FTTH - Hızlı Kılavuz

Ağ teknolojilerine erişim için normalde iki yol vardır: Fixed ve ikincisi Wirelessyol. Bu eğitimde, teknik olarak adı verilen 'Sabit' yöntemi tartışacağız.FTTH Teknoloji.

FTTH nedir?

Fiber to the Home ya da sadece FTTHdoğrudan merkezi noktadan konut binalarına optik fiber kullanan bir teknolojidir (aşağıdaki resimde gösterildiği gibi). Kesintisiz yüksek hızda internet hizmeti sağlar. Burada "H" hem ev hem de küçük işletmeleri içerir.

FTTH, her bir abonenin bir optik fibere bağlandığı nihai fiber erişim çözümüdür. Bu eğiticide tartışılan yerleştirme seçenekleri, aşağıdakilerden tam bir optik fiber yoluna dayanmaktadırOptical Line Termination (OLT) abone tesislerine hakkı

Bu seçim, her müşteri için yüksek bant genişliğine sahip hizmetleri ve içeriği kolaylaştırır ve yeni hizmetlerin gelecekteki talepleri için maksimum bant genişliği sağlar. Bu nedenle, 'kısmi' fiber ve 'kısmi' bakır altyapı ağlarını içeren Hibrit seçenekleri dahil edilmemiştir.

Eve fiber üzerinden erişim olarak, Eve Fiber (FTTH) senaryosu esas olarak tek aile birimi (SFU) içindir ve aşağıdaki türler de dahil olmak üzere nispeten az sayıda bağlantı noktası sağlar - POTS, 10/100/1000 BASE- T ve RF (18dBmV).

Optik Fiber Yöntemi iki şekilde uygulanabilir: Aktif Yöntem ve Pasif Yöntem. Mevcut kitlesel FTTH dağıtımı pasif yönteme dayanmaktadır. Bu nedenle Pasif Yöntemi ayrıntılı olarak tartışalım.

Passive Method - Bu yöntemde kullanılan iki tipik teknoloji şunlardır: Ethernet Passive Optical Network (EPON) & Gigabit-capable Passive Optical Networks(GPON). Aşağıdaki resme bakın.

  • Very high bit rate digital subscriber loop(VDSL), maksimum 55 bps bit hızını destekler. VDSL2 daha iyi QoS ve daha iyi SNR'ye sahiptir.

  • ADSL (asimetrik dijital abone hattı) maksimum 8Mbps bit hızını destekler, ancak ADSL2 12Mbps'ye kadar çıkabilir.

  • SHDSL kısaltması symmetric high bit rate digital subscriber line. Telefonun çapı ne kadar büyükse, ulaşabileceği mesafe o kadar uzun olur. Aktarım hızı, telefon kablosunun çapına bağlıdır.

  • Integrated service digital network (ISDN), devre anahtarlamalı ağa dayanır.

Neden FTTH?

Fiber, önceki teknolojilere (Bakır) göre bir dizi avantaj sunar. En önemlileri aşağıdaki gibidir -

  • Muazzam bilgi taşıma kapasitesi
  • Kolayca yükseltilebilir
  • Kurulumu kolay
  • Tamamen simetrik hizmetlere izin verir
  • Operasyon ve bakım maliyetlerini azaltır
  • Çok uzun mesafeleri kapsar
  • Güçlü, esnek ve güvenilir
  • Küçük çaplı ve hafif kablolara izin verir
  • Güvenli
  • Elektromanyetik girişime (EMI) karşı bağışıklık
  • Daha az maliyet

Aşağıdaki tablo, bant genişlikleri ile birlikte FTTH aracılığıyla sağlanabilecek gelişmiş hizmetleri listelemektedir.

Hizmetler Bant genişliği
Veri İndirme 10 Mb / sn
VoIP ve video konferans 1 Mb / sn
İsteğe bağlı müzik, multimedya içerikleri 2 Mb / sn
Çevrimiçi Oyun 1 Mb / sn
SD Dijital TV 3 Mb / sn
HD Dijital TV 8 Mb / sn
Ek TV kanalları 16 Mb / sn

FTTH ve xDSL

Aşağıdaki tablo, FTTH ve xDSL cihazları arasında bant genişliği ve mesafe (maksimum erişim) açısından tipik bir karşılaştırmayı göstermektedir -

Ulaşım ADSL ADSL2 ADSL2 + VDSL VDSL2 FTTH PON
Max bandwidth G: 8 milyon 12 milyon 24 milyon 55 milyon 100 milyon 100+
U: 1 milyon 3,5 milyon 1 milyon 19 milyon 100 milyon 100+
Distance 3-5 km <= 1,3 km <= 100 km
  • Mesafe, xDSL'nin performansını derinden etkiler.

