FTTH-EPON

그만큼 Ethernet Passive Optical Network(EPON)은 이더넷으로 데이터를 캡슐화하는 PON이며 1Gbps ~ 10Gbps 용량을 제공 할 수 있습니다. EPON은 PON의 원래 아키텍처를 따릅니다. 여기서 DTE는 나무의 줄기에 연결되어Optical Line Terminal (OLT)는 다음 그림과 같습니다.

일반적으로 서비스 공급자에 있으며 연결된 트리의 DTE 분기가 호출됩니다. Optical Network Unit(ONU), 가입자의 구내에 있습니다. OLT의 신호는 수동 분배기를 통과하여 ONU를 달성하고 그 반대의 경우도 마찬가지입니다.

퍼스트 마일의 이더넷

표준화 과정은 새로운 연구 그룹이 Ethernet in the First Mile(EFM)은 2000 년 11 월에 설립되어 이더넷 구리를 사용한 이더넷 P2MP (Point-to-Multipoint) 광섬유 연구를 주요 목표로 삼았습니다. P2P (지점 간) 파이버 및 네트워크 운영 메커니즘을 통한 이더넷, 관리 및 유지 관리 (OAM)를 통해 네트워크 운영 및 문제 해결을 용이하게합니다. EFM 워킹 그룹은 비준으로 정규화 과정을 종료합니다.IEEE Std 802.3ah 2004 년 6 월.

EFM 제품 (첫 마일의 이더넷). 이더넷 기반 PON 기술. 주요 표준 인 IEEE 802.3ah를 기반으로합니다. MAC 제어 하위 계층 내의 기능으로 정의 된 MPCP (Multi-Point Control Protocol)를 기반으로 P2MP 토폴로지에 대한 액세스를 제어합니다.

EPON / MPCP 프로토콜의 기본은 지점 간 (P2P) 에뮬레이션 하위 계층에 있습니다. 전송 속도는 → 대칭 1.25G입니다. 거리 : 10KM / 20KM; 스플리터 비율 :> 1:32 EFM은 프로토콜 성숙도, 기술 단순성, 확장 유연성 및 사용자 중심을 포함하여 이더넷 기반 EPON의 많은 장점을 핵심 기술로 지적합니다.

EPON 시스템은 고가의 ATM 하드웨어 및 SONET 장비를 선택하지 않으므로 기존 이더넷 네트워크와 호환됩니다. 시스템 구조를 단순화하고 비용을 절감하며 유연하게 업그레이드 할 수 있습니다. 장비 공급 업체는 기능과 실행 가능성을 최적화하는 데 중점을 둡니다.

BPON ATM 시스템

BPON ATM 기반 시스템은 액세스 네트워크를 통한 트래픽의 대부분이 대형 IP 프레임과 가변 크기로 구성되어 있기 때문에 매우 비효율적 인 것으로 입증되었습니다. 순수한 이더넷 기반 EPON의 개발 기회를 만들었습니다.GigE password enjoying QoS, 그리고 다른 신흥 이더넷 장비와의 비용 효율적인 통합. 이더넷은 시간이 지남에 따라 IP 트래픽을위한 이상적인 전송 장치로 입증되었습니다.

이에 따라 IEEE 802.3ah 표준 802.3은 "Ethernet in the First Mile"작업 그룹에 지점 간 및 지점 간 액세스 네트워크에 대한 표준을 개발하도록 지시했으며, 후자는 이더넷 PON을 나타냅니다. EPON은 현재 이더넷 표준의 일부입니다.

GPON (Passive Optical Network), 즉 기가비트 장착 표준 (G.984 시리즈)의 개발은 실제로 FSAN members (Quantum Bridge, Al)ATM / 이더넷 PON 솔루션을 위해. 프로토콜과 독립적 인 Gbps는 IEEE 802.3ah 작업 그룹 내에서 그다지 인기가 없었습니다. FSAN은이를 ITU와 다른 경쟁 표준으로 추구하기로 결정했습니다.

EPON과 GPON은 잘 작동하는 일반적인 개념에 관해서는 BPON의 표준 인 G.983을 많이 사용합니다. Optical Distribution Network(ODN), 파장 계획 및 적용). 둘 다 다양한 속도의 Gbps에서 더 나은 크기의 IP / 이더넷 프레임을 수용 할 수있는 자체 버전의 개선 사항을 제공합니다.

IEEE 802.3ah 이더넷 표준은 액세스 네트워크를 지정했으며 First Mile에서는 이더넷이라고도합니다. IEEE802.3ah의 섹션 5는 서비스 및 프로토콜 요소의 정의에 해당하는 IEEE Std 802.3을 구성합니다. 가입자 액세스 네트워크에서 스테이션간에 IEEE 802.3 형식 프레임을 교환 할 수 있습니다.

