无源光网络ponWord下载.docx
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使用PON技术的目的是进一步改善传输媒质的性能,进一步拓展宽带市场,用一种新的技术来替代老化的铜线网络。
作为一种截然不同的选择,PON提供了5种独具的优势:
1)具备一种分布式媒介的主要优势-与铜线系统相比,PON具备高可靠性和宽带宽,而后者维护复杂且带宽低。
2)是一种新型网络的范例-使网络的拓扑结构在地理上更加满足用户的需要-因此更加优化了路由,节省了开支和铺设网络所需要的时间。
3)提供了一个普遍分布的载体平台来克服系统复杂带来的混叠等问题,也提供了部分的宽带接入的解决方案。
用低成本构建了一个全集成的语音、视频和数据平台。
并能根据需要提供服务,满足用户不断增长的需求,根据付费水平不同提供给客户不同的服务类型。
4)并考虑到了系统的可伸缩性,使之适应宽带网、多种类服务的发展,个人用户的数量,用户变动等长期的发展趋势。
自始至终保证这种技术运用后的收益和竞争性。
5)使企业通过用户增长数目和更高的增值服务来获得更高的利润。
Terawave利用这种超前的技术来解决接入网瓶颈问题主要通过以下手段:
这是个完整的电信级网络,它连接客户住宅和中心局,使用622Mb/s的PON系统,只需用一根光纤就可以为上百个IP和T1端口服务。
由于带宽很宽,所以具有以前传输媒质无可比拟的承受力,可以支持更多的服务。
可以完全自定义服务标准,根据用户的需要提供服务,可以使用多种标准服务模型?
?
按需服务的带宽的可伸缩性
优化的带宽管理使用的是混杂IP/ATM的业务模型,可以通过向传输媒质提供更高性能的方法向用户提供更理想的服务。
这篇系统概述主要对TerawavePON系统中所运用到的网络元件进行全面的介绍,还介绍了这种系统的优点是如何改善接入网带宽的。
嵌入式的铜线接入提供了一种均衡的T1服务,并借助数字用户和反向复用技术不断提高带宽,但我们仍然相信1)那种对数据的利用方式不可能满足不断增长的用户需求2)利润会铜线的高维护费用而居高不下。
一些非铜线技术诸如G比特以太网,无线设备,卫星也都被尝试用于改善带宽,但结果都失败了,就是因为他们缺乏一种对接入网的综合解决方案。
因此,我们建立了一种端到端的,高可承受性的的网络,来解决今天我门遇见的带宽问题,所有这一切都只是使用了一个独立的,集成的平台。
运营级技术标准
PON技术适合应用在复杂的综合接入网中。
图一列出了与PON系统相比,其他一些宽带实现手段的缺点。
注意表中用户分类一栏中的OPPORTUNISTIC项,它显示了这项技术是否有着广阔的前景。
这是一项综合的解决方案
吸取了电话技术、光技术、数据传输技术、ASIC设计和组网技术的优点。
Terawave成立了世界级高水准的研发队伍来确保PON系统的综合性,经济性。
我们充分吸收理解了这些核心的技术,所以能准确的进行关键的网络部件的设计,并把这些设计融入到这独一无二的系统的体系结构中去。
系统的体系结构
我们集成在PON系统里的关键技术有:
使用住宅用户的原始IP、利用TDM,和ATM技术来实现converged音频、视频和数据服务
支持ATM语音技术和VoIP技术
整体性能高但费用低
光纤和无源分光器组成的网络整体维护成本低
带宽、端口和网络节点等方面具有可伸缩性,能适应未来的网络发展需要
不同的服务模型决定了用户可以根据自己的不同需要来获得不同的服务类型
用一根光纤实现一点到多点的连接是很经济的
多重自保护功能
?
自定义的ASIC技术可以在降低成本的同时提高系统的整体性能
可以使用自动化程度高的开发工具来简化和加速新的光纤网络的设计
完整的EF&
I技术可以加快系统的配置过程
什么是PON系统?
