FTTH - Краткое руководство

Для доступа к сетевым технологиям обычно есть два пути, т.е. Fixed а второй - это Wirelessпуть. В этом уроке мы обсудим метод «Фиксированный», технически называемыйFTTH Технологии.

Что такое FTTH?

Fiber to the Home или просто FTTH- это технология, которая использует оптическое волокно напрямую от центральной точки до жилого помещения (как показано на следующем изображении). Он обеспечивает бесперебойный высокоскоростной доступ в Интернет. Здесь «H» означает как домашний, так и малый бизнес.

FTTH - это идеальное решение для доступа к оптоволокну, в котором каждый абонент подключен к оптическому волокну. Варианты развертывания, обсуждаемые в этом руководстве, основаны на полном оптоволоконном тракте отOptical Line Termination (OLT) право на помещение абонента.

Такой выбор предоставляет каждому клиенту услуги и контент с высокой пропускной способностью, а также обеспечивает максимальную пропускную способность для будущих требований новых услуг. Поэтому гибридные варианты, включающие «частично» оптоволоконные и «частично» медные инфраструктурные сети, не включены.

В качестве доступа к дому по оптоволокну сценарий «Волоконно до дома» (FTTH) в основном предназначен для односемейного устройства (SFU), обеспечивая сравнительно небольшое количество портов, включая следующие типы - POTS, 10/100/1000 BASE- T и RF (18 дБмВ).

Оптоволоконный метод можно использовать двумя способами: активным и пассивным. Текущее массовое развертывание FTTH основано на пассивном методе. Поэтому давайте подробно обсудим пассивный метод.

Passive Method - В этом методе используются две типичные технологии: Ethernet Passive Optical Network (EPON) и Gigabit-capable Passive Optical Networks(GPON). См. Следующее изображение.

  • Very high bit rate digital subscriber loop(VDSL) поддерживает максимальную скорость передачи данных 55 бит / с. VDSL2 имеет лучший QoS и лучший SNR.

  • ADSL (асимметричная цифровая абонентская линия) поддерживает максимальную скорость передачи данных 8 Мбит / с, однако ADSL2 может достигать 12 Мбит / с.

  • SHDSL означает symmetric high bit rate digital subscriber line. Чем больше диаметр телефона, тем большее расстояние он может достичь. Скорость передачи зависит от диаметра телефонного провода.

  • Integrated service digital network (ISDN) основан на сети с коммутацией каналов.

Почему FTTH?

Волокно имеет ряд преимуществ по сравнению с предыдущими технологиями (медь). Наиболее важные из них следующие -

  • Огромная информационная емкость
  • Легко обновляется
  • Легко установить
  • Позволяет полностью симметричные сервисы
  • Снижает затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание
  • Покрывает очень большие расстояния
  • Прочный, гибкий и надежный
  • Позволяет использовать малый диаметр и легкие кабели
  • Надежно и надежно
  • Невосприимчивость к электромагнитным помехам (EMI)
  • Низкая стоимость

В следующей таблице перечислены расширенные услуги, которые могут быть предоставлены через FTTH, а также их пропускная способность.

Сервисы Пропускная способность
Загрузка данных 10 Мбит / с
VoIP и видеоконференция 1 Мбит / с
Музыка по запросу, мультимедийный контент 2 Мбит / с
Онлайн-игры 1 Мбит / с
SD Цифровое ТВ 3 Мбит / с
Цифровое ТВ HD 8 Мбит / с
Дополнительные телеканалы 16 Мбит / с

FTTH против xDSL

В следующей таблице показано типичное сравнение устройств FTTH и xDSL с точки зрения пропускной способности и расстояния (максимальной дальности).

Транспорт ADSL ADSL2 ADSL2 + VDSL VDSL2 FTTH PON
Max bandwidth D: 8 млн 12 млн 24 млн 55 млн 100 млн 100+
U: 1 млн 3,5 млн 1 млн 19 млн 100 млн 100+
Distance 3-5 км <= 1,3 км <= 100 км
  • Расстояние сильно влияет на производительность xDSL.

  • Расстояние не является проблемой для FTTH, так как максимальная досягаемость составляет более 20 км.

  • FTTH поддерживает все доступные сервисы.

Расстояние и пропускная способность

Следующие пункты объясняют параметры расстояния и полосы пропускания -

  • ISDN - 2B + D = 2 × 64 + 16 = 144 Кбит / с
  • HDSDN - американский стандарт 0,51 мм, 2M макс. 5 км.
  • ADSL - 3-5 км 8 Мбит / с
  • ADSL2 - 3-5 км 12 Мбит / с
  • ADSL2 + - 3-5 км 24 Мбит / с
  • VDSL - ≤ 1,3 км, 55 Мбит / с; VDSL2 восходящий / нисходящий поток 100 Мбит / с

Терминология FTTH

Давайте теперь кратко обсудим терминологию, обычно связанную с FTTH.

Дифференциальное расстояние волокна

OLT подключается к нескольким ONU / ONT. Дифференциальное расстояние волокна - это разница в расстоянии между ближайшим и самым дальним ONU / ONT от OLT. В GPONmaximum differential fiber distance is 20 kms. Это влияет на размер окна измерения дальности, и это соответствует ITU-T G.983.1.

Логический охват

Логический радиус действия определяется как максимальное расстояние, которое может быть покрыто конкретной системой передачи, независимо от оптического бюджета. Поскольку логическая досягаемость - это максимальное расстояние между ONU / ONT и OLT, за исключением ограничения физического уровня - в GPONmaximum logical reach is defined as 60 kms.

Средняя задержка передачи сигнала

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 последующего деления на 2. GPON должен обеспечивать услуги, требующие максимальной средней задержки передачи сигнала 1,5 мс. В частности, система GPON должна иметь максимальное среднее время задержки передачи сигнала менее 1,5 Ms между реперными точками ТВ.

Сеть оптического доступа (OAN)

Сеть оптического доступа - это сеть доступа со стороны сети, она также известна как SNI (служебный сетевой интерфейс). Порты восходящего канала OLT соединяются с кольцом коммутатора L2 сети доступа. Все остальные промежуточные компоненты, такие как ODF / FDMS, подключенные к SNI, входят в сеть оптического доступа.

Оптическая распределительная сеть (ODN)

В технологии PON на стороне нисходящего потока все пассивные компоненты от порта PON OLT до порта PON ONT попадают в оптическую распределительную сеть. Обычно в эту категорию попадают сплиттеры и ODF / FDMS.

Окончание оптической линии (OLT)

Оборудование центрального офиса (CO) обеспечивает PON различными сетевыми интерфейсами. Один OLT обслуживает несколько ONT через передачу в нисходящем направлении PON, т. Е. От OLT к ONT обычно используется TDM. Восходящий трафик, то есть от ONT к OLT, обычно является TDMA. Система PON может быть симметричной или асимметричной.

Терминал оптической сети (ONT) / блок оптической сети (ONU)

Терминал оптической сети - это оборудование в помещении заказчика, которое предоставляет клиенту пользовательский интерфейс.

