FTTH - Panduan Cepat

Untuk akses teknologi jaringan, biasanya ada dua cara yaitu Fixed dan yang kedua adalah Wirelesscara. Dalam tutorial ini, kita akan membahas metode 'Tetap', yang secara teknis disebut sebagaiFTTH Teknologi.

Apa itu FTTH?

Fiber to the Home atau sederhananya FTTHadalah teknologi yang menggunakan serat optik langsung dari titik pusat ke tempat tinggal (seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut). Ini menyediakan layanan internet berkecepatan tinggi tanpa gangguan. Di sini, "H" mencakup bisnis rumahan dan kecil.

FTTH adalah solusi akses serat utama di mana setiap pelanggan terhubung ke serat optik. Opsi penerapan yang dibahas dalam tutorial ini didasarkan pada jalur serat optik lengkap dariOptical Line Termination (OLT) langsung ke tempat pelanggan.

Pilihan ini memfasilitasi layanan dan konten bandwidth tinggi untuk setiap pelanggan dan memastikan bandwidth maksimum untuk permintaan layanan baru di masa mendatang. Oleh karena itu, opsi Hibrid yang melibatkan jaringan infrastruktur 'sebagian' serat dan 'sebagian' tembaga tidak disertakan.

Sebagai akses ke rumah melalui fiber, skenario Fiber to The Home (FTTH) terutama untuk unit keluarga tunggal (SFU), menyediakan jumlah port yang relatif kecil, termasuk jenis berikut - POTS, 10/100/1000 BASE- T, dan RF (18dBmV).

Metode Serat Optik dapat digunakan dalam dua cara: Metode Aktif dan Metode Pasif. Penyebaran FTTH massal saat ini didasarkan pada metode pasif. Karenanya, mari kita bahas Metode Pasif secara rinci.

Passive Method - Dua teknologi tipikal yang digunakan dalam metode ini adalah Ethernet Passive Optical Network (EPON) & Gigabit-capable Passive Optical Networks(GPON). Lihat gambar berikut.

• Very high bit rate digital subscriber loop(VDSL) mendukung bit rate maksimum 55 bps. VDSL2 memiliki QoS yang lebih baik dan SNR yang lebih baik.

• ADSL (saluran pelanggan digital asimetris) mendukung kecepatan bit maksimum 8Mbps, namun ADSL2 dapat mencapai 12Mbps.

• SHDSL adalah singkatan dari symmetric high bit rate digital subscriber line. Semakin besar diameter telepon, semakin jauh jarak yang bisa dijangkau. Kecepatan transmisi tergantung pada diameter kabel telepon.

• Integrated service digital network (ISDN) didasarkan pada jaringan circuit-switched.

Mengapa FTTH?

Serat menawarkan sejumlah keunggulan dibandingkan teknologi sebelumnya (Tembaga). Yang paling penting adalah sebagai berikut -

• Daya dukung informasi yang sangat besar
• Mudah diupgrade
• Mudah dipasang
• Mengizinkan layanan simetris penuh
• Mengurangi biaya operasi dan perawatan
• Mencakup jarak yang sangat jauh
• Kuat, fleksibel, dan andal
• Memungkinkan kabel berdiameter kecil dan ringan
• Aman dan nyaman
• Kebal terhadap gangguan elektromagnetik (EMI)
• Biaya rendah

Tabel berikut mencantumkan layanan lanjutan yang dapat disediakan melalui FTTH bersama dengan bandwidth mereka.

Jasa	Bandwidth
Download Data	10 Mbps
VoIP dan konferensi video	1 Mbps
Musik sesuai permintaan, konten multimedia	2 Mbps
Permainan Online	1 Mbps
TV Digital SD	3 Mbps
TV Digital HD	8 Mbps
Saluran TV tambahan	16 Mbps

FTTH vs xDSL

Tabel berikut menunjukkan perbandingan tipikal antara perangkat FTTH dan xDSL dalam hal bandwidth dan jarak (jangkauan maksimum) -

Mengangkut	ADSL	ADSL2	ADSL2 +	VDSL	VDSL2	FTTH PON
Max bandwidth	D: 8M	12 jt	24 jt	55 jt	100 jt	100+
	U: 1 jt	3,5 juta	1 jt	19 jt	100 jt	100+
Distance	3-5 km			<= 1.3KM		<= 100 km

• Jarak sangat mempengaruhi kinerja xDSL.

• Jarak bukanlah masalah untuk FTTH, karena jangkauan maksimum lebih dari 20 km.

• FTTH mendukung semua layanan yang tersedia.

Jarak dan Bandwidth

Poin-poin berikut menjelaskan parameter jarak dan bandwidth -

• ISDN - 2B + D = 2 × 64 + 16 = 144 Kbps
• HDSDN - Standar Amerika 0,51mm, 2M maks 5km.
• ADSL - 3-5 km 8 Mbps
• ADSL2 - 3-5 km 12 Mbps
• ADSL2 + - 3-5 km 24 Mbps
• VDSL - ≤ 1,3 km, 55 Mbps; VDSL2 hulu / hilir 100 Mbps

Terminologi FTTH

Sekarang mari kita bahas secara singkat tentang terminologi yang biasanya dikaitkan dengan FTTH.

Jarak Serat Diferensial

OLT terhubung ke beberapa ONU / ONT. Jarak serat diferensial adalah selisih jarak antara ONU / ONT terdekat dan terjauh dari OLT. Di GPON, filemaximum differential fiber distance is 20 kms. Ini mempengaruhi ukuran jendela rentang dan sesuai dengan ITU-T G.983.1.

Jangkauan Logis

Jangkauan logis didefinisikan sebagai jarak maksimum yang dapat dijangkau untuk sistem transmisi tertentu, berapa pun anggaran optiknya. Karena, jangkauan logis adalah jarak maksimum antara ONU / ONT dan OLT kecuali untuk batasan lapisan fisik - Di GPON,maximum logical reach is defined as 60 kms.

Berarti Penundaan Transfer Sinyal

Rata-rata penundaan transfer sinyal adalah rata-rata nilai penundaan hulu dan hilir antara titik referensi. Nilai ini ditentukan dengan mengukur penundaan pulang-pergi dan kemudian membaginya dengan 2. GPON harus mengakomodasi layanan yang membutuhkan rata-rata penundaan transfer sinyal maksimum 1,5 Ms. Secara khusus, sistem GPON harus memiliki waktu penundaan transfer sinyal rata-rata maksimum kurang dari 1,5 Ms antara titik referensi TV.

Jaringan Akses Optik (OAN)

Jaringan Akses Optik adalah jaringan akses menuju sisi jaringan yang disebut juga dengan SNI (Service Network Interface). Port up-link OLT tersambung dengan L2 Switch Ring jaringan akses. Semua komponen di antara lainnya seperti ODF / FDMS yang terhubung ke SNI berada di bawah Jaringan Akses Optik.

Jaringan Distribusi Optik (ODN)

Dalam Teknologi PON menuju sisi hilir, semua komponen pasif dari Port PON OLT ke Port PON ONT berada di bawah Jaringan Distribusi Optik. Biasanya, Splitter dan ODF / FDMS termasuk dalam kategori ini.

Pemutusan Jalur Optik (OLT)

Peralatan Kantor Pusat (CO) menyediakan PON dengan berbagai antarmuka jaringan. Satu OLT melayani beberapa ONT melalui transmisi PON Downstream, yaitu dari OLT ke ONT biasanya TDM. Lalu lintas upstream, yaitu dari ONT ke OLT biasanya TDMA. Sistem PON dapat berupa simetris atau asimetris.

Pemutusan Jaringan Optik (ONT) / Unit Jaringan Optik (ONU)

Penghentian Jaringan Optik adalah Peralatan Tempat Pelanggan yang menyediakan antarmuka pengguna kepada pelanggan.

Jangkauan Fisik

Jangkauan fisik didefinisikan sebagai jarak fisik maksimum yang dapat dicapai untuk sistem transmisi tertentu. 'Jangkauan fisik' adalah jarak fisik maksimum antara ONU / ONT dan OLT. Di GPON, dua opsi ditentukan untuk jangkauan fisik: 10 km dan 20 km.

Layanan

Layanan didefinisikan sebagai layanan jaringan yang dibutuhkan oleh operator. Layanan dijelaskan dengan nama yang dikenali dengan jelas oleh semua orang, terlepas dari apakah itu nama struktur bingkai atau nama umum.

Bit Rate

GPON bertujuan untuk kecepatan transmisi lebih dari atau sama dengan 1,2 Gbps. Karenanya, GPON mengidentifikasi dua kombinasi kecepatan transmisi sebagai berikut -

• 1,2 Gbps naik, 2,4 Gbps turun
• 2,4 Gbps naik, 2,4 Gbps turun

Bit rate yang paling penting adalah 1.2 Gbps upstream dan 2.4 Gbps downstream, yang merupakan hampir semua penerapan dan rencana penyebaran sistem GPON.