EPON의 개념

EFM은 P2MP (point-to-multipoint) 네트워크 토폴로지가 패시브 광 스플리터로 구현되는 EPON의 개념을 도입했습니다. 그러나 이더넷 포인트-투-포인트 파이버는 합리적인 비용으로 최고의 대역폭을 제공합니다. 이더넷 포인트-투-멀티 포인트 파이버는 저렴한 비용으로 비교적 높은 대역폭을 제공합니다. IEEE Std 802.3ah의 목적은 장비 운영 및 유지 보수 비용을 최소화하면서 성능을 크게 향상시키기 위해 액세스 가입자 네트워크를 포함하도록 이더넷 응용 프로그램을 확장하는 것이 었습니다.

IEEE 802.3ah EFM 표준의 결론은 액세스 및 메트로 네트워크에서 사용하기 위해 이더넷 전송의 범위와 범위를 크게 확장합니다. 이 표준을 통해 서비스 제공 업체는 액세스 및 메트로 네트워크에서 광대역 이더넷 서비스를 제공하기위한 유연하고 비용 효율적인 다양한 솔루션을 사용할 수 있습니다.

EFM은 미디어 유형과 시그널링 속도가 다른 기술 제품군을 포함합니다. 이는 한 유형 또는 여러 FSM 미디어의 네트워크에 배포되고 혼합 된 10/100/1000/10000 Mb와 상호 작용하도록 설계되었습니다. / s 이더넷 네트워크. IEEE 802.3에 정의 된 모든 네트워크 토폴로지는 가입자의 구내에서 사용할 수 있으며 이더넷 가입자 액세스 네트워크에 연결할 수 있습니다. EFM 기술을 사용하면 다양한 유형의 토폴로지를 통해 최대의 유연성을 얻을 수 있습니다.

IEEE 표준 802.3ah

IEEE Std 802.3ah에는 가입자의 이더넷 액세스 네트워크에 대한 사양이 포함되어 있으며 IEEE Std 802.3ah EPON은 각 채널에 대해 약 1Gb / s (10Gb / s로 확장 가능)의 공칭 속도를 지원합니다. 이들은 두 가지 파장으로 정의됩니다.downstream wavelength 그리고 하나는 공유 upstream 사용자 장치 간의 방향.

EFM은 전이중 링크를 지원하므로 전이중 단순 MAC (Media Access Control)을 정의 할 수 있습니다. 이더넷 아키텍처는 물리적 계층을Physical Medium Dependent (PMD), Physical Medium Attachment (PMA) 및 Physical Coding Sublayer (PCS).

EPON은 언더 코트 및 조정 서브 레이어 MAC 제어에 대한 적절한 확장과 함께 P2MP 네트워크 토폴로지를 구현하고,이 토폴로지를 지원하기 위해 레이어 아래의 광섬유 PMD (physical medium dependent)를 구현합니다.

물리적 계층

P2MP 토폴로지의 경우 EFM은 1000BASE-X에서 파생 된 물리 계층 용 신호 시스템 제품군을 도입했습니다. 그러나 여기에는 RS, PCS 및 PMA의 확장이 포함되며forward error correction(FEC) 용량. 1000BASE-X PCS 및 PMA 하위 계층은 인터페이스의 특성을 매핑합니다. PMD 하위 계층 (MDI 포함)은 언더 코트 조정에 의해 예상되는 서비스입니다. 1000BASE-X는 다른 전이중 미디어를 지원하도록 확장 할 수 있습니다. 환경이 PMD 수준과 일치하기 만하면됩니다.

중간 부하 인터페이스 (MDI)

PMD와 물리적 매체 간의 인터페이스입니다. 신호, 물리적 매체, 기계 및 전기 인터페이스를 설명합니다.

PMD (물리적 매체 의존성)

PMD는 전송 매체에 대한 인터페이스를 담당합니다. PMD는 연결된 물리적 매체의 특성에 따라 전기 또는 광학 신호를 생성합니다. PON을 통해 최소 10km 및 20km (언더 코트 1000BASE-PX10 및 1000BASE-PX20 PMD)에 1000BASE-X 연결은 P2MP를 제공합니다.

PON 이더넷에서 D 및 U 접미사는 이러한 방향으로 전송하고 반대 방향으로 수신하는 링크의 각 끝에있는 PMD를 나타냅니다. 즉, 단일 다운 스트림 PMD는 1000BASE-PX10-D 및 업스트림 1000BASE-PX10 U로 식별됩니다. PMD. 동일한 섬유가 양방향으로 동시에 사용됩니다.

1000BASE-PX-U PMD 또는 1000BASE-PX-D PMD는 적절한 PMA 1000BASE-X에 연결되고 MDI를 통해 지원됩니다. PMD는 관리 인터페이스를 통해 액세스 할 수있는 관리 기능과 선택적으로 결합됩니다. 10km 또는 20km Pons의 경우 업그레이드 가능성을 허용하기 위해 1000BASE-PX20-D 1000BASE-PX10 PMD 및 PMDU는 서로 상호 운용이 가능합니다.

