GPON技术规范part2征求意见稿.docx
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GPON技术规范part2征求意见稿
中华人民共和国信息产业部发布
××××-××-××实施
××××-××-××发布
接入网技术要求
——吉比特的无源光网络(GPON)
第2部分:
物理媒质相关(PMD)层要求
TECHNICALREQUIREMENTSFORACCESSNETWORK-
GIGABIT-CAPABLEPASSIVEOPTICALNETWORK(GPON)
PART2:
PHYSICALMEDIADEPENDENT(PMD)LAYERREQUIREMENTS
(征求意见稿)
YD/T××××-××××
中华人民共和国通信行业标准
ICS
M
目次
目次I
前言II
1范围3
2规范性引用文件3
3缩略语3
4ODN物理配置4
5物理媒质相关(PMD)层要求5
5.1数字信号标称速率5
5.2物理媒质和传输模式9
5.3线路速率10
5.4线路码型10
5.5工作波长10
5.6Old和Oru处的发射机10
5.7Old/Oru和Ord/Olu之间的光通道13
5.8Ord和Olu的接收机14
6PMD层和TC层的交互16
6.1前向纠错16
6.2ONU发射机的功率调节机制17
6.3上行物理层开销18
附 录 A(规范性附录)物理层开销时间的分配19
附 录 B(规范性附录)功率调节机制的描述与示例21
B.1介绍21
B.2ONU级别21
B.3OLT处的阈值21
B.3.1双阈值比较(TL,TH)22
B.3.2一个阈值(TL)22
B.4功率检测23
附 录 C(资料性附录)下行2.488Gbit/s、上行1.244Gbit/s速率的GPON系统最佳实现24
C.1介绍24
C.2系统应用24
C.3光规定24
C.4链路预算25
1
前言
《接入网技术要求——吉比特的无源光网络(GPON)》是无源光网络(PON)系列标准之一,该标准系列还包括下列标准:
——YD/T1077-2000《接入网技术要求——窄带无源光网络(PON)》
——YD/T1090-2000《接入网技术要求——基于ATM的无源光网络(A-PON)》
——YD/T1250-2003《接入网设备测试方法——基于ATM的无源光网络(A-PON)》
――YD/Txxxx-xxxx《接入网技术要求——基于以太网的无源光网络(EPON)》
——YD/Txxxx-xxxx《接入网设备测试方法——基于以太网的无源光网络(EPON)》
随着技术的发展,还将制定后续的相关标准。
《接入网技术要求——吉比特的无源光网络(GPON)》分为四个部分:
——第1部分:
总体要求
——第2部分:
物理媒质相关(PMD)层要求
——第3部分:
传输汇聚(TC)层要求
——第4部分:
ONT管理控制接口(OMCI)要求
本部分为《接入网技术要求——吉比特的无源光网络(GPON)》的第2部分。
本部分与ITU-TG.984.2吉比特无源光网络(GPON):
物理媒质相关(PMD)层规范的主要差异为:
-本部分规定GPONPMD层仅支持1.244Gbit/s的上行线路速率,但不排斥更高上行线路速率的实现;
-采用完全不同的章节结构。
本部分中的附录A、附录B和附录C为资料性附录。
本部分由中国通信标准化协会提出并归口。
本部分起草单位:
信息产业部电信研究院
上海贝尔阿尔卡特股份有限公司
华为技术有限公司
中兴通讯股份有限公司
武汉邮电科学研究院
UT斯达康(重庆)通讯有限公司
本部分主要起草人:
陈洁葛坚李云洁周惠琴黄伟
接入网技术要求——吉比特的无源光网络(GPON)
第2部分:
物理媒质相关(PMD)层要求
11 范围
本部分规定了吉比特无源光网络(GPON)系统的物理媒质相关(PMD)层要求,以及PMD层和TC层之间的交互。
本部分规定的GPON系统上、下行传输速率为吉比特级。
本部分适用于公众电信网环境下的GPON设备,专用电信网也可参照使用。
12 规范性引用文件
下列文件中的条款通过本部分的引用而成为本部分的条款。
凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分,然而,鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本部分。
ITU-TG.652(2003)
单模光纤光缆的特性
ITU-TG.957(1999)
同步数字体系(SDH)设备和系统的光接口
ITU-TG.982(1996)
支持速率高于或等于ISDN基本速率业务的光纤接入网
ITU-TG.983.1(1998)
基于无源光网络(PON)的宽带光纤接入系统
13 缩略语
下列缩略语适用于本部分。
APD
AvalanchePhotodiode
雪崩光电二极管
ATM
AsynchronousTransferMode
异步传输模式
BER
BitErrorRatio
误码率
B-ISDN
BroadbandIntegratedServicesDigitalNetwork
宽带综合业务数字网
CID
ConsecutiveIdenticalDigit
连续相同数字
DFB
DistributedFeedBacklaser
分布式反馈激光器
DSL
DigitalSubscriberLine
数字用户线
E/O
Electrical/Optical
电/光
FEC
ForwardErrorCorrection
前向纠错
FTTH
FibretotheHome
光纤到户
GPON
Gigabit-capablePassiveOpticalNetwork
吉比特无源光网络
ISDN
IntegratedServicesDigitalNetwork
综合业务数字网
MLM
Multi-LongitudinalMode
多纵模
MPN
ModePartitionNoise
分割模式噪声
NRZ
NonReturntoZero
不归零(码)
O/E
Optical/Electrical
光/电
OAN
OpticalAccessNetwork
光接入网
ODF
OpticalDistributionFrame
光配线架
ODN
OpticalDistributionNetwork
光分配网
OLT
OpticalLineTermination
光线路终端
ONU
OpticalNetworkUnit
光网络单元
ORL
OpticalReturnLoss
光回损
PIN
Photodiodewithoutinternalavalanche
无内部雪崩光电二极管
PMD
PhysicalMediaDependent
物理媒质相关
PON
PassiveOpticalNetwork
无源光网络
PRBS
PseudoRandomBitSequence
伪随机序列
RMS
RootMeanSquare
均方根值
SDH
SynchronousDigitalHierarchy
同步数字系列
SLM
Single-LongitudinalMode
单纵模
SNI
ServiceNodeInterface
业务节点接口
SOA
SemiconductorOpticalAmplifier
半导体光放大器
TC
TransmissionConvergence
传输汇聚
TDM
TimeDivisionMultiplexing
时分复用
TDMA
TimeDivisionMultipleAccess
时分多址接入
Tplo
TimeofPhysicalLayerOverhead
物理层开销时间
UI
UnitInterval
单位间隔
UNI
UserNetworkInterface
用户网络接口
WDM
WavelengthDivisionMultiplexing
波分复用
14 ODN物理配置
ODN通用物理配置模型见图1。
图1ODN通用物理配置
ODN中两个光传输方向分别定义如下:
-下行方向定义为光信号从OLT至ONU;
—上行方向定义为光信号从ONU至OLT。
上下行的传输可以在同一光纤和器件(双向/双工工作)或分离的光纤和器件中进行(单向工作)。
15 物理媒质相关(PMD)层要求
15.1 数字信号标称速率
GPON系统的线路传输速率应为8kHz的倍数,其标称线路速率(下行/上行)有两种,分别为:
●1244.16Mbit/s/1244.16Mbit/s
●2488.32Mbit/s/1244.16Mbit/s