Rasio Split

Semakin besar rasio pemisahan untuk GPON, semakin ekonomis dari segi biaya. Namun, rasio pemisahan yang lebih besar menyiratkan pemisahan daya optik dan bandwidth yang lebih besar, yang menciptakan kebutuhan akan anggaran daya yang ditingkatkan untuk mendukung jangkauan fisik.

Split ratios of up to 1:64 are realistic for the physical layer, given current technology. Namun, untuk mengantisipasi evolusi modul optik yang berkelanjutan, lapisan TC harus mempertimbangkan rasio pemisahan hingga 1: 128.

Tarif Data

PON	DS (Mbps)	AS (Mbps)
BPON	155.52	155.52
Amd 1	622.08	155.52
	622.08	622.08
Amd 2	1244.16	155.52
	1244.16	622.08
GPON	1244.16	155.52
	1244.16	622.08
	1244.16	1244.16
	2488.32	155.52
	2488.32	622.08
	2488.32	1244.16
	2488.32	2488.32
EPON	1250	1250
10GEPON +	10312.5	10312.5

PON adalah Passive Optical Networkditampilkan dengan arsitektur satu-ke-banyak-titik. Seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut, itu terdiri dari Terminal Jalur Optik (OLT), Unit Jaringan Optik dan Pemisah Optik Pasif.

Sejarah PON

Aktivitas Passive Optical Network (PON) pertama diprakarsai oleh grup FSAN pada pertengahan 1990-an. Standar awal mencakup transmisi 155 Mbps berdasarkan ATM yang dikenal sebagaiAPON/BPONstandar. Kemudian, standar ditingkatkan untuk mencakup 622 Mbps.

Pada tahun 2001, IEEE memulai pengembangan standar berbasis Ethernet yang dikenal sebagai EPON.

Pada tahun 2001, grup FSAN memulai pengembangan standar kecepatan gigabit, yaitu, GPON, untuk diratifikasi oleh ITU-T.

Arsitektur Jaringan PON

Ilustrasi berikut menunjukkan arsitektur jaringan PON -

Dimana,

• SNI - Antarmuka Node Layanan

• IFPON - Antarmuka untuk PON

• UNI - Antarmuka Node Pengguna

Seperti yang diperlihatkan dalam ilustrasi di atas, ODN dapat dikonfigurasi dengan satu atau beberapa pemisah dengan beberapa kaskade.

PON - Multiplexing

PON menggunakan WDM untuk mewujudkan transportasi dua arah pada satu serat (lihat ilustrasi yang diberikan di bawah) -

Untuk membedakan sinyal dalam dua arah yang berbeda, diadopsi dua teknologi multiplexing, yaitu -

• TDM

• TDMA

Mari kita bahas secara rinci -

Time Division Multiplexing (TDM)untuk hilir - Ini adalah teknik transmisi dan penerimaan sinyal terpisah melalui jalur sinyal umum. Untuk ini, ia menggunakan sakelar tersinkronisasi di setiap ujung saluran transmisi; akibatnya, setiap sinyal muncul di saluran hanya sebagian kecil waktu dalam pola bolak-balik.

Time Division Multiple Access () untuk upstream - Teknik ini memfasilitasi banyak pengguna untuk berbagi saluran frekuensi yang sama dengan membagi sinyal ke dalam slot waktu yang berbeda.

PON: Hilir

Broadcasting mode- Data downstream disiarkan ke semua ONU. Namun, di ONU, hanya paket tertentu yang diproses, dan paket lainnya akan dibuang.

PON: Hulu (mode TDMA)

Ilustrasi berikut menggambarkan mode TDMA.

Ilustrasi berikut memperlihatkan kedua teknologi secara bersamaan -

Istilah PON

Berikut adalah terminologi PON -

• ODN(Jaringan Distribusi Optik) - ODN menyadari transmisi optik dari OLT ke pengguna dan sebaliknya. Ini menggunakan komponen optik pasif.

• OLT (Penghentian Jalur Optik) - OLT adalah titik akhir penyedia layanan dari PON dan ditempatkan di CO atau ujung kepala.

• ONT/ONU(Penghentian Jaringan Optik) - ONT adalah perangkat yang menghentikan PON dan menyajikan antarmuka layanan asli kepada pengguna. ONT biasanya terletak di tempat pelanggan.

Jaringan Akses PON

Passive Optical Network (PON) pada dasarnya adalah sistem akses berbasis serat optik yang hemat biaya yang menyediakan layanan triple play (suara, video, & data) untuk bisnis dan pelanggan perumahan. Selain itu, topologi sederhana yang diperlihatkan dalam ilustrasi berikut, PON dapat bekerja di topologi lain. Misalnya - Bus atau linier, pemisahan terdistribusi, dll.

Berbagai jenis topologi yang digunakan, bergantung pada profil distribusi pelanggan.

ONT dapat dihubungkan ke PON dengan cara apa pun selama -

• Anggaran optik dari ONT ke OLT & sebaliknya terpenuhi.

• Spesifikasi jarak diferensial maksimum antara ONT berbeda terpenuhi.

• Panjang serat dari ONT ke OLT berada dalam kisaran yang diperbolehkan.

• Batas jumlah maksimum ONT yang dapat didukung oleh sistem PON tidak terlampaui.

Modul Pasif di PON

Berikut adalah modul Pasif dalam sistem PON -

• Coupler WDM
• Pembagi 1 × N
• Serat optik dan kabel
• Connector
• ODF/Cabinet/Subrack

Modul Aktif di PON

Berikut adalah modul aktif dalam sistem PON -

In OLT −

• Pemancar laser (1490-nm)
• Penerima laser (1310-nm)
• Untuk aplikasi CATV
• Penguat laser (1550-nm)
• EDFA untuk memperkuat sinyal video

In ONU −

• X`Power / Baterai untuk ONU
• Pemancar laser (1310-nm)
• Penerima laser (1490-nm)
• Penerima untuk sinyal CATV (1550-nm)

Pada bab selanjutnya, kita akan memahami apa itu Gigabit Passive Optical Networks.

GPON (Gigabit Passive Optical Networks) adalah Sistem Optik untuk Jaringan Akses, berdasarkan spesifikasi ITU-T G.984seri. Ini dapat memberikan jangkauan 20 km dengan anggaran optik 28dB (diperlihatkan dalam ilustrasi berikut) dengan menggunakan optik kelas B + dengan rasio pemisahan 1:32.

Sistem GPON mendukung tarif berikut -

• 155 Mbps upstream, 1.24416 Gbps downstream
• 622 Mbps upstream, 1.24416 Gbps downstream
• 1,24416 Gbps upstream, 1,24416 Gbps downstream
• 155Mbps naik, 2,48832 Gbps downstream
• 622 Mbps naik, 2,48832 Gbps downstream
• Naik 1,24416 Gbps, hilir 2,48832 Gbps
• Naik 2,48832 Gbps, hilir 2,48832 Gbps

GPON mendukung enkapsulasi ATM dan GEM. GEM (Metode Enkapsulasi GPON) mendukung TDM asli dan Data.

Fitur GPON

Teknologi evolusi ini didasarkan pada BPON GEM. Berikut ini adalah fitur-fiturnya -

Transmisi hilir

• 2,4 Gbps
• BW untuk satu ONT cukup untuk memasok beberapa sinyal HDTV
• QOS memungkinkan penundaan lalu lintas sensitif (suara)

Transmisi hulu

• 1,24 Gbps
• BW minimum dapat dijamin
• Slot waktu yang tidak digunakan dapat ditetapkan untuk pengguna berat
• QoS memungkinkan untuk menunda lalu lintas sensitif (suara)

Mengapa GPON?

GPON menyediakan solusi layanan terintegrasi seperti -

• Ini mendukung layanan Triple Play.

• Untuk memecah hambatan bandwidth akses melalui kabel twisted pair, ini mendukung transmisi bandwidth tinggi.

• Ini mengurangi node jaringan.

• Ini mendukung jangkauan layanan hingga 20 km.

Standar GPON

Standar GPON dibangun di atas spesifikasi BPON sebelumnya. Spesifikasinya adalah -

• G.984.1 - Dokumen ini menjelaskan karakteristik umum Jaringan Optik Pasif yang Mampu Gigabit.

• G.984.2 - Dokumen ini menjelaskan spesifikasi lapisan Tergantung media Fisik yang Mampu Gigabit-Capable Passive-media.

