GPON开通的原理和心得

lengkudelang

1. 前言1.1 读者

开通产品研发人员，交付人员以及方案人员

1.2 编写目的

使读者能了解简单GPON组网，GPON业务开通在OSS中的解决方案，开通指令中的参数说明，以及GPON业务开通整体解决方案（包含U2000、OSS）。

2. PON网络2.1 PON网络

PON是一种点到多点（P2MP）结构的无源光网络；PON由光线路终端OLT（OpticalLine Terminal）、光网络单元 ONU（OpticalNetwork Unit），和光分配网络ODN（OpticalDistribution Network）组成。

                              

PON网络主要分为GPON和EPON两种。

EPON，即Ethernet-PON，沿用了简单的以太网数据格式，只是在以太网包头增加了64字节的MPCP点到多点控制协议来实现EPON系统中的带宽分配，带宽轮讯，自动发现，测距等工作。对于数据业务以外的业务（如TDM同步业务）的支撑没有作过多研究。很多EPON厂家开发了一些非标准的产品来解决这个问题，但是都不理想,很难满足电信级的QoS要求。

GPON，即Gigabit-CapablePON，重新定义了GFP封装（通用成帧协议）。

对比来说，GPON重新定义了帧协议，传输效率更高。现在GPON应用更广。

         PON网络中的主要设备是OLT、POS、ONU/ONT。

2.2 OLT设备

SmartAX MA5680T设备照片

OLT，是光接入网的核心部件，相当于传统通信网中的交换机或路由器，同时也是一个多业务提供平台。一般放置在局端，提供面向用户的无源光纤网络的光纤接口。它主要实现的功能是：

l  上联上层网络，完成PON（PassiveOptical Network , 无源光网络）网络的上行接入。

l  通过ODN网络（由光纤和无源分光器组成）下连用户端设备ONU。实现对用户端设备ONU的控制、管理和测距等功能。

2.3 分光器

分光器是一种无源器件，又称光分路器，它们不需要外部能量，只要有输入光即可，一般是一进多出。常见分光比有： 1:8/1:16/1:32/2:8等。

分光器通常在一个“大盒子”里面放着，称为FDT或FAT。

如上图所示，左侧有一个分光器，分光器还没有在FDT上成端。分光器在FDT成端后的图见下：

2.4 ONU/ONT

ONU: Optical networkunit

ONT: Optical networkterminal.

ONT（光网络终端），是PON网络接入方案中的产品。

通常来说，ONT就是ONU，是一种用于用户端的光网络终端。ONT可以理解为只有一个口的ONU。

ONT和ONU的区别在于ONT是光网终端，直接位于用户端,而ONU是光网单元，与用户间还可能有其它的网络，比如以太网。

ONU下面可以接入xDSL（adsl,vdsl）或者以太网接入口的网关设备，之后再接入到网络终端。

ONT分类：

a.  纯桥接型：只支撑OSI七层协议中的二层协议，只能将数据报文透传，不能作为路由器用，一般需要额外接一个HGW。

b.  桥接+语音型：透传数据报文，内置IAD，可以支撑语音，一般需要额外接HGW。

c.  网关型：支撑OSI七层协议中的三层协议，可以作为路由器。

d.  三网融合型： 与网关型的区别在于对TV业务的支撑方式不同，网关型的TV业务走TCP/IP，三网融合型的TV业务是广电的TV业务（同轴电缆Coax Cable）。

3. FTTH开通（OSS部分）

PON网络组网见上图。其中，从OLT—光交接箱—光配线箱一般提前施工布好线，光配线箱到楼道也会预埋光纤；客户开通业务时，由施工人员（FME）从楼道的光纤接到用户家里的ONT（光猫）上，进行配置完成开通。

OSS开通流程见上图。

1.      OM接单后，启动流程，依次调用IM、AM、WFM进行工单处理；

2.      IM自动分配开通业务使用的资源，主要包含：

POS和POS端口，OLT PON端口，VLAN（SVLAN、CVLAN）等。

3.      AM自动生成指令，激活资源，常见指令实例：

添加ONT：

ADD-ONT:EV=172.30.227.17,FN=0,SN=2,PN=0,ONTID=0:200:INEPROF=gpon,SRVPROF=GPON_Service_Profile,SERIALNUM=485754430F795E2C,AUTH=SN;