Физическая досягаемость

Физическая досягаемость определяется как максимальное физическое расстояние, которое может быть достигнуто для конкретной системы передачи. «Физическая досягаемость» - это максимальное физическое расстояние между ONU / ONT и OLT. В GPON для физической досягаемости определены два варианта: 10 км и 20 км.

обслуживание

Услуга определяется как сетевая услуга, требуемая операторами. Сервис описывается именем, которое ясно узнает каждый, независимо от того, является ли это именем структуры фрейма или общим именем.

Битрейт

GPON стремится к скорости передачи выше 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 в восходящем направлении и 2,4 Гбит / с в нисходящем направлении, что составляет почти все развернутые и запланированные развертывания систем GPON.

Коэффициент разделения

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.

Split ratios of up to 1:64 are realistic for the physical layer, given current technology. Однако, предвидя дальнейшее развитие оптических модулей, уровень TC должен учитывать коэффициенты разделения до 1: 128.

Скорость передачи данных

PON DS (Мбит / с) США (Мбит / с)
БПОН 155,52 155,52
Драм 1 622,08 155,52
622,08 622,08
Драм 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 - это Passive Optical Networkс архитектурой "один-несколько точек". Как показано на следующем изображении, он состоит из терминала оптической линии (OLT), блока оптической сети и пассивного оптического разветвителя.

История PON

Первая деятельность в области пассивной оптической сети (PON) была инициирована группой FSAN в середине 1990-х годов. Первоначальный стандарт охватывал передачу со скоростью 155 Мбит / с на основе ATM, известной какAPON/BPONстандарт. Позже стандарт расширился до 622 Мбит / с.

В 2001 году IEEE начал разработку стандарта на основе Ethernet, известного как EPON.

В 2001 году группа FSAN приступила к разработке стандарта гигабитной скорости, т. Е. GPON, который подлежит ратификации ITU-T.

Архитектура сети PON

На следующем рисунке показана сетевая архитектура PON -

Где,

  • SNI - Интерфейс сервисного узла

  • IFPON - Интерфейс для PON

  • UNI - Интерфейс пользовательского узла

Как показано на приведенной выше иллюстрации, ODN может быть сконфигурирован с одним или несколькими разделителями с несколькими каскадами.

PON - мультиплексирование

PON использует WDM для реализации двунаправленной передачи по одному волокну (см. Иллюстрацию ниже) -

Чтобы различать сигналы в двух разных направлениях, используются две технологии мультиплексирования, которые:

  • TDM

  • TDMA

Обсудим их подробно -

Time Division Multiplexing (TDM)для нисходящего потока - это метод передачи и приема отдельных сигналов по общему сигнальному тракту. Для этого он использует синхронизированные переключатели на каждом конце линии передачи; в результате каждый сигнал появляется на линии лишь часть времени чередующимся образом.

Time Division Multiple Access () для восходящего потока - этот метод позволяет многим пользователям совместно использовать один и тот же частотный канал, разделяя сигнал на разные временные интервалы.

PON: нисходящий поток

Broadcasting mode- Данные в нисходящем направлении транслируются на все ONU. Но в ONU обрабатывается только конкретный пакет, а остальные пакеты отбрасываются.

PON: восходящий поток (режим TDMA)

На следующем рисунке показан режим TDMA.

На следующем рисунке показаны обе технологии вместе -

Терминология PON

Ниже приведены терминологии PON -

  • ODN(Оптическая распределительная сеть) - ODN реализует оптическую передачу от OLT к пользователям и наоборот. В нем используются пассивные оптические компоненты.

  • OLT (Завершение оптической линии) - OLT является конечной точкой поставщика услуг PON и размещается в CO или головном конце.

  • ONT/ONU(Завершение оптической сети) - ONT - это устройство, которое завершает PON и предоставляет пользователю собственные сервисные интерфейсы. ONT обычно находится на территории клиента.

Сеть доступа PON

Пассивная оптическая сеть (PON) - это, по сути, экономичная система доступа на основе оптического волокна, которая предоставляет услуги Triple Play (голос, видео и данные) как для бизнеса, так и для частных клиентов. Помимо простой топологии, показанной на следующем рисунке, PON может работать и в других топологиях. Например - шинный или линейный, распределенное разбиение и т. Д.

Различные используемые типы топологии зависят от профиля распределения клиентов.

ONT может быть подключен к PON любым способом, если -

  • Оптический бюджет от ONT до OLT и наоборот соблюден.

  • Соблюдается спецификация максимального дифференциального расстояния между различными ONT.

  • Длина волокна от ONT до OLT находится в допустимом диапазоне.

  • Предел максимального количества ONT, которое может поддерживать система PON, не превышен.

Пассивные модули в PON

Ниже приведены пассивные модули в системе PON -

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

Активные модули в PON

Ниже приведены активные модули в системе PON -

In OLT −

  • Лазерный передатчик (1490 нм)
  • Лазерные приемники (1310 нм)
  • Для приложения CATV
  • Лазерный усилитель (1550 нм)
  • EDFA для усиления видеосигнала

In ONU −

  • X`Power / Аккумулятор для ONU
  • Лазерный передатчик (1310 нм)
  • Лазерные приемники (1490 нм)
  • Приемники для сигнала CATV (1550 нм)

В следующей главе мы поймем, что такое гигабитные пассивные оптические сети.

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

Система GPON поддерживает следующие тарифы -

  • 155 Мбит / с в восходящем направлении, 1,24416 Гбит / с в нисходящем направлении
  • 622 Мбит / с в восходящем направлении, 1,24416 Гбит / с в нисходящем направлении
  • 1,24416 Гбит / с в восходящем направлении, 1,24416 Гбит / с в нисходящем направлении
  • 155 Мбит / с вверх, 2,48832 Гбит / с вниз по течению
  • 622 Мбит / с вверх, 2,48832 Гбит / с вниз по течению
  • 1,24416 Гбит / с вверх, 2,48832 Гбит / с вниз по течению
  • 2.48832 Гбит / с вверх, 2.48832 Гбит / с по потоку

GPON поддерживает инкапсуляцию как ATM, так и GEM. GEM (метод инкапсуляции GPON) поддерживает как собственный TDM, так и данные.

Возможности GPON

Эта эволюционная технология основана на BPON GEM. Ниже приведены его особенности -

Передача в нисходящем направлении

  • 2,4 Гбит / с
  • Полоса пропускания для одного ONT достаточно для подачи нескольких сигналов HDTV.
  • QOS позволяет передавать чувствительный к задержке трафик (голос)

Передача восходящего потока

  • 1,24 Гбит / с
  • Минимальная BW может быть гарантирована
  • Неиспользованные временные интервалы могут быть назначены активным пользователям
  • QoS позволяет задерживать чувствительный трафик (голос)

Почему GPON?

GPON предоставляет комплексные сервисные решения, такие как:

  • Он поддерживает услуги Triple Play.

  • Чтобы преодолеть барьер полосы пропускания доступа по кабелям витой пары, он поддерживает передачу с высокой пропускной способностью.

  • Это уменьшает количество сетевых узлов.

  • Он поддерживает зону покрытия до 20 км.

