FTTH - Вопросы для интервью

Fiber to the Home (FTTH) - это идеальное решение для доступа по оптоволокну, в котором каждый абонент подключен к оптическому волокну. Варианты развертывания, обсуждаемые в этом руководстве, основаны на полном оптоволоконном тракте от OLT до помещения абонента. Этот выбор позволяет предоставлять услуги и контент с высокой пропускной способностью каждому клиенту и обеспечивает максимальную пропускную способность для будущих требований новых услуг. Поэтому гибридные варианты, включающие «частично» оптоволоконные и «частично» медные инфраструктурные сети, не включены.

Дифференциальное расстояние волокна - это разница в расстоянии между ближайшим и самым дальним ONU / ONT от OLT.

В GPON максимальное дифференциальное оптоволоконное расстояние составляет 20 км. Это влияет на размер окна измерения дальности и обеспечивает соответствие [ITU-T G.983.1].

Логическая досягаемость определяется как максимальное расстояние, которое может быть достигнуто для конкретной системы передачи, независимо от оптического бюджета. Логический охват - это максимальное расстояние между ONU / ONT и OLT, за исключением ограничения физического уровня.

В GPON максимальная логическая досягаемость определяется как 60 км / с.

Средняя задержка передачи сигнала - это среднее значение задержки в восходящем и нисходящем направлениях между эталонными точками. Это значение определяется путем измерения задержки приема-передачи и деления на 2.

GPON должен поддерживать услуги, требующие максимальной средней задержки передачи сигнала 1,5 мс. Система GPON должна иметь максимальное среднее время задержки передачи сигнала менее 1,5 мс между эталонными точками телевидения.

OAN - это набор каналов доступа, совместно использующих одни и те же интерфейсы на стороне сети и поддерживаемых системами передачи оптического доступа. OAN может включать в себя несколько ODN, подключенных к одному и тому же OLT.

В контексте PON - дерево оптических волокон в сети доступа, дополненное разделителями мощности или длины волны, фильтрами или другими пассивными оптическими устройствами.

Устройство, которое завершает общую (корневую) конечную точку ODN. Затем реализует протокол PON, такой как определенный в [ITU-T G.984]; а затем адаптирует PONPDU для восходящей связи через интерфейс службы провайдера.

OLT обеспечивает функции управления и обслуживания для обслуживаемых ODN и ONU.

Одно абонентское устройство, которое завершает любую из распределенных (конечных) конечных точек ODN, реализует протокол PON и адаптирует PDU PON к интерфейсам абонентской службы. ONT - это особый случай ONU.

Общий термин, обозначающий устройство, которое завершает любую из распределенных (конечных) конечных точек ODN, реализует протокол PON и адаптирует PDU PON.

Физическая досягаемость определяется как максимальное физическое расстояние, которое может быть достигнуто для конкретной системы передачи. Поскольку «Физический охват» - это максимальное физическое расстояние между ONU / ONT и OLT. Однако в GPON для физической досягаемости определены два варианта: 10 км и 20 км. Предполагается, что 10 км - это максимальное расстояние, на котором FP-LD может использоваться в ONU для высоких скоростей передачи данных, таких как 1,25 Гбит / с или выше.

Услуги в FTTH определяются как сетевая услуга, необходимая операторам. Сервис описывается именем, которое ясно узнает каждый, независимо от того, является ли это именем структуры фрейма или общим именем.

GPON стремится к скорости передачи, превышающей или равной 1,2 Гбит / с. Соответственно, GPON определяет две комбинации скорости передачи следующим образом:

  • 1,2 Гбит / с вверх, 2,4 Гбит / с вниз
  • 2,4 Гбит / с вверх, 2,4 Гбит / с вниз

Наиболее важная скорость передачи данных - 1,2 Гбит / с вверх, 2,4 Гбит / с вниз, что составляет почти все развернутые и запланированные развертывания систем GPON.

Чем больше коэффициент разделения для GPON, тем он экономичнее с точки зрения затрат. Однако больший коэффициент разделения подразумевает большую оптическую мощность и разделение полосы пропускания, что создает потребность в увеличенном бюджете мощности для поддержки физической досягаемости. Коэффициенты разделения до 1:64 реалистичны для физического уровня, учитывая современные технологии. Однако, предвидя дальнейшее развитие оптических модулей, на уровне TC необходимо учитывать коэффициенты разделения до 1: 128.

