FTTH-퀵 가이드

네트워크 기술에 대한 액세스에는 일반적으로 두 가지 방법이 있습니다. Fixed 두 번째는 Wireless방법. 이 튜토리얼에서는 기술적으로 'Fixed'메서드를FTTH 과학 기술.

FTTH는 무엇입니까?

Fiber to the Home 또는 단순히 FTTH중앙 지점에서 주거 건물로 직접 광섬유를 사용하는 기술입니다 (다음 이미지 참조). 중단없는 고속 인터넷 서비스를 제공합니다. 여기에서 "H"는 가정 및 소규모 비즈니스를 모두 포함합니다.

FTTH는 각 가입자가 광섬유에 연결되는 궁극적 인 광섬유 액세스 솔루션입니다. 이 자습서에서 설명하는 배포 옵션은 전체 광섬유 경로를 기반으로합니다.Optical Line Termination (OLT) 구독자 구내에 대한 권리.

이 선택은 각 고객에게 고 대역폭 서비스 및 콘텐츠를 용이하게하고 향후 새로운 서비스 요구에 대한 최대 대역폭을 보장합니다. 따라서 '부분'광섬유 및 '부분'구리 인프라 네트워크를 포함하는 하이브리드 옵션은 포함되지 않습니다.

FTTH (Fibre to The Home) 시나리오는 광케이블을 통해 홈에 대한 액세스로서 주로 단일 제품군 장치 (SFU)를위한 것으로, POTS, 10/100/1000 BASE- 유형을 포함하여 비교적 적은 수의 포트를 제공합니다. T 및 RF (18dBmV).

광섬유 방식은 액티브 방식과 패시브 방식의 두 가지 방식으로 배포 할 수 있습니다. 현재 대량 FTTH 배포는 수동적 방법을 기반으로합니다. 따라서 Passive Method에 대해 자세히 설명하겠습니다.

Passive Method −이 방법에 사용되는 두 가지 일반적인 기술은 다음과 같습니다. Ethernet Passive Optical Network (EPON) & Gigabit-capable Passive Optical Networks(GPON). 다음 이미지를 참조하십시오.

  • Very high bit rate digital subscriber loop(VDSL)은 최대 55bps의 비트 전송률을 지원합니다. VDSL2는 더 나은 QoS와 더 나은 SNR을 가지고 있습니다.

  • ADSL (비대칭 디지털 가입자 회선)은 최대 8Mbps의 비트 전송률을 지원하지만 ADSL2는 최대 12Mbps까지 올라갈 수 있습니다.

  • SHDSL은 symmetric high bit rate digital subscriber line. 전화기의 직경이 클수록 도달 할 수있는 거리가 길어집니다. 전송 속도는 전화선의 직경에 따라 다릅니다.

  • Integrated service digital network (ISDN)은 회선 교환 네트워크를 기반으로합니다.

왜 FTTH인가?

Fiber는 이전 기술 (Copper)에 비해 많은 이점을 제공합니다. 가장 중요한 것은 다음과 같습니다.

  • 엄청난 정보 전달 능력
  • 쉽게 업그레이드 가능
  • 간편한 설치
  • 완전히 대칭적인 서비스 허용
  • 운영 및 유지 관리 비용 감소
  • 매우 먼 거리를 커버
  • 강력하고 유연하며 신뢰할 수 있음
  • 작은 직경과 가벼운 케이블 허용
  • 안전하고 안전하게
  • 전자기 간섭 (EMI)에 대한 내성
  • 저렴한 비용

다음 표에는 대역폭과 함께 FTTH를 통해 제공 할 수있는 고급 서비스가 나열되어 있습니다.

서비스 대역폭
데이터 다운로드 10Mbps
VoIP 및 화상 회의 1Mbps
주문형 음악, 멀티미디어 콘텐츠 2Mbps
온라인 게임 1Mbps
SD 디지털 TV 3Mbps
HD 디지털 TV 8Mbps
추가 TV 채널 16Mbps

FTTH 대 xDSL

다음 표는 대역폭과 거리 (최대 도달 거리) 측면에서 FTTH와 xDSL 장치 간의 일반적인 비교를 보여줍니다.

수송 ADSL ADSL2 ADSL2 + VDSL VDSL2 FTTH PON
Max bandwidth D : 8M 1,200 만 2,400 만 5,500 만 1 억 100+
U : 1M 350 만 1M 1,900 만 1 억 100+
Distance 3-5km 1.3KM 미만 <= 100KM
  • 거리는 xDSL의 성능에 큰 영향을 미칩니다.

  • 최대 도달 거리가 20km 이상이므로 FTTH의 경우 거리는 문제가되지 않습니다.

  • FTTH는 사용 가능한 모든 서비스를 지원합니다.

거리 및 대역폭

다음 포인트는 거리 및 대역폭 매개 변수를 설명합니다-

  • ISDN − 2B + D = 2 × 64 + 16 = 144Kbps
  • HDSDN-미국 표준 0.51mm, 2M 최대 5km.
  • ADSL − 3-5km 8Mbps
  • ADSL2 − 3-5km 12Mbps
  • ADSL2 + − 3-5km 24Mbps
  • VDSL-≤ 1.3km, 55Mbps; VDSL2 업스트림 / 다운 스트림 100Mbps

FTTH 용어

이제 일반적으로 FTTH와 관련된 용어에 대해 간략하게 논의하겠습니다.

차동 섬유 거리

OLT는 여러 ONU / ONT에 연결됩니다. 차동 광섬유 거리는 OLT에서 가장 가까운 ONU / ONT와 가장 먼 ONU / ONT 사이의 거리 차이입니다. GPON에서maximum differential fiber distance is 20 kms. 이것은 범위 창 크기에 영향을 미치며 ITU-T G.983.1을 따릅니다.

논리적 도달

논리적 도달 거리는 광학 예산에 관계없이 특정 전송 시스템에 적용 할 수있는 최대 거리로 정의됩니다. 논리적 도달은 물리 계층의 제한을 제외하고 ONU / ONT와 OLT 사이의 최대 거리이기 때문에 GPON에서maximum logical reach is defined as 60 kms.

평균 신호 전송 지연

평균 신호 전송 지연은 기준점 간의 업스트림 및 다운 스트림 지연 값의 평균입니다. 이 값은 왕복 지연을 측정 한 다음 2로 나누어 결정됩니다. GPON은 1.5Ms의 최대 평균 신호 전송 지연이 필요한 서비스를 수용해야합니다. 특히 GPON 시스템의 최대 평균 신호 전송 지연 시간은 1.5 미만이어야합니다. TV 기준점 사이의 MS.

