
智能ODN系统 intelligentODN
ODN属于无源网络,而无源网络目前只有简单、原始的管理措施,即在存量管理系统中存储铜线、光纤、管道、配线架等信息,在业务开通、维护过程中调用这些信息。这种管理方式存在两大核心问题:
第一,人工录入,数据错误率高。在工程实施阶段,工程师不仅需要打印工程图纸,还要根据默认的规则(例如:面板端口从左到右进行编号)进行手工 *** 作,所有网络信息都依靠手工录入到数据库中。这就不可避免地引入了人为错误,且多次施工后由于管理疏漏,数据库里的信息得不到及时更新,难以与实际情况保持一致。调研显示数据错误率超过20%。
第二,手工 *** 作,运维效率低。在运营维护阶段,无源网络的光纤标识、查找等 *** 作全靠手工进行,工作效率低下,网络难以实现高效的管理,影响运营商宽带业务的快速发展。
iODN的核心思想是在不改变ODN无源网络特性的前提下,为网络增加一定的智能特性,例如光纤连接的识别和管理、光纤智能指示、分光器智能管理等,同时在解决方案中引入现场工具PDA。在PDA的配合下,通过广域无线网络或有线宽带网络实现ODN网络与存量管理系统实时互通;通过USB接口,PDA与iODN实现互通,并为iODN提供临时电源。
在iODN解决方案中,ODN产品新增了以下智能特性:光纤ID管理、端口状态收集、端口查找指示、可视化工具PDA。
光纤ID管理:在iODN产品的光纤连接器内嵌入一个eID,通过读取插入光纤的eID信息,实现对光纤的智能管理。eID是类似于MAC地址,具有全球唯一性的识别码,它里面存储了该段光纤的全面信息,包括光纤路由、光纤在光缆中的序列位置,以及连接到这根光纤的分光器或配线模块的信息。通过管理eID,就能实现对整个ODN网络内各光纤链路的管理,比如自动生成拓扑、自动进行光纤连接校验等。
端口状态收集:iODN产品可以读取所有端口的光纤连接状态,并通过USB上报给PDA,从而实现资源状态的自动收集和上报。
端口查找指示:iODN产品的每个端口都集成了一个LED指示灯,通过管理模块点亮需要查找的光纤端口,从而为现场维护提供可视化指引。
可视化工具PDA:PDA在iODN解决方案中实现三个功能,第一,给iODN产品提供临时电源。施工、维护时把PDA插到iODN设备上,PDA通过USB接口提供电源,并激活iODN设备上的管理模块。第二,作为iODN设备与存量管理系统互通的桥梁。iODN向存量管理系统上报的数据以及存量管理系统向iODN下发的信息,都通过PDA进行交互。第三,作为施工、维护的主要工作界面,实现工单管理、 *** 作指引、信息查询等功能,加上图形化的设计,为工程师提供可视化协助。
iODN解决方案可以实现ODN光纤连接信息的自动录入和管理,保证存量系统信息的准确无误和及时同步。同时,通过PDA的可视化软件及iODN设备上的智能LED指示,可以实现光纤自动化查找、精确 *** 作,极大提高运维效率,实现ODN网络的高效运营和维护。
此外,基于iODN架构,在存量系统基础上可以开发出多种增值应用,实现施工、运维全流程自动化。例如,工单中自动生成需要携带的物料和工具,自动创建物料申领电子流等;也可以结合地图信息系统(GIS),实现ODN站点的GPS自动导航。工程师接到任务后不需要做任何站点信息分析,PDA能自动把工程师引导到现场。总之,借助iODN,未来可以完全实现ODN网络从施工到维护过程的端到端电子化、自动化、智能化,达到高效运维、保护ODN投资的目的。
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一、概述
最近的十几年间,受益于通信技术的发展和运营商在网络基础设施的巨大投入,家庭固网经历了几轮的迭代升级,仅在“带宽”(传输速率)这一个参数上,从最初的64Kbps(ADSL电话线拨号上网),到几兆,几十兆,以及现在已经普遍达到的一两百兆,甚至从2019年下半年起逐渐走向千兆时代。但不为众人所知的是,家庭固网在迭代升级的过程中,除了带宽以外,还有其它几个重要(会显著影响用户体验)的参数也同步进行了优化提升。
本文将重点介绍“千兆宽带”好在哪,并分析“千兆宽带”在时延、抖动、误码率等性能参数上的提升原理。
二、“千兆宽带”好在哪?
