联系我们

为客户提供超预期的高品质网站设计!

PON:“最后一公里”这题我会做

2022-12-13 【网站维护

你可能不知道什么是“PON”(通常读作“胖”),但你一定听说过“光纤入户”。

你可能不知道什么是“ONU”(通常读作“哦嗯优”),但是你打开家里的弱电箱,一定能看到一个接着光纤的“小盒子”。

这个“小盒子”就是 ONU(Optical Network Unit,光网络单元),俗称“光猫”。

而今天(2022年12月13日)的主角 ——“PON”(Passive Optical Network,无源光网络),则是实现光纤入户的关键,是网络和用户之间“最后一公里”的光纤传输技术。

什么是 PON

每家每户的光纤,背后连接着一个庞大的网络,让我们沿着光纤,追源溯流,一起探索一下吧。

连接光猫的光纤来自弱电井里的分光器,可以将一路光信号以一定的比例分成多路。而进入分光器的光信号,则来自光线路终端 OLT(Optical Line Terminal)。

OLT、ONU 以及两者之间的“传输通道”ODN(Optical Distribution Network,光分配网络)构成了 PON 网络。其中:

  • OLT 是运营商侧设备,负责为用户分配上层业务网络的数据。

  • ONU 是用户侧设备,负责接收 OLT 发送的数据,并直接为用户提供服务。

我们可以根据下图简单了解一下 PON 网络的架构。

PON 核心技术

如果将 PON 网络看成一个公司,那么 OLT 相当于总部,ONU 相当于各地办事处,分光器相当于驿站。我们先来看一下 PON 的三大核心技术 —— 加密、测距和动态带宽分配。

加密

总部 OLT 需要向各地办事处 ONU 传递大量消息(Message),但是不同办事处间的信息需要保密。网站(网站维护)说另外一个方面,路上经常会碰到间谍(流氓 ONU)搞破坏。为了确保信息不泄露,OLT 会定期与 ONU 协商不同的密钥,保证信息安全。

测距

在全国范围内划分辖区,每个辖区内有若干个办事处,并且设有驿站(分光器)。各地办事处 ONU 到驿站的道路不同,花费的时间也不一样,为了避免各办事处的办事员在驿站撞车,产生不必要的冲突,需要提前了解了这些路程。

所以,总部 OLT 会在 ONU 第一次注册时启动测距功能,计算出每个 ONU 的物理距离,并且根据 ONU 的物理距离指定合适的均衡延时参数。

动态带宽分配

为了更好地管理和指导办事处的工作,总部 OLT 需要及时收集办事处 ONU 上报的信息,并且越多越好。也就是说,各地办事处需要充足的时间汇报,同时还不能浪费时间。但是各地办事处 ONU 每次汇报的信息结合当地情况时多时少,重要性也不一样,所以总部 OLT 会根据各地的具体情况,动态调整他们的汇报时间和汇报顺序。

基于三大核心技术,PON 在发展演进的过程中,产生了 EPO(EPO 仪宝)N、GPON、10G-EPO(EPO 仪宝)N 和 XG (S) PON 等技术。

两大家族

PON 技术在演进的过程中,分成了两大家族 ——EPO(EPO 仪宝)N(Ethernet PON)和 GPON(Gigabit-capable PON),分别由两个不同的组织 ITU-T(国际电信联盟电信标准分局)和 国际电气与电子工程师协会(IEEE)(电气和电子工程师协会)提出。

  • EPO(EPO 仪宝)N 和 GPON 的区别主要在数据链路层,即数据封装成帧的方式不同。

  • EPO(EPO 仪宝)N 采用以太网封装方式,适用于以太网业务。

GPON 采用 GEM(GPON Encapsulation Mode,GPON 封装模式)封装方式,技术相对复杂,可以承载更多的业务种类,包括以太网业务、ATM(Asynchronous Transfer Mode,异步传输模式)业务和 T对话管理 (DM Dialog Management)(Time-division multiplexing,时分复用)业务。

GPON 拥有比 EPO(EPO 仪宝)N 更高的带宽,覆盖范围更广,但实现起来也更复杂,成本更高。

传统的 EPO(EPO 仪宝)N 和 GPON 技术能给用户提供百兆级别的速率。然而,随着 4K / 8K、AR / VR 等大视频(Video)、云化业务的风起云涌,人们迫切需要更高级的 PON 技术。