  • Mesafe, FTTH için sorun değil, çünkü maksimum erişim 20 km'den fazla.

  • FTTH, mevcut tüm hizmetleri destekler.

Mesafe ve Bant Genişliği

Aşağıdaki noktalar mesafe ve bant genişliği parametrelerini açıklamaktadır -

  • ISDN - 2B + D = 2 × 64 + 16 = 144 Kb / sn
  • HDSDN - Amerikan standardı 0,51 mm, 2M maks. 5 km.
  • ADSL - 3-5 km 8 Mbps
  • ADSL2 - 3-5 km 12 Mbps
  • ADSL2 + - 3-5 km 24 Mbps
  • VDSL - ≤ 1,3 km, 55 Mbps; VDSL2 yukarı akış / aşağı akış 100 Mbps

FTTH Terminolojileri

Şimdi FTTH ile normal olarak ilişkilendirilen terminolojileri kısaca tartışalım.

Diferansiyel Fiber Mesafesi

Bir OLT, birkaç ONU / ONT'ye bağlanır. Diferansiyel fiber mesafesi, OLT'den en yakın ve en uzak ONU / ONT arasındaki mesafenin farkıdır. GPON'damaximum differential fiber distance is 20 kms. Bu, aralık penceresinin boyutunu etkiler ve ITU-T G.983.1 ile uyumludur.

Mantıksal Erişim

Mantıksal erişim, optik bütçeden bağımsız olarak belirli bir iletim sistemi için katedilebilecek maksimum mesafe olarak tanımlanır. Mantıksal erişim, fiziksel katmanın sınırlaması dışında ONU / ONT ve OLT arasındaki maksimum mesafe olduğundan - GPON'da,maximum logical reach is defined as 60 kms.

Ortalama Sinyal Aktarım Gecikmesi

Ortalama sinyal aktarım gecikmesi, referans noktaları arasındaki yukarı akış ve aşağı akış gecikme değerlerinin ortalamasıdır. Bu değer, gidiş-dönüş gecikmesi ölçülerek ve ardından 2'ye bölünerek belirlenir. GPON, maksimum ortalama sinyal aktarım gecikmesi 1,5 Ms gerektiren hizmetleri barındırmalıdır. Spesifik olarak, GPON sisteminin maksimum ortalama sinyal aktarım gecikme süresinin 1,5'ten az olması gerekir. TV referans noktaları arasında Ms.

Optik Erişim Ağı (OAN)

Optik Erişim Ağı, ağ tarafına doğru bir erişim ağıdır, SNI (Hizmet Ağı Arayüzü) olarak da bilinir. OLT'nin yukarı bağlantı portları, erişim ağının L2 Anahtar Halkasına bağlanır. SNI'ye bağlı ODF / FDMS gibi diğer tüm ara bileşenler Optik Erişim Ağı altında gelir.

Optik Dağıtım Ağı (ODN)

Aşağı yönde bir PON Teknolojisinde, OLT'nin PON Bağlantı Noktasından ONT'nin PON Bağlantı Noktasına kadar tüm pasif bileşenler Optik Dağıtım Ağı kapsamındadır. Normalde Splitter ve ODF / FDMS bu kategoriye girer.

Optik Hat Sonlandırma (OLT)

Bir Merkez Ofis (CO) ekipmanı, PON'a çeşitli ağ arayüzleri sağlar. Bir OLT, PON Aşağı akış iletimi yoluyla birçok ONT'ye hizmet eder, yani, OLT'den ONT'ye genellikle TDM'dir. Yukarı akış trafiği, yani ONT'den OLT'ye doğru genellikle TDMA'dır. PON sistemi simetrik veya asimetrik olabilir.

Optik Ağ Sonlandırma (ONT) / Optik Ağ Birimi (ONU)

Optik Ağ Sonlandırması, müşteriye kullanıcı arayüzleri sağlayan bir Müşteri Tesisleri Ekipmanıdır.

Fiziksel Erişim

Fiziksel erişim, belirli bir iletim sistemi için elde edilebilecek maksimum fiziksel mesafe olarak tanımlanır. 'Fiziksel erişim', ONU / ONT ile OLT arasındaki maksimum fiziksel mesafedir. GPON'da fiziksel erişim için iki seçenek tanımlanmıştır: 10 km ve 20 km.