• G.984.3 - Dokumen ini menjelaskan Spesifikasi Lapisan Konvergensi Transmisi Jaringan Optik Pasif yang Mampu Gigabit.
• G.984.4 - Dokumen ini menjelaskan Manajemen ONT Jaringan Optik Pasif yang Mampu Gigabit dan Spesifikasi Antarmuka Kontrol (OMCI).

Arsitektur GPON

GPON OLT melayani beberapa ONT melalui port PON. Transmisi hilir, yaitu dari OLT ke ONT biasanya TDM; sedangkan trafik upstream, yaitu dari ONT ke OLT biasanya TDMA.

Sistem PON mungkin simetris atau asimetris. PON dan infrastruktur fiber juga dapat digunakan untuk mendukung layanan distributif satu arah. Misalnya - Video pada panjang gelombang berbeda.

GPON Physical-Media Dependent Layer

G.984.2 adalah spesifikasi lapisan fisik sistem GPON. Lapisan fisik membahas area seperti -

• Performa optik dalam hal kecepatan data.
• Kelas komponen serat optik.
• Waktu dan kontrol daya optik.
• Koreksi kesalahan ke depan.

Salah satu persyaratan dasar sistem optik adalah menyediakan komponen dengan kapasitas yang cukup untuk memperluas sinyal optik ke kisaran yang diharapkan. Ada tiga kategori atau kelas komponen, yang didasarkan pada daya dan sensitivitas. Kelas komponennya adalah -

• Optik Kelas A: 5 hingga 20dB
• Optik Kelas B: 10 hingga 25dB
• Optik Kelas C: 15 hingga 30dB

Terminal Jalur Optik (OLT)

OLT menyediakan antarmuka node layanan (SNI) (biasanya 1 Gbps dan / atau antarmuka LAN Ethernet 10 Gbps) menuju jaringan inti, dan mengontrol GPON. OLT terdiri dari tiga bagian utama -

• Fungsi antarmuka port layanan
• Fungsi koneksi silang
• Antarmuka jaringan distribusi optik (ODN)

Ilustrasi berikut memperlihatkan diagram blok fungsional OLT tipikal.

PON Core Shell

Cangkang PON Core terdiri dari dua bagian. Bagian pertama adalahODN interface function dan bagiannya PON TC function. Fungsi PON TC meliputi OAM, kontrol akses media, pembingkaian, DBA, penggambaran unit data protokol (PDU) untuk fungsi koneksi silang, dan untuk manajemen ONU.

• Cross-connect shell - Shell ini menyediakan jalur komunikasi antara shell inti PON dan shell layanan.

• Service shell - Shell ini untuk terjemahan antara antarmuka layanan dan antarmuka bingkai TC dari bagian PON.

ONU / ONT

Itu Optical Network Unit(ONU) beroperasi dengan satu antarmuka PON atau maksimum dua antarmuka untuk tujuan perlindungan tautan. Dalam hal ini, salah satu serat dari kedua serat ini dipotong, ONU dapat diakses melalui serat lainnya. Ini disebut perlindungan PON atau Perlindungan Tautan. Perlindungan tautan juga dikenal sebagailink aggregation, yang dapat melindungi tautan dan pada saat yang sama, juga dapat mengumpulkan lalu lintas.

Pelayanan MUX dan DEMUXfungsi menghubungkan perangkat Pelanggan ke sisi PON. Terminal Jaringan Optik (ONT) dirancang untuk penggunaan satu pelanggan, sedangkan ONU (Unit Jaringan Optik) dirancang untuk penggunaan banyak pelanggan. Pemisah memungkinkan PON dibagikan hingga 128 ONT atau ONU.

Antarmuka ONT / ONU

Terminal jaringan optik (ONT), yang tersambung ke OLT di sisi uplink untuk antarmuka jaringan layanan, memiliki banyak port antarmuka jaringan pengguna. Biasanya, akan ada empat port FE / GE menuju UNI.

• UNI Ports for Residential ONT - Biasanya, antarmuka layanan pelanggan seperti 10 / 100Base-T High Speed ​​Internet (HSI) dan video over IP, koaksial RF untuk sistem overlay video RF, dan antarmuka telepon FXS analog untuk suara VoIP PSTN.

• UNI ports for a business ONT - Selain di atas, mungkin juga termasuk router 10/100 / 100Base-T dan antarmuka switch L2 / L3 dan DS1 / E1 PBX untuk sistem kunci.

Unit jaringan optik (ONU) mengakhiri serat GPON dan memiliki lebih banyak antarmuka jaringan pengguna (UNI) ke banyak pelanggan. Antarmuka UNI bisaADSL2+, VDSL2, Power Line, MoCA atau HPNA, dan jarak ke pelanggan (10/100 Base-T dibatasi hingga 100m, yaitu 330 kaki.).

Menurut jenis port antarmuka, UN UNImungkin tidak dapat terhubung langsung ke peralatan CPE pelanggan. Dalam hal ini, UN UNI terhubung ke terminasi jaringan (NT), yang ditempatkan di lokasi akhir pelanggan. NT menghentikan peralatan CPE pelanggan, seperti PC, Router Nirkabel, Telepon, Set-Top Box Video IP, atau Set-Top Box, Video RF, dll.

Pada dasarnya, ONT menggabungkan fungsi ONU dan NT dalam satu perangkat. Kombinasi keduanya; bersama-sama menjadikan ONT solusi yang paling hemat biaya untuk menyediakan layanan GPON bagi perusahaan lokal dan keluarga tunggal, kecil, dan menengah. Namun, jika klien di kampus seperti pelajar, hostel, sekolah, perguruan tinggi, rumah sakit, atau kantor perusahaan, di mana sudah ada kabel tembaga CAT-5 dipasang, ONU dapat berfungsi sebagai solusi yang lebih tepat.

Jaringan Distribusi Optik

GPON ODN, terdiri dari serat optik mode tunggal dan kabel; kabel pita serat optik, sambungan, konektor optik, pembagi optik pasif, dan komponen percabangan pasif sangat pasif.

Pemisah optik ODN membagi serat tunggal menjadi beberapa serat yang digunakan untuk berbagai bangunan dan rumah. Pemisah dapat ditempatkan di lokasi mana pun di ODN, dari Kantor Pusat (CO) / Bursa Lokal (LE) ke tempat pelanggan dan dapat dalam berbagai ukuran. Pemisah ditetapkan sebagai [n: m], di mana 'n' adalah jumlah input (menuju OLT) = 1 atau 2, dan 'm' adalah jumlah output (menuju ONT) = 2,4,8,16 , 32,64.

GPON Multiplexing / Pembingkaian

Multiplexing atau framing GPON dijelaskan dengan faktor-faktor berikut.

Metode Enkapsulasi GPON (GEM)

Ini adalah skema transportasi data dalam lapisan konvergensi transmisi GPON yang ditentukan. GEM menyediakan mekanisme pembingkaian panjang variabel yang berorientasi koneksi untuk pengangkutan layanan data melalui jaringan optik pasif (PON). GEM dirancang untuk tidak bergantung pada jenis antarmuka node layanan di OLT serta jenis antarmuka UNI di ONU.

Lalu Lintas Hilir (OLT menuju ONU / ONT)

Untuk downstream traffic, fungsi multiplexing lalu lintas dipusatkan di OLT. GEM Port-ID, dalam bentuk angka 12-bit yang ditetapkan oleh OLT ke koneksi logis individu, mengidentifikasi bingkai GEM yang termasuk dalam koneksi logis hilir yang berbeda. Setiap ONU memfilter frame GEM downstream berdasarkan ID-Port GEM mereka dan hanya memproses frame GEM yang dimiliki ONU.

Lalu Lintas Hulu (ONU / ONT menuju OLT)

Entitas bantalan lalu lintas dalam ONU diberikan peluang transmisi hulu (atau alokasi bandwidth) oleh OLT. Entitas pembawa lalu lintas ini diidentifikasi olehallocation IDs(Alloc-IDs). Pengidentifikasi alokasi (Alloc-ID) adalah nomor 12-bit yang ditetapkan OLT ke ONU untuk mengidentifikasi entitas pembawa lalu lintas. Ini adalah penerima alokasi bandwidth upstream dalam ONU.

Alokasi bandwidth ke Alloc-ID berbeda digandakan dalam waktu seperti yang ditentukan oleh OLT di peta bandwidth yang dikirim ke hilir. Dalam setiap alokasi bandwidth, ONU menggunakan GEM Port-ID sebagai kunci multiplexing untuk mengidentifikasi frame GEM yang termasuk dalam koneksi logika upstream yang berbeda.

SEBUAH Transmission container(T-CONT) adalah objek ONU yang mewakili sekelompok koneksi logis. Itu muncul sebagai entitas tunggal untuk tujuan penetapan bandwidth upstream di PON. Berdasarkan skema pemetaan, lalu lintas layanan dibawa ke port GEM yang berbeda dan kemudian ke T-CONT yang berbeda.

