FTTH - Szybki przewodnik

Dostęp do technologii sieciowych jest zwykle możliwy na dwa sposoby, tj Fixed a drugi to Wirelesssposób. W tym samouczku omówimy metodę „Naprawiono”, technicznie nazywaną metodąFTTH Technologia.

Co to jest FTTH?

Fiber to the Home lub po prostu FTTHto technologia wykorzystująca światłowód bezpośrednio od punktu centralnego do lokalu mieszkalnego (jak pokazano na poniższym obrazku). Zapewnia nieprzerwane szybkie łącze internetowe. Tutaj „H” obejmuje zarówno dom, jak i małą firmę.

FTTH to najlepsze rozwiązanie dostępu światłowodowego, w którym każdy abonent jest podłączony do światłowodu. Opcje wdrażania omówione w tym samouczku są oparte na pełnej ścieżce światłowodu zOptical Line Termination (OLT) prawo do lokalu abonenta.

Ten wybór ułatwia świadczenie usług i treści o dużej przepustowości każdemu klientowi oraz zapewnia maksymalną przepustowość dla przyszłych wymagań nowych usług. Dlatego nie uwzględniono opcji hybrydowych obejmujących „częściowo” sieci światłowodowe i „częściowo” miedziane sieci infrastrukturalne.

Jako dostęp do domu za pośrednictwem światłowodu, scenariusz Fiber to The Home (FTTH) dotyczy głównie jednostki jednorodzinnej (SFU), zapewniając stosunkowo niewielką liczbę portów, w tym następujące typy - POTS, 10/100/1000 BASE- T i RF (18 dBmV).

Metoda światłowodu może być wdrożona na dwa sposoby: metoda aktywna i metoda pasywna. Obecne masowe wdrażanie FTTH opiera się na metodzie pasywnej. Dlatego omówmy szczegółowo metodę pasywną.

Passive Method - Dwie typowe technologie stosowane w tej metodzie to Ethernet Passive Optical Network (EPON) i Gigabit-capable Passive Optical Networks(GPON). Zobacz poniższy obraz.

  • Very high bit rate digital subscriber loop(VDSL) obsługuje maksymalną przepływność 55 bps. VDSL2 ma lepszą QoS i lepszy SNR.

  • ADSL (asymetryczna cyfrowa linia abonencka) obsługuje maksymalną przepływność 8 Mb / s, jednak ADSL2 może osiągnąć do 12 Mb / s.

  • SHDSL oznacza symmetric high bit rate digital subscriber line. Im większa średnica telefonu, tym większa odległość może on osiągnąć. Szybkość transmisji zależy od średnicy przewodu telefonicznego.

  • Integrated service digital network (ISDN) jest oparty na sieci z komutacją łączy.

Dlaczego FTTH?

Światłowód ma wiele zalet w stosunku do poprzednich technologii (miedź). Najważniejsze z nich to:

  • Ogromna pojemność przenoszenia informacji
  • Łatwa aktualizacja
  • Łatwe do zainstalowania
  • Umożliwia w pełni symetryczne usługi
  • Zmniejsza koszty eksploatacji i konserwacji
  • Obejmuje bardzo duże odległości
  • Mocne, elastyczne i niezawodne
  • Pozwala na kable o małej średnicy i lekkie
  • Bezpieczne i bezpieczne
  • Odporny na zakłócenia elektromagnetyczne (EMI)
  • Niższy koszt

W poniższej tabeli wymieniono zaawansowane usługi, które mogą być świadczone przez FTTH, wraz z ich przepustowością.

Usługi Pasmo
Pobieranie danych 10 Mb / s
VoIP i wideokonferencja 1 Mb / s
Muzyka na żądanie, treści multimedialne 2 Mb / s
Gry online 1 Mb / s
Telewizja cyfrowa SD 3 Mb / s
Telewizja cyfrowa HD 8 Mb / s
Dodatkowe kanały telewizyjne 16 Mb / s

FTTH kontra xDSL

Poniższa tabela przedstawia typowe porównanie urządzeń FTTH i xDSL pod względem przepustowości i odległości (maksymalny zasięg) -

Transport ADSL ADSL2 ADSL2 + VDSL VDSL2 FTTH PON
Max bandwidth D: 8 M. 12M 24M 55M 100 M. 100+
U: 1 M. 3,5 mln 1 M. 19M 100 M. 100+
Distance 3-5 km <= 1,3 km <= 100 km
  • Odległość ma ogromny wpływ na wydajność xDSL.

  • Odległość nie stanowi problemu dla FTTH, ponieważ maksymalny zasięg to ponad 20 km.

  • FTTH obsługuje wszystkie dostępne usługi.

Odległość i przepustowość

Poniższe punkty wyjaśniają parametry odległości i przepustowości -

  • ISDN - 2B + D = 2 × 64 + 16 = 144 Kb / s
  • HDSDN - standard amerykański 0,51 mm, 2 M maks. 5 km.
  • ADSL - 3-5 km 8 Mb / s
  • ADSL2 - 3-5 km 12 Mb / s
  • ADSL2 + - 3-5 km 24 Mb / s
  • VDSL - ≤ 1,3 km, 55 Mb / s; VDSL2 upstream / downstream 100 Mbps

Terminologie FTTH

Omówmy teraz pokrótce terminologię zwykle kojarzoną z FTTH.

Różnicowa odległość światłowodów

OLT jest podłączony do kilku ONU / ONT. Różnica odległości światłowodu to różnica odległości między najbliższym i najdalszym ONU / ONT od OLT. W GPONmaximum differential fiber distance is 20 kms. Ma to wpływ na wielkość okna dystansowego i jest to zgodne z ITU-T G.983.1.

Zasięg logiczny

Zasięg logiczny definiuje się jako maksymalną odległość, jaką można pokonać dla określonego systemu transmisji, niezależnie od budżetu optycznego. Ponieważ zasięg logiczny to maksymalna odległość między ONU / ONT i OLT, z wyjątkiem ograniczenia warstwy fizycznej - w GPONmaximum logical reach is defined as 60 kms.

Średnie opóźnienie przesyłania sygnału

Średnie opóźnienie przesyłania sygnału jest średnią wartości opóźnienia w górę iw dół między punktami odniesienia. Wartość ta jest określana przez pomiar opóźnienia w obie strony, a następnie dzielenie przez 2. GPON musi uwzględniać usługi, które wymagają maksymalnego średniego opóźnienia przesyłania sygnału wynoszącego 1,5 ms. W szczególności system GPON musi mieć maksymalny średni czas opóźnienia przesyłania sygnału mniejszy niż 1,5 Ms między punktami odniesienia TV.

Optyczna sieć dostępowa (OAN)

Optical Access Network to sieć dostępowa po stronie sieci, znana również jako SNI (Service Network Interface). Porty up-link OLT łączą się z pierścieniem przełączającym L2 sieci dostępowej. Wszystkie inne komponenty pośrednie, takie jak ODF / FDMS podłączone do SNI, są objęte siecią dostępu optycznego.

Optyczna sieć dystrybucyjna (ODN)

W technologii PON w kierunku downstream wszystkie elementy pasywne od portu PON OLT do portu PON ONT podlegają optycznej sieci dystrybucyjnej. Zwykle do tej kategorii należą Splitter i ODF / FDMS.

Optyczne zakończenie linii (OLT)

Sprzęt biura centralnego (CO) zapewnia PON różne interfejsy sieciowe. Jeden OLT obsługuje wiele ONT przez transmisję PON Downstream, tj. Od OLT do ONT jest zwykle TDM. Ruch upstream, tj. Z ONT do OLT jest zwykle TDMA. System PON może być symetryczny lub asymetryczny.

Zakończenie sieci optycznej (ONT) / Jednostka sieci optycznej (ONU)

Zakończenie sieci optycznej to urządzenie w siedzibie klienta, które zapewnia klientowi interfejsy użytkownika.

Zasięg fizyczny

Zasięg fizyczny definiuje się jako maksymalną odległość fizyczną, jaką można osiągnąć dla określonego systemu przesyłowego. „Zasięg fizyczny” to maksymalna fizyczna odległość między ONU / ONT a OLT. W GPON zdefiniowano dwie opcje zasięgu fizycznego: 10 km i 20 km.

Usługa

Usługa jest definiowana jako usługa sieciowa wymagana przez operatorów. Usługa opisywana jest nazwą, która jest wyraźnie rozpoznawalna przez wszystkich, niezależnie od tego, czy jest to nazwa struktury ramki, czy nazwa ogólna.