Hizmet

Hizmet, operatörler tarafından ihtiyaç duyulan bir ağ hizmeti olarak tanımlanır. Hizmet, bir çerçeve yapısı adı veya genel bir ad olup olmadığına bakılmaksızın, herkes tarafından açıkça tanınan bir adla tanımlanır.

Bit Hızı

GPON, 1,2 Gbps'ye eşit veya daha yüksek iletim hızlarını hedefler. Buna göre, GPON iki aktarım hızı kombinasyonunu aşağıdaki gibi tanımlar -

  • 1,2 Gbps yukarı, 2,4 Gbps aşağı
  • 2.4 Gbps yukarı, 2.4 Gbps aşağı

En önemli bit hızı 1,2 Gb / sn yukarı akış ve 2,4 Gb / sn aşağı akımdır ve GPON sistemlerinin neredeyse tüm dağıtılmış ve planlanmış dağıtımını oluşturur.

Bölünme oranı

Bölünme oranı GPON için ne kadar büyükse, maliyet açısından o kadar ekonomiktir. Bununla birlikte, daha büyük bir bölme oranı, daha fazla optik güç ve bant genişliği bölme anlamına gelir, bu da fiziksel erişimi desteklemek için artırılmış bir güç bütçesine ihtiyaç yaratır.

Split ratios of up to 1:64 are realistic for the physical layer, given current technology. Bununla birlikte, optik modüllerin devam eden evrimini öngören TC katmanı, 1: 128'e kadar bölünmüş oranları dikkate almalıdır.

Veri oranları

PON DS (Mbps) ABD (Mbps)
BPON 155.52 155.52
Amd 1 622.08 155.52
622.08 622.08
Amd 2 1244.16 155.52
1244.16 622.08
GPON 1244.16 155.52
1244.16 622.08
1244.16 1244.16
2488.32 155.52
2488.32 622.08
2488.32 1244.16
2488.32 2488.32
EPON 1250 1250
10GEPON + 10312.5 10312.5

PON Passive Optical Networkbirden çok noktaya mimariye sahip. Aşağıdaki görüntüde gösterildiği gibi, Optik Hat Terminali (OLT), Optik Ağ Birimi ve Pasif Optik Bölücüden oluşur.

PON tarihi

İlk Pasif Optik Ağ (PON) faaliyeti, 1990'ların ortalarında FSAN grubu tarafından başlatıldı. İlk standart, ATM'ye dayalı 155 Mbps iletimi kapsıyor.APON/BPONstandart. Daha sonra standart 622 Mbps'yi kapsayacak şekilde geliştirildi.

2001 yılında, IEEE olarak bilinen Ethernet tabanlı bir standardın geliştirilmesine EPON.

2001 yılında, FSAN grubu bir gigabit hız standardı geliştirmeye başladı, yani GPON, ITU-T tarafından onaylanacak.

PON Ağ Mimarisi

Aşağıdaki çizim PON'un ağ mimarisini göstermektedir -

Nerede,

  • SNI - Servis Düğümü Arayüzü

  • IFPON - PON için arayüz

  • UNI - Kullanıcı Düğümü Arayüzü

Yukarıdaki çizimde gösterildiği gibi ODN, birkaç kademeli bir veya birden fazla ayırıcıyla yapılandırılabilir.

PON - Çoğullama

PON, tek bir fiberde çift yönlü taşıma gerçekleştirmek için WDM'yi kullanır (aşağıda verilen resme bakın) -

Sinyalleri iki farklı yönde ayırt etmek için, iki çoklama teknolojisi benimsenmiştir:

  • TDM

  • TDMA

Onları detaylı olarak tartışalım -

Time Division Multiplexing (TDM)aşağı akış için - Ortak bir sinyal yolu üzerinden ayrı sinyaller iletme ve alma tekniğidir. Bunun için iletim hattının her iki ucunda senkronize anahtarlar kullanır; sonuç olarak, her sinyal, sırayla değişen bir modelde zamanın yalnızca bir kısmında görünür.

Time Division Multiple Access () yukarı akış için - Bu teknik, birçok kullanıcının sinyali farklı zaman dilimlerine bölerek aynı frekans kanalını paylaşmasını kolaylaştırır.

PON: Akışaşağı

Broadcasting mode- Aşağı akış verileri tüm ONU'lara yayınlanır. Ancak ONU'da yalnızca belirli paket işlenir ve geri kalan paketler atılır.