Pemetaan antara port GEM dan T-CONT fleksibel. Port GEM dapat sesuai dengan T-CONT; atau beberapa Port GEM dapat berhubungan dengan T-CONT yang sama.

G-PON Transmission Convergence Layer (GTC)

Lapisan protokol dari suite protokol G-PON yang ditempatkan di antara file physical media dependent(PMD) dan klien G-PON. Lapisan GTC terdiri dari sub-lapisan pembingkaian GTC dan sub-lapisan adaptasi GTC.

Di arah hilir, bingkai GEM dibawa dalam muatan GTC, yang tiba di semua ONU. Sub-lapisan pembingkaian ONU mengekstrak bingkai, dan adaptor GEM TC memfilter bingkai berdasarkan ID Port 12-bit mereka. Hanya bingkai dengan Port-ID yang sesuai yang diizinkan masuk ke fungsi klien GEM.

Di arah hulu, lalu lintas GEM dibawa melalui satu atau lebih T-CONT. OLT menerima transmisi yang terkait dengan T-CONT dan bingkai diteruskan ke adaptor TC GEM dan kemudian klien GEM.

Bingkai Lapisan GTC

Itu downstream framememiliki durasi 125 mikrodetik dan panjangnya 38880 byte, yang sesuai dengan kecepatan data hilir 2,48832 Gbit / dtk. Bingkai GTC hilir terdiri dari blok kontrol fisik hilir (PCBd) dan bagian muatan GTC.

Rangka Konvergensi Transmisi GPON selalu sepanjang 125 Msec -

• 19.440 byte / bingkai untuk kecepatan 1244,16
• 38880 byte / bingkai untuk kecepatan 2488,32

Setiap bingkai GTC terdiri dari Blok Kontrol Fisik hilir + muatan

• PCBd berisi sinkronisasi, OAM, info DBA, dll.

Payload mungkin memiliki partisi ATM dan GEM (salah satu atau keduanya)

Itu upstream GTC framedurasinya adalah 125 μs. Dalam sistem G-PON dengan uplink 1,24416 Gbit / dtk, ukuran bingkai GTC upstream adalah 19.440 byte. Setiap frame upstream berisi sejumlah semburan transmisi yang berasal dari satu atau lebih ONU.

Setiap burst transmisi upstream berisi bagian hulu physical layer overhead (PLOu) dan satu atau beberapa interval alokasi bandwidth yang terkait dengan Alloc-ID individual. Kerangka GTC hilir memberikan referensi waktu umum untuk PON dan sinyal kendali umum untuk hulu.

Beban GPON

Muatan GTC berpotensi memiliki dua bagian -

• Partisi ATM (panjang Alen * 53 byte)
• Partisi GEM (sekarang metode yang disukai)

Partisi ATM

Partisi ATM memiliki karakteristik sebagai berikut.

• Alen (12 bit) ditentukan di PCBd.
• Alen menentukan jumlah sel 53B di partisi ATM.
• Jika Alen = 0 maka tidak ada partisi ATM.
• Jika Alen = panjang muatan / 53, maka tidak ada partisi GEM.
• Sel ATM disejajarkan dengan bingkai GTC.
• ONU menerima sel ATM berdasarkan VPI di header ATM.

Partisi GEM

Partisi GEM memiliki karakteristik sebagai berikut.

• Tidak seperti sel ATM, bingkai bergambar GEM dapat memiliki panjang berapa pun.
• Sejumlah frame GEM mungkin terdapat di partisi GEM.
• ONU menerima frame GEM berdasarkan 12b Port-ID di header GEM.

Mode Enkapsulasi GPON

Keluhan umum terhadap BPON adalah ketidakefisienan akibat pajak sel ATM. GEM mirip dengan ATM. Ini memiliki header yang dilindungi HEC dengan ukuran konstan. Namun, ini menghindari overhead yang besar dengan memungkinkan frame dengan panjang variabel. GEM bersifat umum - semua jenis paket (dan bahkan TDM) didukung. GEM mendukung fragmentasi dan perakitan ulang.

GEM didasarkan pada GFP, dan tajuknya berisi bidang berikut -

• Indikator Panjang Muatan - panjang muatan dalam Bytes.
• Port ID - mengidentifikasi ONU target.
• Indikator Jenis Muatan (GEM OAM, indikasi kemacetan / fragmentasi).
• Header Error Correction field (BCH (39,12,2) code + 1b even parity)

Header GEM di-XOR dengan B6AB31E055 sebelum transmisi.

Ethernet / TDM melalui GEM

Saat mengangkut lalu lintas Ethernet melalui GEM

• Hanya bingkai MAC yang dienkapsulasi (tanpa pembukaan, SFD, EFD)
• Bingkai MAC mungkin terfragmentasi (lihat slide berikutnya).

Ethernet melalui GEM

Saat mengangkut lalu lintas TDM melalui GEM -

• Buffer masukan TDM disurvei setiap 125 Msec.
• Byte PLI dari TDM dimasukkan ke dalam bidang muatan.
• Panjang fragmen TDM dapat bervariasi ± 1 Byte karena offset frekuensi.
• Latensi bolak-balik dibatasi oleh 3 mdet.

TDM melalui GEM

GEM bisa fragmentmuatannya. Misalnya, bingkai Ethernet yang tidak terfragmentasi seperti yang ditunjukkan pada ilustrasi berikut.

Ilustrasi berikut menggambarkan bingkai Ethernet Terfragmentasi.

Muatan fragmen GEM karena salah satu dari dua alasan berikut -

Reason 1 - Bingkai GEM tidak boleh mengangkangi bingkai GTC.

Reason 2 - Bingkai GEM dapat digunakan sebelumnya untuk data yang sensitif terhadap penundaan.

Enkripsi GPON

OLT mengenkripsi menggunakan AES-128 dalam mode penghitung. Hanya payload yang dienkripsi (bukan header ATM atau GEM). Blok enkripsi disejajarkan dengan bingkai GTC. Penghitung dibagikan oleh OLT dan semua ONU sebagai berikut -

• 46b = 16b intra-frame + 30 bit antar-frame.
• Penghitung intra-frame menambah setiap 4 byte data.
• Setel ulang ke nol di awal bingkai DS GTC.

OLT dan setiap ONU harus menyetujui kunci simetris yang unik. OLT meminta sandi ONU (dalam PLOAMd). ONU mengirimkan kata sandi US dengan jelas (dalam PLOAMu) -

• Kunci dikirim 3 kali untuk ketahanan

OLT menginformasikan ONU waktu yang tepat untuk mulai menggunakan kunci baru.

QoS - GPON

GPON memperlakukan QoS secara eksplisit. Bingkai panjang yang konstan memfasilitasi QoS untuk aplikasi yang sensitif terhadap waktu. Ada 5 jenis Kontainer Transmisi -

• Tipe 1 - BW tetap.
• Tipe 2 - BW terjamin.
• Tipe 3 - BW dialokasikan + BW tidak terjamin.
• Tipe 4 - upaya terbaik.
• Tipe 5 - superset dari semua hal di atas.

GEM menambahkan beberapa fitur QoS lapisan PON -

• Fragmentasi memungkinkan pengosongan bingkai besar prioritas rendah.
• PLI - panjang paket eksplisit dapat digunakan dengan algoritma antrian.
• Bit PTI membawa indikasi kemacetan.

Pada bab selanjutnya, kita akan memahami apa itu Ethernet Passive Optical Network.

Itu Ethernet Passive Optical Network(EPON) adalah PON mengenkapsulasi data dengan Ethernet dan dapat menawarkan kapasitas 1 Gbps hingga 10 Gbps. EPON mengikuti arsitektur asli PON. Di sini, DTE terhubung ke batang pohon dan disebut sebagaiOptical Line Terminal (OLT) seperti yang diperlihatkan dalam ilustrasi berikut.

Biasanya terletak di penyedia layanan, dan cabang DTE yang terhubung dari pohon dipanggil Optical Network Unit(ONU), terletak di lokasi pelanggan. Sinyal dari OLT melewati splitter pasif untuk mencapai ONU dan sebaliknya.

Ethernet di Mil Pertama

Proses standardisasi dimulai ketika kelompok studi baru menelepon Ethernet in the First Mile(EFM) didirikan pada November 2000, dengan tujuan utama mempelajari serat Ethernet point-to-multipoint (P2MP) dengan tembaga Ethernet. Ethernet melalui serat point-to-point (P2P) dan melalui mekanisme operasi jaringan, Administrasi dan Pemeliharaan (OAM) untuk memfasilitasi operasi jaringan dan pemecahan masalah. Kelompok kerja EFM mengakhiri proses normalisasi dengan ratifikasiIEEE Std 802.3ah pada bulan Juni 2004.