광 액세스 네트워크 (OAN)

Optical Access Network는 네트워크 측에 대한 액세스 네트워크이며 SNI (Service Network Interface)라고도합니다. OLT의 업 링크 포트는 액세스 네트워크의 L2 스위치 링과 연결됩니다. SNI에 연결된 ODF / FDMS와 같은 다른 모든 중간 구성 요소는 광학 액세스 네트워크에 속합니다.

광 분배 네트워크 (ODN)

다운 스트림 측에 대한 PON 기술에서 OLT의 PON 포트에서 ONT의 PON 포트까지의 모든 수동 구성 요소는 광 분배 네트워크에 속합니다. 일반적으로 Splitter 및 ODF / FDMS가이 범주에 속합니다.

OLT (Optical Line Termination)

중앙 사무실 (CO) 장비는 PON에 다양한 네트워크 인터페이스를 제공합니다. 하나의 OLT는 PON 다운 스트림 전송을 통해 여러 ONT를 제공합니다. 즉, OLT에서 ONT 로의 전송은 일반적으로 TDM입니다. 즉, ONT에서 OLT 로의 업스트림 트래픽은 일반적으로 TDMA입니다. PON 시스템은 대칭 또는 비대칭 일 수 있습니다.

광 네트워크 종단 (ONT) / 광 네트워크 장치 (ONU)

광 네트워크 종단은 고객에게 사용자 인터페이스를 제공하는 고객 구내 장비입니다.

물리적 도달

물리적 도달 거리는 특정 전송 시스템에 대해 달성 할 수있는 최대 물리적 거리로 정의됩니다. '물리적 도달'은 ONU / ONT와 OLT 사이의 최대 물리적 거리입니다. GPON에서는 물리적 도달 거리에 대해 10km와 20km의 두 가지 옵션이 정의되어 있습니다.

서비스

서비스는 사업자가 요구하는 네트워크 서비스로 정의됩니다. 서비스는 프레임 구조 이름이든 일반 이름이든 관계없이 모든 사람이 명확하게 인식 할 수있는 이름으로 설명됩니다.

비트율

GPON은 1.2Gbps 이상의 전송 속도를 목표로합니다. 따라서 GPON은 다음과 같이 두 가지 전송 속도 조합을 식별합니다.

  • 1.2Gbps 업, 2.4Gbps 다운
  • 2.4Gbps 업, 2.4Gbps 다운

가장 중요한 비트 전송률은 업스트림 1.2Gbps 및 다운 스트림 2.4Gbps이며, GPON 시스템의 배포 및 계획된 배포를 거의 모두 구성합니다.

분할 비율

GPON의 분할 비율이 클수록 비용 측면에서 더 경제적입니다. 그러나 더 큰 분할 비율은 더 큰 광 전력 및 대역폭 분할을 의미하므로 물리적 도달을 지원하기 위해 증가 된 전력 예산이 필요합니다.

Split ratios of up to 1:64 are realistic for the physical layer, given current technology. 그러나 광학 모듈의 지속적인 발전을 예상하여 TC 레이어는 최대 1 : 128의 분할 비율을 고려해야합니다.

데이터 속도

PON DS (Mbps) 미국 (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
에폰 1250 1250
10GEPON + 10312.5 10312.5

PON은 Passive Optical Network일대 다점 아키텍처가 특징입니다. 다음 이미지와 같이 OLT (Optical Line Terminal), 광 네트워크 장치 및 수동 광 분배기로 구성됩니다.

PON의 역사

최초의 수동 광 네트워크 (PON) 활동은 1990 년대 중반에 FSAN 그룹에 의해 시작되었습니다. 초기 표준은 ATM을 기반으로하는 155Mbps 전송을 다루었습니다.APON/BPON표준. 나중에 표준이 622Mbps를 포함하도록 향상되었습니다.

2001 년 IEEE는 다음과 같은 이더넷 기반 표준 개발을 시작했습니다. EPON.

2001 년에 FSAN 그룹은 기가비트 속도 표준 개발을 시작했습니다. GPON, ITU-T에 의해 비준됩니다.

PON 네트워크 아키텍처

다음 그림은 PON의 네트워크 아키텍처를 보여줍니다-

어디,

  • SNI − 서비스 노드 인터페이스

  • IFPON − PON 용 인터페이스

  • UNI − 사용자 노드 인터페이스

위의 그림에서 볼 수 있듯이 ODN은 여러 개의 캐스케이드가있는 하나 또는 여러 개의 스플리터로 구성 될 수 있습니다.

PON – 멀티플렉싱

PON은 WDM을 사용하여 단일 광섬유에서 양방향 전송을 실현합니다 (아래 그림 참조).

두 가지 다른 방향의 신호를 구별하기 위해 두 가지 다중화 기술이 채택됩니다.

  • TDM

  • TDMA

자세히 논의하겠습니다.

Time Division Multiplexing (TDM)for downstream-공통 신호 경로를 통해 개별 신호를 송수신하는 기술입니다. 이를 위해 전송 라인의 각 끝에 동기화 된 스위치를 사용합니다. 결과적으로 각 신호는 교대로 나타나는 시간의 일부만 라인에 나타납니다.

Time Division Multiple Access () for upstream −이 기술은 신호를 다른 시간 슬롯으로 분할하여 많은 사용자가 동일한 주파수 채널을 공유 할 수 있도록합니다.

PON : 다운 스트림

Broadcasting mode− 다운 스트림 데이터는 모든 ONU에 브로드 캐스트됩니다. 그러나 ONU에서는 특정 패킷 만 처리되고 나머지 패킷은 폐기됩니다.

PON : 업스트림 (TDMA 모드)

다음 그림은 TDMA 모드를 보여줍니다.

다음 그림은 두 기술을 함께 보여줍니다.

PON 용어

다음은 PON 용어입니다-

  • ODN(광 분배 네트워크)-ODN은 OLT에서 사용자로 또는 그 반대로 광 전송을 실현합니다. 수동 광학 부품을 사용합니다.

  • OLT (광선 종단)-OLT는 PON의 서비스 제공 업체 엔드 포인트이며 CO 또는 헤드 엔드에 배치됩니다.

  • ONT/ONU(광 네트워크 종료)-ONT는 PON을 종료하고 사용자에게 기본 서비스 인터페이스를 제공하는 장치입니다. ONT는 일반적으로 고객의 구내에 있습니다.