PON: Yukarı Akış (TDMA modu)

Aşağıdaki çizim, TDMA modunu göstermektedir.

Aşağıdaki çizim her iki teknolojiyi birlikte göstermektedir -

PON Terminolojileri

PON terminolojileri aşağıdadır -

  • ODN(Optik Dağıtım Ağı) - Bir ODN, OLT'den kullanıcılara doğru ve tersi yönde optik iletimi gerçekleştirir. Pasif optik bileşenleri kullanır.

  • OLT (Optik Hat Sonlandırma) - OLT, bir PON'un servis sağlayıcı uç noktasıdır ve bir CO veya baş ucuna yerleştirilir.

  • ONT/ONU(Optik Ağ Sonlandırma) - ONT, PON'u sonlandıran ve kullanıcıya yerel hizmet arayüzlerini sunan bir cihazdır. Bir ONT genellikle müşterinin tesislerinde bulunur.

PON Erişim Ağı

Pasif Optik Ağ (PON), esasen hem işletme hem de konut müşterilerine üçlü oyun (ses, video ve veri) hizmetleri sağlayan uygun maliyetli bir optik fiber tabanlı erişim sistemidir. Ayrıca, aşağıdaki çizimde gösterilen basit topoloji, PON diğer topolojilerde de çalışabilir. Örneğin - Veriyolu veya doğrusal, dağıtılmış bölme vb.

Kullanılan farklı topoloji türleri, müşteri dağıtım profiline bağlıdır.

Bir ONT, PON'a herhangi bir şekilde bağlanabilir -

  • ONT'den OLT'ye ve tersi için optik bütçe karşılanır.

  • Farklı ONT'ler arasındaki maksimum diferansiyel mesafenin spesifikasyonu karşılanmıştır.

  • ONT'den OLT'ye kadar olan elyaf uzunluğu izin verilen aralıkta.

  • PON sisteminin destekleyebileceği maksimum ONT sayısı sınırı aşılmamıştır.

PON'da Pasif Modüller

Aşağıdakiler PON sistemindeki Pasif modüllerdir -

  • WDM Bağlayıcı
  • 1 × N Bölücü
  • Optik fiber ve kablo
  • Connector
  • ODF/Cabinet/Subrack

PON'daki Aktif Modüller

PON sistemindeki aktif modüller aşağıdadır -

In OLT −

  • Lazer verici (1490 nm)
  • Lazer alıcıları (1310-nm)
  • CATV uygulaması için
  • Lazer amplifikatörü (1550 nm)
  • Video sinyalini yükseltmek için EDFA

In ONU −

  • ONU için X`Power / Pil
  • Lazer verici (1310 nm)
  • Lazer alıcıları (1490 nm)
  • CATV sinyali için alıcılar (1550-nm)

Bir sonraki bölümde, Gigabit Pasif Optik Ağların ne olduğunu anlayacağız.

GPON (Gigabit Pasif Optik Ağlar), ITU-T teknik özelliklerine dayalı, Erişim Ağları için bir Optik Sistemdir G.984dizi. 1:32 bölme oranına sahip B + sınıfı optikler kullanarak 28dB optik bütçe (aşağıdaki şekilde gösterilmiştir) ile 20 km erişim sağlayabilir.

GPON sistemi aşağıdaki oranları destekler -

  • 155 Mbps yukarı akış, 1.24416 Gbps aşağı akış
  • 622 Mbps yukarı akış, 1.24416 Gbps aşağı akış
  • 1.24416 Gbps yukarı akış, 1.24416 Gbps aşağı akış
  • 155Mbps yukarı, 2.48832 Gbps aşağı akış
  • 622 Mbps yukarı, 2.48832 Gbps aşağı akış
  • 1.24416 Gbps yukarı, 2.48832 Gbps aşağı akış
  • 2,48832 Gbps yukarı, 2,48832 Gbps aşağı akış

GPON hem ATM hem de GEM kapsüllemeyi destekler. GEM (GPON Kapsülleme Yöntemi) hem yerel TDM'yi hem de Verileri destekler.