1、家庭宽带接入网长什么样?
PON是英语Passive Optical Network的首字母缩写,译为无源光网络,“无源”指ODN(光分配网络)不含有电源,无需供电,ODN全部由光分路器Splitter(实际上为玻璃器件)组成。
图1:PON的体系结构[1]
运营商在PON系统建设时,一般在用户数达几千上万户的一个社区,建设一个PON系统,部署一台OLT、几百台光分路器Splitter、一户一台ONU(俗称光猫)。
图2:PON系统中的物理设备
图3:分路器Splitter及内部结构[2]
PON系统上下行数据传输在同一根光纤中的不同波长上,单芯“皮光纤”即可实现光纤入户,无需使用双纤芯的光缆。当前主流的PON系统包括GPON和EPON,它们有相同的上下行波长,即中心波长为1310nm和1490nm。而“千兆宽带”普遍采用新一代的是10G-PON系统,它的上下行波长在1270nm和1577nm左右[3]。因此,两代PON系统之间,可以通过波分复用器件共存在同一个ODN上,带宽升级不影响原有业务。正是由于这个原因,运营商在实现小区“千兆宽带”覆盖时,并不需要重新在小区地下管道和楼道弱电井施工,仅需更换OLT上的一两个XG-PON板卡,在几分钟的时间内即可实现“千兆宽带入小区”的建设施工。
图4:千兆小区
值得一提的是,中国移动家庭固网普遍采用GPON进行家庭接入,网上关于GPON与EPON比较的文章已经很多了,笔者不在此赘述,请读者自行百度:详细分析EPON vs GPON哪种更好?由此看来“装千兆宽带,就选中国移动”,还是很有道理的。
下面用某地市的真实网络拓扑图,结束本小节的介绍:
图5:家庭宽带端到端拓扑图
2、传输资源是怎么分的?
在本节开始之前,有一点需要提前说明:家庭宽带不是专线,传输资源是“竞争共享”的。我们平时讲的“我开了100M的宽带”指的是:你家里的宽带“最大可用带宽”是100M,同小区的人都不用网,仅你自己用网时,顶多用到100M的传输速率。很自然地,大家就会问:大家都用网时,我实得带宽是多少?本节就来解答这个疑惑。
以性能相对较好的GPON系统为例, OLT的一个PON端口的下行传输速率是25Gbps,上行传输速率为125Gbps,分光比最高可达1:128[4],其中分光比可以简单理解为:有多少ONU(光猫)竞争这下行25G和上行125G的传输资源。显然,分光比1:N中N越小,用户分得的传输资源越多,实得带宽越大,体验越好。
在“百兆时代”运营商的真实网络中,分光比一般为1:64[4](第一级分光8第二级分光8),户均实得带宽=25Gbps/64=39Mbps,这是竞争最激烈、最极端时的情况。一般情况下,这64户不可能同时都这么“忙”,一般符合“泊松分布”统计模型,所以实得带宽基本上都能达到签约的百兆。
但正是因为这种“竞争共享”机制,导致用户实得带宽是不稳定的,抖动较大,时延时大时小,误码率也不稳定。对于一些时延敏感型业务,业务体验在晚上8点左右的用网高峰期就会下降。这就是出现“家里的网,白天好好的,晚上8点比较卡”现象的一个重要原因(但这不是全部原因,晚上下班时间,家里和邻居家里的Wi-Fi设备增多,向空间中收发数据量增大,出现严重的Wi-Fi资源竞争,导致Wi-Fi丢包率高,是另一个重要原因,这也就是为什么说中国移动千兆宽带与全家WiFi业务是“黄金搭档”)。
3、“千兆宽带”怎么提升了网络品质?