PON 액세스 네트워크

PON (Passive Optical Network)은 기본적으로 비즈니스 및 주거 고객 모두에게 3 중 ​​재생 (음성, 비디오 및 데이터) 서비스를 제공하는 비용 효율적인 광섬유 기반 액세스 시스템입니다. 또한 다음 그림에 표시된 단순 토폴로지 인 PON은 다른 토폴로지에서 작동 할 수 있습니다. 예 : 버스 또는 선형, 분산 분할 등

사용되는 다양한 유형의 토폴로지는 고객 배포 프로필에 따라 다릅니다.

ONT는 다음과 같은 한 어떤 방식 으로든 PON에 연결할 수 있습니다.

  • ONT에서 OLT로 또는 그 반대로 광학 예산이 충족됩니다.

  • 서로 다른 ONT 간의 최대 차동 거리 사양이 충족됩니다.

  • ONT에서 OLT까지의 섬유 길이는 허용 범위 내에 있습니다.

  • PON 시스템이 지원할 수있는 최대 ONT 수 제한을 초과하지 않습니다.

PON의 패시브 모듈

다음은 PON 시스템의 수동 모듈입니다.

  • WDM 커플러
  • 1 × N 분배기
  • 광섬유 및 케이블
  • Connector
  • ODF/Cabinet/Subrack

PON의 활성 모듈

다음은 PON 시스템의 활성 모듈입니다.

In OLT −

  • 레이저 송신기 (1490nm)
  • 레이저 수신기 (1310nm)
  • CATV 신청 용
  • 레이저 증폭기 (1550nm)
  • 비디오 신호 증폭을위한 EDFA

In ONU −

  • ONU 용 X`Power / 배터리
  • 레이저 송신기 (1310nm)
  • 레이저 수신기 (1490nm)
  • CATV 신호용 수신기 (1550nm)

다음 장에서는 기가비트 수동 광 네트워크가 무엇인지 이해할 것입니다.

GPON (Gigabit Passive Optical Networks)은 ITU-T 사양을 기반으로하는 액세스 네트워크 용 광학 시스템입니다. G.984시리즈. 1:32 분할 비율의 클래스 B + 광학 장치를 사용하여 28dB 광학 예산 (다음 그림 참조)으로 20km 범위를 제공 할 수 있습니다.

GPON 시스템은 다음 속도를 지원합니다-

  • 155Mbps 업스트림, 1.24416Gbps 다운 스트림
  • 622Mbps 업스트림, 1.24416Gbps 다운 스트림
  • 1.24416Gbps 업스트림, 1.24416Gbps 다운 스트림
  • 155Mbps 업, 2.48832 Gbps 다운 스트림
  • 622Mbps 업, 2.48832Gbps 다운 스트림
  • 1.24416Gbps 업, 2.48832Gbps 다운 스트림
  • 2.48832Gbps 업, 2.48832Gbps 다운 스트림

GPON은 ATM 및 GEM 캡슐화를 모두 지원합니다. GEM (GPON Encapsulation Method)은 기본 TDM과 데이터를 모두 지원합니다.

GPON 기능

이 진화 기술은 BPON GEM을 기반으로합니다. 다음은 그 특징입니다-

다운 스트림 전송

  • 2.4Gbps
  • 하나의 ONT에 대한 BW는 여러 HDTV 신호를 공급하기에 충분합니다.
  • QOS는 지연에 민감한 트래픽 (음성)을 허용합니다.

업스트림 전송

  • 1.24Gbps
  • 최소 BW 보장 가능
  • 사용하지 않는 시간 슬롯을 헤비 사용자에게 할당 할 수 있습니다.
  • QoS를 통해 민감한 트래픽 (음성) 지연 가능

왜 GPON인가?

GPON은 다음과 같은 통합 서비스 솔루션을 제공합니다.

  • 트리플 플레이 서비스를 지원합니다.

  • 트위스트 페어 케이블을 통한 액세스의 대역폭 장애물을 해소하기 위해 고 대역폭 전송을 지원합니다.

  • 네트워크 노드를 줄입니다.

  • 최대 20km의 서비스 범위를 지원합니다.

GPON 표준

GPON 표준은 이전 BPON 사양을 기반으로합니다. 사양은-

  • G.984.1 −이 문서는 기가비트 지원 수동 광 네트워크의 일반적인 특성을 설명합니다.

  • G.984.2 −이 문서는 기가비트 지원 수동 광 네트워크 물리적 미디어 종속 계층 사양에 대해 설명합니다.

  • G.984.3 −이 문서는 기가비트 지원 수동 광 네트워크 전송 수렴 계층 사양에 대해 설명합니다.
  • G.984.4 −이 문서는 기가비트 지원 수동 광 네트워크 ONT 관리 및 제어 인터페이스 사양 (OMCI)에 대해 설명합니다.

GPON 아키텍처

GPON OLT는 PON 포트를 통해 여러 ONT를 제공합니다. 다운 스트림 전송, 즉 OLT에서 ONT 로의 전송은 일반적으로 TDM입니다. 반면에, ONT에서 OLT 로의 업스트림 트래픽은 일반적으로 TDMA입니다.

PON 시스템은 대칭 또는 비대칭 일 수 있습니다. PON 및 광섬유 인프라는 단방향 분산 서비스를 지원하는데도 사용할 수 있습니다. 예 : 다른 파장의 비디오.

GPON 물리적 매체 종속 계층

G.984.2는 GPON 시스템의 물리 계층 사양입니다. 물리 계층은 다음과 같은 영역을 다룹니다.

  • 데이터 속도 측면에서 광학 성능.
  • 광섬유 구성 요소의 클래스입니다.
  • 광학 전력의 타이밍 및 제어.
  • 순방향 오류 수정.

광학 시스템의 기본 요구 사항 중 하나는 광학 신호를 예상 범위로 확장 할 수있는 충분한 용량을 구성 요소에 제공하는 것입니다. 전력 및 감도를 기반으로하는 세 가지 범주 또는 구성 요소 클래스가 있습니다. 구성 요소의 클래스는-

  • 클래스 A 광학 : 5 ~ 20dB
  • 클래스 B 광학 : 10 ~ 25dB
  • 클래스 C 광학 : 15 ~ 30dB

광 라인 터미널 (OLT)

OLT는 코어 네트워크에 대한 서비스 노드 인터페이스 (SNI) (일반적으로 1Gbps 및 / 또는 10Gbps 이더넷 LAN 인터페이스)를 제공하고 GPON을 제어합니다. OLT는 세 가지 주요 부분으로 구성됩니다.