Преимущества оптического волокна -

  • Очень большие расстояния
  • Прочный, гибкий и надежный
  • Допускает малый диаметр и легкий вес кабелей
  • Надежно и надежно
  • Невосприимчивость к электромагнитным помехам (EMI)
  • Низкая стоимость

Различные модули / компоненты в технологии PON:

  • Соединитель WDM
  • 1 × N разветвитель
  • Оптическое волокно и кабель
  • Connector
  • ODF/Cabinet/Subrack

Активные модули / компоненты в технологии PON:

In OLT −

  • Лазерный передатчик (1490 нм) и
  • Лазерные приемники (1310 нм)

For CATV application −

  • Лазерный усилитель (1550 нм) и
  • EDFA для усиления видеосигнала

In ONU −

  • Питание / аккумулятор для ONU
  • Лазерный передатчик (1310 нм)
  • Лазерные приемники (1490 нм)
  • Приемники для сигнала CATV (1550 нм)

Полная форма GPON - гигабитная пассивная оптическая сеть.

GPON - это оптическая система для сетей доступа, основанная на спецификациях ITU-T серии G.984. Он может обеспечить дальность действия 20 км с оптическим бюджетом 28 дБ за счет использования оптики класса B + с соотношением деления 1:32.

Наиболее известные функции GPON перечислены ниже.

Downstream transmission −

  • 2.4Gbps
  • Полоса пропускания для одного ONT достаточно для подачи нескольких сигналов HDTV.
  • QOS позволяет передавать чувствительный к задержке трафик (голос)

Upstream transmission −

  • 1 24 Гбит / с
  • Минимальная BW может быть гарантирована
  • Неиспользуемые временные интервалы могут быть назначены активным пользователям
  • QOS позволяет передавать чувствительный к задержке трафик (голос)

Стандарты GPON основаны на предыдущих спецификациях BPON. Все эти характеристики перечислены ниже -

  • G.984.1 - В этом документе описаны общие характеристики гигабитной пассивной оптической сети.

  • G.984.2 - В этом документе описывается спецификация уровня, зависящего от физического носителя, пассивной оптической сети с гигабитной пропускной способностью.

  • G.984.3 - В этом документе описывается спецификация уровня конвергенции пассивной оптической сети с гигабитной пропускной способностью.

  • G.984.3 - В этом документе описывается спецификация уровня конвергенции пассивной оптической сети с гигабитной пропускной способностью.

Системы GPON имеют по существу те же физические компоненты, которые настроены так же, как и в других сетях PON. Конечно, продукты, разработанные для систем GPON, специально разработаны для GPON и не взаимозаменяемы с передачей EPON или BPON.

Системы GPON также обладают многими из тех же основных возможностей, что и другие системы PON. Основные отличия в архитектуре - GPON в скорости передачи данных. Методы инкапсуляции Gigabit GPON позволяют передавать различные услуги, включая ATM, голос TDM и Ethernet.

Одним из основных требований к оптической системе является обеспечение компонентов с достаточной емкостью для расширения оптического сигнала до ожидаемого диапазона. Есть три категории или классы компонентов в зависимости от мощности и чувствительности.

Классы компонентов:

  • Оптика класса A: от 5 до 20 дБ
  • Оптика класса B: от 10 до 25 дБ
  • Оптика класса C: от 15 до 30 дБ

Полная форма EPON - это пассивная оптическая сеть Ethernet.

Пассивная оптическая сеть Ethernet (EPON) - это сеть PON, инкапсулирующая данные с Ethernet и обеспечивающая пропускную способность от 1 до 10 Гбит / с. EPON следует оригинальной архитектуре PON. Здесь DTE подключено к стволу дерева и называется терминалом оптической линии (OLT).

Обычно он находится у поставщика услуг, и подключенные ветви DTE дерева называются блоком оптической сети (ONU), расположенным в помещении абонента. Сигналы от OLT проходят через пассивный разделитель для достижения ONU и наоборот.

Многие приложения PON требуют высокого качества обслуживания (например, IPTV).

EPON leaves QoS to higher layers −

  • Теги VLAN
  • P биты или DiffServ DSCP

Кроме того, между LLID и Port-ID есть принципиальная разница -

  • Всегда есть 1 LLID на ONU
  • На каждый входной порт приходится 1 идентификатор порта - их может быть много на один ONU.
  • Это упрощает реализацию QoS на основе портов на уровне PON.

Следующая таблица объясняет разницу между GPON и EPON.