Produk oleh EFM (Ethernet dalam mil pertama). Teknologi PON berbasis Ethernet. Ini didasarkan pada standar Mayor - IEEE 802.3ah. Berdasarkan Multi-Point Control Protocol (MPCP), yang didefinisikan sebagai fungsi dalam sub-lapisan kontrol MAC, untuk mengontrol akses ke topologi P2MP.

Dasar dari protokol EPON / MPCP terletak pada sub-lapisan emulasi point-to-point (P2P). Laju transmisinya → simetris 1,25G; jarak: 10KM / 20KM; rasio splitter ：> 1:32. EFM menunjukkan banyak keuntungan EPON berdasarkan Ethernet sebagai teknologi inti, termasuk kematangan protokol, teknologi sederhana, fleksibilitas ekstensi, dan berorientasi pada pengguna.

Sistem EPON tidak memilih perangkat keras ATM dan peralatan SONET yang mahal, sehingga kompatibel dengan jaringan Ethernet yang ada. Ini menyederhanakan struktur sistem, mengurangi biaya, dan membuat dirinya fleksibel untuk ditingkatkan. Penjual peralatan fokus pada pengoptimalan fungsi dan kepraktisan.

Sistem ATM BPON

Sistem berbasis ATM BPON telah terbukti sangat tidak efisien, karena sebagian besar lalu lintas di seluruh jaringan akses terdiri dari Bingkai IP besar dan ukuran variabel. Ini telah menciptakan peluang untuk pengembangan EPON berbasis Ethernet murni,GigE password enjoying QoS, dan integrasi hemat biaya dengan peralatan Ethernet lain yang muncul. Ethernet telah terbukti dari waktu ke waktu menjadi transporter yang ideal untuk lalu lintas IP.

Oleh karena itu, standar IEEE 802.3ah 802.3 menginstruksikan kelompok kerja "Ethernet in the First Mile" dengan pengembangan standar untuk jaringan akses point-to-point dan point-to-multipoint, yang terakhir menunjukkan Ethernet PON. EPON saat ini merupakan bagian dari standar Ethernet.

Pengembangan Passive Optical Network (GPON) yaitu standar yang dilengkapi Gigabit (seri G.984) benar-benar telah dimulai setelah usulan FSAN members (Quantum Bridge, Al)untuk solusi ATM / Ethernet PON. Gbps, yang tidak tergantung pada protokol, tidak terlalu populer dalam kelompok kerja IEEE 802.3ah. FSAN telah memutuskan untuk menerapkan ini sebagai standar persaingan yang berbeda dengan ITU.

EPON dan GPON sangat menarik dari G.983, standar BPON, dalam hal konsep umum yang bekerja dengan baik (mengoperasikan PON Optical Distribution Network(ODN), rencana dan aplikasi panjang gelombang). Keduanya menawarkan versi peningkatan mereka sendiri untuk mengakomodasi ukuran frame IP / Ethernet yang lebih baik dengan kecepatan variabel Gbps.

Standar Ethernet IEEE 802.3ah menentukan jaringan akses dan juga dikenal sebagai Ethernet di First Mile juga. Bagian lima dari IEEE802.3ah membentuk IEEE Std 802.3 yang sesuai dengan definisi layanan dan elemen protokol. Hal ini memungkinkan pertukaran frame format IEEE 802.3 antara stasiun dalam jaringan akses pelanggan.

Konsep EPON

EFM telah memperkenalkan konsep EPON di mana topologi jaringan point-to-multipoint (P2MP) diimplementasikan dengan pemisah optik pasif. Namun, serat point-to-point Ethernet menawarkan bandwidth tertinggi dengan biaya yang wajar. Serat Ethernet Point-to-multipoint menyediakan bandwidth yang relatif tinggi dengan biaya lebih rendah. Tujuan dari IEEE Std 802.3ah adalah untuk memperluas aplikasi Ethernet untuk memasukkan jaringan pelanggan akses untuk memberikan peningkatan kinerja yang signifikan sambil meminimalkan biaya peralatan untuk operasi dan pemeliharaan.

Kesimpulan dari standar EFM IEEE 802.3ah secara signifikan memperluas jangkauan dan jangkauan transportasi Ethernet untuk digunakan dalam jaringan akses dan metro. Standar ini memungkinkan penyedia layanan berbagai solusi yang fleksibel dan hemat biaya untuk penyediaan layanan Ethernet broadband di akses dan jaringan metro.

EFM mencakup sekumpulan teknologi yang berbeda dalam jenis media dan kecepatan pensinyalan - ini dirancang untuk digunakan dalam jaringan jenis atau beberapa media FSM serta berinteraksi dengan campuran 10/100/1000/10000 Mb / s jaringan Ethernet. Semua topologi jaringan yang ditentukan dalam IEEE 802.3 dapat digunakan di lokasi pelanggan dan kemudian dihubungkan ke jaringan akses pelanggan Ethernet. Teknologi EFM memungkinkan berbagai jenis topologi untuk mencapai fleksibilitas maksimum.

IEEE Std 802.3ah

IEEE Std 802.3ah mencakup spesifikasi untuk jaringan akses Ethernet pelanggan dan IEEE Std 802.3ah EPON mendukung kecepatan nominal sekitar 1 Gb / s (dapat diperluas hingga 10 Gb / s) untuk setiap saluran. Ini ditentukan oleh dua panjang gelombang: adownstream wavelength dan satu untuk dibagikan upstream arah antara perangkat pengguna.

EFM mendukung tautan dupleks penuh, sehingga Kontrol Akses Media (MAC) dupleks penuh yang disederhanakan dapat ditentukan. Arsitektur Ethernet membagi lapisan fisik dalam aPhysical Medium Dependent (PMD), Physical Medium Attachment (PMA), dan Physical Coding Sublayer (PCS).

EPON mengimplementasikan topologi jaringan P2MP dengan ekstensi yang sesuai ke lapisan bawah dan kontrol MAC sublayer rekonsiliasi, dan serat optik di bawah lapisan physical medium dependent (PMD) untuk mendukung topologi ini.

Lapisan fisik

Untuk topologi P2MP, EFM memperkenalkan keluarga sistem pensinyalan untuk lapisan fisik yang diturunkan dari 1000BASE-X. Namun, ini termasuk ekstensi RS, PCS, dan PMA, dengan opsionalforward error correction(FEC) kapasitas. 1000BASE-X PCS dan sublapisan PMA memetakan karakteristik antarmuka. Sublapisan PMD (termasuk MDI) layanan yang diharapkan oleh rekonsiliasi lapisan bawah. 1000BASE-X dapat diperpanjang untuk mendukung media dupleks penuh lainnya - hanya memerlukan lingkungan yang konsisten dengan tingkat PMD.

Medium Load Interface (MDI)

Ini adalah antarmuka antara PMD dan media fisik. Ini menggambarkan sinyal, media fisik, dan antarmuka mekanis dan listrik.

Fisik Medium Dependent (PMD)

PMD bertanggung jawab atas antarmuka ke media transmisi. PMD menghasilkan sinyal listrik atau optik tergantung pada sifat media fisik yang terhubung. Koneksi 1000BASE-X melalui PON ke setidaknya 10 kilometer dan 20 kilometer (lapisan bawah 1000BASE-PX10 dan 1000BASE-PX20 PMD) menyediakan P2MP.

Dalam PON Ethernet, sufiks D dan U menunjukkan PMD di setiap ujung tautan, yang mentransmisikan ke arah ini dan menerima dalam arah yang berlawanan, yaitu, PMD hilir tunggal diidentifikasi sebagai 1000BASE-PX10-D dan upstream 1000BASE-PX10 U PMD. Serat yang sama digunakan secara bersamaan di kedua arah.

PMD 1000BASE-PX-U atau 1000BASE-PX-D PMD tersambung ke PMA 1000BASE-X yang sesuai dan untuk mendukung melalui MDI. PMD secara opsional digabungkan dengan fitur manajemen yang dapat diakses melalui antarmuka manajemen. Untuk memungkinkan kemungkinan peningkatan dalam kasus 10 km atau 20 km Pons, 1000BASE-PX20-D 1000BASE-PX10 PMD dan PMDU keduanya dapat dioperasikan satu sama lain.

Lampiran Medium Fisik (PMA)

PMA mencakup fungsi transmisi, penerimaan, pemulihan jam, dan penyelarasan. PMA menyediakan jalan tengah independen untuk PCS untuk mendukung penggunaan rangkaian media fisik yang berorientasi bit. Sublayer dari pengkodean fisik (PCS) terdiri dari fungsi bit kodifikasi. Antarmuka PCS adalahGigabit media independent interface (GMII), yang menyediakan antarmuka seragam ke sub-lapisan Rekonsiliasi untuk semua implementasi PHY 1000 Mb / dtk.