  • 서비스 포트 인터페이스 기능
  • 교차 연결 기능
  • 광 분배 네트워크 (ODN) 인터페이스

다음 그림은 일반적인 OLT 기능 블록 다이어그램을 보여줍니다.

PON 코어 쉘

PON Core 쉘은 두 부분으로 구성됩니다. 첫 번째 부분은ODN interface function 그리고 부분은 PON TC function. PON TC 기능에는 OAM, 미디어 액세스 제어, 프레이밍, DBA, 교차 연결 기능 및 ONU 관리를위한 프로토콜 데이터 단위 (PDU) 설명이 포함됩니다.

  • Cross-connect shell −이 쉘은 PON 코어 쉘과 서비스 쉘 사이의 통신 경로를 제공합니다.

  • Service shell −이 쉘은 서비스 인터페이스와 PON 섹션의 TC 프레임 인터페이스 간의 변환을위한 것입니다.

ONU / ONT

그만큼 Optical Network Unit(ONU)는 링크 보호를 위해 단일 PON 인터페이스 또는 최대 2 개의 인터페이스로 작동합니다. 이 두 섬유 중 하나의 섬유가 절단되는 경우 ONU는 다른 섬유를 통해 액세스 할 수 있습니다. 이를 PON 보호 또는 링크 보호라고합니다. 링크 보호는link aggregation, 링크를 보호하는 동시에 트래픽을 집계 할 수 있습니다.

서비스 MUXDEMUX기능은 고객 장치를 PON 측에 연결합니다. 광 네트워크 터미널 (ONT)은 단일 가입자 사용을 위해 설계되었으며 ONU (광 네트워크 장치)는 다중 가입자 사용을 위해 설계되었습니다. 스플리터를 사용하면 최대 128 개의 ONT 또는 ONU에서 PON을 공유 할 수 있습니다.

ONT / ONU 인터페이스

서비스 네트워크 인터페이스를 위해 업 링크 측에서 OLT에 연결되는 광 네트워크 터미널 (ONT)에는 많은 사용자 네트워크 인터페이스 포트가 있습니다. 일반적으로 UNI로 향하는 4 개의 FE / GE 포트가 있습니다.

  • UNI Ports for Residential ONT − 일반적으로 10 / 100Base-T HSI (고속 인터넷) 및 IP를 통한 비디오, RF 비디오 오버레이 시스템 용 RF 동축, VoIP PSTN 음성 용 FXS 전화 인터페이스 아날로그와 같은 가입자 서비스 인터페이스.

  • UNI ports for a business ONT − 위의 것 외에도 10 / 100 / 100Base-T 라우터와 L2 / L3 스위치 인터페이스 및 주요 시스템 용 DS1 / E1 PBX를 포함 할 수 있습니다.

광 네트워크 장치 (ONU)는 GPON 광섬유를 종료하고 여러 가입자에게 훨씬 더 많은 사용자 네트워크 인터페이스 (UNI)를 제공합니다. UNI 인터페이스는ADSL2+, VDSL2, Power Line, MoCA 또는 HPNA, 가입자까지의 거리 (10/100 Base-T는 100m로 제한되며, 330 피트입니다.)

인터페이스 포트 유형에 따라 UN UNI가입자 CPE 장비에 직접 연결할 수 없습니다. 이 경우 UN UNI는 가입자의 최종 위치에있는 네트워크 종단 (NT)에 연결합니다. NT는 PC, 무선 라우터, 전화, IP 비디오 셋톱 박스 또는 셋톱 박스, RF 비디오 등과 같은 가입자의 CPE 장비를 종료합니다.

기본적으로 ONT는 ONU와 NT의 기능을 단일 장치에 결합합니다. 이 둘의 조합; 함께하면 ONT는 지역 및 단일 가족, 중소기업 및 중소기업에 GPON 서비스를 제공하는 가장 비용 효율적인 솔루션입니다. 그러나 캠퍼스에있는 학생, 호스텔, 학교, 대학, 병원 또는 회사 사무실에서 이미 CAT-5 구리 케이블이 설치되어있는 경우 ONU가 더 적절한 솔루션이 될 수 있습니다.

광 분배 네트워크

단일 모드 광섬유 및 케이블로 구성된 GPON ODN; 광섬유 리본 케이블, 스플 라이스, 광 커넥터, 수동 광 분배기 및 수동 분기 구성 요소는 매우 수동적입니다.

ODN 광 스플리터는 단일 광섬유를 여러 건물과 개별 가정으로가는 여러 광섬유로 나눕니다. 스플리터는 중앙 사무실 (CO) / 로컬 교환 (LE)에서 고객 구내에 이르기까지 ODN의 모든 위치에 배치 할 수 있으며 크기에 관계없이 가능합니다. 스플리터는 [n : m]으로 지정됩니다. 여기서 'n'은 입력 수 (OLT 방향) = 1 또는 2이고 'm'은 출력 수 (ONT 방향) = 2,4,8,16입니다. , 32,64.

GPON 멀티플렉싱 / 프레이밍

GPON 멀티플렉싱 또는 프레이밍은 다음 요소로 설명됩니다.

GPON 캡슐화 방법 (GEM)

지정된 GPON 전송 수렴 계층의 데이터 전송 방식입니다. GEM은 수동 광 네트워크 (PON)를 통해 데이터 서비스를 전송하기위한 연결 지향 가변 길이 프레이밍 메커니즘을 제공합니다. GEM은 OLT의 서비스 노드 인터페이스 유형 및 ONU의 UNI 인터페이스 유형과 독립적으로 설계되었습니다.

다운 스트림 트래픽 (OLT에서 ONU / ONT로)

에 대한 downstream traffic, 트래픽 다중화 기능은 OLT에 집중되어 있습니다. OLT에서 개별 논리적 연결에 할당 한 12 비트 번호 형식의 GEM Port-ID는 다른 다운 스트림 논리적 연결에 속하는 GEM 프레임을 식별합니다. 각 ONU는 GEM Port-ID를 기반으로 다운 스트림 GEM 프레임을 필터링하고 ONU에 속한 GEM 프레임 만 처리합니다.

업스트림 트래픽 (OLT를 향한 ONU / ONT)

ONU 내의 트래픽 베어링 엔티티는 OLT에 의해 업스트림 전송 기회 (또는 대역폭 할당)가 부여됩니다. 이러한 트래픽 베어링 엔티티는allocation IDs(할당 ID). 할당 식별자 (Alloc-ID)는 OLT가 트래픽 베어링 엔티티를 식별하기 위해 ONU에 할당하는 12 비트 숫자입니다. ONU 내에서 업스트림 대역폭 할당을받는 사람입니다.

