技术所能提供的带宽和技术瓶颈已经不能满足用户日益增长的带宽需求。
二、PON技术发展现状
ITU-T SG15于2012年完成并发布了G.987.x标准, 正式提出10G GPON的技术方案。FSAN和ITU-T提出的XG-PON1为上行带宽为2.5G, 下行为10G的非对称模式。线路编码方式和传统1G GPON使用的线路编码方式一样是不归零码 (NRZ) 。ITU-T在定义XG-PON标准时在G.987.1提出10G GPON需要兼容1G GPON ONU和ODN, 但是由于10G GPON定义的工作波长窗口较狭窄, 和1G GPON的工作波长不存在重叠部分, 所以在10G GPON和1 G GPON共存时, 需要增加波分复用器 (WDM1r) 将XG-PON OLT和GPON OLT以及波长为1550纳米的有线电视信号合波以后在ODN中传输, 并且在ONU接收信号侧还需要增加波长阻塞滤波器 (WBF) , 以滤除非下行工作波长的干涉信号 (GPON和XG-PON下行工作波长不同) 。
三、下一代PON技术展望
3.1基于波分复用的PON技术 (WDM-PON)
WDM-PON系统的ODN使用阵列波导光栅 (AWG) 取代光功率分路器, AWG在下行方向可以将不同波长的光分离并送达相应的ONU端口。WDM-PON系统的OLT包含不同波长通道的光收发器, 每个器件独立地收发光信号。WDM-PON系统的各ONU在上行方向通过不同波长的ONU与OLT通信, 这样的设计在理论上是可行的, 但是在实际部署时, 存在成本高, ONU维护困难等问题。目前, 为了降低成本和避免维护困难, WDM-PON系统要求ONU实现无色, 所谓无色ONU是指ONU的发射机可以发出不同波长的光信号。无色ONU是WDM-PON的关键技术, 目前主要的无色ONU方案有可调谐分布式反馈 (DFB) 激光器、注入锁定法布里-玻罗激光器 (IL FP-LD) 以及基于波长重用的反射半导体光放大器 (RSOA) 。
WDM-PON系统和PS-PON系统一样, 在ODN中不需要有源光器件;并且每个ONU使用独立的波长传输信息, 所以安全性较高;由于是P2P的连接, 所以不需要指定相关的媒体接入控制 (MAC) 协议;和PS-PON不同, 每个ONU可以根据客户的需求升级速率。但WDM-PON目前仍然存在较多不足, WDM-PON不能和传统PON共存, 现在的ODN需要改造并安装AWG和BPF等光器件;无色技术仍然存在成本高的问题。一般WDM-PON的波长通道间隔为100GHZ或50GHZ, 当波长通道间隔减小到几GHZ的WDM-PON称为超密集WDM-PON。对WDM-PON系统的技术研究仍在进行中, 相信随着相关光器件成本的降低和技术的成熟, WDM-PON会成为NG-PON3的主流发展技术, 因为WDM-PON对光纤的带宽利用率明显高于其他的PON技术。
3.2时分波分堆叠PON技术 (TWDM-PON)
如图1所示, TWDM-PON从系统架构上可以认为是4个上行2.5G, 下行10G的10G-PON的简单叠加。但在实际部署时, 仍然存在许多技术问题需要解决。为了和10G-PON兼容, TWDM-PON的波长需要重新规划, 目前提出可行的两种波长划分方案是O波段的长波段 (1340-1360nm) /C波段的短波段 (1528-1535nm) 和C波段的短波段 (1528-1535nm) /L波段的长波段 (1596-1604nm) 。这两种波长划分方案可以避免与已有的PON系统所占用的波长冲突, 从而可以与现有的10G-PON系统共存, 支持ONU按需逐个升级。