正如上一节所述,让用户获得更大的实得带宽、减小时延、减小抖动、降低误码率,全面提升网络品质,主要有两个重要途径:1)提高一个PON端口传输容量;2)减小分光比1:N中的N。“千兆宽带”正是围绕这两点,进行了PON系统升级改造。
如在某运营商现网中,有三种支持千兆宽带接入的PON系统,在资管系统以“可接入带宽”进行标识为:1000a/1000b/1000c。
从上表可以看出,“千兆宽带”一方面提升了OLT系统的传输容量;另一方面限制了OLT单PON口接入客户数,最大只允许6个用户参与资源竞争,并且在接入数超过2个后就会预警扩容。
就拿上一节讨论过的“竞争最激烈、最极端时的情况”为例,仅就“下行带宽”这一个参数而言,“千兆宽带”1000a为10Gbps/64=156Mbps,较“百兆宽带”(39Mbps,见上一节)提升了400%;“千兆宽带”1000b和1000c为1Gbps/6=167Mbps,较“百兆宽带”提升了428%。
除此之外,“千兆宽带”在时延、抖动、误码率等性能参数上,较“百兆宽带”有显著提升。从参考文献[5]这个篇SCI论文中的数据(下图)可以看出,误码率BER与单PON口下ONU数成反比,由于“千兆宽带”严格地控制了单PON口接入客户数(即ONU数),“千兆宽带”较“百兆宽带”将成倍地降低误码率,显著减少用户数据“丢包重传”的概率,进而降低用户的时延和抖动,提升游戏等时延敏感型业务的体验。
图6: 接入ONU数与误码率BER的关系[5]
4、“千兆宽带”的黄金搭档
在文章的第二小节提到了空间中Wi-Fi资源竞争导致的Wi-Fi丢包率高,是影响家庭网络体验的一个重要原因,而仅靠“千兆宽带”是无法解决该问题的,还需“千兆宽带”的黄金搭档—中国移动全家WiFi业务。
中国移动全家WiFi通过双千兆路由器,提供有线千兆+无线(Wi-Fi)千兆的家庭内网覆盖能力,解决千兆到PC、千兆到手机的最后十来米的问题。中国移动全家WiFi业务针对房屋面积、户型、墙体结构和周围Wi-Fi的情况,提供个性化的组网方案设计,同时优化同频干扰和临频干扰的影响,保证用户获得真正的千兆体验。除此之外,随着Wi-Fi6设备的普及,中国移动全家WiFi业务还将提供Wi-Fi网络的差异化服务能力,基于OFDMA信道切片技术,动态为关键用户和应用分配独占的专用子载波资源,根据服务等级将业务调度在不同的Wi-Fi子载波上,从而实现在任何时间上“用户和应用”不必排队等待,不必因竞争Wi-Fi空口资源而丢包,为用户在游戏、云VR期间带去高品质网络体验。
图7:“千兆宽带”的黄金搭档—中国移动全家WiFi业务
5、“千兆宽带”引领未来
2019年世界移动大会期间,各运营商和设备商达成共识,宣布固定网络向Fifth Generation Fixed Network (F5G)发展演进,2020年2月26日欧洲电信标准协会(ETSI)成立了一个新工作组,专门负责制定第五代固定网络标准(ETSI ISG F5G)。从相关的业界动态可以看出,以10G-PON和Wi-Fi6为技术硬核的“千兆宽带”,符合F5G的演进方向,未来,则可能是50G PON和“全光连接”为技术硬核的“万兆时代”。当前,“千兆宽带”正与5G移动通信协同联动,共同实现网络的体验升级。
综上所述,“千兆宽带”好在哪?它不仅仅好在上下行传输速率的成倍提升,它还好在时延、抖动、误码率等性能参数上的全面优化,非常适用于对家庭宽带有更高品质要求的用户。
PON 指的的是无源光网络是指ODN(光配线网)中不含有任何电子器件及电子电源,ODN全部由光分路器(Splitter)等无源器件组成,不需要贵重的有源电子设备。一个无源光网络包括一个安装于中心控制站的光线路终端(OLT),以及一批配套的安装于用户场所的光网络单元(ONUs)。在OLT与ONU之间的光配线网(ODN)包含了光纤以及无源分光器或者耦合器。
1、OLT:表示光线路终端,用于连接光纤干线的终端设备。