다른 Alloc-ID에 대한 대역폭 할당은 다운 스트림으로 전송되는 대역폭 맵에서 OLT에 의해 지정된대로 시간에 따라 다중화됩니다. 각 대역폭 할당 내에서 ONU는 GEM Port-ID를 멀티플렉싱 키로 사용하여 다른 업스트림 논리적 연결에 속하는 GEM 프레임을 식별합니다.

Transmission container(T-CONT)는 논리적 연결 그룹을 나타내는 ONU 개체입니다. PON에서 업스트림 대역폭 할당을 위해 단일 엔티티로 나타납니다. 매핑 체계에 따라 서비스 트래픽은 다른 GEM 포트로 전달 된 다음 다른 T-CONT로 전달됩니다.

GEM 포트와 T-CONT 간의 매핑은 유연합니다. GEM 포트는 T-CONT에 해당 할 수 있습니다. 또는 여러 GEM 포트가 동일한 T-CONT에 해당 할 수 있습니다.

G-PON GTC (Transmission Convergence Layer)

G-PON 프로토콜 제품군의 프로토콜 계층은 physical media dependent(PMD) 레이어 및 G-PON 클라이언트. GTC 계층은 GTC 프레이밍 하위 계층과 GTC 적응 하위 계층으로 구성됩니다.

다운 스트림 방향에서 GEM 프레임은 모든 ONU에 도착하는 GTC 페이로드로 전달됩니다. ONU 프레이밍 하위 계층은 프레임을 추출하고 GEM TC 어댑터는 12 비트 포트 ID를 기반으로 프레임을 필터링합니다. 적절한 Port-ID가있는 프레임 만 GEM 클라이언트 기능을 통과 할 수 있습니다.

업스트림 방향에서 GEM 트래픽은 하나 이상의 T-CONT를 통해 전달됩니다. OLT는 T-CONT와 관련된 전송을 수신하고 프레임은 GEM TC 어댑터로 전달 된 다음 GEM 클라이언트로 전달됩니다.

GTC 레이어 프레이밍

그만큼 downstream frame지속 시간은 125 마이크로 초이고 길이는 38880 바이트이며 이는 2.48832Gbit / s의 다운 스트림 데이터 속도에 해당합니다. 다운 스트림 GTC 프레임은 물리적 제어 블록 다운 스트림 (PCBd)과 GTC 페이로드 섹션으로 구성됩니다.

GPON 전송 컨버전스 프레임은 항상 125Msec 길이입니다.

  • 1244.16 속도의 경우 19440 바이트 / 프레임
  • 2488.32 속도의 경우 38880 바이트 / 프레임

각 GTC 프레임은 물리적 제어 블록 다운 스트림 + 페이로드로 구성됩니다.

  • PCBd에는 동기화, OAM, DBA 정보 등이 포함됩니다.

페이로드에는 ATM 및 GEM 파티션 (하나 또는 둘 다)이있을 수 있습니다.

그만큼 upstream GTC frame지속 시간은 125μs입니다. 1.24416Gbit / s 업 링크가있는 G-PON 시스템에서 업스트림 GTC 프레임 크기는 19,440 바이트입니다. 각 업스트림 프레임에는 하나 이상의 ONU에서 오는 여러 전송 버스트가 포함됩니다.

각 업스트림 전송 버스트에는 업스트림 PLOu (Physical Layer Overhead) 섹션과 개별 Alloc-ID와 관련된 하나 이상의 대역폭 할당 간격이 포함됩니다. 다운 스트림 GTC 프레임은 PON에 대한 공통 시간 참조와 업스트림에 대한 공통 제어 신호를 제공합니다.

GPON 페이로드

GTC 페이로드에는 잠재적으로 두 개의 섹션이 있습니다.

  • ATM 파티션 (Alen * 길이 53 바이트)
  • GEM 파티션 (현재 선호되는 방법)

ATM 파티션

ATM 파티션에는 다음과 같은 특성이 있습니다.

  • Alen (12 비트)은 PCBd에 지정되어 있습니다.
  • Alen은 ATM 파티션의 53B 셀 수를 지정합니다.
  • Alen = 0이면 ATM 파티션이 없습니다.
  • Alen = 페이로드 길이 / 53이면 GEM 파티션이 없습니다.
  • ATM 셀은 GTC 프레임에 정렬됩니다.
  • ONU는 ATM 헤더의 VPI를 기반으로 ATM 셀을 허용합니다.

GEM 파티션

GEM 파티션에는 다음과 같은 특성이 있습니다.

  • ATM 셀과 달리 GEM으로 구분 된 프레임의 길이는 제한이 없습니다.
  • GEM 파티션에는 원하는 수의 GEM 프레임이 포함될 수 있습니다.
  • ONU는 GEM 헤더의 12b Port-ID를 기반으로 GEM 프레임을 허용합니다.

GPON 캡슐화 모드

BPON에 대한 일반적인 불만은 ATM 셀 세로 인한 비 효율성이었습니다. GEM은 ATM과 유사합니다. 일정한 크기의 HEC 보호 헤더가 있습니다. 그러나 가변 길이 프레임을 허용하여 큰 오버 헤드를 방지합니다. GEM은 일반적이며 모든 패킷 유형 (및 TDM)이 지원됩니다. GEM은 조각화 및 재 조립을 지원합니다.

GEM은 GFP를 기반으로하며 헤더에는 다음 필드가 포함됩니다.

  • 페이로드 길이 표시기-페이로드 길이 (바이트).
  • 포트 ID-대상 ONU를 식별합니다.
  • 페이로드 유형 표시기 (GEM OAM, 혼잡 / 조각화 표시).
  • 헤더 오류 수정 필드 (BCH (39,12,2) 코드 + 1b 짝수 패리티)

GEM 헤더는 전송 전에 B6AB31E055와 XOR됩니다.

GEM을 통한 이더넷 / TDM

GEM을 통해 이더넷 트래픽을 전송할 때

  • MAC 프레임 만 캡슐화 됨 (프리앰블, SFD, EFD 없음)
  • MAC 프레임이 조각화 될 수 있습니다 (다음 슬라이드 참조).

GEM을 통한 이더넷

GEM을 통해 TDM 트래픽을 전송할 때 −

  • 125Msec마다 폴링되는 TDM 입력 버퍼.
  • TDM의 PLI 바이트가 페이로드 필드에 삽입됩니다.
  • TDM 조각의 길이는 주파수 오프셋으로 인해 ± 1 바이트 차이가 날 수 있습니다.
  • 왕복 지연 시간은 3msec로 제한됩니다.