Szybkość transmisji

GPON dąży do prędkości transmisji większych lub równych 1,2 Gb / s. W związku z tym GPON identyfikuje dwie kombinacje prędkości transmisji w następujący sposób -

  • 1,2 Gbps w górę, 2,4 Gbps w dół
  • 2,4 Gbps w górę, 2,4 Gbps w dół

Najważniejsza przepływność to 1,2 Gbps upstream i 2,4 Gbps downstream, co stanowi prawie całość wdrożonych i planowanych wdrożeń systemów GPON.

Współczynnik podziału

Im większy współczynnik podziału dla GPON, tym bardziej ekonomiczny z punktu widzenia kosztów. Jednak większy współczynnik podziału oznacza większą moc optyczną i podział pasma, co stwarza potrzebę zwiększonego budżetu mocy w celu obsługi zasięgu fizycznego.

Split ratios of up to 1:64 are realistic for the physical layer, given current technology. Jednak przewidując dalszą ewolucję modułów optycznych, warstwa TC musi uwzględniać współczynniki podziału do 1: 128.

Ceny danych

PON DS (Mb / s) Stany Zjednoczone (Mb / s)
BPON 155,52 155,52
Poprawka 1 622.08 155,52
622.08 622.08
Poprawka 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 jest Passive Optical Networkwyposażony w architekturę od jednego do wielu punktów. Jak pokazano na poniższym rysunku, składa się z optycznego terminala liniowego (OLT), optycznej jednostki sieciowej i pasywnego rozdzielacza optycznego.

Historia PON

Pierwsza działalność w ramach pasywnej sieci optycznej (PON) została zainicjowana przez grupę FSAN w połowie lat 90. Początkowy standard obejmował transmisję 155 Mb / s w oparciu o ATM znany jakoAPON/BPONstandard. Później standard został rozszerzony, aby objąć 622 Mb / s.

W 2001 roku IEEE rozpoczął opracowywanie standardu opartego na sieci Ethernet znanego jako EPON.

W 2001 roku grupa FSAN rozpoczęła opracowywanie standardu prędkości gigabitowej, tj. GPONdo ratyfikacji przez ITU-T.

Architektura sieci PON

Poniższa ilustracja przedstawia architekturę sieciową PON -

Gdzie,

  • SNI - Interfejs węzła serwisowego

  • IFPON - Interfejs dla PON

  • UNI - Interfejs węzła użytkownika

Jak pokazano na powyższej ilustracji, ODN można skonfigurować z jednym lub wieloma rozgałęźnikami z kilkoma kaskadami.

PON - multipleksowanie

PON wykorzystuje WDM do realizacji dwukierunkowego transportu na pojedynczym włóknie (patrz ilustracja poniżej) -

Aby rozróżnić sygnały w dwóch różnych kierunkach, przyjęto dwie technologie multipleksowania, które są -

  • TDM

  • TDMA

Omówmy je szczegółowo -

Time Division Multiplexing (TDM)for downstream - Jest to technika przesyłania i odbierania oddzielnych sygnałów wspólną ścieżką sygnałową. W tym celu wykorzystuje zsynchronizowane przełączniki na każdym końcu linii transmisyjnej; w rezultacie każdy sygnał pojawia się na linii tylko przez ułamek czasu w naprzemiennym wzorze.

Time Division Multiple Access () dla upstream - technika ta ułatwia wielu użytkownikom współdzielenie tego samego kanału częstotliwości przez podzielenie sygnału na różne szczeliny czasowe.

PON: Downstream

Broadcasting mode- Dane zstępujące są transmitowane do wszystkich ONU. Ale w ONU przetwarzany jest tylko określony pakiet, a pozostałe pakiety są odrzucane.

PON: Upstream (tryb TDMA)

Poniższa ilustracja przedstawia tryb TDMA.

Poniższa ilustracja przedstawia obie technologie razem -

Terminologie PON

Poniżej znajdują się terminologie PON -

  • ODN(Optical Distribution Network) - ODN realizuje transmisję optyczną z OLT do użytkowników i odwrotnie. Wykorzystuje pasywne elementy optyczne.

  • OLT (Zakończenie linii optycznej) - OLT jest punktem końcowym dostawcy usług PON i jest umieszczony w CO lub końcu czołowym.

  • ONT/ONU(Zakończenie sieci optycznej) - ONT to urządzenie kończące PON i przedstawiające użytkownikowi natywne interfejsy usług. ONT zazwyczaj znajduje się w siedzibie klienta.

Sieć dostępu PON

Pasywna sieć optyczna (PON) to zasadniczo opłacalny system dostępu oparty na światłowodach, który zapewnia usługi triple play (głos, wideo i dane) zarówno klientom biznesowym, jak i indywidualnym. Poza tym prosta topologia pokazana na poniższej ilustracji, PON może pracować w innych topologiach. Na przykład - rozdzielanie magistralowe lub liniowe, rozproszone itp.

Różne typy używanych topologii zależą od profilu dystrybucji klienta.

ONT można podłączyć do PON w dowolny sposób, o ile -

  • Budżet optyczny od ONT do OLT i odwrotnie jest osiągnięty.

  • Spełniono specyfikację maksymalnej odległości różnicowej między różnymi ONT.

  • Długość światłowodu od ONT do OLT mieści się w dopuszczalnym zakresie.

  • Limit maksymalnej liczby ONT, które może obsługiwać system PON nie został przekroczony.

Moduły pasywne w PON

Poniżej znajdują się moduły pasywne w systemie PON -

  • Łącznik WDM
  • Rozdzielacz 1 × N.
  • Światłowód i kabel
  • Connector
  • ODF/Cabinet/Subrack

Aktywne moduły w PON

Poniżej znajdują się aktywne moduły w systemie PON -

In OLT −

  • Nadajnik laserowy (1490-nm)
  • Odbiorniki laserowe (1310 nm)
  • Do aplikacji CATV
  • Wzmacniacz laserowy (1550-nm)
  • EDFA do wzmacniania sygnału wideo

In ONU −

  • X`Power / bateria do ONU
  • Nadajnik laserowy (1310 nm)
  • Odbiorniki laserowe (1490-nm)
  • Odbiorniki sygnału CATV (1550-nm)

W następnym rozdziale zrozumiemy, czym są gigabitowe pasywne sieci optyczne.

GPON (Gigabit Passive Optical Networks) to system optyczny dla sieci dostępowych, oparty na specyfikacjach ITU-T G.984seria. Może zapewnić zasięg 20 km przy budżecie optycznym 28 dB (pokazanym na poniższej ilustracji) dzięki zastosowaniu optyki klasy B + ze współczynnikiem podziału 1:32.

System GPON obsługuje następujące stawki -

  • 155 Mbps wysyłania, 1,24416 Gbps pobierania danych
  • 622 Mbps wysyłania, 1,24416 Gbps pobierania danych
  • 1,24416 Gbps wysyłania, 1,24416 Gbps pobierania danych
  • 155 Mb / s w górę, 2,48832 Gb / s w dół
  • 622 Mbps w górę, 2,48832 Gbps w dół
  • 1,24416 Gbps w górę, 2,48832 Gbps w dół
  • 2,48832 Gb / s w górę, 2,48832 Gb / s w dół

GPON obsługuje hermetyzację ATM i GEM. GEM (GPON Encapsulation Method) obsługuje zarówno natywne TDM, jak i dane.

Funkcje GPON

Ta ewolucyjna technologia oparta jest na BPON GEM. Oto jego cechy -

Transmisja zstępująca

  • 2,4 Gb / s
  • BW dla jednego ONT wystarcza do dostarczenia wielu sygnałów HDTV
  • QOS pozwala na ruch wrażliwy na opóźnienia (głos)

Transmisja upstream

  • 1,24 Gb / s
  • Można zagwarantować minimalne BW
  • Niewykorzystane przedziały czasowe można przypisać ciężkim użytkownikom
  • QoS pozwala opóźnić wrażliwy ruch (głos)

Dlaczego GPON?

GPON zapewnia zintegrowane rozwiązania usługowe, takie jak -

  • Obsługuje usługi Triple Play.

  • Aby zlikwidować przeszkodę związaną z przepustowością dostępu przez skrętkę, obsługuje transmisję o dużej przepustowości.

  • Zmniejsza węzły sieci.

  • Obsługuje zasięg serwisowy do 20 km.

Standardy GPON

Standardy GPON są oparte na poprzednich specyfikacjach BPON. Specyfikacje są -

  • G.984.1 - W niniejszym dokumencie opisano ogólną charakterystykę pasywnej sieci optycznej z obsługą gigabitów.

  • G.984.2 - W tym dokumencie opisano specyfikację warstwy pasywnej sieci optycznej z obsługą gigabitów i warstwy zależnej od nośnika.