물리적 매체 첨부 (PMA)

PMA에는 전송, 수신, 클럭 복구 및 정렬 기능이 포함됩니다. PMA는 PCS가 다양한 비트 지향 물리적 미디어 시리즈의 사용을 지원하는 독립적 인 중간 방식을 제공합니다. 물리 코딩 (PCS)의 하위 계층은 코드화 비트 기능을 포함합니다. PCS 인터페이스는Gigabit media independent interface (GMII)는 1000Mb / s PHY의 모든 구현에 대해 조정 하위 계층에 대한 균일 한 인터페이스를 제공합니다.

기가비트 미디어 독립 인터페이스 (GMII)

인터페이스 GMII는 Gigabit MAC layer 그리고 physical layer. 속도 기가비트에서 다양한 구현과 혼합 된 다중 DTE를 허용합니다.physical layer. PCS 서비스 인터페이스를 통해 1000BASE-X PCS는 PCS 고객과 정보를주고받을 수 있습니다. PCS 고객에는 MAC (조정의 밑칠을 통해) 및 리피터가 포함됩니다. PCS 인터페이스는 GMII (Gigabit Media Independent Interface)로 정확하게 정의됩니다.

그만큼 Reconciliation sublayer(RS)는 서비스 액세스 제어 매체를 정의하는 GMII 신호의 매칭을 보장합니다. GMII 및 RS는 액세스 컨트롤러와 동일한 미디어를 모든 유형의 구리 및 광학 PHY와 함께 사용할 수 있도록 독립적 인 미디어를 제공하는 데 사용됩니다.

데이터 링크 계층 (다 지점 MAC 제어)

MAC 제어 프로토콜이 지원되도록 지정되었으며 새로운 기능이 구현되고 동시에 표준에 추가되었습니다. MPCP (Multi-Point Control Protocol)의 경우입니다. P2MP에 대한 관리 프로토콜은 Multi-Point Control Protocol에서 정의한 기능 중 하나입니다.

다 지점 MAC 제어 기능은 물리 계층 장치를 포함하는 가입자의 장치에 액세스 할 수 있도록 구현됩니다. 일반적으로 MAC 에뮬레이션 관할 구역은 OLT와 ONU 사이에 지점 간 서비스를 제공하지만 이제 한 번에 모든 ONU에 대한 통신 목표에 추가 인스턴스가 포함됩니다.

MPCP (Multi-Point Control Protocol)

MPCP는 매우 유연하고 구현하기 쉽습니다. MPCP는 5 가지 유형의 메시지를 사용하고 (각 메시지는 MAC 제어 프레임 임) ONU / ONT는 다중 패킷 경계를보고하고 OLT는 패킷 경계에서 허용하며 설명 오버 헤드가 없습니다.

MPCP는 UPSTREAM 표제에서 정보의 생산적인 전송을 허용하기 위해 P2MP (Point-to-Multi-Point) PON 부분과 관련된 OLT와 ONU 사이의 시스템을 나타냅니다.

MPCP는 다음과 같은 기능을 수행합니다.

MPCP는 자동 검색 프로세스를 제어합니다.
ONT에 대한 타임 슬롯 / 대역폭 할당.
ONT를 동기화하기 위해 제공된 타이밍 참조.

MPCP는 5 개의 새로운 MAC 제어 메시지를 도입했습니다.

게이트, 신고
등록 된 REQ
Register
등록 된 ACK
자동 검색

메시지 검색 순서 요약

다음 그림은 메시지 검색 시퀀스 요약을 보여줍니다.

DBA EPON

EPON에서 OLT와 ONY 간의 통신은 다운 스트림으로 간주되고 OLT는 전체 대역폭을 사용하여 ONT로 다운 스트림 데이터를 브로드 캐스트하고 다른 쪽 끝에서 ONT는 이더넷 프레임에서 사용할 수있는 정보를 사용하여 명성을받습니다. ONT에서 OLT 로의 업스트림은 단일 채널 통신을 사용하고 있습니다. 즉, 하나의 채널이 여러 ONT에 의해 사용되며 이는 데이터 충돌을 의미합니다.

이러한 문제를 피하기 위해서는 QoS를 보장하는 동시에 자원을 ONT에 동일하게 할당 할 수있는 효과적인 대역폭 할당 체계가 필요합니다. Dynamic Bandwidth Allocation(DBA) 알고리즘. DBA는보고 및 게이트 메시지를 사용하여 ONT에 전달할 전송 일정을 작성합니다.

DBA 특성

EPON의 중요한 기능은 현재와 미래의 애플리케이션 수요를 충족시키기 위해 다양한 DBA 할당을 사용하여 최적의 QoS와 효과적인 대역폭 할당을 통해 다양한 서비스를 제공하는 것입니다.