GEM을 통한 TDM

GEM은 fragment페이로드. 예를 들어, 다음 그림과 같이 조각화되지 않은 이더넷 프레임입니다.

다음 그림은 조각난 이더넷 프레임을 보여줍니다.

GEM은 다음 두 가지 이유 중 하나로 페이로드를 분할합니다.

Reason 1 − GEM 프레임은 GTC 프레임에 걸칠 수 없습니다.

Reason 2 − GEM 프레임은 지연에 민감한 데이터를 위해 선점 될 수 있습니다.

GPON 암호화

OLT는 카운터 모드에서 AES-128을 사용하여 암호화합니다. 페이로드 만 암호화됩니다 (ATM 또는 GEM 헤더가 아님). 암호화 블록은 GTC 프레임에 정렬됩니다. 카운터는 다음과 같이 OLT 및 모든 ONU에 의해 공유됩니다.

  • 46b = 16b 프레임 내 + 30 비트 프레임 간.
  • 프레임 내 카운터는 4 데이터 바이트마다 증가합니다.
  • DS GTC 프레임 시작에서 0으로 재설정합니다.

OLT 및 각 ONU는 고유 한 대칭 키에 동의해야합니다. OLT는 ONU에 암호를 요청합니다 (PLOAMd에서). ONU는 암호 US를 일반 (PLOAMu에서)로 보냅니다-

  • 견고성을 위해 키를 3 번 ​​보냈습니다.

OLT는 새 키 사용을 시작할 정확한 시간을 ONU에 알려줍니다.

QoS – GPON

GPON은 QoS를 명시 적으로 처리합니다. 일정한 길이의 프레임은 시간에 민감한 애플리케이션의 QoS를 용이하게합니다. 전송 컨테이너에는 5 가지 유형이 있습니다.

  • 유형 1-고정 BW.
  • 유형 2-보장 된 BW.
  • 유형 3-할당 된 BW + 보장되지 않은 BW.
  • 유형 4-최선의 노력.
  • 유형 5-위의 모든 항목의 상위 집합.

GEM은 여러 PON 계층 QoS 기능을 추가합니다.

  • 조각화를 사용하면 우선 순위가 낮은 대형 프레임을 선점 할 수 있습니다.
  • PLI-대기열 알고리즘에서 명시 적 패킷 길이를 사용할 수 있습니다.
  • PTI 비트는 혼잡 표시를 전달합니다.

다음 장에서는 이더넷 수동 광 네트워크가 무엇인지 이해할 것입니다.

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) 광섬유 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 내에서 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 점대 점 및 점 대다 점 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.983에서 많이 사용합니다 (PON 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 애플리케이션을 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 끝에서 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 메시지 (각 메시지는 MAC 제어 프레임 임)를 사용하고 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 ONT에서 사용된다는 의미입니다.

이 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 64M궁극적으로P연고 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 내용이없는 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.

다음 그림은 XPON 평가를 보여줍니다.

다음 표는 XPON 평가의 다양한 방법을 설명합니다.

멀티 플렉스 모드 전형적인 기술
Method A TDM 40G TDM PON OFDM PON
Method B WDM PtP WDM
Method C TDM + WDM 40G TWDM PON NG-EPON

GPON 개발 후 FSAAN과 ITU-T는 다음과 같은 기능으로 NG-PON 작업을 시작했습니다.

  • 저가 제품
  • 대용량
  • 넓은 범위
  • 하위 호환성

NG-PON은 현재 애플리케이션 수요와 기술에 따라 FSAN에 의해 ​​두 단계로 나뉩니다.

  • NG PON1− NGPON1은 기존 GPON ODN과 역 호환됩니다. NG-PON1은 10G 다운 스트림 / 다운로드 및 2.5G 업스트림 / 업로드 속도의 비대칭 10G 시스템을 갖추고 있습니다. 이 NG-PON1은 GPON의 향상된 TDM PON 시스템입니다.

  • NG PON2 − NGPON2는 장기 PON 평가로 새로운 ODN을 통해 배포 할 수있을뿐만 아니라 지원할 수 있습니다.

대역폭 속도를 10G에서 40G로 향상시키기 위해 NG-PON1과 달리 NG-PON2를 개발하는 방법에는 여러 가지가 있습니다.

  • NG-PON1에 사용되는 것과 동일한 TDM 기술을 사용합니다.

  • WDM PON (CWDM (거친 파장 분할 다중화) 또는 DWDM (밀도 파장 분할 다중화) 사용.

  • ODSM PON (TDMA + WDMA).

  • OCDMA PON (CDMA 기술 사용).

  • O-OFDMA PON (FDMA 기술 사용).

공존 – NG-PON1

NG-PON1의 주요 특징은 GPON보다 높은 대역폭을 동시에 제공하는 것입니다. 기존 GPON 네트워크와 역 호환되어야하므로 운영자 비용이 절감됩니다. FSAN 및 ITU-T에 의해 정의 된이 NG-PON은XG-PON1.

FSAN 및 ITU-T는 XG-PON1에 대해 다음 데이터 속도를 정의했습니다.

  • 다운 스트림 데이터 속도-10G
  • 업스트림 데이터 속도-2.5G

2.5G의 업스트림 데이터 속도는 GPON의 업스트림 데이터 속도의 두 배입니다. GPON의 모든 요소 외에도 ODN (광 분배 네트워크)은 XG-PON1 네트워크에서 재사용 할 수 있습니다.

기존 GPON OLT에 10G 다운 스트림 카드 만 추가하면 GPON이 XG-PON1로 향상되었습니다.

네트워크 아키텍처와 공존

위에서 설명한 것처럼 XG-PON1은 다음과 같은 다양한 GPON 배포를 지원할 수있는 기존 GPON의 개선 사항입니다.

  • GPON의 P2MP (Point-to-Multipoint) 아키텍처
  • FTTH (Fiber to the Home)
  • Fiber to the Cell (FTTCell)
  • 건물에 광섬유 (FTTB)
  • 연석에 섬유 (FTTCurb)
  • 캐비닛에 광섬유 연결 (FTTCabinet)

다음 그림은 XG-PON1로 더욱 향상 될 수있는 다양한 GPON 배치를 보여줍니다.

일반적으로 두 가지 유형의 배포가 있습니다.