2、ONU:表示光网络单元,ONU分为有源光网络单元和无源光网络单元。
3、PON:表示一种典型的无源光纤网络,是指 (光配线网中) 不含有任何电子器件及电子电源。
ODN全部由光分路器 (Splitter) 等无源器件组成,不需要贵重的有源电子设备。
一个无源光网络包括一个安装于中心控制站的光线路终端 (OLT),以及一批配套的安装于用户场所的光网络单元 (ONUs) 。
一般把装有包括光接收机、上行光发射机、多个桥接放大器网络监控的设备叫做光节点。
PON使用单光纤连接到OLT,然后OLT连接到ONU。ONU提供数据、IPTV(即交互式网络电视),语音(使用IAD,即Integrated Access Device综合接入设备)等业务,真正实现 “triple-play”应用。
三者的区别:
1、OLT和ONU都是PON架构的一部分。
2、OLT是光线路终端,是电信的局端设备,一般直接连在BRAS下。
3、ONU是光网络单元,一个OLT下通过分光器可以挂多个ONU,ONU放到用户家里就是光纤到户(FTTH),放到大楼里就是光线到楼(FTTB)等。
4、ONU和PON谈不上区别啊,ONU是一个设备,PON是一种技术或架构。
扩展资料
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:
1、上联上层网络,完成PON(Passive Optical Network , 无源光网络)网络的上行接入。
2、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。
ONU,是光网络中的用户端设备,放置在用户端,与OLT配合使用,实现以太网二层、三层功能,为用户提供语音、数据和多媒体业务。
它主要实现的功能是:
1、选择接收OLT发送的数据。
2、响应OLT发出的管理命令,并作相应的调整。
3、对用户的以太网数据进行缓存,并在OLT分配的发送窗口中向上行方向发送。
4、其他用户管理功能。
-OLT
-ONU
-PON
一,OLT是光线路终端,用于连接光纤干线的终端设备。
在PON技术应用中,OLT设备是重要的局端设备,它实现的功能是:
1、与前端(汇聚层)交换机用网线相连,转化成光信号,用单根光纤与用户端的分光器互联。
2、实现对用户端设备ONU的控制、管理、测距等功能。
3、OLT设备和ONU设备一样,也是光电一体的设备。
二,ONU是光网络单元。ONU分为有源光网络单元和无源光网络单元。一般把装有包括光接收机、上行光发射机、多个桥接放大器网络监控的设备叫做光节点。
PON使用单光纤连接到OLT,然后OLT连接到ONU。ONU提供数据、IPTV(即交互式网络电视),语音(使用IAD,即Integrated Access Device综合接入设备)等业务,真正实现 “triple-play”应用。
扩展资料
光接入网络就是以光为传输介质的接入网络,替代铜线,用于接入每个家庭。光接入网络是由OLT(Optical Line Terminal,光线路终端)和ONU(Optical Network Unit , 光网络单元)以及ODN(Optical Distribution Network , 光分配网络)三部分组成;其中OLT和ONU是光接入网络的核心部件。
简而言之,OLT就像一个指挥官,指挥着各个ONU小兵,为我们提供价格低廉并且高速的通信服务,通过光将地球上的我们更加紧密地连接在一起,技术改变生活。
参考资料 -光线路终端 -ONU
olt到onu中间连接的是光分配网络ODN,包含馈线光缆、支线光缆及分光器,该段全程都是无源器件,全称为无源光网络PON。
无源光网络(PON),是指在OLT和ONU之间是光分配网络(ODN),没有任何有源电子设备,它包括基于ATM的无源光网络APON及基于IP的无源光网络E/GPON。
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