GPON (ITU-T G.984) EPON (IEEE 802.3ah)
Downlink/Uplink 2,5 г / 1,25 г 1,25 г / 1,25 г
Optical Link Budget Класс B +: 28 дБ; Класс C: 30 дБ PX20: 24 дБ
Split ratio 1:64 -> 1: 128 1:32
Actual downlink bandwidth 2200 ~ 2300 Мбит / с 92% 980 Мбит / с 72%
Actual uplink bandwidth 1110 Мбит / с 950 Мбит / с
OAM Полная функция OMCI + PLOAM + встраивание OAM Гибкая и простая функция OAM
TDM service & synchronized clock function Собственный TDM, CESoP CESoP
Upgradeability 10G 2,5 г / 10 г
QoS Расписание DBA содержит TCONT, PORT-ID; исправить пропускную способность / гарантировать пропускную способность / негарантированную пропускную способность / максимальную пропускную способность Поддержка DBA, QoS поддерживается LLID и VLAN
Cost Стоимость на 10% ~ 20% выше, чем у EPON в настоящее время, и почти такая же цена в больших объемах -

Алгоритм, реализованный в OLT, использующий сообщения Report и Gate для построения программы передачи и передачи ONU, известен как алгоритм динамического распределения полосы пропускания (DBA).

Работа EPON основана на кадрах Ethernet MAC и EPON (на основе кадров GbE), но необходимы расширения -

  • PDU MultiPoint Control Protocol - это протокол управления, реализующий необходимую логику.

  • Эмуляция точка-точка (согласование) .Это делает EPON похожим на прямую связь, а MAC-адреса EPON имеют некоторые особые ограничения.

  • Вместо CSMA / CD они передают, когда разрешено.

  • Время прохождения стека MAC должно быть постоянным (длительность ± 16 бит).

  • Необходимо поддерживать точное местное время.

Стандартный Ethernet начинается с преамбулы 8B без содержания -

  • 7B чередующихся единиц и нулей 10101010
  • 1Б ЮФО 10101011

Чтобы скрыть новый заголовок PON, EPON перезаписывает некоторые байты преамбулы.

Трафик DS транслируется на все ONU, поэтому злоумышленник может легко перепрограммировать ONU и захватить нужные кадры с помощью шифрования. Трафик США не виден другими ONU, поэтому шифрование не требуется. Не считайте перехватчиков оптоволокна, потому что EPON не предоставляет никаких стандартных методов шифрования, но -

  • Можно дополнить IPsec или MACsec.
  • Многие производители добавили собственные механизмы на основе AES.

BPON использовал механизм, называемый перемешиванием - перемешивание было недорогим аппаратным решением (ключ 24b) с несколькими недостатками безопасности -

  • Движок был линейным - простая атака по известному тексту
  • Ключ 24b оказался выведенным за 512 попыток

Поэтому в G.983.3 добавлена ​​поддержка AES - теперь она используется в GPON.

XPON - это сеть PON нового поколения, которая может поддерживать скорость передачи данных до 10G. XPON можно разделить на две категории: XG-PON1 и XG-PON2. XG-PON1 обратно совместим с GPON, тогда как XG-PON2 - это совершенно новая разработка.

Полная форма WDM-PON - мультиплексная PON с разделением по длине волны.

В WDM-PON для разных ONT требуется разная длина волны; каждый ONT получает исключительную длину волны и использует ресурсы полосы пропускания длины волны. Другими словами, WDM-PON работает по логической топологии точка-множество точек (P2MP).

Полная форма ODSM-PON - это оппортунистический спектр и динамический PON. В ODSM-PON сеть остается неизменной от CO до помещения пользователя, за исключением одного изменения - активного разветвителя WDM. Разделитель WDM будет между OLT и ONT, заменив пассивный разделитель. В ODSM-PON нисходящий поток использует WDM, это означает, что данные в направлении ONT используют разные длины волн для разных ONT и в восходящем направлении, а ODSN-PON использует динамическую технологию TDMA + WDMA.

В следующей таблице объясняются стандарты XGPON -

Время выпуска Версия
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 2,0 драм1
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
Вещь Требование Замечание
Скорость нисходящего потока (DS) Номинальная 10 Гбит / с
Скорость восходящего потока (США) Номинальная 2,5 Гбит / с XG-PON со скоростью 10 Гбит / с в США обозначается как XG-PON2. Это для будущего изучения
Метод мультиплексирования TDM (DS) / TDMA (США)
Бюджет убытков 29 дБ и 31 дБ (номинальные классы) Расширенный класс - на будущее
Коэффициент разделения Минимум 1:64 (1: 256 или более на логическом уровне)
Расстояние волокна 20 км (логическое расстояние 60 км или более)
Сосуществование С GPON (1310/1490 нм)
С RF-Video (1550 нм)

В следующей таблице описан класс оптической мощности XG-PON.