  • G.984.3 - W tym dokumencie opisano specyfikację warstwy konwergencji pasywnej transmisji optycznej z obsługą gigabitów.
  • G.984.4 - W tym dokumencie opisano specyfikację interfejsu zarządzania i sterowania ONT z obsługą gigabitów pasywnych sieci optycznych (OMCI).

Architektura GPON

GPON OLT obsługuje wiele ONT przez port PON. Transmisja zstępująca, tj. Z OLT do ONT, jest zwykle TDM; podczas gdy ruch upstream, tj. z ONT do OLT, to zwykle TDMA.

System PON może być symetryczny lub asymetryczny. Infrastruktura PON i światłowodowa może również służyć do obsługi dowolnej jednokierunkowej usługi dystrybucyjnej. Na przykład - wideo na innej długości fali.

Warstwa zależna od fizycznego nośnika GPON

G.984.2 to specyfikacja warstwy fizycznej systemu GPON. Warstwa fizyczna obejmuje obszary takie jak -

  • Wydajność optyczna pod względem szybkości transmisji danych.
  • Klasa elementów światłowodowych.
  • Synchronizacja i kontrola mocy optycznej.
  • Naprzód korekcja błędów.

Jednym z podstawowych wymagań układu optycznego jest zapewnienie elementów o wystarczającej zdolności do rozszerzenia sygnału optycznego do oczekiwanego zasięgu. Istnieją trzy kategorie lub klasy komponentów, które opierają się na mocy i wrażliwości. Klasy komponentów to -

  • Optyka klasy A: od 5 do 20 dB
  • Optyka klasy B: 10 do 25 dB
  • Optyka klasy C: od 15 do 30 dB

Złącze linii optycznej (OLT)

OLT zapewnia interfejs węzła usług (SNI) (zwykle interfejsy Ethernet LAN 1 Gb / si / lub 10 Gb / s) w kierunku sieci rdzeniowej i steruje GPON. OLT składa się z trzech głównych części -

  • Funkcja interfejsu portu serwisowego
  • Funkcja połączenia krzyżowego
  • Interfejs optycznej sieci dystrybucyjnej (ODN)

Poniższa ilustracja przedstawia typowy schemat bloku funkcjonalnego OLT.

PON Core Shell

Powłoka PON Core składa się z dwóch części. Pierwsza część toODN interface function a część jest PON TC function. Funkcja PON TC obejmuje OAM, kontrolę dostępu do mediów, ramkowanie, DBA, wyznaczenie jednostki danych protokołu (PDU) dla funkcji cross-connect i do zarządzania ONU.

  • Cross-connect shell - Ta powłoka zapewnia ścieżkę komunikacyjną między powłoką rdzeniową PON a powłoką usługową.

  • Service shell - Ta powłoka służy do tłumaczenia między interfejsami serwisowymi a interfejsem ramki TC sekcji PON.

ONU / ONT

Plik Optical Network Unit(ONU) działa z pojedynczym interfejsem PON lub maksymalnie dwoma interfejsami w celu ochrony łącza. W przypadku odcięcia dowolnego włókna z tych dwóch włókien, dostęp do ONU można uzyskać przez inne włókno. Nazywa się to ochroną PON lub ochroną łącza. Ochrona łącza jest również znana jakolink aggregation, który może chronić łącze, a jednocześnie może agregować ruch.

Obsługa MUX i DEMUXfunkcja łączy urządzenia Klienta ze stroną PON. Terminal sieci optycznej (ONT) jest przeznaczony do użytku przez jednego abonenta, podczas gdy ONU (jednostka sieci optycznej) jest przeznaczony do użytku przez wielu abonentów. Splittery pozwalają na współdzielenie PON przez maksymalnie 128 ONT lub ONU.

Interfejsy ONT / ONU

Terminal sieci optycznej (ONT), który jest podłączony do OLT po stronie łącza uplink w celu obsługi interfejsu sieciowego, ma wiele portów interfejsu użytkownika i sieci. Zazwyczaj będą cztery porty FE / GE w kierunku UNI.

  • UNI Ports for Residential ONT - Zazwyczaj interfejsy usług abonenckich, takie jak szybki Internet 10 / 100Base-T (HSI) i wideo przez IP, koncentryczne RF dla systemów nakładek wideo RF oraz analogowe interfejsy telefoniczne FXS dla głosu VoIP PSTN.

  • UNI ports for a business ONT - Oprócz powyższego może również zawierać routery 10/100 / 100Base-T i interfejsy przełączników L2 / L3 oraz PBX DS1 / E1 dla kluczowych systemów.

Jednostka sieci optycznej (ONU) kończy światłowód GPON i ma znacznie więcej interfejsu sieciowego użytkownika (UNI) dla wielu abonentów. Interfejs UNI może byćADSL2+, VDSL2, Power Line, MoCA lub HPNAoraz odległość do abonenta (10/100 Base-T jest ograniczona do 100 m, czyli 330 stóp).

W zależności od rodzaju portów interfejsu, UN UNImoże nie być w stanie podłączyć się bezpośrednio do urządzenia CPE abonenta. W tym przypadku UN UNI łączy się z zakończeniem sieci (NT), które jest umieszczone w końcowej lokalizacji abonenta. NT kończy sprzęt CPE abonenta, taki jak komputer PC, router bezprzewodowy, telefon, dekoder wideo IP lub dekoder, wideo RF itp.

Zasadniczo ONT łączy w sobie funkcję ONU i NT w jednym urządzeniu. Ta kombinacja dwóch; razem czyni ONT najbardziej opłacalnym rozwiązaniem do świadczenia usług GPON lokalnym i jednorodzinnym, małym i średnim przedsiębiorstwom. Jeśli jednak klient na terenie kampusu to studenci, hostele, szkoły, uczelnie, szpitale lub biura korporacji, gdzie już jest ułożony kabel miedziany CAT-5, ONU może służyć jako bardziej odpowiednie rozwiązanie.

Optyczna sieć dystrybucyjna

GPON ODN, składający się z jednomodowego światłowodu i kabla; światłowodowe kable taśmowe, spojenia, złącza optyczne, pasywne rozgałęźniki optyczne i pasywne elementy rozgałęziające są bardzo pasywne.

Splittery optyczne ODN dzielą pojedyncze włókno na wiele włókien docierających do różnych budynków i poszczególnych domów. Rozdzielacze mogą być umieszczone w dowolnym miejscu w ODN, od Centrali (CO) / Lokalnej Giełdy (LE) do siedziby klienta i mogą mieć dowolną wielkość. Rozgałęźniki są oznaczone jako [n: m], gdzie „n” to liczba wejść (w kierunku OLT) = 1 lub 2, a „m” to liczba wyjść (w kierunku ONT) = 2,4,8,16 , 32,64.

Multipleksowanie / kadrowanie GPON

Multipleksowanie lub ramkowanie GPON wyjaśniono za pomocą następujących czynników.

Metoda enkapsulacji GPON (GEM)

Jest to schemat transportu danych w określonej warstwie konwergencji transmisji GPON. GEM zapewnia zorientowany połączeniowo mechanizm ramkowania o zmiennej długości do transportu usług danych w pasywnej sieci optycznej (PON). GEM został zaprojektowany tak, aby był niezależny od typu interfejsu węzła usługowego w OLT, a także od typów interfejsów UNI w jednostkach ONU.

Downstream Traffic (OLT w kierunku ONU / ONT)

Dla downstream traffic, funkcje multipleksowania ruchu są scentralizowane w OLT. Identyfikator portu GEM, w postaci 12-bitowej liczby przypisanej przez OLT do poszczególnych połączeń logicznych, identyfikuje ramki GEM, które należą do różnych dalszych połączeń logicznych. Każda jednostka ONU filtruje zstępujące ramki GEM na podstawie ich identyfikatorów portów GEM i przetwarza tylko ramki GEM, które należą do jednostki ONU.

Ruch upstream (ONU / ONT w kierunku OLT)

Jednostki przenoszące ruch w ONU otrzymują możliwość transmisji w górę (lub alokację pasma) przez OLT. Te jednostki ruchome są identyfikowane przezallocation IDs(Alloc-IDs). Identyfikator alokacji (Alloc-ID) to 12-bitowa liczba, którą OLT przypisuje do ONU w celu identyfikacji jednostki przenoszącej ruch. Jest odbiorcą alokacji przepustowości upstream w ONU.

Alokacje pasma dla różnych identyfikatorów Alloc-ID są multipleksowane w czasie, jak określono przez OLT w mapach przepustowości przesyłanych w dół. W ramach każdego przydziału przepustowości jednostka ONU używa identyfikatora portu GEM jako klucza multipleksowania do identyfikacji ramek GEM, które należą do różnych połączeń logicznych w górę.