需要注意的是,本标准不排斥更高上行线路速率的实现。
更高上行线路速率的PMD层具体要求待研究。
上、下行标称速率和对应的参数分类如表1所示。
表1上、下行标称速率和对应的参数表
传输方向
标称速率
对应的参数表
下行
1244.16Mbit/s
表3(下行,1244Mbit/s)
2488.32Mbit/s
表4(下行,2488Mbit/s)
上行
1244.16Mbit/s
表5(上行,1244Mbit/s)
表6(上行,1244Mbit/s)
ODNPMD层参数见表2,上、下行各种线路速率类型对应的PMD层参数分别见表3~表6。
每种上行速率、下行速率和光通道损耗等级的组合分别有一种类型的ONU与之对应。
表2~表6中的所有参数值都是最坏条件下的值,即假定运行条件(如温度和湿度范围)超过了标准的范围并包含了老化效应,与之相对应的是在极端光通道衰减和色散条件下光传输段的BER设计目标不劣于1×10–10。
注意:
表2~表6在不使用FEC的条件下规定。
当GPON系统采用FEC时,可以支持表2中ODN的衰减范围,但发射机和接收机的性能可劣于表3~表6的规定。
表2ODNPMD层参数
项目
单位
规范
光纤类型(注1)
---
ITU-TG.652
衰减范围
dB
A类:
5~20
B类:
10~25
C类:
15~30
光通道损耗差
dB
15
最大光通道代价
dB
1(注2)
最大逻辑距离
km
60(注3)
最大逻辑距离差
km
20
S/R和R/S点之间的最大光纤距离
km
20(10可选)
支持的最小分路比
---
受光通道损耗限制
具有无源分路器的PON(16、32或64分路)
双向传输
---
1根光纤WDM或2根光纤
维护波长
nm
待定
注1:
对未来距离的扩展(>20Km),不同类型光纤的应用待研究。
注2:
参见表5中的注5。
注3:
由系统较高层(MAC层、TC层和测距)管理的最大距离,待研究。
表31244Mbit/s下行方向的光接口参数
项目
单位
单纤
双纤
OLT发射机(光接口Old)
标称速率
Mbit/s
1244.16
1244.16
工作波长
nm
1480~1500
1260~1360
线路码型
---
扰码的NRZ
扰码的NRZ
发射机眼图模板
---
图3
图3
在发射机波长上测量的设备的最大反射
dB
N.A
N.A
Olu和Old处ODN的最小ORL(注1和2)
dB
大于32
大于32
ODN类别
A
B
C
A
B
C
最小平均发射功率
dBm
-4
+1
+5
-4
+1
+5
最大平均发射功率
dBm
1
6
+9
1
+6
9
发射机无输入信号时的发射光功率
dBm
NA
NA
消光比
dB
大于10
大于10
发射机入射光功率容限
dB
大于-15
大于-15
MLM激光器–最大RMS谱宽
nm
N.A
N.A
SLM激光器–最大-20dB谱宽(注3)
nm
1
1
SLM激光器–最小边模抑制比
dB
30
30
ONU接收机(光接口Ord)
在接收机波长上测量的设备的最大反射
dB
小于-20
小于-20
误码率
---
小于10-10
小于10-10
ODN类别
A
B
C
A
B
C
最小灵敏度
dBm
-25
-25
-26
-25
-25
-25
最小过载
dBm
-4
-4
-4
(注4)
-4
-4
-4
连续相同数字抗扰度
bit
大于72
大于72
抖动容限
---
图5
图5
反射光功率容限
dB
小于10
小于10
注1:
在ITU-TG.983.1附录I规定的可选情况下,Oru和Ord以及Olu和Old处ODN的最小ORL应大于20dB。
注2:
ITU-TG.983.1附录II规定了Oru和Ord以及Olu和Old处ODN的最小ORL为20dB时的ONU发射机反射值。
注3:
最大-20dB谱宽和最小边模抑制比见ITU-TG.957。
注4:
当C类ODN仅要求过载功率为-6dBm时,所有类型ODN的ONU接收机过载功率均要求为-4dBm。
表42488Mbit/s下行方向的光接口参数
项目
单位
单纤
双纤
OLT发射机(光接口Old)
标称速率
Mbit/s
2488.32
2488.32
工作波长
nm
1480~1500
1260~1360