Стандарты GPON

Стандарты GPON основаны на предыдущих спецификациях BPON. Технические характеристики -

  • 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 возможностью гигабитной передачи данных.

  • G.984.3 - В этом документе описывается спецификация уровня конвергенции передачи в пассивной оптической сети с гигабитной пропускной способностью.
  • G.984.4 - В этом документе описывается спецификация интерфейса управления и контроля ONT гигабитной пассивной оптической сети (OMCI).

Архитектура GPON

GPON OLT обслуживает несколько ONT через порт PON. Передача в нисходящем направлении, то есть от OLT к ONT, обычно является TDM; тогда как восходящий трафик, т. е. от ONT к OLT, обычно является TDMA.

Система PON может быть симметричной или асимметричной. Инфраструктура PON и оптоволокна также может использоваться для поддержки любых односторонних распределительных услуг. Например - видео на другой длине волны.

Уровень, зависящий от физической среды GPON

G.984.2 - это спецификация физического уровня системы GPON. Физический уровень обращается к таким областям, как -

  • Оптические характеристики с точки зрения скорости передачи данных.
  • Класс волоконно-оптических компонентов.
  • Синхронизация и контроль оптической мощности.
  • Прямое исправление ошибок.

Одним из основных требований к оптической системе является обеспечение компонентов с достаточной емкостью для расширения оптического сигнала до ожидаемого диапазона. Есть три категории или класса компонентов, которые зависят 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

Терминал оптической линии (OLT)

OLT предоставляет интерфейс сервисного узла (SNI) (обычно интерфейсы локальной сети Ethernet 1 Гбит / с и / или 10 Гбит / с) в направлении базовой сети и управляет GPON. OLT состоит из трех основных частей:

  • Функция интерфейса сервисного порта
  • Функция кросс-коммутации
  • Интерфейс оптической распределительной сети (ODN)

На следующем рисунке показана типичная функциональная блок-схема OLT.

Оболочка ядра PON

Оболочка PON Core состоит из двух частей. Первая частьODN interface function и часть PON TC function. Функция PON TC включает в себя OAM, управление доступом к среде, кадрирование, DBA, определение блока данных протокола (PDU) для функции кросс-соединения и для управления ONU.

  • Cross-connect shell - Эта оболочка обеспечивает канал связи между основной оболочкой PON и служебной оболочкой.

  • Service shell - Эта оболочка предназначена для трансляции между сервисными интерфейсами и интерфейсом кадра TC секции PON.

ONU / ONT

В Optical Network Unit(ONU) работает с одним интерфейсом PON или максимум двумя интерфейсами в целях защиты канала. В случае, если какое-либо одно волокно из этих двух волокон будет разрезано, к ONU можно будет получить доступ через другое волокно. Это называется защитой PON или защитой канала. Защита ссылок также известна какlink aggregation, который может защитить ссылку и в то же время может агрегировать трафик.

Сервис MUX и DEMUXфункция подключает устройства Заказчика к стороне PON. Терминал оптической сети (ONT) разработан для использования одним абонентом, а ONU (блок оптической сети) предназначен для использования несколькими абонентами. Разделители позволяют совместно использовать PON до 128 ONT или ONU.

ONT / ONU Интерфейсы

Оптический сетевой терминал (ONT), который подключен к OLT на стороне восходящей линии связи для служебного сетевого интерфейса, имеет множество портов пользовательского сетевого интерфейса. Обычно к UNI будет четыре порта FE / GE.

  • UNI Ports for Residential ONT - Обычно интерфейсы абонентских услуг, такие как высокоскоростной Интернет (HSI) 10 / 100Base-T и видео по IP, коаксиальный RF для систем наложения видео RF и аналоговые телефонные интерфейсы FXS для голоса VoIP PSTN.

  • UNI ports for a business ONT - В дополнение к вышесказанному, также могут быть включены маршрутизаторы 10/100 / 100Base-T и коммутаторы L2 / L3, а также интерфейсы АТС DS1 / E1 для ключевых систем.

Оптический сетевой блок (ONU) завершает оптоволокно GPON и имеет гораздо больший пользовательский сетевой интерфейс (UNI) для множества абонентов. Интерфейс UNI может бытьADSL2+, VDSL2, Power Line, MoCA или же HPNA, и расстояние до абонента (10/100 Base-T ограничено 100 м, что составляет 330 футов).

В зависимости от типа интерфейсных портов, UN UNIможет не иметь возможности подключиться напрямую к абонентскому оборудованию CPE. В этом случае UN UNI подключается к оконечному устройству сети (NT), которое размещается в конечном местоположении абонента. NT завершает работу оборудования CPE абонента, такого как ПК, беспроводной маршрутизатор, телефон, IP-видеоприставка или телеприставка, RF-видео и т. Д.

По сути, ONT сочетает в себе функции ONU и NT в одном устройстве. Это сочетание двух; вместе делает ONT наиболее экономичным решением для предоставления услуг GPON местным и односемейным, малым и средним предприятиям. Однако, если клиент находится в университетском городке в качестве студентов, общежитий, школ, колледжей, больниц или корпоративных офисов, где уже проложен медный кабель CAT-5, ONU может служить более подходящим решением.

Оптическая распределительная сеть

Сеть GPON ODN, состоящая из одномодового оптического волокна и кабеля; ленточные оптоволоконные кабели, сращивания, оптические соединители, пассивные оптические разветвители и пассивные компоненты разветвления очень пассивны.

Оптические разветвители ODN разделяют одно волокно на несколько волокон, идущих в разные здания и отдельные дома. Разветвители могут быть размещены в любом месте сети ODN, от центрального офиса (CO) / локальной станции (LE) до помещения клиента, и могут быть любого размера. Разделители обозначаются как [n: m], где «n» - это количество входов (в направлении OLT) = 1 или 2, а «m» - это количество выходов (в направлении ONT) = 2,4,8,16. , 32,64.

Мультиплексирование / кадрирование GPON

Мультиплексирование или формирование кадров GPON объясняется следующими факторами.

Метод инкапсуляции GPON (GEM)

Это схема передачи данных на указанном уровне конвергенции передачи GPON. GEM предоставляет ориентированный на соединение механизм кадрирования переменной длины для передачи услуг передачи данных по пассивной оптической сети (PON). GEM разработан так, чтобы быть независимым от типа интерфейса узла обслуживания в OLT, а также от типов интерфейсов UNI в ONU.

Нисходящий трафик (OLT в направлении ONU / ONT)

За downstream traffic, функции мультиплексирования трафика централизованы в OLT. Идентификатор порта GEM в форме 12-битного номера, назначаемого OLT отдельным логическим соединениям, идентифицирует кадры GEM, принадлежащие различным логическим соединениям нисходящего потока. Каждый ONU фильтрует кадры GEM в нисходящем направлении на основе их идентификаторов портов GEM и обрабатывает только кадры GEM, принадлежащие ONU.