ZA Transmission container(T-CONT) to obiekt ONU reprezentujący grupę połączeń logicznych. Pojawia się jako pojedyncza jednostka w celu przypisania przepustowości w górę w sieci PON. W oparciu o schemat mapowania ruch usługowy jest przenoszony do różnych portów GEM, a następnie do różnych T-CONT.

Mapowanie między portem GEM a T-CONT jest elastyczne. Port GEM może odpowiadać T-CONT; lub wiele portów GEM może odpowiadać temu samemu T-CONT.

Warstwa konwergencji transmisji G-PON (GTC)

Warstwa protokołu zestawu protokołów G-PON umieszczona między physical media dependent(PMD) i klienci G-PON. Warstwa GTC składa się z podwarstwy ramkowania GTC i podwarstwy adaptacyjnej GTC.

W kierunku w dół ramki GEM są przenoszone w ładunku GTC, który dociera do wszystkich jednostek ONU. Warstwa podrzędna ramkowania ONU wyodrębnia ramki, a adapter GEM TC filtruje ramki na podstawie ich 12-bitowego identyfikatora portu. Do funkcji klienta GEM są przepuszczane tylko ramki z odpowiednimi identyfikatorami portów.

W kierunku w górę ruch GEM jest przenoszony przez jeden lub więcej T-CONT. OLT odbiera transmisję związaną z T-CONT, a ramki są przekazywane do adaptera GEM TC, a następnie do klienta GEM.

Ramowanie warstw GTC

Plik downstream framema czas trwania 125 mikrosekund i ma 38880 bajtów długości, co odpowiada pobieranej szybkości transmisji danych wynoszącej 2,48832 Gbit / s. Downstream GTC frame składa się z fizycznego bloku sterującego downstream (PCBd) i sekcji GTC payload.

Ramki konwergencji transmisji GPON mają zawsze długość 125 ms -

  • 19440 bajtów / ramkę dla szybkości 1244,16
  • 38880 bajtów / ramkę dla szybkości 2488,32

Każda ramka GTC składa się z fizycznego bloku sterującego pobierającego + ładunek

  • PCBd zawiera informacje o synchronizacji, OAM, DBA itp.

Ładunek może mieć partycje ATM i GEM (jedną lub obie)

Plik upstream GTC frameczas trwania wynosi 125 μs. W systemach G-PON z łączem nadrzędnym 1,24416 Gbit / s rozmiar ramki upstream GTC wynosi 19 440 bajtów. Każda ramka upstream zawiera pewną liczbę impulsów transmisji pochodzących z jednej lub więcej jednostek ONU.

Każdy pakiet transmisji upstream zawiera sekcję upstream warstwy fizycznej (PLOu) i jeden lub więcej przedziałów alokacji przepustowości skojarzonych z indywidualnymi identyfikatorami Alloc-ID. Zstępująca ramka GTC zapewnia wspólne odniesienie czasowe dla PON i wspólną sygnalizację sterującą dla łącza w górę.

Ładunki GPON

Ładunek GTC potencjalnie ma dwie sekcje -

  • Partycja ATM (długość Alen * 53 bajty)
  • Partycja GEM (teraz preferowana metoda)

Partycja ATM

Partycja ATM ma następujące cechy.

  • Alen (12 bitów) jest określony w PCBd.
  • Alen określa liczbę komórek 53B w partycji ATM.
  • Jeśli Alen = 0, to nie ma partycji ATM.
  • Jeśli Alen = długość ładunku / 53, to brak partycji GEM.
  • Komórki ATM są wyrównane do ramki GTC.
  • ONU akceptują komórki ATM na podstawie VPI w nagłówku ATM.

Partycja GEM

Partycja GEM ma następujące cechy.

  • W przeciwieństwie do komórek ATM, ramki wyznaczone przez GEM mogą mieć dowolną długość.
  • W partycji GEM może znajdować się dowolna liczba ramek GEM.
  • ONU akceptują ramki GEM na podstawie 12b Port-ID w nagłówku GEM.

Tryb enkapsulacji GPON

Powszechną skargą na BPON była nieefektywność z powodu podatku od komórek ATM. GEM jest podobny do ATM. Posiada złącze o stałym rozmiarze chronione HEC. Jednak pozwala uniknąć dużego narzutu, zezwalając na ramki o zmiennej długości. GEM jest generyczny - obsługiwany jest dowolny typ pakietu (a nawet TDM). GEM obsługuje fragmentację i ponowny montaż.

GEM jest oparty na GFP, a nagłówek zawiera następujące pola -

  • Wskaźnik długości ładunku - długość ładunku w bajtach.
  • Identyfikator portu - identyfikuje docelową jednostkę ONU.
  • Wskaźnik typu ładunku (GEM OAM, wskazanie przeciążenia / fragmentacji).
  • Pole korekcji błędów nagłówka (kod BCH (39,12,2) + 1b parzystość)

Przed transmisją nagłówek GEM jest poddawany XOR z B6AB31E055.

Ethernet / TDM przez GEM

Podczas transportu ruchu Ethernet przez GEM

  • Hermetyzowana jest tylko ramka MAC (bez preambuły, SFD, EFD)
  • Ramka MAC może być pofragmentowana (patrz następny slajd).

Ethernet przez GEM

Podczas transportu ruchu TDM przez GEM -

  • Bufor wejściowy TDM odpytywany co 125 ms.
  • Bajty PLI TDM są wstawiane w pole ładunku.
  • Długość fragmentu TDM może różnić się o ± 1 bajt ze względu na przesunięcie częstotliwości.
  • Opóźnienie w obie strony ograniczone przez 3 ms.

TDM nad GEM

GEM może fragmentjego ładowność. Na przykład nie pofragmentowana ramka Ethernet, jak pokazano na poniższej ilustracji.

Poniższa ilustracja przedstawia pofragmentowaną ramkę Ethernet.

GEM fragmentuje ładunki z jednego z dwóch następujących powodów:

Reason 1 - Ramka GEM nie może stąpać po ramce GTC.

Reason 2 - Ramka GEM może być z góry opróżniona dla danych wrażliwych na opóźnienia.

Szyfrowanie GPON

OLT szyfruje przy użyciu AES-128 w trybie licznika. Szyfrowany jest tylko ładunek (nie nagłówki ATM lub GEM). Bloki szyfrujące są wyrównane do ramki GTC. Licznik jest współdzielony przez OLT i wszystkie ONU w następujący sposób -

  • 46b = 16b wewnątrz ramki + 30 bitów między ramkami.
  • Licznik wewnątrzramkowy zwiększa się co 4 bajty danych.
  • Zresetuj do zera na początku ramki DS GTC.

OLT i każdy ONU muszą uzgodnić unikalny klucz symetryczny. OLT pyta ONU o hasło (w PLOAMd). ONU przesyła nam hasło w sposób jawny (w PLOAMu) -

  • Klucz wysłano 3 razy w celu zapewnienia niezawodności

OLT informuje ONU o dokładnym czasie rozpoczęcia używania nowego klucza.

QoS - GPON

GPON wyraźnie traktuje QoS. Ramki o stałej długości ułatwiają QoS w aplikacjach wrażliwych na czas. Istnieje 5 typów kontenerów transmisyjnych -

  • Typ 1 - stały BW.
  • Typ 2 - gwarantowane BW.
  • Typ 3 - przydzielony BW + niezabezpieczony BW.
  • Typ 4 - najlepszy wysiłek.
  • Typ 5 - nadzbiór wszystkich powyższych.

GEM dodaje kilka funkcji QoS warstwy PON -

  • Fragmentacja umożliwia wywłaszczanie dużych ramek o niskim priorytecie.
  • PLI - jawna długość pakietu może być używana przez algorytmy kolejkowania.
  • Bity PTI niosą wskazania zatoru.

W następnym rozdziale zrozumiemy, czym jest pasywna sieć optyczna Ethernet.

Plik Ethernet Passive Optical Network(EPON) to PON enkapsulujący dane z Ethernetem i może oferować przepustowość od 1 Gb / s do 10 Gb / s. EPON jest zgodny z oryginalną architekturą PON. Tutaj DTE połączył się z pniem drzewa i wywołał jakoOptical Line Terminal (OLT), jak pokazano na poniższej ilustracji.

Zwykle znajduje się u dostawcy usług, a połączone gałęzie DTE są nazywane Optical Network Unit(ONU), znajdujący się w siedzibie abonenta. Sygnały z OLT przechodzą przez pasywny rozdzielacz, aby osiągnąć ONU i odwrotnie.

