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1550+GEPON构建广电FTTx网络

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有线宽带网络经过近十年的发展。经历了许多技术的变迁和洗礼。从发展初期的CMTS/CM接入,到日益流行的IP和光接入网络技术,有线宽带市场逐渐走向成熟,全lP化和多业务运营也成为大势所趋。

实践证明,采用1550+GEPON技术构建城域网非常适合有线宽带的发展需求,GEPON通过低成本的WDM复用在1550有线电视光传输系统上,不需要像CMTS/CM那样调制到RF上带来一系列技术和成本的麻烦,1550/1490门310三波共享分光平台。从而构建极具竞争力、成本相对低廉的有线宽带网。满足现在以及将来的多业务需求。

1550+GEPON优势分析

1550+GEPON是基于IEEE802.3ah标准的组网方案,其中,1550nm外调,直调技术结合大功率EDFA构建城域环网和接入网,而GEPON作为数据接入网。

1 1550传输系统优势

在1550nm传输系统中,激光器采用外调制方式,不但具有输出功率大、可靠性高、单位光功率成本低、光纤损耗小等优点,并且能够进行多级放大,而光放大器对CTB和CSO等指标几乎没有影响,非常适合我国有线网络的发展特点。

1550传输系统的优势主要体现在以下几个方面:

1550光发射机与光放大器的结合,可实现大功率13dBm~24dBm的分配,这是1310系统望尘莫及的。结合光分路器的使用,可实现功率的灵活分配,网络结构灵活多变,是国际上流行的组网方案。

1550光传输系统在普通G,652光纤中传输的损耗仅0,25dBm/km,使1550光传输系统单位毫瓦的造价优于1310系统。

由于全网只要少量的1550光发射机,因此只需少量的RF连接,不像1310系统那样使用价格不菲的RF配线管理系统。而且,1550传输系统只需要1+1热备份,简单、可靠性高,可达到电信级要求。

1550传输系统在网络分配中具有高指标。充分利用了目前国际上流行的FrTP(光纤到驻地)、FTTH(光纤到家庭)的GEPON技术思路,是接入网的发展方向。

2 EPON系统优势

EPON(Passive Optical Network,无源光网络)是一种点到多点(P2MP)的结构, 由OLT(Optical LineTerminal,光线路终端)、ODN(OpticalDistribute Network,光分发网)和ONU(OpticalNetworkUnit,光网络单元)组成,结构如图1所示。PON网络带宽可以达到双向1,25Gbps,传输距离最远20km,通过无源分路器组成的树型网络结构,分光比可以做到1:16、1:32甚至1:64。这种点对多点的网络结构,非常适合建设广电fttx接入网络

EPON系统的优势主要体现在以下几方面:

节约:基于P2MP的网络结构,OLT到ODN之间只需要一条光纤,大量节约光纤资源与光收发器。

可靠:信号在PON传输过程中不经过有源电子器件,维护成本将显著降低;PON组件数量少,故障点也将相应减少,因此运营支出会最大幅度降低。

长距离:PON传输距离为10~20km,完全克服了以太网和xDSL技术在距离和带宽上的局限性,接人方案部署更为灵活。

高带宽:PON网络带宽可以达到双向1.25Gbps,比其他接入方式带宽更高。

灵活:PON支持分光器多级连接,组网方式灵活,尤其适合用户接入信息点很分散且各用户接人信息点间光纤资源比较短缺的场合。

全IP网、多业务运营和光纤化已是大势所趋,EPON则可实现“光纤到户”。树状的网络结构,能够有效扩大业务覆盖范围;单纤外加无源分光器的传输。能够大大节约光纤资源;全业务的接入,无论IP业务还是TDM业务,都可在统一平台上实现,并保证服务质量;简单的结构、强大的网管。大大节约维护成本;以IP为主,同时兼顾TDM业务,代表了网络发展的方向,同时能够保留现有的业务收入,使网络逐步向全lP网转化。这些特点都使得EPON技术在竞争中处于优势地位。

1550+GEPON网络规划

在1550nm+GEPON光网络干线传输的确定和系统设备的选型上,我们不但要整体规划、分步实施,满足现有业务发展的需要,而且应具有滚动发展、平滑升级开展多种业务的能力。在采用1550nm方式全网覆盖的城域网络架构上,同时应该考虑在城域网络上建设B平台,构建40GE的核心数据交换平台,开展数据业务。

以A平台的1550nm外调制技术构建数字电视干线传输平台,传输大量的广播式视频;B平台用40Gbps做骨干核心(核心路由),10Gbps做汇聚核心,1Gbps(EPON、Moca)做接入网络。

1 业务需求与带苋预算

目前IFTV以及VOD等业务对带宽的要求越来越高,基本的VOD业务就需要近4Mbps。为抢占宽带接入和VOD市场,需要运营商提供足够的带宽。具体带宽分配可以参考表1。