Восходящий трафик (ONU / ONT в направлении OLT)

Объекты, несущие трафик в ONU, получают возможность восходящей передачи (или распределение полосы пропускания) OLT. Эти несущие трафик объекты идентифицируютсяallocation IDs(Alloc-ID). Идентификатор распределения (Alloc-ID) - это 12-битное число, которое OLT назначает ONU для идентификации несущего трафик объекта. Он является получателем распределения полосы пропускания восходящего потока внутри ONU.

Распределение полосы пропускания для разных идентификаторов Alloc-ID мультиплексируется во времени, как указано OLT в картах полосы пропускания, передаваемых в нисходящем направлении. В каждом распределении полосы пропускания ONU использует идентификатор порта GEM в качестве ключа мультиплексирования для идентификации кадров GEM, принадлежащих различным логическим соединениям восходящего потока.

А Transmission container(T-CONT) - это объект ONU, представляющий группу логических соединений. Он появляется как единый объект с целью назначения полосы пропускания восходящего потока в PON. На основе схемы отображения служебный трафик передается на разные порты GEM, а затем на разные T-CONT.

Отображение между портом GEM и T-CONT гибкое. Порт GEM может соответствовать T-CONT; или несколько портов GEM могут соответствовать одному и тому же T-CONT.

Уровень конвергенции передачи G-PON (GTC)

Уровень протокола набора протоколов G-PON, который расположен между physical media dependent(PMD) и клиенты G-PON. Уровень GTC состоит из подуровня кадрирования GTC и подуровня адаптации GTC.

В нисходящем направлении кадры GEM переносятся в полезной нагрузке GTC, которая поступает во все ONU. Подуровень кадрирования ONU извлекает кадры, а адаптер GEM TC фильтрует кадры на основе их 12-битного идентификатора порта. Только кадры с соответствующими идентификаторами порта допускаются к функции клиента GEM.

В восходящем направлении трафик GEM передается по одному или нескольким T-CONT. OLT принимает передачу, связанную с T-CONT, и кадры пересылаются адаптеру GEM TC, а затем клиенту GEM.

Создание слоя GTC

В downstream frameимеет длительность 125 микросекунд и длину 38880 байт, что соответствует скорости передачи данных в нисходящем направлении, равной 2,48832 Гбит / с. Кадр GTC в нисходящем направлении состоит из блока физического управления в нисходящем направлении (PCBd) и секции полезной нагрузки GTC.

Кадры конвергенции передачи GPON всегда имеют длину 125 мс -

  • 19440 байт / кадр для скорости 1244,16
  • 38880 байт / кадр для скорости 2488,32

Каждый кадр GTC состоит из нисходящего физического блока управления + полезной нагрузки.

  • PCBd содержит информацию о синхронизации, OAM, DBA и т. Д.

Полезная нагрузка может иметь разделы ATM и GEM (один или оба)

В upstream GTC frameдлительность 125 мкс. В системах G-PON с восходящим каналом 1,24416 Гбит / с размер кадра GTC восходящего потока составляет 19 440 байт. Каждый кадр восходящего потока содержит ряд пакетов передачи, исходящих от одного или нескольких ONU.

Каждый пакет восходящей передачи содержит секцию служебных данных физического уровня восходящего потока (PLOu) и один или несколько интервалов распределения полосы пропускания, связанных с отдельными идентификаторами Alloc-ID. Кадр GTC нисходящего потока обеспечивает общую временную привязку для PON и общую сигнализацию управления для восходящего потока.

Полезные нагрузки GPON

Полезная нагрузка GTC потенциально имеет два раздела -

  • Раздел банкомата (длина Alen * 53 байта)
  • Раздел GEM (теперь предпочтительный метод)

Раздел банкомата

Перегородка банкомата имеет следующие характеристики.

  • Alen (12 бит) указан в PCBd.
  • Ален указывает количество ячеек 53B в разделе ATM.
  • Если Alen = 0, то нет раздела ATM.
  • Если Alen = длина полезной нагрузки / 53, то раздел GEM отсутствует.
  • Ячейки ATM выравниваются по кадру GTC.
  • ONU принимают ячейки ATM на основе VPI в заголовке ATM.

GEM Раздел

Перегородка GEM имеет следующие характеристики.

  • В отличие от ячеек ATM, выделенные GEM кадры могут иметь любую длину.
  • В разделе GEM может содержаться любое количество кадров GEM.
  • ONU принимают кадры GEM на основе 12b Port-ID в заголовке GEM.

Режим инкапсуляции GPON

Распространенной жалобой на BPON была неэффективность из-за налога на ячейки банкоматов. GEM похож на банкомат. Он имеет заголовок постоянного размера, защищенный HEC. Однако он позволяет избежать больших накладных расходов, разрешая кадры переменной длины. GEM является универсальным - поддерживается любой тип пакета (и даже TDM). GEM поддерживает фрагментацию и повторную сборку.

GEM основан на GFP, и заголовок содержит следующие поля -

  • Индикатор длины полезной нагрузки - длина полезной нагрузки в байтах.
  • Идентификатор порта - идентифицирует целевой ONU.
  • Индикатор типа полезной нагрузки (GEM OAM, индикация перегрузки / фрагментации).
  • Поле исправления ошибок заголовка (код BCH (39,12,2) + четность 1b)

Заголовок GEM перед передачей подвергается операции XOR с B6AB31E055.

Ethernet / TDM через GEM

При транспортировке Ethernet-трафика через GEM

  • Инкапсулируется только кадр MAC (без преамбулы, SFD, EFD)
  • Кадр MAC может быть фрагментирован (см. Следующий слайд).

Ethernet через GEM

При транспортировке TDM-трафика через GEM -

  • Входной буфер TDM опрашивается каждые 125 мс.
  • Байты PLI TDM вставляются в поле полезной нагрузки.
  • Длина фрагмента TDM может изменяться на ± 1 байт из-за сдвига частоты.
  • Задержка приема-передачи ограничена 3 мсек.

TDM через GEM

GEM может fragmentего полезная нагрузка. Например, нефрагментированный кадр Ethernet, как показано на следующем рисунке.

На следующем рисунке показан фрагментированный кадр Ethernet.

GEM фрагментирует полезные данные по любой из следующих двух причин:

Reason 1 - Рама GEM не может перекрывать раму GTC.

Reason 2 - Кадр GEM может быть опущен для данных, чувствительных к задержке.

Шифрование GPON

OLT шифрует с использованием AES-128 в режиме счетчика. Шифруется только полезная нагрузка (не заголовки ATM или GEM). Блоки шифрования выравниваются по кадру GTC. Счетчик используется OLT и всеми ONU следующим образом:

  • 46b = 16b внутри кадра + 30 бит между кадром.
  • Внутрикадровый счетчик увеличивается каждые 4 байта данных.
  • Сброс в ноль в начале кадра DS GTC.

OLT и каждый ONU должны согласовать уникальный симметричный ключ. OLT запрашивает у ONU пароль (в PLOAMd). ONU отправляет нам пароль в открытом виде (в PLOAMu) -

  • Ключ отправлен 3 раза для надежности

OLT информирует ONU о точном времени начала использования нового ключа.