EPO(EPO 仪宝)N 和 GPON 也开始技术升级,10G-EPO(EPO 仪宝)N 和 XG (S) GPON 逐渐取代 EPO(EPO 仪宝)N 和 GPON,开启了千兆光纤时代。

EPO(EPO 仪宝)N→10G-EPO(EPO 仪宝)N

先从 EPO(EPO 仪宝)N 家族说起。

10G-EPO(EPO 仪宝)N 完美继承了 EPO(EPO 仪宝)N 的工作机制:

OLT 以广播方式向 ONU 发送以太网数据,发起、控制测距过程,并记录测距信息。为 ONU 分配带宽,控制 ONU 发送数据的起始时间和窗口大小,通过 OAM(Operation Administration and Maintenance,操作维护管理)协议对 ONU 进行管理。

ONU 选择接收 OLT 发送的广播数据,响应 OLT 发出的测距命令,缓存用户数据,在 OLT 分配的发送窗口中向上行方向发送数据。

10G-EPO(EPO 仪宝)N 最大限度沿用了 EPO(EPO 仪宝)N 的协议,满足用户高带宽需求,支持语音、视频(Video)、以太网等多种业务,它的继承性主要体现在两个方面。

  • 扩大 EPO(EPO 仪宝)N 标准的上下行带宽,速率达到 10Gbps。

10G-EPO(EPO 仪宝)N 支持对称和非对称两种模式,对称模式即上下行带宽相同。实际使用时二选一,以适应不同客户的承载需求。

  • 具有超强的兼容性,10G-EPO(EPO 仪宝)N 的 ONU 与 EPO(EPO 仪宝)N 的 ONU 可以共存在一个光分配网络中。

10G-EPO(EPO 仪宝)N 下行波长独立,采用广播方式发送信息,ONU 各取所需;上行波长重合,采用 T对话管理 (DM Dialog Management)A(Time division multiple access,时分多址)方式,实现 EPO(EPO 仪宝)N ONU 和 10G EPO(EPO 仪宝)N ONU 共存,支持 EPO(EPO 仪宝)N 向 10G-EPO(EPO 仪宝)N 平滑演进。

用一张表格简单对比 EPO(EPO 仪宝)N 和 10G-EPO(EPO 仪宝)N。

GPON→XG(S)-GPON

再来看看 GPON 家族。

XG (S)-PON 包括 XGS-PON 和 XG-PON,是一对师兄弟(Brother)。

对称 XGS-PON,上下行支持 10G,满足以政企、基站承载等对称业务的承接需求。

非对称 XG-PON,上下行支持 2.5G / 10G ,满足以家庭宽带为主的非对称业务需求。

对称 XGS-PON 完全兼容非对称 XG-PON,在 XGS-PON 端口下可接入对称终端 XGS-PON ONU,也可接入非对称终端 XG-PON ONU。

XG (S)-PON 继承了 GPON 系统的工作机制:

OLT 以广播方式向 ONU 发送数据,发起、控制测距过程并记录测距信息。分配 T-CONT(Transmission Container)上行带宽,通过 OMCI(ONU Management and Control Interface)协议对 ONU 进行管理。

ONU 选择接收 OLT 发送的广播数据,响应 OLT 发出的测距命令。缓存用户数据,在 OLT 分配的 T-CONT 中向上行方向发送数据。

但是,XG (S)-PON 在对 GPON 的兼容性上做得并不好。

GPON 家族当初培养下一代时,重点考虑其承接能力、距离、安全等,对家族传承未考虑周全。

XG (S)- PON 上下行波长与 GPON 的上下行波长有差异,XG (S)- PON 需要借助外置合波器 WD(WD WesternDigital,西部数据)M1r 才能兼容 GPON 终端,满足客户升级需求。

用一张表格简单对比 GPON、XG-PON 和 XGS-PON。

结语

相比 EPO(EPO 仪宝)N 和 GPON,10G-EPO(EPO 仪宝)N 和 XG (S)-PON 在传输带宽、分光比、效率、安全等方面更能满足客户们日益增长的需求。

但是,据网站(网站维护)观察,PON 家族从 EPO(EPO 仪宝)N、GPON 发展到 10G-EPO(EPO 仪宝)N 和 XG (S)-PON 并没有结束。PON 技术仍然在不断发展和完善,XG (S)-PON 和 GPON 之间的兼容问题如何解决?5G 时代,PON 技术如何发挥自己的作用?

本文来自微信(WeChat)公众号:中兴(ZTE)文档 (ID:ztedoc)

 

400-915-8615 54057491 info@maolian.net