“无源的”
我们的无源光网络的覆盖范围已经超越了20KM,20KM是其他PON产品的典型覆盖范围。
这意味着我们的网络可以覆盖484平方公里的面积。
光纤本身和分光器也不需要增加任何新的元器件便可以组成网络。
分光器支持各种拓扑结构-星型,树型,总线型,只需简单的把光线分到各条光纤上即可。
目前可选择的分光器从1X2到1X32。
每次分光过程,在光纤上都会有一个功率损失,所以在建设PON的时候要考虑到这一点。
最后达到这样一种效果,分光器可以看似平均的把输入的光功率分配或者说是把一定比例的光功率再进行分配。
这种分承分光器在“drop&
insert”技术和总线技术的运用中支持有效的光功率分配。
在多数情况下,光纤和分光器无需电源,不需调整,也不需要任何预防性的维护措施-这便是真正意义上的无源。
分光盒可以被安置在暴露的区域,但运营商们的传统做法常常是对类似设施进行安全的封装。
“光纤技术”
光传输是在隔离的玻璃纤维中进行的,所以整个传输过程是不受影响的。
电感应、辐射、RFI、电磁波都干扰不到信号,也不会产生噪声,不会干扰通信业务的进行。
此外,光纤对光信号表现出很大的阻抗,因此,结合使用无源分光器,使整个PON系统的可靠性得到了充分保证,并且极大的减少了维护成本,且由于不用考虑电源、环境诸如温度,湿度等问题使整个系统的配置十分灵活。
“网络”
PON网络可以适合任何拓扑结构,,由于不需要电源所以配置起来十分方便。
这种网络配置的灵活性是其它有源网络无法比拟的。
网络的具体铺设可以根据服务区域的具体情况量身定做。
因为目前的宽带市场不用受服务类型的限制,所以PON可以被设计成只为高业务量地区服务。
如果服务区的面积增长了,或者带宽的需求增加了,我们仍然可以利用分光器来解决。
我们可以通过重新安装分光比更高的分光器(如8X,12X,或16X),和使用未用过的端口的方法来提供新的接口,用户只需把光纤连到这些新接口上就行了。
PON的中继功能使其今后的性能扩展有了可能,(密集型波分复用)DWDM技术的引进可以改进现有带宽而不增加一根光纤,使这种网络成为真正意义上的futer-proof.
网络与Geo-Market紧密相连
当铺设一个传统的常规电话网络时,服务业务不是针对具体需要,是普遍进行的。
而新的网络市场不是常规的,网络的建设可以更加有效,更加有针对性,可以只是针对高需求地区去建设。
这种服务的典型特征是随着地理位置的改变而改变,所以也被称为Geo-Market,PON可以使网络中的电信设备根据具体路由的情况量身定做,充分满足Geo-Market的需要且不需使用其它常规的电信设备。
PON具备如上所说的优势是因为:
1)用户终端的设备费用低
2)不用有源器件
3)元件轻便、灵活却具有极高的带宽
4)使用廉价的分光器件可以进行快速配置,并可适合多种网络拓扑结构
5)可以满足特定的地理位置如校园和快速增长的市场的需要
如往常一样工作
服务运营商所提供的最重要的一个性能就是“businessasusual”,作为一个综合业务平台,PON在提供宽带服务的同时还可提供传统的电话服务,在中心局(CO)和入网点(POP),PON很好的同TDM,ATM,帧中继和IP公共网络融合在一起,可以支持ATM的会聚(aggregation)和回传(backhaul)功能,以及DSL服务。
光纤铺设时的选路范围极广,可以通过以下途径:
1)利用已铺设但未使用的光缆
2)利用城域接入网(MAN)-用馈线环扩展MAN的光纤到用户室内
3)可以进行空中悬挂的方法铺设
4)挖沟铺设
5)为了快速铺设还可以利用现成的管道沟甚至污水管
最后,在中心局,网络的运行情况和通常的网络一样。
可以安装一些电器单元来提供标准的交换接口。
安装在用户室内的终端设备可以实现与OSS相兼容的元件管理系统的功能。
PON的主要组成部件
PON的分布式交换,是由中心局通过光线路终端(OLT)和光网络终端(ONT)来实现的,初了光纤和分光器之外,OLT和ONT之间没有任何其它部件。
这些无源器件就像分布式背板一样连接OLT和ONT。
关于OLT
一个OLT可以支持128个ONT,每个ONT具有多个IP端口,T1端口或者两种都有。
由于每个业务端口都是完全独立的,所以一个单独的ONT可以同时服务多个用户,进而把每个ONT的费用分担到20个用户上。
平均来看,每个ONT可以服务11个用户,而每个OLT又可以服务128个ONT,所以整套系统可以服务1350个独立用户。
整个系统以622Mb/s的带宽同时满足所有用户的需求。
国际标准的支持情况