在TWDM-PON系统中, 仍然需要使用ONU波长可调的无色技术。TWDM-PON的ONU发射机和接收器一般只需要4~8个波, 几个nm的调谐范围, 而技术成熟并已大规模应用在DWDM传输系统的支持80波以上的调谐技术, 由于器件成本原因不适合应用在TWDM-PON系统中。目前, 技术较为成熟并有望在TWDM-PON系统中部署的可调谐激光器有温控DFB激光器 (TC DFB-LD) , 局部温控DFB激光器 (Partial TC DFB-LD) , 无冷却模块的外腔半导体激光器 (External cavity laser without cooling) 。这些在技术上较为成熟的可调谐激光器还需要进一步降低成本才有可能在接入网中大规模应用。虽然少数设备制造商已经推出了基于TWDM-PON技术的原型机, 但距离大规模商用尚需较长时日, 诸如:波长控制协议、数据包封装格式等标准化工作需要完成, 设备生产成本需要优化, 稳定性和安全性也需要进一步验证。
四、结束语
对于下一代PON技术除了本文论述的三种主要研究热点以外, 还包括高速TDM-PON, CDM-PON等技术方向。各种技术方向均可满足ITU-T G.989.1针对NG-PON2提出的总体需求, 但基于成本、10G-PON后向兼容性以及网络扩展性方面的考虑, FSAN最终选定TWDM-PON作为NG-PON2的主流技术方向。随着相关技术的成熟和光器件成本的降低, 相信在不久的将来, 带宽利用率更高的WDM技术会取代TWDM成为PON的主流发展技术。
参考文献
[1]ITU-TG.987.1, 10Gigabit-Capable Passive Optical Network (XG-PON) :General Requirements
[2]ITU-TG.989.140-Gigabit-Capable Passive Optical Network (NG-PON2) :General Requirements
[3]CedricF.Lam, Passive Optical Network principles and pracrtice (2007)
基站PON接入技术及运维 篇6
1、基站PON接入介绍
综合的全业务运营商希望通过统一的ME网络承载2G和3G的语音和数据移动业务,运营商希望利用丰富的PON资源实现移动业务的统一承载。针对该类需求,目前多采用MA5680T+MA5612的组合方案和MA5680T+MA5628的组合方案,基站控制器RNC/BSC侧根据采用CX600作为移动接入网关连接RNC;基站Node B/BTS侧采用盒式MA5612或MA5628实现基站接入,通过光纤接入到的MA5680T设备。
2、基站PON接入的几种方式
2.1 基于TDM业务的基站专线接入SDH网络
第一种方式是通过GPON线路专线接入到SDH网络,即采用CBU Native TDM+OLT E1/STM-1。MA5612/MA5628通过E1接口接入2G/3G基站的TDM业务数据,并通过Native TDM方式上行至OLT的GPON业务板;OLT还原出TDM信号,并通过TOPA单板上的提供的E1端口(通过NH1A扣板提供)/STM-1端口(通过O2CE扣板提供)将信号送到SDH网络。
第二种方式是通过EPON线路专线接入到SDH网络,即采用CBUTDMo PSN(SATo P-Connect)+OLT E1/STM-1方案。MA5612/MA5628通过E1接口接入2G/3G基站的TDM业务数据,并将TDM数据封装成IP包(即TDMo PSN包)通过EPON上行至OLT的EPON业务板。OLT解封装TDMo PSN包,并通过TOPA单板上的E1端口(通过EH1A扣板提供)/STM-1端口(通过CSSA扣板提供)将TDM信号送到SDH网络,ONU和OLT之间通过TDMo PSN方式实现了2G/3G的基站接入业务。
2.2 基于TDM业务的基站专线接入PSN网络
针对基于TDM业务的2G/3G基站,通过GPON线路专线接入到P S N网络即采用CBU Native TDM+OLT PWE3。CBU MA5612/MA5628通过E1接口接入2G/3G基站的TDM业务数据,并通过Native TDM方式将TDM业务报文封装到GEM帧中发送至OLT,OLT通过CSPA单板终结Native TDM,然后通过SPUB单板启动TDM PWE3,并通过GE端口将信号送到IP网络或MPLS网络及对端的CX设备,由CX设备终结仿真数据并还原成TDM信号。
2.3 基于ETH业务的基站专线接入