Ethernet w pierwszej mili

Proces standaryzacji rozpoczął się, gdy zadzwoniła nowa grupa analityczna Ethernet in the First Mile(EFM) została założona w listopadzie 2000 r., A jej głównym celem jest badanie światłowodu Ethernet punkt-wielopunkt (P2MP) z miedzią Ethernet. Ethernet przez światłowód punkt-punkt (P2P) i przez mechanizm operacyjny sieci, Administracja i konserwacja (OAM) w celu ułatwienia obsługi sieci i rozwiązywania problemów. Grupa robocza EFM kończy proces normalizacji wraz z ratyfikacją rozporządzeniaIEEE Std 802.3ah w czerwcu 2004.

Produkt firmy EFM (Ethernet w pierwszej mili). Technologia PON oparta na sieci Ethernet. Opiera się na głównym standardzie - IEEE 802.3ah. Oparty na protokole Multi-Point Control Protocol (MPCP), zdefiniowanym jako funkcja w warstwie podrzędnej kontroli MAC, w celu kontrolowania dostępu do topologii P2MP.

Podstawą protokołu EPON / MPCP jest pod-warstwa emulacji punkt-punkt (P2P). Jego szybkość transmisji jest → symetryczna 1,25G; odległość : 10 KM / 20 KM; współczynnik podziału :> 1:32. EFM wskazuje na wiele zalet EPON opartego na technologii Ethernet jako podstawowej technologii, w tym dojrzałość protokołów, prostotę technologii, elastyczność rozszerzeń i orientację na użytkownika.

System EPON nie wybiera drogiego sprzętu ATM i urządzeń SONET, dzięki czemu jest kompatybilny z istniejącą siecią Ethernet. Upraszcza strukturę systemu, obniża koszty i zapewnia elastyczność aktualizacji. Sprzedawcy sprzętu koncentrują się na optymalizacji funkcji i praktyczności.

Systemy bankomatowe BPON

Systemy oparte na BPON ATM okazały się bardzo nieefektywne, ponieważ zdecydowana większość ruchu w sieci dostępowej składa się z dużych ramek IP i różnych rozmiarów. Stworzył okazję do rozwoju EPON opartego na czystej sieci Ethernet,GigE password enjoying QoSoraz ekonomiczna integracja z innymi nowymi urządzeniami Ethernet. Ethernet okazał się z czasem idealnym transporterem dla ruchu IP.

W związku z tym standard IEEE 802.3ah 802.3 poinstruował grupę roboczą „Ethernet in the First Mile” dotyczącą opracowania standardów sieci dostępu typu punkt-punkt i punkt-wielopunkt, przy czym ta ostatnia wskazuje na Ethernet PON. EPON jest obecnie częścią standardu Ethernet.

Rozwój pasywnej sieci optycznej (GPON), czyli standardu wyposażonego w Gigabit (seria G.984), naprawdę rozpoczął się po propozycjach FSAN members (Quantum Bridge, Al)dla rozwiązania ATM / Ethernet PON. Gbps, który jest niezależny od protokołu, nie był zbyt popularny w grupie roboczej IEEE 802.3ah. FSAN zdecydował się realizować to jako inny konkurencyjny standard niż ITU.

EPON i GPON w dużej mierze czerpią z G.983, standardu BPON, jeśli chodzi o ogólne koncepcje, które dobrze się sprawdzają (obsługa PON Optical Distribution Network(ODN), plan długości fali i zastosowanie). Oba oferują własną wersję ulepszeń, aby pomieścić ramki IP / Ethernet o większym rozmiarze ze zmienną szybkością Gb / s.

Sieć dostępowa określona w standardzie IEEE 802.3ah Ethernet, znana również jako Ethernet w pierwszej mili. Sekcja piąta IEEE802.3ah stanowi standard IEEE 802.3, który odpowiada definicji usług i elementów protokołu. Umożliwia wymianę ramek w formacie IEEE 802.3 pomiędzy stacjami w abonenckiej sieci dostępowej.

Koncepcja EPON

EFM wprowadził koncepcję EPON, w której topologia sieci punkt-wielopunkt (P2MP) jest implementowana z pasywnymi rozgałęźnikami optycznymi. Jednak światłowód Ethernet typu punkt-punkt zapewnia największą przepustowość przy rozsądnych kosztach. Światłowód Ethernet typu punkt-wielopunkt zapewnia stosunkowo dużą przepustowość przy niższych kosztach. Celem IEEE Std 802.3ah było rozszerzenie zastosowania Ethernetu o dostępowe sieci abonenckie w celu zapewnienia znacznego wzrostu wydajności przy jednoczesnej minimalizacji kosztów eksploatacji i konserwacji sprzętu.

Zawarcie standardu IEEE 802.3ah EFM znacznie rozszerza zasięg i zasięg transportu Ethernet do zastosowania w sieciach dostępowych i metropolitalnych. Standard ten umożliwia dostawcom usług różnorodne elastyczne i efektywne kosztowo rozwiązania w zakresie świadczenia usług szerokopasmowych Ethernet w sieciach dostępowych i metropolitalnych.

EFM obejmuje rodzinę technologii, które różnią się rodzajem mediów i szybkością sygnalizacji - jest przeznaczony do wdrażania w sieciach typu lub wielu mediów FSM, a także do interakcji z mieszanymi 10/100/1000/10000 Mb / s sieci Ethernet. Dowolna topologia sieci zdefiniowana w IEEE 802.3 może być wykorzystana w siedzibie abonenta, a następnie podłączona do sieci dostępowej abonenta Ethernet. Technologia EFM pozwala na osiągnięcie maksymalnej elastyczności w różnych typach topologii.

IEEE Std 802.3ah

IEEE Std 802.3ah zawiera specyfikacje dla sieci dostępowych Ethernet abonenta, a IEEE Std 802.3ah EPON obsługuje nominalną prędkość około 1 Gb / s (z możliwością rozszerzenia do 10 Gb / s) dla każdego kanału. Są one definiowane przez dwie długości fal: adownstream wavelength i jeden dla wspólnych upstream kierunek między urządzeniami użytkownika.

EFM obsługuje łącza z pełnym dupleksem, dzięki czemu można zdefiniować uproszczoną kontrolę dostępu do mediów (MAC) w trybie pełnego dupleksu. Architektura Ethernet dzieli warstwę fizyczną naPhysical Medium Dependent (PMD), Physical Medium Attachment (PMA) i Physical Coding Sublayer (SZT.).

EPON implementuje topologię sieci P2MP z odpowiednimi rozszerzeniami dla kontroli MAC podwarstwy podkładu i uzgadniania oraz światłowodu pod warstwami zależnymi od medium fizycznego (PMD), aby wspierać tę topologię.

Warstwa fizyczna

W przypadku topologii P2MP EFM wprowadził rodzinę systemów sygnalizacyjnych dla warstwy fizycznej, które pochodzą z 1000BASE-X. Zawiera jednak rozszerzenia RS, PCS i PMA z opcjąforward error correction(FEC) pojemność. Podwarstwy 1000BASE-X PCS i PMA odwzorowują charakterystykę interfejsu. Podwarstwa PMD (w tym MDI) usługi oczekiwane przez uzgodnienie podkładu. 1000BASE-X można rozszerzyć tak, aby obsługiwał inne nośniki z pełnym dupleksem - wymaga tylko, aby środowisko było zgodne z poziomem PMD.

Interfejs średniego obciążenia (MDI)

Jest to interfejs między PMD a mediami fizycznymi. Opisuje sygnały, media fizyczne oraz interfejsy mechaniczne i elektryczne.

Zależne od medium fizycznego (PMD)

PMD odpowiada za interfejs do medium transmisyjnego. PMD generuje sygnały elektryczne lub optyczne w zależności od rodzaju podłączonego medium fizycznego. Połączenia 1000BASE-X przez PON do co najmniej 10 kilometrów i 20 kilometrów (podkłady 1000BASE-PX10 i 1000BASE-PX20 PMD) zapewniają P2MP.

W sieci PON Ethernet sufiksy D i U wskazują PMD na każdym końcu łącza, które transmituje w tych kierunkach i odbiera w przeciwnym kierunku, tj. Pojedynczy pobierający PMD jest identyfikowany jako 1000BASE-PX10-D i wysyłający 1000BASE-PX10 U PMD. Te same włókna są używane jednocześnie w obu kierunkach.

1000BASE-PX-U PMD lub 1000BASE-PX-D PMD jest podłączony do odpowiedniego PMA 1000BASE-X i do obsługi przez MDI. PMD jest opcjonalnie połączony z funkcjami zarządzania, do których można uzyskać dostęp przez interfejs zarządzania. Aby umożliwić rozbudowę w przypadku Ponów 10 km lub 20 km, zarówno 1000BASE-PX20-D 1000BASE-PX10 PMD, jak i PMDU są ze sobą kompatybilne.