OLT可以灵活的适应不同的市场需求。
ANSI和ETSI都支持使用插入式模块,下图列举了他们所支持的网络插板
模块化通路盘的引入使得按需提供服务成为了可能
OLT和ONT都具有支持即插即用模块的通路盘体系结构。
TW-600OLT具有6个插槽,至少需要一个网络接口模块(NIM)来进行双向交换业务,需要一个PON控制单元(PCU)来管理双向交换业务。
要安装4个PCU,每个支持32个ONT,整套系统支持128ONT。
关于ONT
ONT机箱可以满足不同级别的需求,每个ONT利用服务接口模块(SIM)来提供特殊的服务。
PAU需要一个插槽来保证低成本,而PAU模块本身具有4个T1口和一个10/100bt自适应以太口。
其余的插槽留下来为未来的新业务做备用。
SIM模块的这种使用方式可以自定义混合使用T1,ATM,或者10/100BT业务,来满足不同用户的需求。
我们还提供了更多的端口来为客户服务,所以可以把费用分但到每个ONT上的20个用户。
早期的PON网络不能把语音、视频和数据整和到一个平台,我们现在可以把所有这些业务整合到一个平台上。
因为每个业务端口在PON上都是完全独立的,所以一个单独的ONT可以服务多个不同的用户,由于具备本地IP,使用TDM技术和具有ATM端口,其它的诸如路由,IADS,IM,SAM的费用都可以节省下来。
多种业务的融合在OLT中得到体现,IP包和ATM信元被整合起来结合TDM技术中的信道划分,使PON系统能够实现最大业务传输能力。
为每个用户提供的QOS保证了业务传递的优先级。
在OLT中,各种服务被整合起来形成各自的格式,然后传递到CO进行交换。
Terawave的PON产品系列
目前我们的产品系列包含6类。
TW-600OLT是整个系统的核心。
TW-400,TW-300和TW-300lite是ONT,他们中具有模块箱来实现即插即用功能,还有几块传输板来实现提供给用户的自定义服务功能。
TW-300LAN和TW-300SME是低层设备,在整个系统中行使的是ONT的功能,具有固定的传输和服务功能(不可自定义)。
所有这6个功能单元都兼容NEBS并且都为今后的升级留下了很方便的接口。
而且在机箱中还融入了光纤管理的功能,并且ONT可以使用直流或交流两类电源。
PON系统中的带宽分配
我们的PON可以提供622Mb/s的双向业务,支持32个ONT
假如我们安装了4个PAU控制器,平均每个可以达到622Mb/s的处理速度,5号和6号插槽可以提供两个OC12C网络接口。
那么,机箱可以提供的总带宽就达到2.5Gb/s。
TW-600PON系统的总带宽可以供其上面的所有ONT使用。
我们总共可以提供1350个物理用户端口。
如下图所示。
因此,TW-600系统在总共1100个用户,平均每个使用1。
45Mb/s的情况下可以同时为256个用户提供全速T1的端口服务。
由于用户在带宽使用方面的需求是不同的,所以每个用户可以根据实际需要来获得带宽。
这套系统中服务的间隙是64K,(以64K为步长来改变的),可以为用户提供4,8或12Mb/s的速率,也可以把整个PON的带宽分配给少数几个用户,每个用户可分配200至400Mb/s。
这种分配的灵活性克服了SONET的限制。
在每套TW-600中,全速T1服务可以提供300个有源端口,而且灵活的服务方式可以为每个IP端口提供64K的步长增量。
这样的分配方式使PON系统的带宽可以固定的分配给每个用户。
但随着Terawave的动态带宽分配技术(
下面还要具体讨论)的诞生,PON的速率还将被大大突破。
关于带宽利用
第一代PON系统仅支持为每个用户提供固定的带宽。
而这种固定的带宽分配模式使得无论用户是否在使用,带宽都被占用着。
因此,直接造成了这样一种后果,当业务量很大的时候,很多带宽却未被充分利用,以至于在传统PON系统中90%的带宽未被使用,仅仅被少数用户浪费掉了。
而作为对比,我们的PON系统使用了第二代具有ASIC专利的技术。
我们的动态带宽分配技术(DBA)能够极高效的融合各种业务并且达到最大的带宽利用率。
与静态分配的带宽的传统PON或IP网相比,在同样带宽的情况下,使用DBA技术的PON系统的传输能力是前者的20倍。
使带宽的利用率达到100%。
动态带宽分配
由于使用设计了符合ASIC标准的电路,Terawave的PON系统可以实时的监测网络中的业务流量。
知道了用户的实时需求情况,系统就能准确的把额余的带宽进行分配,所以整个系统中的带宽需求是实时变动的。
实时带宽分配管理体现在以下三个关键的方面:
1)用户端网络性能的改善