针对基于ETH业务的3G基站,采用GPON或EPON线路接入,可能过两种方法接入PSN网络。第一种方法是通过ETH PWE3专线接入到P S N网络,即采用C B U P O N+O L T P W E 3。C B U MA5612/MA5628通过FE/GE接口接入3G基站的ETH业务数据,并通过GPON或EPON上行口将ETH业务报文封装到GEM帧中发送至OLT,OLT通过SPUB单板启动ETH PWE3承载业务穿越城域网,由对端的CX设备终结EHT PWE3还原成ETH信号。第二种方法是通过Qin Q专线接入到PSN网络即采用CBU PON+OLT Qin Q方案。CBU MA5612/MA5628通过FE/GE接口接入3G基站的ETH业务数据,并通过GPON或EPON上行口将ETH业务报文封装到GEM帧中发送至OLT,OLT还原出ETH信号并通过Qin Q VLAN专线承载业务穿越城域网,由对端的CX设备终结EHT PWE3还原成ETH信号。
3、时钟同步和保护
3.1 时钟同步
基站接入支持多种时钟同步方案,时钟输入方式包括GE接口通过1588v2从城域网获取时钟、GE接口通过同步以太从城域网获取时钟、提取E1线路时钟、外接BITS时钟等四种方式。
基站时钟输出也可通过多种方式实现,SBU通过GPON线路或1588V2方式恢复出时钟信息,然后通过E1线路、时间/时钟接口或FE线路(同步以太或1588V2)等方式传递给基站。时钟精度要达到基站要求的50ppb级别的时钟频率要求。
3.2 时间同步
基站接入支持多种时间同步方式,输入时间时,O L T通过1588V2从城域网提取时间信息;或者外接BITS从GPS提取时间信息。输出时间时,SBU通过1588V2恢复出时间信息,然后通过FE线路将1588V2。报文传递给基站;或通过时间/时钟接口传递给基站。在时间精度上基站要求微妙甚至纳秒级相位要求。1588V2时间同步机制的选择应遵循GPON网络采用ITU-T G.984定义的机制,而EPON网络采用IEEE 802.1AS定义的机制。
4、QOS
基站利用PON接入时,MA5612作为网关,主要完成业务识别和Diffserv优先级映射和优先级调度功能。网络的Qo S主要由第三方网络保证。CSG和ASG之间的MPLS主要用于PW仿真承载和通道的自动配置,在Qo S方面采用MPLS TE的作用不大。HQo S则能够采用多级调度的方式,实现对多个基站的多个业务的有区分的调度和服务,并且保证基站间的公平性。在流量下行方向上,CX600支持HQOS特性,对基站承载的下行流量进行调度。在流量上行方向上,由于流量较小,进行HQo S的实际意义并不大。
5、运维解决方案
5.1 光线路测试
根据PON线路拓扑建立故障推理模型,通过收集到的线路实时数据和告警,综合判断PON线路上存在的故障。专家系统在推理故障模型时候,首先推理主干侧问题(如主干光纤断),若主干侧没有问题,再推理分支侧问题(如分支光纤断)。专家系统诊断可区分主干和分支的故障。N2510通过采集数据,由专家系统进行诊断,给出专家分析的结论。
OTDR(Optical Time Domain Reflector meter)设备与N2510系统配合可对线路的故障进行准确的定位,提供线路故障识别和指示,可区分光纤故障。OTDR测试结合专家系统可定位分支光纤故障的位置,结逻辑拓扑视图可在视图上显示故障点的位置。当用户报障时,运维人员使用其它手段定位出是光纤故障,然后使用OTDR测试,查看OTDR测试结果,与基准曲线比较,查看测试结论,定位到逻辑拓扑视图上,现场人员按视图信息指出的地理位置排障。
5.2 ETH OAM
OAM(Operation Administration and Maintenance)是操作管理维护的简写,各个领域均有涉及。以太网上的操作管理维护称为Ethernet OAM。以太OAM完成的主要功能包括故障检测、故障定位、故障隔离等功能,通过性能管理,可对网络传输中的丢包、延时、抖动等参数进行统计。
5.3 长发光ONT检测