Класс 'Номинал1' (класс N1) Класс 'Номинал2' (класс N2) Класс Extended1 (класс E1) Класс 'Extended2' (класс E2)
Минимальная потеря 14 дБ 16 дБ 18 дБ 20 дБ
Максимальная потеря 29 дБ 31 дБ 33 дБ 35 дБ

В следующей таблице описан диапазон затухания для классов A, B и C согласно ITU.

Параметр Единица измерения Класс А Класс B Класс C
Диапазон затухания (Рек. МСЭ-Т G.982) дБ 5–20 10–25 15–30

В следующей таблице поясняется диапазон передачи OLT для классов A, B и C согласно ITU.

Передатчик OLT Единица измерения Класс А Класс B Класс C
Средняя пусковая мощность MIN дБм 0 +5 +3
Средняя пусковая мощность MAX дБм +4 +9 +7

В следующей таблице поясняется диапазон приемников ONU для классов A, B и C согласно ITU.

Приемник ONU Единица измерения Класс А Класс B Класс C
Минимальная чувствительность дБм -21 -21 -28
Минимальная перегрузка дБм -1 -1 -8

В следующей таблице поясняется диапазон передатчика ONU для классов A, B и C согласно ITU.

Передатчик ONU Единица измерения Класс А Класс B Класс C
Средняя пусковая мощность MIN дБм -3 -2 +2
Средняя пусковая мощность MAX дБм +2 +3 +7

В следующей таблице описан диапазон приемников OLT для классов A, B и C согласно ITU.

Приемник OLT Единица измерения Класс А Класс B Класс C
Минимальная чувствительность дБм -24 -28 -29
Минимальная перегрузка дБм -3 -7 -8

Одно волокно, начинающееся от OLT, разделяется через пассивные оптические разветвители для обслуживания 64 ONT в помещении клиента. Одно и то же волокно передает как нисходящие (OLT к ONT), так и восходящие (ONT к OLT) потоки битов, а именно: 2,488 Мбит / с / 1490 нм (окно 1480-1500 нм) и 1,244 Мбит / с / 1310 нм (окно 1260-1360 нм). через WDM (мультиплексирование с разделением по длине волны) для дуплексной (двунаправленной) работы.

Та же самая нисходящая передача по одному волокну от OLT к ONT осуществляется широковещательной передачей, при этом ONT принимает только адресованный ему трафик. Передача в восходящем направлении - это множественный доступ с временным разделением каналов (TDMA), при этом каждое ONT передает по очереди.

Телевизионные сигналы (полученные от головной станции спутника) необязательно транслируются на третьей оптической длине волны 1550 нм по тому же (или дополнительному) волокну, которое вводится в систему FTTx через подсистему наложения RF. Сигнал CATV может быть соединен с сигналом GPON после усиления EDFA.

Сигналы RF CATV модулируются на длине волны 1550 нм. Он извлекается с помощью функции Demux, встроенной в ONT, и направляется к сервисному соединению объединительной платы для STB / TV.

Максимально допустимое затухание оптической мощности между оптическим портом OLT и входом ONT составляет 28 дБ с использованием так называемых оптических сетевых элементов класса B. ODN классов A, B и C различаются в основном по «выходной мощности оптического передатчика» и «чувствительности оптического приемника с битовой скоростью». Класс A дает наименьший оптический бюджет, а класс C - самый высокий, в то время как с точки зрения стоимости оба находятся в одном порядке. Для максимального соотношения деления 1:64 оптика класса B обычно используется на коммерческой основе.

Следующие пункты объясняют NGPON1 -

  • Стандарт G.987 / G.988 XGPON был выпущен в 2011 году.
  • Он стандартизировал XGPON: 2,5 Гбит / с в восходящем направлении и 10 Гбит / с в нисходящем направлении.
  • GPON и XGPON используют разные длины волн для сосуществования в одной сети.

Следующие пункты объясняют NGPON2 -

  • Не считает совместимым с существующей сетью ODN, более открытым стандартом технологии PON.

  • Ориентирован на WDM PON и 40G PON.