GPON Özellikleri

Bu evrimsel teknoloji, BPON GEM'e dayanmaktadır. Özellikleri aşağıdadır -

Aşağı akış iletimi

  • 2,4 Gb / sn
  • Bir ONT için BW, birden fazla HDTV sinyali sağlamak için yeterlidir
  • QOS, gecikmeye duyarlı trafiğe izin verir (ses)

Yukarı akış iletimi

  • 1,24 Gb / sn
  • Minimum BW garanti edilebilir
  • Kullanılmayan zaman dilimleri yoğun kullanıcılara atanabilir
  • QoS, hassas trafiği (ses) geciktirmeye izin verir

Neden GPON?

GPON, aşağıdakiler gibi entegre hizmetler çözümü sağlar:

  • Triple Play hizmetlerini destekler.

  • Bükümlü çift kablolar üzerinden erişimin bant genişliği engelini ortadan kaldırmak için yüksek bant genişliğine sahip iletimi destekler.

  • Ağ düğümlerini azaltır.

  • 20 km'ye kadar servis kapsamını destekler.

GPON Standartları

GPON standartları, önceki BPON spesifikasyonlarına dayalıdır. Spesifikasyonlar -

  • G.984.1 - Bu belge, Gigabit Yetenekli Pasif Optik Ağın genel özelliklerini açıklamaktadır.

  • G.984.2 - Bu belge, Gigabit Özellikli Pasif Optik Ağ Fiziksel ortam-Bağımlı katman özelliklerini açıklar.

  • G.984.3 - Bu belge, Gigabit Özellikli Pasif Optik Ağ İletimi Yakınsama Katmanı Spesifikasyonunu açıklamaktadır.
  • G.984.4 - Bu belge, Gigabit Özellikli Pasif Optik Ağ ONT Yönetimi ve Kontrol Arayüzü Spesifikasyonunu (OMCI) açıklamaktadır.

GPON Mimarisi

GPON OLT, PON portu üzerinden birden fazla ONT'ye hizmet eder. Aşağı akış iletimi, yani OLT'den ONT'ye genellikle TDM'dir; oysa yukarı akış trafiği, yani ONT'den OLT'ye genellikle TDMA'dır.

PON sistemi simetrik veya asimetrik olabilir. PON ve fiber altyapı, herhangi bir tek yönlü dağıtım hizmetini desteklemek için de kullanılabilir. Örneğin - Farklı bir dalga boyundaki video.

GPON Fiziksel-Ortama Bağımlı Katman

G.984.2, GPON sisteminin fiziksel katmanının özelliğidir. Fiziksel katman aşağıdaki gibi alanları ele alır:

  • Veri hızı açısından optik performans.
  • Optik fiber bileşenlerin sınıfı.
  • Optik gücün zamanlaması ve kontrolü.
  • İleri hata düzeltme.

Bir optik sistemin temel gereksinimlerinden biri, optik sinyali beklenen aralığa genişletmek için yeterli kapasiteye sahip bileşenler sağlamaktır. Güç ve duyarlılığa dayanan üç bileşen kategorisi veya sınıfı vardır. Bileşen sınıfları:

  • A Sınıfı optik: 5 - 20dB
  • Sınıf B optik: 10 - 25dB
  • C Sınıfı optik: 15 - 30dB

Optik Hat Terminali (OLT)

OLT, çekirdek ağa doğru servis düğümü arayüzünü (SNI) (tipik olarak 1 Gbps ve / veya 10 Gbps Ethernet LAN arayüzleri) sağlar ve GPON'u kontrol eder. OLT üç ana bölümden oluşur -

  • Servis portu arayüz işlevi
  • Çapraz bağlantı işlevi
  • Optik dağıtım ağı (ODN) arayüzü

Aşağıdaki çizim tipik OLT işlevsel blok şemasını göstermektedir.

PON Çekirdek Kabuğu

PON Çekirdek kabuğu iki bölümden oluşur. İlk bölümODN interface function ve bölüm PON TC function. PON TC işlevi, OAM, ortam erişim kontrolü, çerçeveleme, DBA, çapraz bağlantı işlevi için protokol veri biriminin (PDU) tanımlanmasını ve ONU yönetimini içerir.

  • Cross-connect shell - Bu kabuk, PON çekirdek kabuğu ile hizmet kabuğu arasında bir iletişim yolu sağlar.

  • Service shell - Bu kabuk, servis arayüzleri ile PON bölümünün TC çerçeve arayüzü arasındaki çeviri içindir.

ONU / ONT

Optical Network Unit(ONU), bağlantı koruma amacıyla tek bir PON arayüzü veya maksimum iki arayüz ile çalışır. Bu iki elyaftan herhangi birinin kesilmesi durumunda, ONU'ya başka bir elyaf üzerinden erişilebilir. Buna PON koruması veya Bağlantı Koruması denir. Bağlantı koruması olarak da bilinirlink aggregation, bu bağlantıyı koruyabilir ve aynı zamanda trafiği de toplayabilir.