创建宽带业务的Service-Port：

CRT-SERVICEPORT:EV=172.30.227.17,FN=0,SN=2,PN=0:200::VLANID=100,ONTID=0,GEMPORTID=3,TX=ip-traffic-table_6,RX=ip-traffic-table_6,INNERVLANID=1002,UV=1002,TAGTRANSFORM=3;

4.      WFM派单给FME，到客户家里施工，安装ONT调试。

注意：

当前AM版本，下发指令只支撑基于TCP的TL1协议，默认往U2000发送指令会失败。因为U2000的北向TL1接口默认提供的是基于SSL/TCP的连接方式。

需要先更改U2000上的配置。修改方式如下：

4. GPON网络原理

问题：为什么AM系统发送了上述指令后，FME接好ONT到OLT，用户就可以上网了呢？指令里面出现的LINEPROF、GEMPORTID等都是什么？

这就需要了解GPON网络背后的原理。

4.1 数据传输方式

问题1：一个用户的数据既有上行，也需要接受下行，那是有几根纤芯给这个用户提供业务？

答案：一根纤芯。PON采用WDM（密集波分复用）技术，实现单纤双向传输。同一个纤芯上传输的信号，上下行使用的光的波长不同。

问题2：POS上行的光纤，一个光纤承载多个用户的数据，PON网络是如何实现的？

答案：

对于上下行信号，对多用户的支撑方式不同。

为了分离同一根光纤上多个用户的来去方向的信号，采用以下两种复用技术：

●下行数据流采用广播技术

  下行数据广播发送，每个ONU根据下行数据的标识信息接收属于自己的数据，丢弃其他用户的数据。

●上行数据流采用TDMA技术。

  各ONU上行数据分时发送，各ONU的发送时间与长度由OLT集中控制。

   每PON口可以实现最大上行1.25G，下行2.5G传输速度。

注：TDMA，时分多址，time division multiple access，把时间分割成互不重叠的时段（帧），再把帧分割成互不重叠的时隙（信道）与用户具有一一对应关系，依据时隙区分来自不同地址的用户信号。

4.2 详细说明

OSS AM系统中，开通FTTH业务的指令：

ADD-ONT:EV=172.30.227.17,FN=0,SN=2,PN=0,ONTID=0:200:INEPROF=gpon,SRVPROF=GPON_Service_Profile,SERIALNUM=485754430F795E2C,AUTH=SN;

CRT-SERVICEPORT:EV=172.30.227.17,FN=0,SN=2,PN=0:200::VLANID=100,ONTID=0,GEMPORTID=3,TX=ip-traffic-table_6,RX=ip-traffic-table_6,INNERVLANID=1002,UV=1002,TAGTRANSFORM=3;

指令中出现的概念：

概念	指令中的对象	PON网络中的对象
OLT PON Port	DEV=172.30.227.17,FN=0,SN=2,PN=0	OLT 的PON Port
ONT	ONTID, SERIALNUM	ONT设备
线路模板	LINEPROF	GEM Port  <-  TCONT  <-  DBA
业务模板	SRVPROF	[url=]ONT[/url]设备的业务属性配置[B1]
Service Port	CRT-SERVICEPORT指令名称	OLT PON Port,  ONT, Gem Port, VLAN, 速率模板
GEM Port	GEMPORTID	GEM Port
速率模板	TX, RX	速率模板
VLAN	VLANID,  INNERVLANID, UV	SVLAN, CVLAN,  User VLAN

PON网络中的基本概念

概念	作用
DBA	控制PON口下ONU/ONT到OLT之间上行数据的速率，与下行速率无关
TCONT    传输容器	区分用户的不同数据，可以实现业务汇聚，是上行业务流最基本的控制单元。    是ONT/ONU上的物理资源。
GEM port	OLT PON口与ONT侧TCONT之间的业务通道。
SERVICE-PORT	数据流，PON口、GEM Port index、ONTID、VLAN、速率模板（可选）组成