Podłączenie medium fizycznego (PMA)

PMA obejmuje funkcje transmisji, odbioru, odzyskiwania zegara i wyrównywania. PMA zapewnia niezależny pośredni sposób dla PCS do obsługi szeregu zorientowanych bitowo serii fizycznych nośników. Podwarstwa kodowania fizycznego (PCS) zawiera kodyfikacyjne funkcje bitowe. Interfejs PCS jestGigabit media independent interface (GMII), który zapewnia jednolity interfejs dla podwarstwy Uzgodnienia dla wszystkich implementacji PHY 1000 Mb / s.

Niezależny interfejs Gigabit Media (GMII)

Interfejs GMII odnosi się do interfejsu między Gigabit MAC layer i physical layer. Pozwala na mieszanie wielu DTE z różnymi implementacjami od prędkości gigabitowejphysical layer. Interfejs serwisowy PCS umożliwia 1000BASE-X PCS przesyłanie informacji do i od klienta PCS. Klienci PCS obejmują MAC (poprzez warstwę uzgadniania) i repeater. Interfejs PCS jest zdefiniowany dokładnie jako Gigabit Media Independent Interface (GMII).

Plik Reconciliation sublayer(RS) zapewnia dopasowanie sygnałów GMII określających medium kontroli dostępu usługi. GMII i RS zapewniają niezależne media, dzięki czemu kontroler dostępu może używać identycznych mediów z dowolnym typem miedzi i optycznego PHY.

Warstwa łącza danych (wielopunktowa kontrola adresów MAC)

Określono protokół kontroli MAC do obsługi i jednocześnie wdrożono i dodano nowe funkcje do standardu. Tak jest w przypadku protokołu kontroli wielopunktowej (MPCP). Protokół zarządzania do P2MP jest jedną z funkcji zdefiniowanych w protokole kontroli wielopunktowej.

Funkcjonalność sterowania wielopunktowego MAC jest zaimplementowana w celu uzyskania dostępu do urządzeń abonenta zawierających urządzenia warstwy fizycznej punkt do wielu punktów. Zwykle jurysdykcje emulacji MAC zapewniają usługę punkt-punkt między OLT a ONU, ale teraz dołączono dodatkową instancję z celem komunikacji dla wszystkich ONU naraz.

MPCP (Multi-Point Control Protocol)

MPCP jest bardzo elastyczny, łatwy do wdrożenia. MPCP używa pięciu typów wiadomości (każda wiadomość jest ramką kontrolną MAC), a ONU / ONT zgłasza wiele granic pakietów, OLT przyznaje granice pakietów - bez narzutu związanego z rozgraniczeniem.

MPCP wskazuje system między OLT i ONU skojarzonymi z częścią PON Point-to-Multi-Point (P2MP), aby umożliwić produktywną transmisję informacji w nagłówku UPSTREAM.

MPCP spełnia następujące funkcje -

  • MPCP kontroluje proces automatycznego wykrywania.
  • Przypisanie szczeliny czasowej / przepustowości do ONT.
  • Odniesienie czasowe do synchronizacji ONT.

MPCP wprowadził pięć nowych komunikatów kontrolnych MAC -

  • Brama, raport
  • Zarejestrowany REQ
  • Register
  • Zarejestrowany ACK
  • Automatyczne wykrywanie

Podsumowanie sekwencji wykrywania wiadomości

Poniższa ilustracja przedstawia podsumowanie sekwencji wykrywania wiadomości.

DBA EPON

W EPON, komunikacja pomiędzy OLT i ONY jest traktowana jako downstream, OLT rozgłasza dane downstream w kierunku ONT wykorzystując całe pasmo, a na drugim końcu ONT odbiera dane z wykorzystaniem informacji dostępnych w ramkach Ethernet. Upstream z ONT do OLT korzysta z komunikacji jednokanałowej, co oznacza, że ​​jeden kanał będzie używany przez wiele ONT, co oznacza kolizję danych.

Aby uniknąć tego problemu, wymagany jest efektywny schemat alokacji przepustowości, który może przydzielać zasoby w równym stopniu do ONT, jednocześnie zapewniając QoS, schemat ten jest znany jako Dynamic Bandwidth AllocationAlgorytm (DBA). DBA używa raportów i komunikatów bramek do tworzenia harmonogramu transmisji, który ma być przekazany do ONT.

Charakterystyka DBA

Ważną cechą EPON jest zapewnienie różnych usług z optymalną QoS i efektywną alokacją pasma przy użyciu różnych alokacji DBA, aby sprostać wymaganiom obecnych i przyszłych aplikacji.

Obecnie są dostępne dwa różne typy algorytmów DBA dla EPON -

  • Pierwsza dotyczy fluktuacji ruchu.
  • Drugi to zapewnienie QoS dla różnych typów ruchu.

Inne cechy to unikanie kolizji ramek, zarządzanie ruchem w czasie rzeczywistym przez QoS i zarządzanie przepustowością dla każdego abonenta wraz ze zmniejszaniem opóźnienia w ruchu o niskim priorytecie.

Format ramki EPON

Działanie EPON opiera się na ramkach Ethernet MAC, a EPON na ramkach GbE, ale potrzebne są rozszerzenia -

  • Clause 64 - MostateczniePmaść Control Protocol PDU. To jest protokół sterujący implementujący wymaganą logikę.

  • Clause 65- Emulacja punkt-punkt (uzgadnianie). To sprawia, że ​​EPON wygląda jak łącze punkt-punkt, a EPON MAC mają pewne specjalne ograniczenia.

  • Zamiast CSMA / CD nadają, gdy zostaną przyznane.

  • Czas przechodzenia przez stos MAC musi być stały (± 16-bitowe czasy trwania).

  • Należy przestrzegać dokładnego czasu lokalnego.

Nagłówek EPON

Standardowy Ethernet zaczyna się od preambuły 8B zasadniczo pozbawionej treści -

  • 7B naprzemiennych jedynek i zer 10101010
  • 1B SFD 10101011

Aby ukryć nowy nagłówek PON, EPON nadpisuje niektóre bajty preambuły.

LLID field zawiera następujące czynniki -

MODE (1b) −

  • Zawsze 0 dla ONU
  • 0 dla OLT unicast, 1 dla OLT multicast / broadcast

Actual Logical Link ID (15b) −

  • Identyfikuje zarejestrowane ONU
  • 7FFF do transmisji

CRC chroni od SLD (bajt 3) do LLID (bajt 7).

Bezpieczeństwo

Downstream traffic rozgłasza do wszystkich ONU, więc złośliwy użytkownik może łatwo przeprogramować ONU i przechwycić żądane klatki.

Upstream trafficnie został ujawniony innym ONU, więc szyfrowanie nie jest potrzebne. Nie bierz pod uwagę światłowodów, ponieważ EPON nie zapewnia żadnej standardowej metody szyfrowania, ale -

  • Może uzupełniać IPsec lub MACsec i
  • Wielu dostawców dodało zastrzeżone mechanizmy oparte na AES.

BPON użył mechanizmu o nazwie churning - Ubijanie było niedrogim rozwiązaniem sprzętowym (klucz 24b) z kilkoma lukami w zabezpieczeniach, takimi jak -

  • Silnik był liniowy - prosty atak ze znanego tekstu.
  • Klucz 24b okazał się możliwy do wyprowadzenia w 512 próbach.

Dlatego G.983.3 dodał obsługę AES, która jest teraz używana w GPON.

QoS - EPON

Wiele aplikacji PON wymaga wysokiego QoS (np. IPTV), a EPON pozostawia QoS wyższym warstwom, takim jak -

  • Tagi sieci VLAN.
  • Bity P lub DiffServ DSCP.

Oprócz tego istnieje zasadnicza różnica między LLID a Port-ID -

  • Na ONU zawsze przypada 1 LLID.
  • Na każdy port wejściowy przypada 1 identyfikator portu - może ich być wiele na jednostkę ONU.
  • To sprawia, że ​​QoS oparte na portach jest łatwe do wdrożenia w warstwie PON.