  • 그린 필드 배포
  • 브라운 필드 배포

그린 필드는 완전히 새로운 배포가 필요한 곳에 사용되는 반면 브라운 필드 배포에서는 기존 인프라가 사용됩니다. 따라서 Brown Field (GPON 네트워크 만 해당) 배포의 경우 XG-PON1을 사용할 수 있습니다. 구리 망을 광섬유 망으로 교체해야하는 경우에는 기존 망이 새로운 망으로 완전히 교체되므로 Green Field 망으로 간주한다.

물리적 계층

XG-PON1의 물리 계층 사양은 2009 년 10 월에 수정되었고 2010 년 3 월 ITU-T에 의해 게시되었습니다. FSAN은 1575-1580 nm의 다운 스트림 파장을 선택합니다. C 밴드. 업스트림 파장 선택시 L 대역과 O 대역을 비교하였으나, RF 영상 채널과의 중첩으로 인해 C 대역이 제거되었다. L 밴드에서 충분한 밴드 가드를 사용할 수 없었고 이로 인해 동일한 것이 제거되었고 O +는 필터에 대한 요구 사항이 더 높기 때문에 장단점 O- 밴드와 관련된 모든 비교가 선택되었습니다.

안건 명세서
광섬유 ITU-T G.652
업스트림 파장 계획 1260 ~ 1280nm
다운 스트림 파장 계획 1575 ~ 1580nm
전력 예산

XG-PON1 : 14 ~ 29dB

XG-PON2 : 16 ~ 31dB

데이터 속도

업스트림 : 2.48832Gbps

다운 스트림 : 9.95328Gbps

최대 물리적 도달 20km
최대 논리적 도달 60km

위의 표에 따라 XG-PON1의 다운 스트림 속도는 10Gbps이고 데이터 속도는 9.5328Gbps이며 IEEE 10GE-PON (10.3125Gbps)과 다른 일반적인 ITU-T 속도와의 일관성을 유지합니다.

HTC 레이어

전송 계층 (TC Layer)은 기본 처리 메커니즘을 최적화하는 XGTC (XG-PON1) 전송 수렴 계층으로 알려져 있습니다. 전송 수렴 계층은 프레이밍 구조, 활성화 메커니즘 및 DBA를 향상시킵니다.

XG-PON1 프레이밍 구조의 향상은 XG-PON1의 속도를 일치시켜 프레임 및 필드 디자인을 워드 경계와 정렬하는 것입니다. DBA 메커니즘은 업그레이드와 함께 더 유연하지만 활성화 메커니즘은 GPON의 동일한 원칙을 따릅니다.

XGTC 레이어의 두 가지 중요한 기능은 다음과 같습니다.

  • 절전
  • Security

데이터 암호화는 GPON의 선택적 기능인 반면 xG-PON1에는 세 가지 인증 방법이 있습니다.

  • 첫 번째는 등록 ID (논리 ID)를 기반으로합니다.

  • 두 번째는 OMCI 채널을 기반으로합니다 (GPON에서 상 속됨).

  • 세 번째는 새로운 양방향 인증 체계 인 IEEE 802.1x 프로토콜을 기반으로합니다.

업스트림 암호화 및 다운 스트림 멀티 캐스트 암호화도 XGTC 계층을 통해 제공됩니다.

관리 및 구성

관리 및 구성을 위해 ITU-T (G.984.4) 권장 사항은 GPON과 역 호환되는 XG-PON1에 채택되었습니다. GPON은 관리 및 구성을 위해 OMCI 기술을 사용하므로 마찬가지로 XG-PON1은 ITU-T (G.984.4)의 사소한 변경으로이 기술의 90 % 정도를 사용합니다.

하위 계층 기술이 채택 된 두 경우 (GPON 및 XG-PON1의 경우) 모두 서비스에 관한 한 큰 문제가 아닙니다. 중요한 요소는 서비스 데이터의 적절한 전달을 위해 레이어 2 채널을 구성하는 것입니다. 네트워크 측에서 사용자 측에 이르는 모든 L2 구성은 OMCI L2 모델에 포함됩니다.

OMCI L2 모델은 두 기술 모두에 사용됩니다. 즉, 네트워크 측과 사용자 측에 대한 정의가 두 기술에 대해 동일하기 때문에 GPON 및 XG-PON1이 사용됩니다.

상호 운용성

GPON 및 XG-PON1의 가장 인상적인 부분은 상호 운용성입니다. XG-PON1은 GPON과 역 호환됩니다. 즉, GPON OLT와 연결된 ONT / ONU는 XG-PON1 OLT에서도 작동 할 수 있습니다. OISG (OMSI Implementation Study Group)로 알려진 FSAN에 의해 ​​2008 년에 그룹이 설립되었습니다.

이 그룹은 ONT 관리 및 제어 채널 (OMCC), QoS 관리, 멀티 캐스트 구성, S / W 버전 업데이트 및 L2 구성을위한 OMCI 상호 운용성에 대한 (G.984.4) 권장 사항을 연구하도록 제한되었습니다. [G.984.4]의 공식 번호는 [ITU-T G.impl984.4]이며 OMCI 구현 가이드라고도합니다.

WDM-PON

다음 그림은 WDM-PON에 대한 것으로, 도파관 격자 (AWG)의 배열도 보여줍니다. 이들은 MUX 및 DEMUX 파장에 사용됩니다.

P2MP WDM-PON

WDM-PON에서는 ONT마다 다른 파장이 필요합니다. 각 ONT는 독점적 인 파장을 얻고 파장의 대역폭 자원을 즐깁니다. 즉, WDM-PON은 논리적Point-to-Multi Point (P2MP) 토폴로지.

WDM-PON에서 AWG는 OLT와 ONT 사이에 있어야합니다. AWG의 각 포트는 파장에 따라 다르며 각 ONT의 광 트랜시버는 AWG의 포트에 의해 결정된 지정된 파장으로 광 신호를 전송합니다.

WDM 기술에서는 지정된 파장을 가진 트랜시버를 colored optical transceivers 어떤 파장에도 사용할 수있는 트랜시버는 colorless transceiver. 처리 서비스가 스토리지를 프로비저닝하고 고안하는 컬러 광 트랜시버를 사용하는 것은 복잡합니다.

AWG 구성 요소는 이로 인해 온도에 민감합니다. WDMPON은 광 트랜시버의 파장과 연결 AWG 포트 간의 실시간 일관성과 로컬 AWG의 포트 파장 (CO) 간의 실시간 일관성 문제를 해결해야합니다. 원격 AWG의 포트.