2)交换局(中心局)端可以进行网络负荷的平衡化处理,来优化网络的利用,避免PON系统中出现拥塞
3)系统可以在带宽容量和服务用户数量这两方面的性能更加突出。
用户接入方面的动态管理
下面的表是一个拥有200员工的高科技企业的实际带宽利用情况记录。
注意到,在利用率达到顶峰的时刻数据速率是很高的,但我们也注意到低数据速率的情况占到了大多数。
就是考虑到数据业务的这种突发式的状况,DBA利用一个空闲用户的额余带宽来为一个繁忙用户服务。
考虑到不同用户出现高业务需求的时刻这种情况很少同时出现,DBA的这种性能可以10倍增强系统的处理能力。
服务水平协议(SLA)和QOS(服务质量)
Terawave的PON通过支持扩展SLA和定义网络连接的优先级来保证QOS。
“低档”和“高档”的服务合同在业务上是有区别的。
另一方面,收费服务合同有保证了网络连接的优先级,在QOS保证100%网络利用率的情况下固定了带宽。
运营是商提供的一系列服务就在上面所提到的几种情况中,提供的服务越广泛-越能满足用户的需求,市场前景就会越广阔。
超量开通数据服务
此外,由于服务水平协议保证了业务的优先级,使得超量开通数据业务成为了可能,Terawave的PON系统,可以按需的把闲时用户的带宽以服务的方式提供给需要的忙时用户。
因此,与传统PON系统相比,(系统使用率只有10%),Terawave的PON提供的超量开通功能使系统的使用率能达到100%。
由于TW-600系统在总共1100个用户,平均每个使用1。
45Mb/s的情况下可以同时为256个用户提供全速T1的端口服务,且DBA支持10:
1的超量开通数据服务,使其可以以平均每个每个端口1。
45Mb/s的速率为1100个IP端口服务。
持续信元速率(SCR),峰值信元速率(PCR),超量开通率
Terawave的PON系统的QOS中一个可用的参数就是持续信元速率(SCR)。
为了使CBR(恒定比特流率)与可变比特流率的带宽相加不超过一定的限制标准,Terawave管理系统(TMS)中引入了连接允许控制功能(CAC)。
所说的那个限制标准就是PON系统的总容量与超量开通率的乘积,这个参数是由每套具体设备提供的。
另外一个重要的参数是峰值信元速率(PCR),这个参数是用在可变比特速率的网络连接中的。
PCR的值要大于SCR的值,所以系统要通过DBA技术来在这两个值之间分配带宽,这就使得运营商在不影响SCR接入的情况下可以将多出的系统容量出售给更多的用户。
运营商甚至可以调整超量开通率,来更进一步提高系统的容量。
流量塑形
PON同时遵守两套业务合同。
一个是基于CO接口的公共交换网业务流量控制合同。
另一个是每个用户都会得到的用户水平协议(SLA)。
我们的PON系统可以持续监测ONT对业务流量的需求,然后对流量进行控制或“塑形”,使之与CO局的业务合同相匹配。
使用了这个参数,PON就会在交换数据时形成一个缓冲,控制速率。
使整体用户流不会超过传输切换率,所以,PON与CO之间的数据拥塞是不会出现的。
流量塑形过程所产生的几个优点:
防止ATM或IP交换网产生丢包现象
优化数据包来增强交换网的利用率
防止PON系统中出现数据拥塞。
防止相同的数据包重复发送,提高PON的业务容量
保证用户的业务在高质量下运行
总结一下动态带宽管理的诸多优点:
DBA在具体技术的层面上来看似乎有些复杂,但他相对信道划分的,“固定带宽”的系统而言无疑具有优势,对系统的容量的提高乃至整个系统的整体性能方面都起着深远的重要的影响。
1、防止拥塞出现的同时,使交换端口的利用率大大提高
系统在任意给定时刻所能提供的容量是个十分重要的考虑方面。
如果系统总是忙于重发丢包,这造成的延迟是比较严重的。
而DBA技术所提供的流量塑形功能保证了Terawave的PON系统中不会出现拥塞和丢包。
2、高的带宽利用率
在传统的信道化的系统中,如果一个用户没有完全利用他所购买的带宽,那么剩余的带宽就浪费掉了,并不能为其它用户所利用。
典型情况下,90%的信道化系统带宽没有在某个时刻完全被利用。
但使用了DBA技术后,Terawave的PON可以为其余的用户动态的提供这些“多余”带宽。
这种“复用器”功能意味着在带宽不变的情况下,10个付费用户可以使用原来仅仅提供给一个用户的带宽。
由于传统的nailed-up网络只能服务很少的用户,所以这种“补偿式”的服务方式可以更好的提高用户的速率。
,而这高速率意味这系统具有无可比拟的市场空间。