EPON vs GPON

Poniższa tabela przedstawia porównawcze cechy EPON i GPON -

GPON (ITU-T G.984) EPON (IEEE 802.3ah)
Downlink/Uplink 2,5G / 1,25G 1,25G / 1,25G
Optical Link Budget Klasa B +: 28 dB; Klasa C: 30 dB PX20: 24 dB
Split ratio 1:64 -> 1: 128 1:32
Actual downlink bandwidth 2200 ~ 2300 Mb / s 92% 980 Mb / s 72%
Actual Uplink bandwidth 1110 Mb / s 950 Mb / s
OAM Pełna funkcja OMCI + PLOAM + embed OAM Elastyczna i prosta funkcja OAM
TDM service & synchronized clock function Natywny TDM, CESoP CESoP
Upgradeability 10G 2,5G / 10G
QoS Harmonogram DBA zawiera T-CONT, PORTID; ustalenie przepustowości / gwarantowana przepustowość / niegwarantowana przepustowość / najlepsza przepustowość Obsługa DBA, QoS jest obsługiwana przez LLID i VLAN
Cost 10% ~ 20% wyższy koszt niż obecnie EPON i prawie taka sama cena w dużej ilości -

Poniższy obraz przedstawia różne struktury EPON i GPON -

Poniższa ilustracja przedstawia ocenę XPON.

Poniższa tabela wyjaśnia różne metody oceny XPON.

Tryb multipleksu Typowa technologia
Method A TDM 40G TDM PON OFDM PON
Method B WDM PtP WDM
Method C TDM + WDM 40G TWDM PON NG-EPON

Po opracowaniu GPON, FSAAN i ITU-T rozpoczęły pracę nad NG-PON z następującymi funkcjami -

  • Produkt tani
  • Duża pojemność
  • Szeroki zasięg
  • Kompatybilność wsteczna

NG-PON są podzielone przez FSAN na dwie fazy w oparciu o aktualne zapotrzebowanie aplikacji i technologię -

  • NG PON1- NGPON1 jest wstecznie kompatybilny ze starszymi sieciami GPON ODN. NG-PON1 ma asymetryczny system 10G z prędkością pobierania / pobierania 10G i prędkością wysyłania / wysyłania 2,5G. Ten NG-PON1 jest ulepszonym systemem TDM PON firmy GPON.

  • NG PON2 - NGPON2 to długoterminowa ocena PON, która może obsługiwać, a także może być wdrażana na nowych ODN.

Istnieje wiele sposobów opracowania NG-PON2 w przeciwieństwie do NG-PON1 w celu poprawy przepustowości z 10G do 40G -

  • Korzystanie z technologii TDM tak samo, jak w przypadku NG-PON1.

  • WDM PON (wykorzystujący zgrubne multipleksowanie z podziałem długości fal (CWDM) lub multipleksowanie z gęstym podziałem długości fal (DWDM).

  • ODSM PON (TDMA + WDMA).

  • OCDMA PON (z wykorzystaniem technologii CDMA).

  • O-OFDMA PON (z wykorzystaniem technologii FDMA).

Koegzystencja - NG-PON1

Główną cechą NG-PON1 jest zapewnienie wyższej przepustowości niż GPON w tym samym czasie. Powinien być wstecznie kompatybilny z istniejącą siecią GPON, co obniży koszty operatora. Ten NG-PON zdefiniowany przez FSAN i ITU-T jest znany jakoXG-PON1.

FSAN i ITU-T zdefiniowały następujące szybkości transmisji danych dla XG-PON1 -

  • Szybkość pobierania danych - 10G
  • Szybkość przesyłania danych - 2,5G

Szybkość przesyłania danych wynosząca 2,5G jest dwukrotnie większa niż szybkość przesyłania danych w sieci GPON. Oprócz wszystkich elementów GPON, ODN (optyczna sieć dystrybucyjna) może być ponownie wykorzystana w sieci XG-PON1.

Dodając tylko kartę podrzędną 10G do istniejącego GPON OLT, GPON został ulepszony do XG-PON1.

Architektura sieci i współistnienie

Jak opisano powyżej, XG-PON1 jest rozszerzeniem istniejącego GPON, które może obsługiwać różne wdrożenia GPON, takie jak -

  • Architektura punkt-wielopunkt (P2MP) GPON
  • Światłowód do domu (FTTH)
  • Światłowód do komórki (FTTCell)
  • Światłowód do budynku (FTTB)
  • Światłowód do krawężnika (FTTCurb)
  • Światłowód do szafy (FTTCabinet)

Poniższa ilustracja przedstawia różne wdrożenia GPON, które można dodatkowo ulepszyć za pomocą XG-PON1 -

Ogólnie rzecz biorąc, istnieją dwa typy wdrożeń -

  • Wdrożenie Green Field
  • Wdrożenie w Brown Field

Zielone pole jest używane, gdy wymagane jest całkowicie nowe wdrożenie, podczas gdy w przypadku wdrożenia na terenach poprzemysłowych zostanie użyta istniejąca infrastruktura. Tak więc w przypadku wdrożeń Brown Field (tylko w sieci GPON) można użyć XG-PON1. W przypadku konieczności wymiany sieci miedzianej na światłowodową, będzie to rozpatrywane w ramach sieci Green Field, gdyż istniejąca sieć zostanie całkowicie zastąpiona nową siecią.

Warstwa fizyczna

Specyfikacje warstwy fizycznej dla XG-PON1 zostały skręcone w październiku 2009 i opublikowane w marcu 2010 przez ITU-T. Dalsza długość fali 1575-1580 nm jest wybierana przez FSAN. Zespół C. Pasmo L i pasmo O zostały porównane przy wyborze długości fali upstream, ale pasmo C zostało wyeliminowane z powodu nakładania się na kanały wideo RF. Ponieważ wystarczająca ochrona pasmowa nie była dostępna w paśmie L i przez to została również wyeliminowana i wszystkie porównania pod względem zalet i wad pasma O wybrano, ponieważ O + ma większe wymagania dotyczące filtrów.

Pozycja Specyfikacje
Światłowód ITU-T G.652
Plan długości fali upstream 1260 do 1280 nm
Plan długości fali w dół 1575 do 1580 nm
Budżet mocy

XG-PON1: od 14 do 29 dB

XG-PON2: 16 do 31 dB

Prędkość transmisji danych

Upstream: 2,48832 Gb / s

Downstream: 9,95328 Gb / s

Maksymalny zasięg fizyczny 20 km
Maksymalny zasięg logiczny 60 km

Zgodnie z powyższą tabelą, szybkość pobierania XG-PON1 wynosi 10 Gb / s przy szybkości transmisji 9,5328 Gb / s, aby zachować spójność z typowymi szybkościami ITU-T, które różnią się od IEEE 10GE-PON, który wynosi 10,3125 Gb / s.

HTC Layer

Warstwa transmisyjna (TC Layer) jest znana jako warstwa konwergencji transmisji XGTC (XG-PON1), która optymalizuje podstawowy mechanizm przetwarzania. Warstwa konwergencji transmisji wzmacnia strukturę ramek, mechanizm aktywacji i DBA.

Udoskonalenie struktury ramek XG-PON1 polega na dopasowaniu projektu ramki i pola do granic słów poprzez dopasowanie szybkości XG-PON1. Mechanizm DBA jest bardziej elastyczny wraz z aktualizacją, podczas gdy mechanizm aktywacji działa na tej samej zasadzie co GPON.

Dwie ważne cechy warstw XGTC to -

  • Oszczędzanie energii
  • Security

Szyfrowanie danych było opcjonalną funkcją w GPON, podczas gdy w xG-PON1 istnieją trzy metody uwierzytelniania -

  • Pierwsza jest oparta na identyfikatorze rejestracji (identyfikator logiczny)

  • Drugi oparty jest na kanałach OMCI (odziedziczony z GPON)

  • Trzeci oparty jest na protokołach IEEE 802.1x, które są nowym schematem uwierzytelniania dwukierunkowego.

W warstwie XGTC zapewniane jest również szyfrowanie w górę iw dół w trybie multiemisji.

Zarządzanie i konfiguracja

Do zarządzania i konfiguracji przyjęto zalecenie ITU-T (G.984.4) w XG-PON1, który jest również wstecznie kompatybilny z GPON. Ponieważ GPON używa technologii OMCI do zarządzania i konfiguracji, podobnie XG-PON1 wykorzystuje mniej więcej 90% z niej, z niewielkimi zmianami w ITU-T (G.984.4).

W obu przypadkach (dla GPON i XG-PON1), w których przyjęta jest technologia niższej warstwy, nie jest to duży problem, jeśli chodzi o usługę. Ważnym czynnikiem jest skonfigurowanie kanału warstwy 2 w celu prawidłowego przesyłania danych usługi. Cała konfiguracja L2 od strony sieci do strony użytkownika jest objęta modelem OMCI L2.

Model OMCI L2 jest używany dla obu technologii, tj. GPON i XG-PON1, ponieważ definicja strony sieci i strony użytkownika jest taka sama dla obu technologii.

Interoperacyjność

Najbardziej imponującą częścią GPON i XG-PON1 jest interoperacyjność. XG-PON1 jest wstecznie kompatybilny z GPON, innymi słowy, ONT / ONU połączony z GPON OLT może również współpracować z XG-PON1 OLT. Grupa została założona w 2008 roku przez FSAN, znaną jako OISG (OMSI Implementation Study Group).