현재 다음은 EPON에 사용할 수있는 두 가지 유형의 DBA 알고리즘입니다.

첫 번째는 트래픽 변동을 수용하는 것입니다.
두 번째는 다양한 유형의 트래픽에 QoS를 제공하는 것입니다.

다른 특징은 프레임 충돌 방지, QoS를 통한 실시간 트래픽 관리, 낮은 우선 순위 트래픽에 대한 지연 감소와 함께 각 가입자에 대한 대역폭 관리입니다.

EPON 프레임 형식

EPON 작동은 이더넷 MAC을 기반으로하고 EPON 프레임은 GbE 프레임을 기반으로하지만 확장이 필요합니다.

Clause 64 − M궁극적으로P연고 C온 트롤 P로토콜 PDU. 필요한 로직을 구현하는 제어 프로토콜입니다.
Clause 65− 지점 간 에뮬레이션 (조정). 따라서 EPON은 점대 점 링크처럼 보이고 EPON MAC에는 몇 가지 특별한 제약이 있습니다.
CSMA / CD 대신 승인되면 전송합니다.
MAC 스택을 통과하는 시간은 일정해야합니다 (± 16 비트 기간).
정확한 현지 시간을 유지해야합니다.

EPON 헤더

표준 이더넷은 본질적으로 콘텐츠가없는 8B 프리앰블로 시작합니다.

1과 0이 번갈아 가며 7B 10101010
SFD 10101011의 1B

새 PON 헤더를 숨기기 위해 EPON은 일부 프리앰블 바이트를 덮어 씁니다.

LLID field 다음 요소를 포함합니다-

MODE (1b) −

ONU의 경우 항상 0
OLT 유니 캐스트의 경우 0, OLT 멀티 캐스트 / 브로드 캐스트의 경우 1

Actual Logical Link ID (15b) −

등록 된 ONU를 식별합니다.
방송용 7FFF

CRC는 SLD (바이트 3)에서 LLID (바이트 7)까지 보호합니다.

보안

Downstream traffic 모든 ONU에 브로드 캐스트하므로 악의적 인 사용자가 쉽게 ONU를 다시 프로그래밍하고 원하는 프레임을 캡처 할 수 있습니다.

Upstream traffic다른 ONU에 노출되지 않았으므로 암호화가 필요하지 않습니다. EPON은 표준 암호화 방법을 제공하지 않으므로 파이버 테이퍼를 고려하지 마십시오.

IPsec 또는 MACsec으로 보완 할 수 있으며
많은 공급 업체가 독점 AES 기반 메커니즘을 추가했습니다.

BPON은 churning — Churning은 다음과 같은 여러 보안 결함이있는 저렴한 하드웨어 솔루션 (24b 키)이었습니다.

엔진은 선형 적-단순한 알려진 텍스트 공격이었습니다.
24b 키는 512 번의 시도에서 파생 가능한 것으로 판명되었습니다.

따라서 G.983.3은 현재 GPON에서 사용되는 AES 지원을 추가했습니다.

QoS – EPON

많은 PON 애플리케이션은 높은 QoS (예 : IPTV)를 필요로하며 EPON은 QoS를 다음과 같은 상위 계층에 남겨 둡니다.

VLAN 태그.
P 비트 또는 DiffServ DSCP.

이 외에도 LLID와 Port-ID 사이에는 결정적인 차이가 있습니다.

ONU 당 항상 1 개의 LLID가 있습니다.
입력 포트 당 1 개의 Port-ID가 있으며 ONU 당 여러 개가있을 수 있습니다.
이것은 포트 기반 QoS를 PON 계층에서 구현하기 쉽게 만듭니다.

EPON 대 GPON

다음 표는 EPON과 GPON의 비교 기능을 보여줍니다.

	GPON (ITU-T G.984)	EPON (IEEE 802.3ah)
Downlink/Uplink	2.5G / 1.25G	1.25G / 1.25G
Optical Link Budget	클래스 B + : 28dB; 클래스 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	완전한 OMCI 기능 + PLOAM + 포함 OAM	유연하고 간단한 OAM 기능
TDM service & synchronized clock function	네이티브 TDM, CESoP	CESoP
Upgradeability	10G	2.5G / 10G
QoS	DBA 일정에는 T-CONT, PORTID가 포함됩니다. 대역폭 수정 / 대역폭 보장 / 비 보장 대역폭 / 최선의 대역폭	DBA 지원, QoS는 LLID 및 VLAN에 의해 지원됩니다.
Cost	현재 EPON 대비 10 % ~ 20 % 높은 비용, 대량으로 거의 동일한 가격	-

다음 이미지는 EPON과 GPON의 다른 구조를 보여줍니다.