Antarmuka Independen Media Gigabit (GMII)

Antarmuka GMII mengacu pada antarmuka antara Gigabit MAC layer dan physical layer. Ini memungkinkan beberapa DTE dicampur dengan berbagai implementasi dari gigabit kecepatanphysical layer. Antarmuka Layanan PCS memungkinkan 1000BASE-X PCS untuk mentransfer informasi ke dan dari pelanggan PCS. Pelanggan PCS termasuk MAC (melalui lapisan bawah rekonsiliasi) dan repeater. Antarmuka PCS didefinisikan secara tepat sebagai Gigabit Media Independent Interface (GMII).

Itu Reconciliation sublayer(RS) memastikan pencocokan sinyal GMII yang menentukan media kontrol akses layanan. GMII dan RS digunakan untuk menyediakan media independen sehingga pengontrol akses media identik dapat digunakan dengan semua jenis tembaga dan optik PHY.

Lapisan Data Link (Kontrol MAC Multipoint)

Protokol kontrol MAC ditentukan untuk mendukung dan fungsi baru untuk diimplementasikan dan ditambahkan ke standar pada saat yang bersamaan. Ini adalah kasus protokol kontrol multi-point (MPCP). Protokol manajemen P2MP adalah salah satu fungsi yang ditentukan oleh Multi-Point Control Protocol.

Fungsionalitas kontrol MAC multipoint diimplementasikan untuk mengakses perangkat pelanggan yang berisi perangkat lapisan fisik point to multipoint. Biasanya, yurisdiksi emulasi MAC menyediakan layanan titik-ke-titik antara OLT dan ONU, tetapi instans tambahan sekarang disertakan dengan tujuan komunikasi untuk semua ONU pada satu waktu.

MPCP (Multi-Point Control Protocol)

MPCP sangat fleksibel, mudah diimplementasikan. MPCP menggunakan lima jenis pesan (setiap pesan adalah bingkai Kontrol MAC) dan ONU / ONT melaporkan beberapa batas paket, OLT memberikan batas paket - tanpa overhead delineasi.

MPCP menunjukkan sistem antara OLT dan ONU yang terkait dengan bagian PON Point-to-Multi-Point (P2MP) untuk memungkinkan transmisi informasi yang produktif dalam heading UPSTREAM.

MPCP melakukan fungsi berikut -

• MPCP mengontrol proses Penemuan Otomatis.
• Penetapan slot waktu / bandwidth ke ONT.
• Referensi Waktu disediakan untuk menyinkronkan ONT.

MPCP telah memperkenalkan lima pesan kontrol MAC baru -

• Gerbang, Laporan
• REQ terdaftar
• Register
• ACK terdaftar
• Penemuan Otomatis

Ringkasan Urutan Penemuan Pesan

Ilustrasi berikut menggambarkan Ringkasan Urutan Penemuan Pesan.

DBA EPON

Di EPON, komunikasi antara OLT dan ONY dianggap sebagai downstream, OLT menyiarkan data downstream menuju ONT menggunakan seluruh bandwidth dan ONT menerima ketenaran menggunakan informasi yang tersedia di Ethernet Frames. Hulu dari ONT ke OLT menggunakan komunikasi saluran tunggal, artinya satu saluran akan digunakan oleh beberapa ONT, yang berarti tabrakan data.

Untuk menghindari masalah ini, diperlukan skema alokasi bandwidth yang efektif, yang dapat menetapkan sumber daya yang sama ke ONT sekaligus memastikan QoS, skema ini dikenal sebagai Dynamic Bandwidth Allocation(DBA). DBA menggunakan laporan dan pesan gerbang untuk membangun jadwal transmisi untuk disampaikan ke ONT.

Karakteristik DBA

Fitur penting EPON adalah menyediakan layanan yang berbeda dengan QoS optimal dan alokasi bandwidth yang efektif menggunakan alokasi DBA yang berbeda untuk memenuhi permintaan aplikasi saat ini dan masa depan.

Saat ini, berikut adalah dua jenis algoritma DBA yang tersedia untuk EPON -

• Yang pertama adalah untuk mengakomodasi fluktuasi lalu lintas.
• Yang kedua adalah menyediakan QoS untuk berbagai jenis lalu lintas.

Ciri-ciri lainnya adalah menghindari Frame Collision, Managemen Trafik Real Time melalui QoS dan Management Bandwidth untuk setiap Subscriber beserta Penurunan Delay pada Trafik Prioritas Rendah.

Format Bingkai EPON

Operasi EPON didasarkan pada Ethernet MAC dan bingkai EPON didasarkan pada bingkai GbE, tetapi ekstensi diperlukan -

• Clause 64 - Multi-Psalep Control Protocol PDU. Ini adalah protokol kontrol yang menerapkan logika yang diperlukan.

• Clause 65- Emulasi point-to-point (rekonsiliasi). Ini membuat EPON terlihat seperti tautan titik-ke-titik dan EPON MAC memiliki beberapa batasan khusus.

• Alih-alih CSMA / CD, mereka mengirimkan jika diberikan.

• Waktu melalui tumpukan MAC harus konstan (durasi ± 16-bit).

• Waktu lokal yang akurat harus dipertahankan.

Judul EPON

Ethernet standar dimulai dengan pembukaan 8B yang pada dasarnya bebas konten -

• 7B dari satu bolak-balik dan nol 10101010
• 1B dari SFD 10101011

Untuk menyembunyikan header PON baru, EPON menimpa beberapa byte pembukaan.

LLID field mengandung faktor-faktor berikut -

MODE (1b) −

• Selalu 0 untuk ONU
• 0 untuk OLT unicast, 1 untuk OLT multicast / broadcast

Actual Logical Link ID (15b) −

• Mengidentifikasi ONU terdaftar
• 7FFF untuk disiarkan

CRC melindungi dari SLD (byte 3) melalui LLID (byte 7).

Keamanan

Downstream traffic disiarkan ke semua ONU, sehingga menjadi mudah bagi pengguna yang berniat jahat untuk memprogram ulang ONU dan menangkap bingkai yang diinginkan.

Upstream trafficbelum terekspos ke ONU lain, jadi enkripsi tidak diperlukan. Jangan pertimbangkan penyadap serat karena EPON tidak menyediakan metode enkripsi standar apa pun, tetapi -

• Dapat melengkapi dengan IPsec atau MACsec dan
• Banyak vendor telah menambahkan mekanisme berbasis AES.

BPON menggunakan mekanisme yang disebut churning - Pengadukan adalah solusi perangkat keras berbiaya rendah (kunci 24b) dengan beberapa kelemahan keamanan, seperti -

• Mesin linier - serangan teks yang diketahui sederhana.
• Kunci 24b ternyata dapat diturunkan dalam 512 percobaan.

Oleh karena itu, G.983.3 menambahkan dukungan AES, yang sekarang digunakan di GPON.

QoS - EPON

Banyak aplikasi PON membutuhkan QoS tinggi (misalnya IPTV) dan EPON meninggalkan QoS ke lapisan yang lebih tinggi seperti -

• Tag VLAN.
• Bit P atau DiffServ DSCP.

Selain itu, ada perbedaan penting antara LLID dan Port-ID -

• Selalu ada 1 LLID per ONU.
• Ada 1 Port-ID per porta masukan - mungkin ada banyak per ONU.
• Hal ini membuat QoS berbasis port mudah diimplementasikan pada lapisan PON.

EPON vs GPON

Tabel berikut menggambarkan fitur komparatif EPON dan GPON -

	GPON (ITU-T G.984)	EPON (IEEE 802.3ah)
Downlink/Uplink	2.5G / 1.25G	1,25G / 1,25G
Optical Link Budget	Kelas B +: 28dB; Kelas C: 30dB	PX20: 24dB
Split ratio	1:64 -> 1: 128	1:32
Actual downlink bandwidth	2200 ~ 2300Mbps 92%	980Mbps 72%
Actual Uplink bandwidth	1110Mbps	950Mbps
OAM	Fungsi OMCI lengkap + PLOAM + embed OAM	Fungsi OAM yang fleksibel dan sederhana
TDM service & synchronized clock function	TDM Asli, CESoP	CESoP
Upgradeability	10G	2.5G / 10G
QoS	Jadwal DBA berisi T-CONT, PORTID; perbaiki bandwidth / jaminan bandwidth / bandwidth bukan jaminan / bandwidth upaya terbaik	Mendukung DBA, QoS didukung oleh LLID dan VLAN
Cost	10% ~ 20% biaya lebih tinggi dari EPON saat ini, dan harga yang hampir sama dalam volume besar	-

Gambar berikut menunjukkan struktur EPON dan GPON yang berbeda -

Ilustrasi berikut menggambarkan Evaluasi XPON.