QoS - GPON

GPON явно обрабатывает QoS. Кадры постоянной длины облегчают QoS для чувствительных ко времени приложений. Есть 5 типов трансмиссионных контейнеров -

  • Тип 1 - фиксированная полоса пропускания.
  • Тип 2 - гарантированный BW.
  • Тип 3 - выделенная BW + ненадежная BW.
  • Тип 4 - максимальное усилие.
  • Тип 5 - надмножество всего вышеперечисленного.

GEM добавляет несколько функций QoS на уровне PON -

  • Фрагментация позволяет упреждать большие кадры с низким приоритетом.
  • PLI - явная длина пакета может использоваться алгоритмами организации очереди.
  • Биты PTI несут индикацию перегрузки.

В следующей главе мы поймем, что такое пассивная оптическая сеть Ethernet.

В Ethernet Passive Optical Network(EPON) - это PON, инкапсулирующий данные с Ethernet и обеспечивающий пропускную способность от 1 до 10 Гбит / с. EPON следует оригинальной архитектуре PON. Здесь DTE подключено к стволу дерева и называетсяOptical Line Terminal (OLT), как показано на следующем рисунке.

Обычно он находится у поставщика услуг, а связанные ветви дерева DTE называются Optical Network Unit(ONU), расположенный в помещении абонента. Сигналы от OLT проходят через пассивный разделитель для достижения ONU и наоборот.

Ethernet на первой миле

Процесс стандартизации начался, когда новая исследовательская группа позвонила Ethernet in the First Mile(EFM) была основана в ноябре 2000 года, и ее основной задачей было изучение волоконно-оптического кабеля Ethernet точка-многоточка (P2MP) с медью Ethernet. Ethernet через оптоволокно «точка-точка» (P2P) и через сетевой рабочий механизм, администрирование и обслуживание (OAM) для облегчения работы сети и устранения неполадок. Рабочая группа EFM завершает процесс нормализации ратификациейIEEE Std 802.3ah в июне 2004 г.

Продукт от EFM (Ethernet на первой миле). Технология PON на основе Ethernet. Он основан на основном стандарте - IEEE 802.3ah. На основе протокола многоточечного управления (MPCP), определенного как функция на подуровне управления MAC, для управления доступом к топологии P2MP.

В основе протокола EPON / MPCP лежит подуровень эмуляции точка-точка (P2P). Его скорость передачи → симметричная 1,25G; расстояние : 10 км / 20 км; соотношение делителя spl> 1:32. EFM указывает на множество преимуществ EPON, основанного на Ethernet в качестве базовой технологии, включая зрелость протоколов, простоту технологии, гибкость расширения и ориентированность на пользователей.

Система EPON не выбирает дорогостоящее оборудование ATM и оборудование SONET, что делает ее совместимой с существующей сетью Ethernet. Это упрощает структуру системы, снижает стоимость и обеспечивает гибкость для обновления. Продавцы оборудования сосредоточены на оптимизации функций и практичности.

Системы банкоматов BPON

Системы на базе BPON ATM оказались очень неэффективными, поскольку подавляющее большинство трафика в сети доступа состоит из больших IP-кадров и переменных размеров. Это создало возможность для разработки EPON на основе чистого Ethernet,GigE password enjoying QoSи экономичная интеграция с другим появляющимся оборудованием Ethernet. Со временем Ethernet зарекомендовал себя как идеальный транспортер для IP-трафика.

Соответственно, стандарт 802.3 IEEE 802.3ah поручил рабочей группе «Ethernet на первой миле» разработать стандарты для сетей с двухточечным и многоточечным доступом, причем последний указывает на Ethernet PON. EPON в настоящее время является частью стандарта Ethernet.

Разработка пассивной оптической сети (GPON), то есть стандарта, оснащенного гигабитами (серия G.984), действительно началась после предложений FSAN members (Quantum Bridge, Al)для решения ATM / Ethernet PON. Гбит / с, который не зависит от протокола, не был очень популярен в рабочей группе IEEE 802.3ah. FSAN решила использовать этот стандарт как другой, конкурирующий с ITU стандарт.

EPON и GPON в значительной степени опираются на G.983, стандарт BPON, когда дело доходит до общих концепций, которые хорошо работают (работа PON Optical Distribution Network(ODN), план длин волн и применение). Оба они предлагают свои собственные версии усовершенствований для размещения кадров IP / Ethernet большего размера с переменной скоростью Гбит / с.

Стандарт IEEE 802.3ah Ethernet определил сеть доступа, также известную как Ethernet in the First Mile. Пятый раздел IEEE802.3ah составляет стандарт IEEE Std 802.3, который соответствует определению служб и элементов протокола. Он позволяет обмениваться кадрами формата IEEE 802.3 между станциями в сети абонентского доступа.

Концепция EPON

EFM представила концепцию EPON, в которой топология сети точка-множество точек (P2MP) реализована с помощью пассивных оптических разветвителей. Однако оптоволоконный кабель Ethernet типа «точка-точка» предлагает самую высокую пропускную способность при разумной стоимости. Оптоволокно Ethernet типа «точка-многоточка» обеспечивает относительно высокую пропускную способность при более низкой стоимости. Цель стандарта IEEE Std 802.3ah состояла в том, чтобы расширить область применения Ethernet, включив в нее сети абонентов доступа, чтобы обеспечить значительное повышение производительности при минимизации затрат на эксплуатацию и обслуживание оборудования.

Заключение стандарта IEEE 802.3ah EFM значительно расширяет диапазон и охват транспорта Ethernet для использования в сетях доступа и городских сетях. Этот стандарт позволяет поставщикам услуг использовать множество гибких и экономичных решений для предоставления услуг широкополосного Ethernet в сетях доступа и городских сетях.

EFM охватывает семейство технологий, которые различаются типом носителя и скоростью передачи сигналов - он предназначен для развертывания в сетях одного или нескольких типов мультимедийных автоматов FSM, а также для взаимодействия со смешанными 10/100/1000/10000 Мб. / с сети Ethernet. Любая сетевая топология, определенная в IEEE 802.3, может использоваться на территории абонента, а затем подключаться к сети абонентского доступа Ethernet. Технология EFM позволяет использовать различные типы топологий для достижения максимальной гибкости.

IEEE Std 802.3ah

IEEE Std 802.3ah включает спецификации для сетей доступа Ethernet абонента, а IEEE Std 802.3ah EPON поддерживает номинальную скорость около 1 Гбит / с (с возможностью расширения до 10 Гбит / с) для каждого канала. Они определяются двумя длинами волн:downstream wavelength и один для общего upstream направление между пользовательскими устройствами.

EFM поддерживает полнодуплексные каналы, поэтому можно определить полнодуплексный упрощенный контроль доступа к среде (MAC). Архитектура Ethernet разделяет физический уровень наPhysical Medium Dependent (PMD), Physical Medium Attachment (PMA) и Physical Coding Sublayer (Шт).

EPON реализует сетевую топологию P2MP с соответствующими расширениями для нижнего слоя и управления подуровнем согласования MAC, а также оптическое волокно под уровнями, зависящими от физической среды (PMD), для поддержки этой топологии.