2 每光节点用户数预算

基于用户对接入网带宽的需求,结合用户并发率与宽带接入率、EPON ODN分光比进行预算,结果如表2所示。

3 网络V-AN规划和接入认证

(1)技术概述

VLAN技术

VLAN(Virtual Local AreaNetwork)即虚拟局域网,是将局域网内的设备逻辑地而不是物理地划分成一个个网段,从而实现虚拟工作组。VLAN是为解决以太网的广播问题和安全性而提出的一种协议,它在以太网帧的基础上增加了VLAN头,用VLAN ID把用户划分为更小的工作组,限制不同工作组间的用户二层互访,每个工作组就是一个虚拟局域网。虚拟局域网的好处是可以限制广播范围,并能够形成虚拟工作组,动态管理网络。

灵活QinQ技术

OinQ实现方式一种是基于端口的QmQ,―种是基于流分类的灵活QinQ。

基于端口的QinQ的实现机理:

当该设备端口接收到报文,无论报文是否带有VLAN Tag,交换机都会为该报文打上本端口缺省VLAN的VLAN Tag。如报文之前已带有VLAN Tag,就成为双Tag报文;否则,就是只带端口缺省VLAN Tag的报文。基于端口的QinQ比较容易实现,目前主流的三层交换机都支持该技术。

但是,基于端口的QinQ的缺点是外层VLAN Tag封装方式死板,不能根据业务种类选择封装方式,很难有效支持多业务的灵活运营。

基于流分类的灵活QinQ实现机理如下:

基于流的Q,mQ(Selected QinQ),可根据流分类的结果选择是否打外层VLAN tag、打上何种外层Ⅵ,AN Tag:如根据用户VIANTag、MAC地址、IP协议、源地址、目的地址、优先级或应用程序的端口号等信息实施灵活QinQ。借助上述方法。可根据不同用户、不同业务、不同优先级等对报文进行外层VIAN Tag封装,对多种业务实施不同承载方案。

PPPoE技术

PPPoE(RFC2516)认证技术在以太网接人和ADSL接入方式中应用广泛,其组网原理基本相同,都是利用交换机或DSLAM将用户接入网内,其后设置BRAS设备来终结PPP。终结PPP连接的宽带接入服务器可以对PPP连接分别进行管理,可对用户上网业务进行时长和流量信息的统计等。

DHCP+Web技术

DHCP+Web认证需要DHCP服务器与Web认证服务器配合使用。主机首先通过DHCP得到一个IP地址。与Web认证服务器通信;然后,接入服务器将用户强制连接到Web认证服务器上,并在浏览器中弹出认证页面。在该页面中输入用户名和密码,Web Server作为RADIUS的Client端把认证信息传送到RADIUS Server,对用户进行认证。认证通过后,用户获得新的合法IP地址,以访问互联网或特定的网络。

(2)规划原则

上网业务与VOD业务采用双层VLAN模式(灵活QinQ方式):内层VLAN代表用户和业务,外层VLAN代表OLT设备。

语音业务可采用双层VLAN模式或单层VLAN模式,其中,单层VLAN代表用户和业务。

管理VLAN采用单层VLAN模式。

上网业务接入认证采用PPPOE方式,在BAS上终结认证,分配公网IP地址。

VOD业务认证采用DHCP+Web方式,分配私网IP。

2 FTTB(1550+GEPON)+MOCA方案

利用同轴电缆开发更多带宽的技术很多,比如Home PNA、PLC、WiFi和无源EOC等。其中,基于MoCA协议的ClinK是一种利用现有同轴电缆解决最后100米接入的有效手段,具有极高的带宽,每个频道占用带宽50Mbps,采用128QAM调制,可达到270Mbps物理层速率,MAC层速率达到130Mbps。一根同轴电缆内同时支持4个50MHz频道,累积可达到1Gbps物理层速率。使用800MHz~1500MHz频带。与上一方案的不同点在于,该方案是通过楼道交接箱内放置光接收机与ONU+MOCA头端方式同轴电缆入户,用户侧通过MOCA终端进行多IP业务的接入。

针对近期(2009~2010年)中低端用户8Mbps带宽需求,结合每光节点50户的接人数,采用4端口ONU+MOCA头端,每个头端最多可以接31个终端,完全满足用户要求。此方案适合广电在旧小区内开展IP业务(方案如图4所示)。

3 F13H(1550+GEPON)方案

FTTH是宽带接入网的发展方向,在新建区域(如新建商务区、高档住宅区或竞争需要的场合),应积极推进FTTH应用。但由于目前建设投资较高,FTTH尚未达到大规模应用的阶段。此方案是中期、远期带宽需求在16Mbps以上高端用户理想的接入方式。

该方案的特点是采用WDM波分复用的方式将1550nm波长与GEPON的1490/1310nm波长进行一纤三波传输到ONU侧,ONU自带RF输出到机顶盒或电视,ONU其他FE口提供VOD/上网/VOIP等业务(方案如图5所示)。