Tabel berikut menjelaskan berbagai metode Evaluasi XPON.

	Mode Multipleks	Teknologi Khas
Method A	TDM	PON TDM 40G	PON OFDM
Method B	WDM	PtP WDM
Method C	TDM + WDM	40G TWDM PON	NG-EPON

Setelah pengembangan GPON, FSAAN dan ITU-T mulai mengerjakan NG-PON dengan fitur berikut -

• Produk berbiaya rendah
• Kapasitas besar
• Cakupan Luas
• Kompatibilitas terbalik

NG-PON dibagi menjadi dua fase oleh FSAN berdasarkan permintaan aplikasi dan teknologi saat ini -

• NG PON1- NGPON1 kompatibel dengan versi sebelumnya dari GPON ODN. NG-PON1 memiliki sistem 10G asimetris dengan kecepatan downstream / download 10G dan kecepatan upstream / upload 2.5G. NG-PON1 ini adalah peningkatan sistem TDM PON dari GPON.

• NG PON2 - NGPON2 adalah evaluasi PON jangka panjang, yang dapat mendukung serta dapat disebarkan melalui ODN baru.

Ada banyak cara untuk mengembangkan NG-PON2 tidak seperti NG-PON1 untuk meningkatkan kecepatan bandwidth dari 10G menjadi 40G -

• Menggunakan teknologi TDM sama seperti yang digunakan untuk NG-PON1.

• WDM PON (Menggunakan penggandaan pembagian panjang gelombang kasar (CWDM) atau penggandaan pembagian panjang gelombang padat (DWDM).

• ODSM PON (TDMA + WDMA).

• OCDMA PON (Menggunakan teknologi CDMA).

• O-OFDMA PON (Menggunakan teknologi FDMA).

Koeksistensi - NG-PON1

Fitur utama NG-PON1 adalah menyediakan bandwidth yang lebih tinggi daripada GPON secara bersamaan. Ini harus kompatibel dengan jaringan GPON yang ada, yang akan mengurangi biaya operator. NG-PON yang didefinisikan oleh FSAN dan ITU-T ini dikenal sebagaiXG-PON1.

FSAN dan ITU-T telah menetapkan kecepatan data berikut untuk XG-PON1 -

• Kecepatan Data Hilir - 10G
• Kecepatan Data Hulu - 2.5G

Kecepatan data upstream 2.5G dua kali lipat kecepatan data upstream GPON. Terlepas dari semua elemen GPON, ODN (jaringan distribusi optik) dapat digunakan kembali di jaringan XG-PON1.

Dengan hanya menambahkan kartu downstream 10G di GPON OLT yang ada, GPON ditingkatkan menjadi XG-PON1.

Arsitektur Jaringan dan Koeksistensi

Seperti dijelaskan di atas bahwa XG-PON1 adalah peningkatan GPON yang ada yang dapat mendukung penerapan GPON yang berbeda seperti -

• Arsitektur point-to-multipoint (P2MP) GPON
• Serat ke rumah (FTTH)
• Serat ke sel (FTTCell)
• Fiber to the Building (FTTB)
• Fiber to the curb (FTTCurb)
• Serat ke kabinet (FTTCabinet)

Ilustrasi berikut menunjukkan penerapan GPON yang berbeda, yang dapat ditingkatkan lebih lanjut dengan XG-PON1 -

Secara umum, ada dua jenis penerapan -

• Penyebaran Lapangan Hijau
• Penerapan Lapangan Coklat

Lapangan hijau digunakan di mana penerapan baru yang lengkap diperlukan, sedangkan dalam penerapan Brownfield, infrastruktur yang ada akan digunakan. Jadi, untuk penerapan Brown Field (hanya dari jaringan GPON), XG-PON1 dapat digunakan. Jika jaringan tembaga perlu diganti dengan jaringan fiber, maka jaringan tersebut akan dimasukkan dalam Jaringan Lapangan Hijau, karena jaringan yang ada akan diganti dengan jaringan baru sepenuhnya.

Lapisan fisik

Spesifikasi lapisan fisik untuk XG-PON1 dikaburkan pada Oktober 2009 dan diterbitkan pada Maret 2010 oleh ITU-T. Panjang gelombang hilir 1575-1580 nm dipilih oleh FSAN. C band. Pita L, dan pita O dibandingkan dalam pemilihan panjang gelombang hulu, tetapi pita C dihilangkan karena tumpang tindih dengan saluran video RF. Karena, pelindung pita yang memadai tidak tersedia pada pita L dan karena itu, hal yang sama juga dihilangkan dan semua perbandingan sehubungan dengan pro dan kontra O-band dipilih karena O + memiliki persyaratan yang lebih tinggi pada filter.

Barang	Spesifikasi
Serat Optik	ITU-T G.652
Rencana Panjang Gelombang Hulu	1260 hingga 1280 nm
Rencana Panjang Gelombang Hilir	1575 hingga 1580 nm
Anggaran Daya	XG-PON1: 14 hingga 29dB XG-PON2: 16 hingga 31 dB
Kecepatan Data	Hulu: 2,48832 Gbps Hilir: 9,95328 Gbps
Jangkauan fisik maksimal	20 Km
Jangkauan logis maksimum	60 Km

Sesuai tabel di atas, kecepatan downstream XG-PON1 adalah 10 Gbps dengan kecepatan data 9,5328 Gbps untuk menjaga konsistensi dengan tarif ITU-T yang khas, yang berbeda dari IEEE 10GE-PON, yaitu 10,3125 Gbps.

Lapisan HTC

Lapisan transmisi (TC Layer) dikenal sebagai lapisan konvergensi transmisi XGTC (XG-PON1), yang mengoptimalkan mekanisme pemrosesan dasar. Lapisan konvergensi transmisi meningkatkan struktur pembingkaian, mekanisme aktivasi, dan DBA.

Peningkatan pada struktur framing XG-PON1 adalah dengan menyelaraskan desain frame dan field dengan batasan kata dengan cara menyesuaikan rate XG-PON1. Mekanisme DBA lebih fleksibel dengan peningkatan, sedangkan mekanisme aktivasi mengikuti prinsip GPON yang sama.

Dua fitur penting dari lapisan XGTC adalah -

• Penghematan energi
• Security

Enkripsi data adalah fitur opsional di GPON, sedangkan di xG-PON1 ada tiga metode untuk otentikasi -

• Yang pertama didasarkan pada ID pendaftaran (ID Logis)

• Yang kedua didasarkan pada saluran OMCI (diwarisi dari GPON)

• Yang ketiga didasarkan pada protokol IEEE 802.1x, yang merupakan skema otentikasi dua arah baru.

Enkripsi upstream dan enkripsi multicast downstream juga disediakan melalui lapisan XGTC.

Manajemen dan Konfigurasi

Untuk manajemen dan konfigurasi, rekomendasi ITU-T (G.984.4) diadopsi di XG-PON1, yang juga kompatibel dengan GPON. Karena GPON menggunakan teknologi OMCI untuk manajemen dan konfigurasi, demikian pula XG-PON1 menggunakan kurang lebih 90% darinya dengan perubahan kecil pada ITU-T (G.984.4).

Dalam kedua kasus (untuk GPON dan XG-PON1) di mana teknologi lapisan bawah diadopsi tidak menjadi perhatian besar sejauh menyangkut layanan. Faktor penting adalah mengkonfigurasi saluran Layer 2 untuk penerusan data layanan yang tepat. Semua konfigurasi L2 dari sisi jaringan ke sisi pengguna tercakup dalam model OMCI L2.

Model OMCI L2 digunakan untuk kedua teknologi tersebut, yaitu GPON dan XG-PON1 karena definisi sisi jaringan dan sisi pengguna sama untuk kedua teknologi tersebut.

Interoperabilitas

Bagian paling mengesankan dari GPON dan XG-PON1 adalah interoperabilitas. XG-PON1 kompatibel dengan GPON, dengan kata lain, ONT / ONU yang terhubung dengan GPON OLT dapat bekerja dengan XG-PON1 OLT juga. Sebuah kelompok didirikan pada tahun 2008 oleh FSAN, yang dikenal sebagai OISG (Kelompok Studi Implementasi OMSI).

Kelompok ini dibatasi untuk mempelajari (G.984.4) rekomendasi untuk interoperabilitas OMCI untuk manajemen ONT dan saluran kontrol (OMCC), manajemen QoS, konfigurasi multicast, pembaruan versi S / W, dan konfigurasi L2. Nomor resmi [G.984.4] adalah [ITU-T G.impl984.4] dan disebut juga sebagai panduan implementasi OMCI.