当然,用户也可选择信道化系统,因为信道化系统也可以获得与Terawave的PON系统相似的效果,但是建立在增加费用来提供额外系统传输量的基础上。
nailed-up网络也可以获得Terawave的PON相同的效果,同超量开通技术相比,如下表所示:
3、系统的超量能力
信道化的网络是不具备超量开通能力的,但是有了DBA技术,一个用户的空闲带宽可以分配给另一个用户使用。
从根本上讲,DBA技术使运营商具备了没有任何副面影响的超量服务能力。
由于超量服务这种情况仅发生在纳秒级的时间帧中,几乎没有用户能觉察到延迟。
另一个有利于用户的特性使超量服务成为可能,那就是SLA,每个用户通过付费的多少来决定他使用网络的优先权,这是通过SLA来实现的。
同时,高优先级的SLA是以额外付费为代价的。
4、广阔的市场前景和高的附加收入
在信道化系统中,所有的用户都是按照平均的原则接受服务的,都是为了获得更高的带宽利用率而支付更高的费用,无论他们是否真的需要。
而Terawave的PON则提供的是分层次的服务,把“最好的”服务更加符合人们的支付能力,因此在市场上极具竞争力。
使那些真正需要高带宽的人付费,以此来获取更高的额外利润。
下面的图表在统计学上显示了DBA技术是如何通过分配用户空闲带宽来提高系统整体能力的。
那些图表用图形的相对尺寸精确的反映了拥有15Mb/s速率的3个用户的需求如何通过1/210Mb/s速率来满足,这个3:
1的关系在图上显示的很明显。
这个模型只是为了有个视觉上的理解,实际情况下,10:
1甚至20:
1的情况都会出现。
所以很清楚的可以看出,overprovision技术与超量开通技术的差距,前者的费用显然高得多。
产品的技术特性
支持622Mbps的对称操作(上行和下行)
高密度的商业区需要622Mbps的对称操作,而正是我们的产品平台所支持的。
在同一根光纤上622Mbps的带宽被分给了许多用户。
OLT以1510nm把数据下行广播,而ONT以1310nm把突发数据上行。
上行发射使用的是时分复用协议,OLT具有一个突发式模块接收器。
上行信元的发射也是同步进行的,借助的是OLT里的高速调度算法,所以从一个ONT发送来的信元就不会同其他的冲突。
OLT起到的是集合信元和统计复用用户数据的作用,然后把复用后的数据借助标准化的端口(DS3/E3,或SONET/SDH)发送到其他的网络元件上。
通用的ATM平台
Terawave的PON在通用的ATM平台上可访问两种类型的业务。
T1服务是靠同步TDM技术借助符合CES(通信工程标准)的PON系统来实现的。
为了在OLT内部要更好的与外部网络互联,CES信号流可以通过ATM网络接口模块(NIM)传送或重组为TDM信号格式,这是通过借助M13功能通过DS3TDMNIM来实现的,或者是借助VT1.5分支通过OC3TDMNIM来实现的。
为了与外部IP核心网互联,系统还专门提供了可用的GigEnorthbound端口。
Terawave的PON在服务借口模块(SIM)上提供了专门的10/100兆自适应以太网接口。
LAN的PDU转换为AAL5PDU,然后被分割为ATM信元。
正是由于这种变换,使变换产生的ATM信元在独立的缓冲器中排队,等待PON将其上行发送。
Terawave的PON可以被视为一个分布式的ATM交换,这种ATM交换拥有集中调控和分布式缓冲。
OLT行使集中调控功能,然后把调控命令传到ONT中,这就是“动态带宽分配”,集中调度把所有在ONT中排队的信息按照一定的层级排队,以实现基于优先级的调度方案。
排队的信息被根据优先级分为不同的层次,系统把那些信息队列归入ATM业务的范畴,还有一些特性是属于LAN业务方面的。
每个ONT可以支持256个队列,典型情况下,业务流是在实效电路中传递,不同的实效电路中传送的是不同的信息队列。
Terawave的PON运用FSAN技术来实现其与ATM的兼容,这使得久经考验的ATM技术的功能与其QOS功能在PON系统中得以体现。
测距
为了产生同步是时隙,或确认从ONT上行的突发式业务流,OLT必须要测量时延,或者说是测距。
OLT测距后,时延修正信息被发送到PON系统的各个ONT中,这个修正信息使每个ONT中出现的时延从OLT角度观测的相同的。
由于这种时延是同步上行过程进行中发生的,每个往返行程约为250毫秒。
测距工作是频繁进行的以保证PON系统的同步,这就是OLT进行OLT进行测距,以使OLT的上行突发式业务流同步发送。
QOS与授权调度
OLT与ON
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