线路码型
---
扰码的NRZ
扰码的NRZ
发射机眼图模板
---
图2
图2
在发射机波长上测量的设备的最大反射
dB
N.A
N.A
Olu和Old处ODN的最小ORL(注1和2)
dB
大于32
大于32
ODN类别
A
B
C
A
B
C
最小平均发射功率
dBm
0
+5
+3
(注4)
0
+5
+3
(注4)
最大平均发射功率
dBm
4
+9
+7
(注4)
4
+9
+7
(注4)
发射机无输入信号时的发射光功率
dBm
N.A
N.A
消光比
dB
大于10
大于10
发射机入射光功率容限
dB
大于-15
大于-15
MLM激光器–最大RMS谱宽
nm
N.A
N.A
SLM激光器–最大20dB谱宽(注3)
nm
1
1
SLM激光器–最小边模抑制比
dB
30
30
ONU接收机(光接口Ord)
在接收机波长上测量的设备的最大反射
dB
小于-20
小于-20
误码率
---
小于10-10
小于10-10
ODN类别
A
B
C
A
B
C
最小灵敏度
dBm
-21
-21
-28
(注4)
-21
-21
-28
(注4)
最小过载
dBm
-1
-1
-8
(注4)
-1
-1
8
(注4)
连续相同数字抗扰度
bit
大于72
大于72
抖动容限
---
图5
图5
反射光功率容限
dB
小于10
小于10
注1:
在ITU-TG.983.1附录I规定的可选情况下,Oru和Ord以及Olu和Old处ODN的最小ORL应大于20dB。
注2:
ITU-TG.983.1附录II规定了Oru和Ord以及Olu和Old处ODN的最小ORL为20dB时的ONU发射机反射值。
注3:
最大-20dB谱宽和最小边模抑制比见ITU-TG.957。
注4:
该值假定OLT使用大功率DFB激光器发射机和ONU使用基于APD的接收机。
考虑到SOA技术的发展,将来OLT发射机可以使用DFB激光器+SOA或者更高功率的激光二极管,ONU可以使用基于PIN的接收机。
器件参数值可以假定为(受限于眼睛安全规则和惯例):
OLT发射机最大平均发射功率:
+12dBm
OLT发射机最小平均发射功率:
+8dBm
ONU接收机最小灵敏度:
23dBm
ONU接收机最小过载:
3dBm
表51244Mbit/s上行方向的光接口参数
项目
单位
单纤
双纤
ONU发射机(光接口Oru)
标称速率
Mbit/s
1244.16
1244.16
工作波长
nm
1260~1360
1260~1360
线路码型
---
扰码的NRZ
扰码的NRZ
发射机眼图模板
---
图3
图3
在发射机波长上测量的设备的最大反射
dB
小于-6
小于-6
Olu和Old处ODN的最小ORL(注1和2)
dB
大于32
大于32
ODN类别
A
B
C
A
B
C
最小平均发射功率
dBm
-3
(注6)
-2
+2
-3
(注6)
-2
+2
最大平均发射功率
dBm
2
(注6)
+3
7
2
(注6)
+3
7
发送机无输入信号时的发射光功率
dBm
小于(最小灵敏度-10)
小于(最小灵敏度-10)
最大Tx启用(注3)
bits
16
16
最大Tx禁止(注3)
bits
16
16
消光比
dB
大于10
大于10
发射机入射光功率容限
dB
大于-15
大于15
MLM激光器–最大RMS谱宽
nm
(注5)
(注5)
SLM激光器–最大20dB谱宽(注4)
nm
1
1
SLM激光器–最小边模抑制比
dB
30
30
抖动转移
---
图4
图4
在2.0kHz到5.0MHz带宽内产生的抖动
UIp-p
0.33
0.33
OLT接收机(光接口Olu)
在接收机波长上测量的设备的最大反射
dB
小于-20
小于-20
误码率
---
小于10-10
小于10-10
ODN类别
A
B
C
A
B
C
最小灵敏度
dBm
-24
(注6)
-28
-29
-24
(注6)
-28
-29
最小过载
dBm
-3
(注6)
-7
-8
-3
(注6)
-7
-8
连续相同数字抗扰度
Bit
大于72
大于72
抖动容限
---
N.A
N.A
反射光功率容限
dB
小于10
小于10
注1:
在ITU-TG.983.1附录I规定的可选情况下,Oru和Ord以及Olu和Old处ODN的最小ORL应大于20dB。