Физический слой

Для топологий P2MP компания EFM представила семейство систем сигнализации для физического уровня, производных от 1000BASE-X. Однако он включает в себя расширения RS, PCS и PMA с дополнительнымforward error correction(FEC) емкость. Подуровни 1000BASE-X PCS и PMA отображают характеристики интерфейса. Подуровень PMD (включая MDI) - услуги, ожидаемые при согласовании нижнего слоя. 1000BASE-X может быть расширен для поддержки других полнодуплексных носителей - требуется только, чтобы среда соответствовала уровню PMD.

Интерфейс средней нагрузки (MDI)

Это интерфейс между PMD и физическим носителем. Он описывает сигналы, физические среды, а также механические и электрические интерфейсы.

Зависимость от физической среды (PMD)

PMD отвечает за интерфейс со средой передачи. PMD генерирует электрические или оптические сигналы в зависимости от природы подключенной физической среды. Соединения 1000BASE-X по PON на расстояние не менее 10 км и 20 км (под покрытием 1000BASE-PX10 и 1000BASE-PX20 PMD) обеспечивают P2MP.

В PON Ethernet суффиксы D и U указывают PMD на каждом конце канала, который передает в этих направлениях и принимает в противоположном направлении, т. Е. Один PMD в нисходящем направлении идентифицируется как 1000BASE-PX10-D, а восходящий - как 1000BASE-PX10 U PMD. Одновременно в обоих направлениях используются одни и те же волокна.

PMD 1000BASE-PX-U или 1000BASE-PX-D PMD подключается к соответствующему PMA 1000BASE-X и поддерживает через MDI. PMD опционально комбинируется с функциями управления, доступ к которым можно получить через интерфейс управления. Чтобы обеспечить возможности обновления в случае Pons 10 км или 20 км, как PMD 1000BASE-PX20-D, так и PMDU 1000BASE-PX10 могут взаимодействовать друг с другом.

Привязанность к физической среде (PMA)

PMA включает в себя функции передачи, приема, восстановления тактовой частоты и выравнивания. PMA обеспечивает независимый промежуточный путь для PCS для поддержки использования ряда серий физических носителей с битовой ориентацией. Подуровень физического кодирования (PCS) содержит функции кодирования битов. Интерфейс PCSGigabit media independent interface (GMII), который обеспечивает единый интерфейс для подуровня согласования для всех реализаций PHY со скоростью 1000 Мбит / с.

Независимый интерфейс Gigabit Media (GMII)

Интерфейс GMII относится к интерфейсу между Gigabit MAC layer и physical layer. Это позволяет смешивать несколько DTE с различными реализациями от гигабитной скоростиphysical layer. Сервисный интерфейс PCS позволяет 1000BASE-X PCS передавать информацию клиенту PCS и от него. Клиенты PCS включают MAC (через подшерсток согласования) и ретранслятор. Интерфейс PCS определяется как Gigabit Media Independent Interface (GMII).

В Reconciliation sublayer(RS) обеспечивает согласование сигналов GMII, определяющих среду управления доступом к услугам. GMII и RS используются для обеспечения независимых носителей, так что идентичные носители контроллера доступа могут использоваться с любым типом медного и оптического PHY.

Уровень канала передачи данных (многоточечное управление MAC)

Протокол управления MAC был определен для поддержки и новых функций, которые должны быть реализованы и добавлены в стандарт одновременно. Это случай протокола многоточечного управления (MPCP). Протокол управления для P2MP - это одна из функций, определенных протоколом многоточечного управления.

Функциональность многоточечного управления MAC реализована для доступа к устройствам абонента, содержащим устройства физического уровня от точки к многоточечной. Обычно юрисдикции эмуляции MAC обеспечивают двухточечную услугу между OLT и ONU, но теперь добавлен дополнительный экземпляр с целью связи для всех ONU одновременно.

MPCP (протокол многоточечного управления)

MPCP очень гибкий, легко реализуемый. MPCP использует пять типов сообщений (каждое сообщение является кадром управления MAC), а ONU / ONT сообщает о нескольких границах пакета, OLT предоставляет на границе пакета - без накладных расходов на разграничение.

MPCP указывает систему между OLT и ONU, связанную с частью PON многоточечного соединения (P2MP), чтобы обеспечить продуктивную передачу информации в заголовке UPSTREAM.

MPCP выполняет следующие функции -

  • MPCP управляет процессом автоматического обнаружения.
  • Назначение временных интервалов / полосы пропускания для ONT.
  • Справка по времени для синхронизации ONT.

MPCP представила пять новых управляющих сообщений MAC -

  • Ворота, Отчет
  • Зарегистрированный REQ
  • Register
  • Зарегистрированный ACK
  • Авто Обнаружение

Сводка последовательности обнаружения сообщений

На следующем рисунке показана сводная информация о последовательности обнаружения сообщений.

DBA EPON

В EPON связь между OLT и ONY рассматривается как нисходящий поток, OLT транслирует данные нисходящего потока к ONT, используя всю полосу пропускания, а на другом конце ONT принимает сообщения, используя информацию, доступную в кадрах Ethernet. В восходящем направлении от ONT к OLT используется одноканальная связь, это означает, что один канал будет использоваться несколькими ONT, что означает конфликт данных.

Чтобы избежать этой проблемы, требуется эффективная схема распределения полосы пропускания, которая может распределять ресурсы одинаково для ONT, в то же время обеспечивая QoS, эта схема известна как Dynamic Bandwidth Allocation(DBA) алгоритм. Администратор баз данных использует отчеты и сообщения шлюза для построения расписания передачи, которое будет передаваться в ONT.

Характеристики DBA

Важной особенностью EPON является предоставление различных услуг с оптимальным QoS и эффективным распределением полосы пропускания с использованием различного распределения DBA для удовлетворения потребностей текущих и будущих приложений.

В настоящее время для EPON доступны два разных типа алгоритмов DBA:

  • Первый предназначен для учета колебаний трафика.
  • Второй - обеспечить QoS для разных типов трафика.

Другими характеристиками являются предотвращение конфликтов кадров, управление трафиком в реальном времени с помощью QoS и управление полосой пропускания для каждого подписчика, а также уменьшение задержки для трафика с низким приоритетом.

Формат кадра EPON

Работа EPON основана на MAC-адресе Ethernet, а кадры EPON основаны на кадрах GbE, но необходимы расширения -

  • Clause 64 - MокончательноPмазь Cконтроль PПротоколы PDU. Это протокол управления, реализующий необходимую логику.

  • Clause 65- Эмуляция точка-точка (согласование). Это делает EPON похожим на соединение точка-точка, 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.

Заголовок EPON

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.

LLID field содержит следующие факторы -

MODE (1b) −

  • Всегда 0 для ONU
  • 0 для одноадресной передачи OLT, 1 для многоадресной / широковещательной передачи OLT

Actual Logical Link ID (15b) −

  • Определяет зарегистрированные ONU
  • 7FFF для трансляции

CRC защищает от SLD (байт 3) через LLID (байт 7).