由于GPON属于时分复用PON,在上行方向,ONU根据OLT分配的时间戳向上行方向发送数据报。当某个ONU在没有分配时间戳的时候发光的话,就会与其它ONU的发光信号发生冲突,这样会影响到其它某个ONU或者所有ONU的正常通讯。对于不按照分配的时间戳向上发送光信号的ONU叫Rogue ONU。Rogue-ONU分为两种,一种是随机发光,另外一种是长发光,对于随机发光ONU,目前一般采用ONU自检的方法进行检测,长发光终端检测特性主要针对的是长发光Rogue-ONU,目前可以采用ONU自检或者OLT检测两种方法实现。
5.4 MDU能耗管理
MDU通过节省电源消耗、减少整机系统功耗和风扇控制,实现节能降噪。停电时关断宽带用户,只保证窄带用户的通话需求,节省后备电源的消耗。POTS支持短环路(自适应),在环路长度低于1km时采用低压馈电(-24V),降低系统功耗(整机功耗:POTS每线0.6W)。MDU能进行风扇控制。风扇可以智能调速,能够根据设备工作温度,自动调整风扇转速,对可靠性节能降噪起到积极作用(噪音指标和UCD人体感受)。
5.5 电池管理
系统正常情况下,整流模块、配电单元的各种参数均由监控模块进行控制,按其预定的参数或用户命令进行工作。如果出现市电故障,此时系统将改由电池供电,随着电池的放电,电池端电压开始下降,当电池电压降到45V(比默认负载下电电压值高1V)时,监控模块上报直流欠压告警信号;当电池电压降到电池保护电压点(43V)时,监控模块控制接触器动作,切断电源系统与电池的连接,保护电池不被过放电,此时电源系统将停止工作。当外部市电恢复,系统将同时恢复正常工作状态。
摘要：国内电信运营商基站广泛采用PON接入,PON网络承载基站回程能够降低运营商的建网成本。利用PON技术将无线基站通过包交换网络传输,不但能为基站提供充足的传输带宽,其低成本接入、灵活的组网方式和低廉的运维费用也对运营商有巨大的吸引力。
PON接入网建设方案分析 篇7
一、PON
1、PON的构成。
PON (Passive Optical Network) 即无源光纤网络, 它是一种不含有任何电子器件与电子电源, 全部由无源器件组成的网络类型。作为一种网络光纤系统, 它具有单纤双向和PM2P结构, 主要组成部分包括了OLT局端光线路终端、ODN光分配网络和ONU用户光纤网络单元。如图1。
如图1所示, 在PON系统的下行波长为1490nm, OLT所发送的信号会通过ODN到达每一个用户的ONU网络单元, 每个ONU只接收发给自己的数据, 丢弃其它数据。而上行方向的ONU却只能通过上行波长为1310nm将信号上传给OLT, 并不会让信号到达任何其他ONU。所以为了避免和遏制这种数据方面的冲突, 提高光纤网络的信号传输效率, 在PON的上行方向会采用TDMA多地址接入方式对上行端的每一个ONU进行数据发送, 从而起到对ONU所发送数据进行运行管理的作用。如图2。
2、GPON。
GPON是PON系统技术中的一种, 它的宗旨就是规范工作速率高于1Gbit/s以上的PON网络, 所以就叫它为GPON (Gigabit Passive Optical Network) 。它除了能够支持更高速率的光纤网络服务之外, 还能为用户提供诸如OAM&P这样的扩展功能体验。GSR文档的开发说明GPON是一种完全依照消费者需求而进行设计和改革的网络通信运营商驱动解决方案, 它具有很广阔的扩展性和可塑性[1]。
二、关于GPON系统
1、GPON的主要构成。
GPON由装置于中心机房的OLT、用户终端的ONU和光纤分配网络ODN组成。它们都向上行提供广域的网络接口, 比如DS-3、ATM和GE等等。其中ONU可以为用户提供从10~100Base T的网络资源, 而ODN则主要由光分支器、光缆、耦合器等无源器件构成, 这些就共同组成了高速的GPON网络系统结构。
2、GPON的相关技术。