WDM-PON

Ilustrasi berikut adalah untuk WDM-PON, yang juga menunjukkan larik kisi pemandu gelombang (AWG). Ini digunakan untuk panjang gelombang MUX dan DEMUX.

P2MP WDM-PON

Dalam WDM-PON, panjang gelombang yang berbeda diperlukan untuk ONT yang berbeda. Setiap ONT mendapatkan panjang gelombang eksklusif dan menikmati sumber daya bandwidth dari panjang gelombang tersebut. Dengan kata lain, WDM-PON bekerja secara logisPoint-to-Multi Point (P2MP) topologi.

Dalam WDM-PON, AWG harus berada di antara OLT dan ONT. Setiap port AWG bergantung pada panjang gelombang dan transceiver optik pada setiap ONT mentransmisikan sinyal optik dalam panjang gelombang tertentu yang ditentukan oleh port pada AWG.

Dalam teknologi WDM, transceiver dengan panjang gelombang tertentu disebut colored optical transceivers dan transceiver, yang dapat digunakan untuk semua panjang gelombang disebut colorless transceiver. Ada kerumitan dalam menggunakan transceiver optik berwarna, yang layanan pemrosesannya menyediakan dan merancang penyimpanan.

Komponen AWG sensitif terhadap suhu karena hal ini, ada tantangan tertentu bagi WDMPON untuk mengatasi konsistensi waktu nyata antara panjang gelombang transceiver optik dan port AWG penghubung dan antara panjang gelombang port pada AWG lokal (di CO) dan port di AWG jarak jauh.

ODSM-PON

Dalam ODSM-PON, jaringan tetap tidak berubah dari CO ke tempat pengguna kecuali satu perubahan, yaitu pemisah WDM aktif. Pemisah WDM akan ditempatkan di antara OLT dan ONT menggantikan pemisah pasif. Dalam ODSM-PON, hilir mengadopsi WDM, berarti data menuju ONT menggunakan panjang gelombang berbeda untuk ONT berbeda dan di hulu, ODSN-PON mengadopsi teknologi TDMA + WDMA dinamis.

Standar XGPON

Tabel berikut menjelaskan standar XGPON.

	Waktu rilis	Versi: kapan
G.987	2010.01	1.0
	2010.10	2.0
	2012.06	3.0
G.987.1	2010.01	1.0
G.987.1Amd1	2012.04	1.0amd1
G.987.2	2010.01	1.0
	2010.10	2.0
G.987.2Amd1	2012.02	2.0amd1
G.987.3	2010.10	1.0
G.987.3Amd1	2012.06	1.0amd1
G.988	2010.10	1.0
G.988Amd1	2011.04	1.0amd1
G.988Amd2	2012.04	1.0amd2

GPON - ITU dan FSAN distandarisasi pada tahun 2005, sesuai dengan standar seri G.984 ×.

NGPON1 −

• Standar XGPON G.987 / G.988 telah dirilis pada tahun 2011.

• Ini menstandarisasi XGPON dengan 2,5 Gbps upstream / 10Gbps downstream.

• GPON dan XGPON menggunakan panjang gelombang yang berbeda untuk hidup berdampingan dalam satu jaringan.

NGPON2 −

• Jangan anggap kompatibel dengan jaringan ODN yang ada, standar teknologi PON yang lebih terbuka.

• Sekarang fokus ke WDM PON dan 40G PON.

Fitur Utama XG-PON1

Tabel berikut menjelaskan fitur-fitur utama XG-PON1.

Barang	Kebutuhan	Ucapan
Kecepatan downstream (DS)	Nominal 10 Gbit / dtk
Kecepatan upstream (AS)	Nominal 2,5 Gbit / dtk	XG-PON dengan kecepatan AS 10 Gbit / s dilambangkan sebagai XGPON2. Ini untuk studi di masa depan.
Metode Multiplexing	TDM (DS) / TDMA (AS)
Anggaran Kerugian	29 dB dan 31 dB (Kelas Nominal)	Kelas tambahan untuk studi di masa depan.
Rasio Split	Setidaknya 1:64 (1: 256 atau lebih di lapisan logis)
Jarak Serat	20Km (60 Km atau lebih jarak logis)
Hidup berdampingan	Dengan GPON (1310/1490 nm) Dengan RF-Video (1550 nm)

Kelas Daya Optik XG-PON

Tabel berikut menjelaskan kerugian minimum dan maksimum kelas daya optik XG-PON.

	Kelas 'Nominal1' (kelas N1)	Kelas 'Nominal2' (kelas N2)	Kelas 'Extended1' (kelas E1)	Kelas 'Extended2' (kelas E2)
Kerugian minimum	14 dB	16 dB	18 dB	20 dB
Kerugian maksimal	29 dB	31dB	33 dB	35 dB

Dalam bab ini, mari kita pahami apa itu Split Ratios, Maximum Reach dan Traffic Management dalam Optical Distribution Network (ODN).

Atenuasi daya optik maksimum yang diizinkan antara port optik OLT ke input ONT adalah 28dB, yaitu dengan memanfaatkan apa yang disebut elemen jaringan optik Kelas B. ODN Kelas A, B, dan C dibedakan terutama pada 'keluaran daya pemancar optik' dan 'sensitivitas penerima optik kecepatan bit'. Kelas A memberikan anggaran optik paling sedikit dan Kelas C memberikan yang tertinggi, sementara dari segi biaya mereka berada dalam urutan yang sama. Untuk rasio pemisahan maksimum 1:64, optik Kelas B biasanya digunakan secara komersial.

Perbandingan optik ODN kelas A, B, dan C ditunjukkan pada tabel yang diberikan di bawah ini -

Perbandingan Optik ODN Kelas A, B, dan C.

S.No.	Parameter	Satuan	Kelas A	Kelas B	Kelas C	Catatan
1	Rentang atenuasi (ITU-T Rec. G.982)	dB	5 - 20	10 - 25	15 - 30
2	2488 Mbps downstream direction
2.1	OLT Transmitter
2.1.1	Berarti meluncurkan daya MIN	dBm	0	+5	+3	Serat tunggal
2.1.2	Berarti meluncurkan daya MAX	dBm	+4	+9	+7	Serat tunggal
2.1.3	Berarti meluncurkan daya MIN	dBm	0	+5	+3	Serat ganda
2.1.4	2.1.4 Berarti meluncurkan daya MAX	dBm	+4	+9	+7	Serat ganda
2.2	ONU Receiver
2.2.1	Sensitivitas minimum	dBm	-21	-21	-28	Serat tunggal
2.2.2	Kelebihan beban minimum	dBm	-1	-1	-8	Serat tunggal
2.2.3	Sensitivitas minimum	dBm	-21	-21	-28	Serat ganda
2.2.4	Kelebihan beban minimum	dBm	-1	-1	-8	Serat ganda
3	1244 Mbps upstream direction
3.1	ONU Transmitter
3.1.1	Berarti meluncurkan daya MIN	dBm	-3	-2	+2	Serat tunggal
3.1.2	Berarti meluncurkan daya MAX	dBm	+2	+3	+7	Serat tunggal
3.1.3	Berarti meluncurkan daya MIN	dBm	-3	-2	+2	Serat ganda
3.1.4	Berarti meluncurkan daya MAX	dBm	+2	+3	+7	Serat ganda
3.2	OLT Receiver
3.2.1	Sensitivitas minimum	dBm	-24	-28	-29	Serat tunggal
3.2.2	Kelebihan beban minimum	dBm	-3	-7	-8	Serat tunggal
3.2.3	Sensitivitas minimum	dBm	-24	-28	-29	Serat ganda
3.2.4	Kelebihan beban minimum	dBm	-3	-7	-8	Serat ganda

Pemisahan Sinyal Optik

Sebuah serat tunggal yang dimulai dari OLT dipisahkan melalui pemisah optik pasif untuk melayani 64 ONT di lokasi pelanggan. Serat yang sama membawa aliran bit down-stream (OLT menuju ONT) dan up-stream (ONT menuju OLT) yaitu, 2,488 Mbps / 1490 nm (jendela 1480 - 1500nm) dan 1,244 Mbps / 1310 nm (jendela 1260-1360nm) .

Overlay RF untuk Layanan TV

Sinyal TV (berasal dari Head End satelit) secara opsional disiarkan pada panjang gelombang optik ketiga 1550nm pada serat yang sama (atau tambahan) yang dimasukkan ke dalam sistem FTTx melalui sub-sistem RF Overlay. Sinyal CATV dapat digabungkan dengan sinyal GPON setelah diperkuat oleh EDFA. Sinyal RF CATV dimodulasi ke panjang gelombang 1550 nm. Itu diekstraksi melalui fungsi De-mux, dibangun di dalam ONT, dan diarahkan ke koneksi layanan pesawat belakang untuk STB / TV.