GPON无源光网络应用的介绍 PON:OLT-ONU点到多点

2024-04-26 17:47:04

GPON无源光网络应用的介绍 PON:OLT-ONU点到多点

Bai-link佰联(深圳)通信技术有限公司

PON是一种点到多点(P2MP)结构的无源光网络。

GPON(Gigabit-Capable Passive Optical Network)千兆比特无源光网络。它的特点就是速率可以达到千兆。

整个PON网络无论是GPON还是EPON都由三个部分组成。

光线路终端OLT(Optical Line Terminal)
光分配网络ODN(Optical Distribution Network)
光网络单元/终端ONU/ONT(Optical Network Unit/Optical Network Terminal)

OLT相当于一个指挥官,指挥PON口下的ONU在指定时间段内发送数据以及发起测距的过程等。

ONU可以理解成一个士兵,按照OLT的指挥做出响应。

ODN主要就是提供一个传输通道,由分光器和光纤组成,纯物理层设备。

点到多点的意思是:OLT下行口PON口的一个端口,通过分光器之后分成多束光,连接到多个ONU,这样就形成了一个点到多点的架构。并且分光器Splitter是一个无源设备,不需要电源,不需要维护。

GPON FTTx功能实体

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ONU主要作用就是实现对用户的接入,用户的种类较为复杂,按照功能分为以下实体:

  • SFU(Single Family Unit)单家庭单元,主要用于实现单个家庭用户的接入主要提供FE口,POTS口,RF口。用于实现HSI高速上网的业务(FE),语音VoIP业务(POSTS),CATV业务(RF)。


  • SBU(Single Business Unit)单商业单元,主要用于小型商业用户的接入,也主要提供FE,POSTS,RF接口。


  • MDU(Multi Dwelling Unit)多住户单元,主要用于多家庭公用ONU的场景。它的端口一般会比SFU多一点,它除了提供FE , POTS , RF 接口外,还体提供xDSL接口即它可以用于继承原有的铜缆资源。


  • MTU(Multi Tenant Unit)商用多租户单元,主要用于多家商铺共用ONU的场景。ONU主要提供FE和xDSL接口。


  • CBU(Cell Base Unit)基站单元,主要提供FE和E1等接口,用于实现跟基站对接和基站信号的回传。

GPON 接入网架构

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Bai-link早期主要就是利用xDSL技术,直接在机房部署一台DSLAM设备,然后直接通过铜缆,接入到用户家中的Modem。

现在已经开始用光纤去进行替换,根据Bai-link ONU放置的位置(光纤到达的位置)将GPON接入网络分为几类场景。

  • FTTC(Fiber to the Curb)光纤到路边,ONU主要是放在路边,这种场景下ONU可以提供xDSL单板,用于继承原有的铜缆资源。


  • FTTB(Fiber to the Building)光纤到楼栋,ONU放置在小区楼道里面,可以满足楼道用户的接入。


  • FTTH(Fiber to the Home)光纤到户,ONU直接放置在用户家中。

PON网络逐渐替换了原有的铜缆资源,网络传输速率和传输距离都得到了极大的提升。具体参数如下:

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GPON 的速率种类许多。目前主要采用的是上行1.25G和下行2.5G的传输速率。而10GPON最大可以支持10G。

传输距离

最大逻辑距离是60km,即如果网络中没有任何损耗的情况下,OLT到ONU的距离是可以达到60千米的,实际使用中GPON支持的最大物理传输距离是40公里。并且不同的单板支持的最大的物理传输距离也是不一样的。

最大差分距离

一个PON口下不同ONU到OLT的距离都是不一样的。有的近一点,有的远一点。最大差分距离就是最远的ONU到OLT的距离减去最近的ONU到OLT的距离。

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最大分离器比

也叫分光比,GPON支持的最大分光比是1:128。也就是一个PON口可以分成128束光,连接到128台ONU。网络为了保证光衰和用户的体验,Bai-link佰联通信建议一般不会用到这么大的分光比,可能就用1:32或者1:64。

GPON网络中数据传输方式


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OLT通过一根光纤连接到分光器再连接到ONU,OLT要给ONU发送数据,ONU也要给OLT发送数据。那么如果它们同时发送数据的话,就会导致冲突。

所以PON网络利用WDM技术(Wavelength Division Multiplexing, 波分复用技术),利用两个波长:

  • 下行1490nm的波长

  • 上行1310nm 的波长


相当于两条水平线,一个在天上飞,一个在地上走。两个人相向而行,就不会有冲突了。所以一般装维人员在装好ONU之后都会去测一下,收光是否在正常范围之内。这个时候选择的波长就是1490nm。

此外在发送数据的时候也会涉及到两种技术:

  • 下行数据流采用广播技术。

  • 上行数据流采用TDMA技术。


GPON下行数据


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数据的传输方式分为单播(1对1),广播(1对all),组播(1对multi)。而在PON口下,OLT采用的就是广播方式,所有的ONU收到的数据都是一样的。

如上图,OLT通过广播方式给ONU发送了3个报文,这3个报文就会通过分光器复制成多束光给ONU,使得所有的ONU收到的都是一模一样的报文。而ONU对于这些数据要加以区分,例如ONU1只将报文1发送给用户,ONU2只将报文2发送给用户,ONU3只将报文3发送给用户。即ONU只会接收自己想要的数据,不是自己的数据就会丢弃。

那么ONU如何去识别出哪个是自己的数据呢?一般ONU会通过GEM Port ID来区分不同ONU的数据。只有这个GEM Port ID是自己的我才会去接收,否则丢弃。

GPON上行数据

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上行采用TDMA(Time Division Multiple Access)时分多址复用技术。在PON网络中主干光纤只有一根纤,假设现在每个ONU到OLT的距离相同,并且在同一时刻发送数据,在同一时刻到达分光器,但是分光器出去只有一条路,三个不同的数据都想要挤。所以为了避免冲突,使用TDMA技术。

TDMA技术将上行链路分成不同的时隙,让每个ONU在不同的时间段发送数据。基于这个技术OLT给不同的ONU划分了不同的时间片,它们只能等待时间到了自己的时间片,才能往OLT发送数据。


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