1) 光信号的发送与接收。该功能对光器件等硬件要求很高, 它主要发起于PON系统的上行链路, 利用到了TDMA接入方式, 在规定时间内通过ONU进行指定数据的发送。所以在这一技术过程中, ONU所使用的激光器可以实现快速打开和关闭, 对于OLT而言具有突发接收的能力, 能够快速处理接收和发送的光信号, 是GPON中的重要功能。2) 功率电平的平衡调整。该技术的的特色就是融入了功率电平调整机制, 即在GPON的去帧结构中引入功率电平调整, 实现了相关开销字节的管理, 最终起到了对ONU发送光功率等级的控制作用。它能够解决ONU距离的不等, 也能够克服OLT发送和接收信号判断困难等问题。在此机制中, OLT可以根据对功率等级序列信息调整来控制ONU的发光功率, 进而减小OLT的动态收光范围。这一机制从根本上降低了ONU在光分配网中的发射功率, 进而增加了ONU激光器的使用寿命。3) 动态带宽分配。每一种PON技术中都有动态带宽分配功能, GPON系统的动态带宽分配不但可以支持ATM信源, 也能够发出一种其特有的GEM帧, 它是在控制高速率宽带时所特有帧数技术, 可以帮助GPON系统更稳定的进行高速率动态带宽调整作业, 避免出现任何程序失误[2]。
三、基于PON技术的的接入网建设方案分析
1、某小区PON接入网工程概况。
本文所介绍的花园小区正在施工FTTH接入工程, 该工程采用FTTH二级分光的全覆盖建设模式, 全小区合计用户800户。安装了288芯的落地光缆交接箱1座, 有30个光分纤分配箱。根据用户分布的情况, 充分利用光口资源, 采用不同的分光比模式, 故在光缆交接箱内, 有1:4的分光器12台, 1:8的分光器1台, 1:16的分光器1台。
2、OLT的建设方案概述。
花园小区OLT的安装是为了接入小区内的主要网络机房, 从而符合OLT设备接入网络结构扁平化的集中放置需求, 更能够便于集中管理和日常维护。该小区的ODN覆盖半径为8公里, 这一覆盖范围对ODN光分配网具有很高的投资合理性。所以花园小区的OLT选择建在距小区附近的接入网络机房。在这一结构中, OLT的下行方向会为ODN提供相应的光纤接口, 而上行方向则主要为系统供给GE接口, 为了加强光信号的传输, 工程中还为接入网机房增添了16个GPON接口与4块PON板。
3、主干光缆环网建设。
由于接入网络机房中管道资源受到传输制约, 所以花园小区选择了P2P的方式进行主干光缆的敷设方式, 直到主干光缆管道建设完善后才能进行环网建设。此次工程中, 主干光缆的敷设主要取决于花园小区内部光缆交接箱中的一级分光器数量。该小区光缆交接箱中已经安装了一级分光器14个, 如果主干光缆在预留出资源传输冗余量的情况下, 那么该工程的主干光缆应该敷设24芯。在基于GPON技术的小区接入网建设施工中, 应该考虑对主干光缆与城域网络进行光缆工程的结合, 也就是适当的对城区内进行预先规划, 这样做就能够节省大量的中继光纤, 只选择在必要的街道节点进行城域网的光缆交接箱建设, 而主干光缆接入网则由光缆交接箱的分布而进行有规律的布置。此行为的作用就是大量节省了机房的ODF资源, 对城域网络机房光缆资源也是一种保护。
4、光纤链路的损耗计算。
光纤链路损耗是GPON接入网建设的重要网络性能指标, 它考察了GPON光路的传输能力, 是接入网建设工程之后的重要评价指标。如果在GPON技术中运用class B+光模块, 那么它的上下行最大允许插损就应在28d B。该小区机房到用户端的平均传输距离为3公里, 有两个连接器和4个光缆热熔接头, 两个机械连续点, 主要采用了二级分光的分光方式, 分光比为1:64, 那么它的信号传输通道损耗应该为:4x0.1+2x0.3+2x0.2+3x0.35+20=25.1d B, 该数值小于28d B, 他符合光信号通道的损耗标准[3]。
总结:基于PON系统中高速率GPON技术的接入网建设是目前我国发展FTTH光纤建设的最重要技术之一。GPON的高带宽、高分光比与高发射功率使其拥有了良好的应用性与信号传输性。随着我国光纤技术与网络的不断普及发展, 运营商也将进一步的降低建网成本, 服务于用户, 使得PON接入网建设越来越深入人心。
参考文献
[1]孙志刚.基于FTTx技术的网络建设研究及应用[J].现代电子技术, 2009, 32 (23) :91-94.