Безопасность

Downstream traffic вещает на все ONU, так что злоумышленнику становится легко перепрограммировать ONU и захватывать желаемые кадры.

Upstream trafficне подвергался воздействию других ONU, поэтому шифрование не требуется. Не считайте перехватчиков оптоволокна, потому что EPON не предоставляет никаких стандартных методов шифрования, но -

  • Может дополняться IPsec или MACsec и
  • Многие поставщики добавили проприетарные механизмы на основе AES.

BPON использовал механизм, называемый churning - Перемешивание было недорогим аппаратным решением (ключ 24b) с несколькими недостатками безопасности, такими как -

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

Поэтому в G.983.3 добавлена ​​поддержка AES, которая сейчас используется в GPON.

QoS - EPON

Многие приложения PON требуют высокого QoS (например, IPTV), а EPON оставляет QoS на более высоких уровнях, например:

  • Теги VLAN.
  • P биты или DiffServ DSCP.

В дополнение к этому, существует принципиальная разница между LLID и Port-ID -

  • Всегда существует 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.

EPON против GPON

В следующей таблице показаны сравнительные характеристики EPON и GPON.

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 T-CONT, PORTID; исправить пропускную способность / гарантировать пропускную способность / негарантийную 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 большом количестве -

На следующем изображении показаны различные структуры EPON и GPON -

На следующем рисунке показана оценка XPON.

В следующей таблице описаны различные методы оценки XPON.

Мультиплексный режим Типовая технология
Method A TDM 40G TDM PON OFDM PON
Method B WDM PtP WDM
Method C TDM + WDM 40G TWDM PON НГ-ЭПОН

После разработки GPON FSAAN и ITU-T начали работу над NG-PON со следующими функциями:

  • Недорогой продукт
  • Большая емкость
  • Широкий охват
  • Обратная совместимость

FSAN делит NG-PON на две фазы в зависимости от текущего спроса на приложения и технологии:

  • NG PON1- NGPON1 обратно совместим с устаревшими сетями GPON ODN. NG-PON1 имеет асимметричную систему 10G со скоростью нисходящего потока / загрузки 10G и восходящего потока / отдачи 2,5G. Этот NG-PON1 представляет собой усовершенствованную систему TDM PON от GPON.

  • NG PON2 - NGPON2 - это долгосрочная оценка PON, которая может поддерживать и развертывать новые сети ODN.

Есть много способов развить NG-PON2, в отличие от NG-PON1, для увеличения пропускной способности с 10G до 40G -

  • Использование технологии TDM такое же, как и для NG-PON1.

  • WDM PON (с использованием грубого мультиплексирования с разделением по длине волны (CWDM) или плотного мультиплексирования с разделением по длине волны (DWDM).

  • ODSM PON (TDMA + WDMA).

  • OCDMA PON (с использованием технологии CDMA).

  • O-OFDMA PON (с использованием технологии FDMA).

Сосуществование - NG-PON1

Основной особенностью NG-PON1 является предоставление более высокой пропускной способности, чем GPON, в то же время. Он должен быть обратно совместим с существующей сетью GPON, что снизит затраты оператора. Этот NG-PON, определенный FSAN и ITU-T, известен какXG-PON1.

FSAN и ITU-T определили следующие скорости передачи данных для XG-PON1:

  • Скорость передачи данных в нисходящем направлении - 10G
  • Скорость передачи данных в восходящем направлении - 2,5 г

Скорость восходящего потока данных 2,5 Гбит / с вдвое превышает скорость восходящего потока данных GPON. Помимо всех элементов GPON, ODN (оптическая распределительная сеть) может быть повторно использована в сети XG-PON1.

Добавив только карту нисходящего потока 10G в существующий GPON OLT, GPON расширился до XG-PON1.

Сетевая архитектура и сосуществование

Как описано выше, XG-PON1 является улучшением существующего GPON, которое может поддерживать различные развертывания GPON, такие как:

  • Двухточечная (P2MP) архитектура GPON
  • Волоконно в дом (FTTH)
  • Волокно в ячейку (FTTCell)
  • Волокно в здание (FTTB)
  • Волокно до обочины (FTTCurb)
  • Волокно в шкаф (FTTCabinet)

На следующем рисунке показаны различные развертывания GPON, которые можно улучшить с помощью XG-PON1 -

Как правило, существует два типа развертывания:

  • Развертывание в зеленом поле
  • Развертывание на коричневом поле

Зеленое поле используется там, где требуется полностью новое развертывание, тогда как при развертывании Brownfield будет использоваться существующая инфраструктура. Таким образом, для развертываний Brown Field (только в сети GPON) можно использовать XG-PON1. В случае, когда медная сеть должна быть заменена на оптоволоконную, она будет считаться сетью Green Field, поскольку существующая сеть будет полностью заменена новой сетью.

Физический слой

Спецификации физического уровня для XG-PON1 были обновлены в октябре 2009 года и опубликованы ITU-T в марте 2010 года. Длина волны нисходящего потока 1575-1580 нм выбирается FSAN. Группа C. Диапазон L и диапазон O сравнивались при выборе длины волны восходящего потока, но диапазон C был исключен из-за перекрытия с радиоканалами. Поскольку на L-диапазоне не было достаточной защиты полосы, и из-за этого, то же самое было исключено, и все сравнения в отношении плюсов и минусов были выбраны O- диапазон, потому что O + имеет более высокие требования к фильтрам.

Вещь Характеристики
Оптоволокно ITU-T G.652
План длины волны восходящего потока От 1260 до 1280 нм
План длины волны в нисходящем направлении От 1575 до 1580 нм
Бюджет мощности

XG-PON1: от 14 до 29 дБ

XG-PON2: от 16 до 31 дБ

Скорость передачи данных

Восходящий поток: 2,48832 Гбит / с

В нисходящем направлении: 9,95328 Гбит / с

Максимальный физический охват 20 км
Максимальный логический охват 60 км

Согласно приведенной выше таблице, скорость нисходящего потока XG-PON1 составляет 10 Гбит / с со скоростью передачи данных 9,5328 Гбит / с, чтобы сохранить согласованность с типичными скоростями ITU-T, которые отличаются от IEEE 10GE-PON, который составляет 10,3125 Гбит / с.

HTC Layer

Уровень передачи (TC Layer) известен как уровень конвергенции передачи XGTC (XG-PON1), который оптимизирует основной механизм обработки. Уровень конвергенции передачи улучшает структуру кадра, механизм активации и DBA.

Улучшение структуры кадра XG-PON1 заключается в согласовании структуры кадра и поля с границами слов путем сопоставления скорости XG-PON1. Механизм DBA более гибкий с обновлением, тогда как механизм активации следует тому же принципу, что и GPON.

Двумя важными особенностями слоев XGTC являются:

  • Энергосбережение
  • Security

Шифрование данных было дополнительной функцией в GPON, тогда как в xG-PON1 есть три метода аутентификации:

  • Первый основан на идентификаторе регистрации (логическом идентификаторе)

  • Второй основан на каналах OMCI (унаследован от GPON)

  • Третий основан на протоколах IEEE 802.1x, которые представляют собой новую схему двунаправленной аутентификации.