PON网络中，为什么会定义出上表中的这些概念呢？

4.2.1  DBA

问题1：PON网络上行采用TDMA技术，OLT如何集中控制各ONU的发送时间与时长？

答案：

DBA。Dynamically BandwidthAssignment。

DBA主要是控制PON口下ONU/ONT到OLT之间上行数据的速率，与下行速率无关。对于上行速率DBA高的ONU，分配的时隙多；反之，分配的时隙少。

DBA模板示例：

dba-profile add profile-id 20profile-name 20M type3 assure 20480 max 40960

上条语句中DBA模板的保证带宽是20M，表示该PON口下的每一个ONU的上行速率保证为20M，而不是该PON口下所有ONU的上行带宽总和为20M。  

如果该PON口下所有ONU的保证(或固定)带宽总和大于1G,再增加新ONU时，则会提示无可用带宽，所以要计算该PON口下每一个ONU应分配的带宽。

DBA索引号的取值范围： 10-512之间，1-9已由系统定义。

4.2.2  TCONT

问题2：ONT需要等到它的发送时间窗口才能上传，当不在发送窗口时，上传的数据如何处理？

答案：

TCONT。TransmissionContainers.

TCONT 相当于缓存，是ONU/ONT上的物理资源。

TCONT 只有与DBA模板绑定，才能承载业务数据，由DBA动态分配上行带宽。

TCONT 实现业务汇聚，是GPON 系统中上行业务流最基本的控制单元。

一个ONT可以支撑语音、宽带、IPTV不同业务，不同业务的数据一般缓存到不同的TCONT中。即，TCONT 主要用于区分用户的不同数据，如TCONT 1缓存管理数据，TCONT 2缓存话音数据，TCONT 3缓存视频数据，TCONT 4缓存宽带网络数据。

4.2.3  GEM Port

问题3：两端分别是OLT PONPort和ONT的TCONT，中间的逻辑业务传输通道是什么？

答案：

GEM Port。

GEMport 是ONU/ONT侧 TCONT与 OLT侧PON口间的业务通道 。

GEM port必须与TCONT绑定，才能传输数据。一个TCONT可以绑定多个GEMPort。

GEM port 还可以再细分数据流，一个GEM port 可分为8条数据流,即gemportindex。GEM port下的gemport index可以映射vlan，区分不同的用户或业务，也可以映射优先级，优先处理某种业务。

GEM port 编号取值范围：0-127；映射索引号（数据流索引号）： 0-7（即一个GEMPort能分为8条数据流）。

一般实际使用中，使用不同的TCONT缓存不同的业务数据，每个TCONT绑定一个GEM Port，每个GEM Port只使用一条数据流，即只指定一个VLAN映射到某个GEM Port的一条数据流中。

ONU, TCONT, GEM port, DBA, GPON端口，OLT的关系如下图：

4.2.4  Service Port

问题4：DBA、TCONT、GEM Port与具体的设备没有关系，只是定义了一些模板。开通一个业务的时候，从哪里体现使用具体哪个OLT设备、ONT呢？

答案：

Service Port。

service-port vlan 3999 gpon 0/2/1 ont 1gemport 126 multi-service user-vlan 3999 rx-cttr 6 tx-cttr 6   

service-port 通过GPON端口，GEM PORT 编号，ONTID，OLT侧VLAN，inner vlan(可选)，用户VLAN来唯一定义一条数据流。同时，在SERVICE-PORT中还定义的流量模板。

注：流量模板rx-cttr 6, tx-cttr 6 ：6表示不限速

                  

有了GEM Port为什么还需要Service Port？

因为GEM Port只绑定了TCONT，只是一个模板定义，没有关联具体的ONT、OLT设备。创建了Service Port后，才会真正的建立两个设备之间的传输通道。这也是创建Service-Port是在开通的时候，由OSS下发；而DBA、TCONT、GEM Port是预配置的原因。

注：

SVLAN、CVLAN、User VLAN如何理解？

对于OLT来说，如果是两层VLAN的方案，OLT往上的报文中带有SVLAN和CVLAN，SVLAN作为外层VLAN，CVLAN作为内层VLAN。到达OLT的报文中带有的VLAN是User VLAN，即ONT上行报文中带有的VLAN是OLT的User VLAN。

ONT的报文到达OLT后，会进行标签切换：UserVLAN（ONT上行vlan）<->SVLAN + CVLAN。

4.2.5  线路模板

GEM Port必须绑定到TCONT，TCONT必须绑定DBA。在HUAWEIU2000中，称为上述绑定关系称为线路模板。即，在U2000上定义线路模板（line profile）时，需要：

1）  创建TCONT，并绑定DBA模板；

2）  创建GEM Port，并绑定TCONT；

3）  为GEM Port映射VLAN，即创建GEM Port数据流。