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