Шифрование восходящего потока и шифрование нисходящего многоадресного трафика также обеспечивается на уровне XGTC.

Управление и настройка

Для управления и настройки рекомендации ITU-T (G.984.4) были приняты в XG-PON1, который также обратно совместим с GPON. Поскольку GPON использует технологию OMCI для управления и настройки, аналогично XG-PON1 использует более или менее 90% ее с небольшими изменениями в ITU-T (G.984.4).

В обоих случаях (для GPON и XG-PON1), когда используется технология нижнего уровня, это не вызывает большого беспокойства с точки зрения обслуживания. Важным фактором является настройка канала уровня 2 для правильной пересылки служебных данных. Вся конфигурация L2 от сети до стороны пользователя покрывается моделью OMCI L2.

Модель OMCI L2 используется для обеих технологий, т. Е. GPON и XG-PON1, поскольку определение стороны сети и стороны пользователя одинаково для обеих технологий.

Совместимость

Самая впечатляющая часть GPON и XG-PON1 - это совместимость. XG-PON1 обратно совместим с GPON, другими словами, ONT / ONU, подключенный к GPON OLT, может также работать с XG-PON1 OLT. Группа была создана в 2008 году FSAN, которая известна как OISG (Группа изучения внедрения OMSI).

Эта группа была ограничена для изучения рекомендаций (G.984.4) по взаимодействию OMCI для канала управления и контроля ONT (OMCC), управления QoS, конфигурации многоадресной рассылки, обновлений версии ПО и конфигурации L2. Официальный номер [G.984.4] - [ITU-T G.impl984.4], он также называется руководством по реализации OMCI.

WDM-PON

На следующем рисунке показан WDM-PON, на котором также показан массив волноводных решеток (AWG). Они используются для длины волны MUX и DEMUX.

P2MP WDM-PON

В WDM-PON для разных ONT требуется разная длина волны. Каждый ONT получает эксклюзивную длину волны и использует ресурсы полосы пропускания этой длины волны. Другими словами, WDM-PON работает по логическомуPoint-to-Multi Point (P2MP) топология.

В WDM-PON AWG должен находиться между OLT и ONT. Каждый порт AWG зависит от длины волны, и оптический трансивер на каждом ONT передает оптические сигналы на определенной длине волны, определяемой портом на AWG.

В технологии WDM трансиверы с указанными длинами волн называются colored optical transceivers и трансивер, который может использоваться для любой длины волны, известен как colorless transceiver. Существует сложность использования цветных оптических трансиверов, служба обработки которых предоставляет и разрабатывает хранилище.

Компоненты AWG чувствительны к температуре, поэтому для WDMPON существуют определенные проблемы, связанные с согласованием в реальном времени длины волны оптических трансиверов и подключаемого порта AWG, а также между длинами волн порта на локальном AWG (в CO). и порт на удаленном AWG.

ODSM-PON

В ODSM-PON сеть остается неизменной от CO до помещения пользователя, за исключением одного изменения - активного разветвителя WDM. Разделитель WDM будет размещен между OLT и ONT вместо пассивного разветвителя. В ODSM-PON нисходящий поток использует WDM, это означает, что данные в направлении ONT используют разную длину волны для разных ONT, а в восходящем потоке ODSN-PON использует динамические технологии TDMA + WDMA.

Стандарты XGPON

В следующей таблице описаны 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

GPON - ITU и FSAN стандартизированы в 2005 году, соответствуют стандартам серии G.984 ×.

NGPON1 −

  • Стандарты G.987 / G.988 XGPON были выпущены в 2011 году.

  • Он стандартизировал XGPON со скоростью 2,5 Гбит / с в восходящем направлении / 10 Гбит / с в нисходящем направлении.

  • GPON и XGPON используют разные длины волн для сосуществования в одной сети.

NGPON2 −

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

  • Теперь сосредоточьтесь на WDM PON и 40G PON.

Основные характеристики XG-PON1

В следующей таблице описаны основные функции XG-PON1.

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 XGPON2. Это для будущего изучения.
Метод мультиплексирования TDM (DS) / TDMA (США)
Бюджет убытков 29 дБ и 31 дБ (номинальные классы) Расширенный класс - для дальнейшего изучения.
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)

Класс оптической мощности XG-PON

В следующей таблице описаны минимальные и максимальные потери класса 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 этой главе давайте разберемся, что такое коэффициенты разделения, максимальный охват и управление трафиком в оптической распределительной сети (ODN).

Максимально допустимое затухание оптической мощности между оптическими портами OLT и входом ONT составляет 28 дБ, что достигается за счет использования 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 со скоростью передачи данных». Класс A дает наименьший оптический бюджет, а класс C - самый высокий, в то время как по стоимости они находятся в том же порядке. Для максимального соотношения деления 1:64 оптика класса B обычно используется на коммерческой основе.

Сравнение оптики ODN классов A, B и C показано в таблице ниже -

Сравнение оптики ODN классов A, B и C

S.No. Параметр Единица измерения Класс А Класс B Класс C Замечания
1 Диапазон затухания (Рек. МСЭ-Т G.982) дБ 5–20 10–25 15–30
2 2488 Mbps downstream direction
2.1 OLT Transmitter
2.1.1 Средняя пусковая мощность MIN дБм 0 +5 +3 Одно волокно
2.1.2 Средняя пусковая мощность MAX дБм +4 +9 +7 Одно волокно
2.1.3 Средняя пусковая мощность MIN дБм 0 +5 +3 Двойное волокно
2.1.4 2.1.4 Средняя запускаемая мощность MAX дБм +4 +9 +7 Двойное волокно
2.2 ONU Receiver
2.2.1 Минимальная чувствительность дБм -21 -21 -28 Одно волокно
2.2.2 Минимальная перегрузка дБм -1 -1 -8 Одно волокно
2.2.3 Минимальная чувствительность дБм -21 -21 -28 Двойное волокно
2.2.4 Минимальная перегрузка дБм -1 -1 -8 Двойное волокно
3 1244 Mbps upstream direction
3.1 ONU Transmitter
3.1.1 Средняя пусковая мощность MIN дБм -3 -2 +2 Одно волокно
3.1.2 Средняя пусковая мощность MAX дБм +2 +3 +7 Одно волокно
3.1.3 Средняя пусковая мощность MIN дБм -3 -2 +2 Двойное волокно
3.1.4 Средняя пусковая мощность MAX дБм +2 +3 +7 Двойное волокно
3.2 OLT Receiver
3.2.1 Минимальная чувствительность дБм -24 -28 -29 Одно волокно
3.2.2 Минимальная перегрузка дБм -3 -7 -8 Одно волокно
3.2.3 Минимальная чувствительность дБм -24 -28 -29 Двойное волокно
3.2.4 Минимальная перегрузка дБм -3 -7 -8 Двойное волокно

Разделение оптического сигнала

Одно волокно, идущее 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). .

RF Overlay для ТВ-сервисов

Телевизионные сигналы (полученные из 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 De-mux, встроенной в ONT, и направляется в служебное соединение объединительной панели для STB / TV.