注2:
ITU-TG.983.1附录II规定了Oru和Ord以及Olu和Old处ODN的最小ORL为20dB时的ONU发射机反射值。
注3:
在5.6.3.1 节中规定。
注4:
最大-20dB谱宽和最小边模抑制比见ITU-TG.957。
注5:
当MLM激光器类型不能支持表2中的全部ODN光纤距离时,在R/S点和S/R点之间ODN最大光纤距离小于10km的情况下可以使用MLM激光器。
此时,应用于上行1244.16Mbit/s线路速率的MLM激光器的最大RMS谱宽应满足下面的规定:
MLM激光器类型1的最大RMS谱宽:
1.4
MLM激光器类型2的最大RMS谱宽:
2.1
MLM激光器类型3的最大RMS谱宽:
2.7
满足更窄谱宽规定的发射机可容许更大的中心波长范围,符合规定的激光器在ODN上产生小于1dB的光通道代价。
具有不同光参数的激光器可以相互替代,但应满足1)总波长范围不超过1260~1360nm,2)光通道代价大于1dB时可通过增加最小发射功率或提高接收机最小灵敏度来补偿。
注6:
该值假定A类ODN的OLT采用基于PIN的接收机。
根据连接到OLT的ONU的数量,从经济性考虑OLT可采用基于APD的接收机,ONU采用更经济的低耦合系数的激光器。
在这种情况下,A类的值为:
ONU发射机最小平均发射功率:
-7dBm
ONU发射机最大平均发射功率:
-2dBm
OLT接收机最小灵敏度:
-28dBm
OLT接收机最小过载:
-7dBm
表61244Mbit/s上行方向的光接口参数(ONU发射机使用了功率调节机制)
项目
单位
单纤
双纤
ONU发射机(光接口Oru)
ODN类别
A
B
C
A
B
C
最小平均发射功率
dBm
-2
(注2)
-2
+2
-2
(注2)
-2
+2
最大平均发射功率
dBm
+3
(注2)
+3
+7
+3
(注2)
+3
+7
OLT接收机(光接口Olu)
ODN类别
A
B
C
A
B
C
最小灵敏度
dBm
-23
(注2)
-28
-29
-23
(注2)
-28
-29
最小过载
dBm
-8
(注2)
-13
-14
-8
(注2)
-13
-14
注1:
该表说明了由于ONU发射机处采用功率调节机制而带来的表5中参数的变化,即ONU发射机的发射功率和OLT接收机的灵敏度和过载功率的变化。
其他所有参数和注见表5。
注2:
该值假定A类ODN的OLT采用基于PIN的接收机。
根据连接到OLT的ONU的数量,从经济性考虑OLT可采用基于APD的接收机,ONU采用更经济的低耦合系数的激光器。
在这种情况下,A类的值为:
ONU发射机最小平均发射功率:
-7dBm
ONU发射机最大平均发射功率:
-2dBm
OLT接收机最小灵敏度:
-28dBm
OLT接收机最小过载:
-10dBm
因为最小发射功率受到眼图的限制,所以功率调节的影响很小。
15.2 物理媒质和传输模式
15.2.1 传输媒质
GPON系统传输媒质是符合ITU-TG.652建议的光纤。
15.2.2 传输方向
信号在传输媒质的上行和下行方向传输。
15.2.3 传输方法
双向传输可利用一根光纤上的波分复用(WDM)技术实现,也可采用两根光纤上的单向传输技术来实现的(见5.5 节)。
15.3 线路速率
15.3.1 下行
OLT至ONU的下行信号的标称速率为1244.16Mbit/s或2488.32Mbit/s。
当OLT和端局工作在正常状态时,下行信号的速率跟踪一个1级时钟(精度为1×1011)。
当端局运行在自由振荡模式时,下行信号的速率跟踪一个3级时钟(精度为4.6×106)。
当OLT运行在自由振荡模式时,下行信号的速率精度为一个4级时钟(3.2×105)。
15.3.2 上行
ONU至OLT的上行信号的标称速率为1244.16Mbit/s。
当ONU处于运行状态或者得到授权时,它应发送与自己接收到的下行信号时钟精度一样的信号。
当ONU不处于运行状态或者没有得到授权时,它不能发送任何信号。
15.4 线路码型
下行和上行:
NRZ编码。
PMD层未定义
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