ODSM-PON

ODSM-PON에서 네트워크는 활성 WDM 스플리터 인 하나의 변경을 제외하고 CO에서 사용자 구내로 변경되지 않습니다. WDM 스플리터는 수동 스플리터를 대체하는 OLT와 ONT 사이에 배치됩니다. ODSM-PON에서 다운 스트림은 WDM을 채택합니다. 즉, ONT에 대한 데이터는 다른 ONT에 대해 다른 파장을 사용하고 업스트림에서는 ODSN-PON이 동적 TDMA + WDMA 기술을 채택합니다.

XGPON 표준

다음 표는 XGPON 표준을 설명합니다.

릴리스 시간 버전
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 − 2005 년에 표준화 된 ITU 및 FSAN, G.984 × 시리즈 표준 준수.

NGPON1 −

  • G.987 / G.988 XGPON 표준은 2011 년에 발표되었습니다.

  • 2.5Gbps 업스트림 / 10Gbps 다운 스트림으로 XGPON을 표준화했습니다.

  • GPON과 XGPON은 하나의 네트워크에서 공존하기 위해 서로 다른 파장을 사용합니다.

NGPON2 −

  • PON 기술의 개방형 표준 인 기존 ODN 네트워크와의 호환성을 고려하지 마십시오.

  • 이제 WDM PON 및 40G PON에 중점을 둡니다.

XG-PON1의 주요 기능

다음 표는 XG-PON1의 주요 기능을 설명합니다.

안건 요구 사항
다운 스트림 (DS) 속도 공칭 10Gbit / s
업스트림 (미국) 속도 공칭 2.5Gbit / s 미국 속도가 10Gbit / s 인 XG-PON은 XGPON2로 표시됩니다. 향후 연구를위한 것입니다.
다중화 방법 TDM (DS) / TDMA (미국)
손실 예산 29dB 및 31dB (공칭 등급) 확장 수업은 향후 공부를위한 것입니다.
분할 비율 1:64 이상 (논리 계층에서 1 : 256 이상)
섬유 거리 20Km (60Km 이상의 논리적 거리)
공존 GPON 사용 (1310 / 1490nm) RF 비디오 사용 (1550nm)

XG-PON 광 파워 클래스

다음 표는 XG-PON 광 전력 등급의 최소 및 최대 손실을 설명합니다.

'Nominal1'클래스 (N1 클래스) 'Nominal2'클래스 (N2 클래스) 'Extended1'클래스 (E1 클래스) 'Extended2'클래스 (E2 클래스)
최소 손실 14dB 16dB 18dB 20dB
최대 손실 29dB 31dB 33dB 35dB

이 장에서는 ODN (Optical Distribution Network)에서 분할 비율, 최대 도달 범위 및 트래픽 관리가 무엇인지 이해하겠습니다.

ONT 입력에 대한 OLT 광 포트 사이의 최대 허용 광 전력 감쇠는 28dB이며, 소위 클래스 B 광 네트워크 요소를 활용합니다. ODN Class A, B, C는 주로 '광 송신기 출력'과 '비트 레이트 광 수신기 감도'로 구분됩니다. 클래스 A는 최소 광학 예산을 제공하고 클래스 C는 가장 높은 비용을 제공하지만 비용면에서는 동일한 순서입니다. 최대 1:64 분할 비율의 경우 클래스 B 광학 장치는 일반적으로 상업용으로 배포됩니다.

클래스 A, B 및 C ODN 광학 장치의 비교는 아래 표에 나와 있습니다.

ODN 클래스 A, B 및 C 광학 비교

S. 아니. 매개 변수 단위 클래스 A 클래스 B 클래스 C 비고
1 감쇠 범위 (ITU-T Rec. G.982) dB 5 – 20 10 ~ 25 15 ~ 30
2 2488 Mbps downstream direction
2.1 OLT Transmitter
2.1.1 평균 발사 전력 MIN dBm 0 +5 +3 단일 섬유
2.1.2 평균 발사 전력 MAX dBm +4 +9 +7 단일 섬유
2.1.3 평균 발사 전력 MIN dBm 0 +5 +3 이중 섬유
2.1.4 2.1.4 평균 발사 전력 MAX dBm +4 +9 +7 이중 섬유
2.2 ONU Receiver
2.2.1 최소 감도 dBm -21 -21 -28 단일 섬유
2.2.2 최소 과부하 dBm -1 -1 -8 단일 섬유
2.2.3 최소 감도 dBm -21 -21 -28 이중 섬유
2.2.4 최소 과부하 dBm -1 -1 -8 이중 섬유
3 1244 Mbps upstream direction
3.1 ONU Transmitter
3.1.1 평균 발사 전력 MIN dBm -삼 -2 +2 단일 섬유
3.1.2 평균 발사 전력 MAX dBm +2 +3 +7 단일 섬유
3.1.3 평균 발사 전력 MIN dBm -삼 -2 +2 이중 섬유
3.1.4 평균 발사 전력 MAX dBm +2 +3 +7 이중 섬유
3.2 OLT Receiver
3.2.1 최소 감도 dBm -24 -28 -29 단일 섬유
3.2.2 최소 과부하 dBm -삼 -7 -8 단일 섬유
3.2.3 최소 감도 dBm -24 -28 -29 이중 섬유
3.2.4 최소 과부하 dBm -삼 -7 -8 이중 섬유

광 신호 분할

OLT에서 시작하는 단일 파이버는 수동 광 분배기를 통해 분할되어 64 개의 고객 전제 ONT를 지원합니다. 동일한 광섬유가 다운 스트림 (OLT에서 ONT) 및 업스트림 (ONT에서 OLT) 비트 스트림 즉, 2.488Mbps / 1490nm (1480 ~ 1500nm 창) 및 1.244Mbps / 1310nm (1260-1360nm 창)을 모두 전송합니다. .

TV 서비스 용 RF 오버레이

TV 신호 (위성 헤드 엔드에서 파생 됨)는 RF 오버레이 하위 시스템을 통해 FTTx 시스템에 도입 된 동일한 (또는 추가) 광섬유에서 1550nm의 세 번째 광학 파장으로 선택적으로 브로드 캐스트됩니다. CATV 신호는 EDFA에 의해 증폭 된 후 GPON 신호와 결합 될 수 있습니다. RF CATV 신호는 1550nm 파장으로 변조됩니다. 이는 De-mux 기능을 통해 추출되고 ONT 내부에 구축되며 STB / TV 용 백플레인 서비스 연결로 라우팅됩니다.