Ta grupa była ograniczona do zbadania (G.984.4) zaleceń dotyczących współdziałania OMCI dla zarządzania ONT i kanału sterowania (OMCC), zarządzania QoS, konfiguracji multiemisji, aktualizacji wersji S / W i konfiguracji L2. Oficjalny numer [G.984.4] to [ITU-T G.impl984.4] i jest również nazywany przewodnikiem po implementacji OMCI.

WDM-PON

Poniższa ilustracja dotyczy WDM-PON, która pokazuje również szereg siatek falowodowych (AWG). Są one używane dla długości fal MUX i DEMUX.

P2MP WDM-PON

W WDM-PON dla różnych ONT wymagana jest inna długość fali. Każdy ONT otrzymuje wyłączną długość fali i korzysta z zasobów przepustowości tej długości fali. Innymi słowy, WDM-PON działa na zasadzie logikiPoint-to-Multi Point (P2MP) topologia.

W WDM-PON AWG musi znajdować się między OLT i ONT. Każdy port AWG jest zależny od długości fali, a nadajnik-odbiornik optyczny na każdym ONT przesyła sygnały optyczne o określonej długości fali określonej przez port w AWG.

W technologii WDM nazywane są nadajniki-odbiorniki o określonych długościach fal colored optical transceivers a nadajnik-odbiornik, który może być używany dla dowolnej długości fali, jest znany jako colorless transceiver. Stosowanie kolorowych transceiverów optycznych, których usługa przetwarzania polega na dostarczaniu i opracowywaniu pamięci, jest skomplikowane.

Komponenty AWG są wrażliwe na temperaturę z tego powodu, istnieją pewne wyzwania dla WDMPON, aby zająć się spójnością w czasie rzeczywistym między długością fali transceiverów optycznych a łączącym portem AWG oraz między długościami fal portu na lokalnym AWG (w CO) i port na zdalnym AWG.

ODSM-PON

W ODSM-PON sieć pozostaje niezmieniona od CO do siedziby użytkownika, z wyjątkiem jednej zmiany, która jest aktywnym rozgałęziaczem WDM. Rozgałęźnik WDM zostanie umieszczony między OLT i ONT zastępując splitter pasywny. W ODSM-PON downstream przyjmuje WDM, co oznacza, że ​​dane w kierunku ONT używają różnych długości fal dla różnych ONT, a w upstream ODSN-PON przyjmuje dynamiczne technologie TDMA + WDMA.

Standardy XGPON

W poniższej tabeli opisano standardy XGPON.

Czas wydania Wersja
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 - Standaryzacja ITU i FSAN w 2005 roku, zgodność ze standardami serii G.984 ×.

NGPON1 −

  • Standardy G.987 / G.988 XGPON zostały wydane w 2011 roku.

  • Ujednolicił XGPON z 2,5 Gbps upstream / 10 Gbps downstream.

  • GPON i XGPON używają różnych długości fal do współistnienia w jednej sieci.

NGPON2 −

  • Nie myśl o kompatybilności z istniejącą siecią ODN, bardziej otwartym standardem technologii PON.

  • Teraz skup się na WDM PON i 40G PON.

Główne cechy XG-PON1

W poniższej tabeli opisano główne cechy XG-PON1.

Pozycja Wymaganie Uwaga
Prędkość downstream (DS) Nominalne 10 Gbit / s
Prędkość upstream (USA) Nominalne 2,5 Gbit / s XG-PON z prędkością 10 Gbit / s w USA jest oznaczony jako XGPON2. To jest do przyszłych badań.
Metoda multipleksowania TDM (DS) / TDMA (USA)
Budżet strat 29 dB i 31 dB (klasy nominalne) Rozszerzona klasa jest przeznaczona do przyszłych studiów.
Współczynnik podziału Co najmniej 1:64 (1: 256 lub więcej w warstwie logicznej)
Odległość włókien 20 km (odległość logiczna 60 km lub więcej)
Współistnienie Z GPON (1310/1490 nm) Z RF-Video (1550 nm)

Klasa mocy optycznej XG-PON

W poniższej tabeli opisano minimalne i maksymalne straty klasy mocy optycznej XG-PON.

Klasa „Nominalna1” (klasa N1) Klasa 'Nominal2' (klasa N2) Klasa „Extended1” (klasa E1) Klasa „Extended2” (klasa E2)
Minimalna strata 14 dB 16 dB 18 dB 20 dB
Maksymalna strata 29 dB 31dB 33 dB 35 dB

W tym rozdziale wyjaśnijmy, jakie są współczynniki podziału, maksymalny zasięg i zarządzanie ruchem w optycznej sieci dystrybucyjnej (ODN).

Maksymalne dopuszczalne tłumienie mocy optycznej między portami optycznymi OLT a wejściem ONT wynosi 28 dB, co jest wynikiem wykorzystania tak zwanych elementów sieci optycznej klasy B. ODN Klasy A, B i C różnią się głównie na podstawie „mocy wyjściowej nadajnika optycznego” i „szybkości transmisji danych czułości odbiornika optycznego”. Klasa A daje najmniejszy budżet optyczny, a klasa C najwyższy, a pod względem kosztów są w tej samej kolejności. Aby uzyskać maksymalny współczynnik podziału 1:64, optyka klasy B jest powszechnie stosowana na zasadach komercyjnych.

Porównanie optyki klasy A, B i C ODN przedstawiono w poniższej tabeli -

Porównanie optyki ODN klasy A, B i C.

S.No. Parametr Jednostka Klasa A Klasa B. Klasa C Uwagi
1 Zakres tłumienia (ITU-T Rec. G.982) dB 5 - 20 10 - 25 15 - 30
2 2488 Mbps downstream direction
2.1 OLT Transmitter
2.1.1 Średnia uruchomiona moc MIN dBm 0 +5 +3 Pojedyncze włókno
2.1.2 Średnia uruchomiona moc MAX dBm +4 +9 +7 Pojedyncze włókno
2.1.3 Średnia uruchomiona moc MIN dBm 0 +5 +3 Podwójne włókno
2.1.4 2.1.4 Średnia uruchomiona moc MAX dBm +4 +9 +7 Podwójne włókno
2.2 ONU Receiver
2.2.1 Minimalna czułość dBm -21 -21 -28 Pojedyncze włókno
2.2.2 Minimalne przeciążenie dBm -1 -1 -8 Pojedyncze włókno
2.2.3 Minimalna czułość dBm -21 -21 -28 Podwójne włókno
2.2.4 Minimalne przeciążenie dBm -1 -1 -8 Podwójne włókno
3 1244 Mbps upstream direction
3.1 ONU Transmitter
3.1.1 Średnia uruchomiona moc MIN dBm -3 -2 +2 Pojedyncze włókno
3.1.2 Średnia uruchomiona moc MAX dBm +2 +3 +7 Pojedyncze włókno
3.1.3 Średnia uruchomiona moc MIN dBm -3 -2 +2 Podwójne włókno
3.1.4 Średnia uruchomiona moc MAX dBm +2 +3 +7 Podwójne włókno
3.2 OLT Receiver
3.2.1 Minimalna czułość dBm -24 -28 -29 Pojedyncze włókno
3.2.2 Minimalne przeciążenie dBm -3 -7 -8 Pojedyncze włókno
3.2.3 Minimalna czułość dBm -24 -28 -29 Podwójne włókno
3.2.4 Minimalne przeciążenie dBm -3 -7 -8 Podwójne włókno

Podział sygnału optycznego

Pojedyncze włókno zaczynające się od OLT jest rozdzielane przez pasywne rozdzielacze optyczne, aby obsłużyć 64 ONT w siedzibie klienta. To samo włókno przenosi zarówno strumienie down-stream (OLT w kierunku ONT), jak i up-stream (ONT w kierunku OLT), a mianowicie 2,488 Mb / s / 1490 nm (okno 1480-1500 nm) i 1,244 Mb / s / 1310 nm (okno 1260-1360 nm) .

Nakładka RF dla usług telewizyjnych

Sygnały telewizyjne (pochodzące z satelity Head End) są opcjonalnie nadawane na trzeciej długości fali optycznej 1550nm na tym samym (lub dodatkowym) włóknie wprowadzonym do systemu FTTx przez podsystem RF Overlay. Sygnał CATV może być sprzężony z sygnałem GPON po wzmocnieniu przez EDFA. Sygnały RF CATV modulowane na długości fali 1550 nm. Jest wyodrębniany za pomocą funkcji De-mux, wbudowanej w ONT i kierowany do połączenia serwisowego płyty tylnej dla STB / TV.