Hizmet MUX ve DEMUXişlevi, Müşteri cihazlarını PON tarafına bağlar. Optik Ağ Terminali (ONT) tek abonenin kullanımı için tasarlanmışken, ONU (Optik Ağ Birimi) birden çok abonenin kullanımı için tasarlanmıştır. Ayırıcılar, PON'un 128 ONT veya ONU'ya kadar paylaşılmasına izin verir.

ONT / ONU Arayüzleri

Servis ağı arayüzü için yukarı bağlantı tarafında OLT'ye bağlanan optik ağ terminali (ONT), birçok kullanıcı-ağ arayüz portuna sahiptir. Tipik olarak, UNI'ye doğru dört FE / GE portu olacaktır.

  • UNI Ports for Residential ONT - Tipik olarak, 10 / 100Base-T Yüksek Hızlı İnternet (HSI) ve IP üzerinden video, RF video kaplama sistemleri için RF koaksiyel ve VoIP PSTN sesi için analog FXS telefon arayüzleri gibi abone servis arayüzleri.

  • UNI ports for a business ONT - Yukarıdakilere ek olarak, anahtar sistemler için 10/100 / 100Base-T yönlendiriciler ve L2 / L3 anahtar arayüzleri ve DS1 / E1 PBX de içerebilir.

Optik ağ birimi (ONU), GPON fiberini sonlandırır ve çok sayıda aboneye yönelik çok daha fazla kullanıcı ağı arayüzüne (UNI) sahiptir. UNI arayüzü olabilirADSL2+, VDSL2, Power Line, MoCA veya HPNAve aboneye olan mesafe (10/100 Base-T, 330 ft olan 100 m ile sınırlıdır).

Arayüz bağlantı noktalarının türüne göre, UN UNIdoğrudan bir abone CPE ekipmanına bağlanamayabilir. Bu durumda, UN UNI, abonenin son konumuna yerleştirilen bir ağ sonlandırmasına (NT) bağlanır. NT, abonenin PC, Kablosuz Yönlendirici, Telefon, IP Video Set Üstü Kutu veya Set Üstü Kutu, RF Video vb. CPE ekipmanını sonlandırır.

Esasen, bir ONT, bir ONU ve bir NT'nin işlevini tek bir cihazda birleştirir. İkisinin bu kombinasyonu; birlikte, ONT'yi yerel ve tek aileli, küçük ve orta ölçekli işletmelere GPON hizmetleri sağlamak için en uygun maliyetli çözüm haline getirir. Bununla birlikte, kampüsteki bir müşteri öğrenci, pansiyon, okul, kolej, hastane veya kurumsal ofis olarak zaten CAT-5 bakır kablo döşenirse, ONU daha uygun bir çözüm olarak hizmet edebilir.

Optik Dağıtım Ağı

Tek modlu bir optik fiber ve kablodan oluşan GPON ODN; fiber optik şerit kablolar, ekler, optik konektörler, pasif optik ayırıcılar ve pasif dallanma bileşenleri çok pasiftir.

ODN optik ayırıcılar, tekli fiberi farklı binalara ve münferit evlere giden çok sayıda fibere böler. Ayırıcılar, Merkez Ofis (CO) / Yerel Değişim (LE) 'den müşteri tesislerine kadar ODN'de herhangi bir konuma yerleştirilebilir ve herhangi bir boyutta olabilir. Bölücüler [n: m] olarak adlandırılır, burada 'n' giriş sayısıdır (OLT'ye doğru) = 1 veya 2 ve 'm' çıktı sayısıdır (ONT'ye doğru) = 2,4,8,16 , 32,64.

GPON Çoğullama / Çerçeveleme

GPON çoklama veya çerçeveleme aşağıdaki faktörlerle açıklanmaktadır.

GPON Kapsülleme Yöntemi (GEM)

Belirtilen GPON aktarım yakınsama katmanındaki veri taşıma şemasıdır. GEM, veri hizmetlerinin pasif optik ağ (PON) üzerinden taşınması için bağlantı odaklı, değişken uzunlukta bir çerçeveleme mekanizması sağlar. GEM, OLT'deki hizmet düğümü arabiriminin türünden ve ONU'lardaki UNI arabirimlerinin türlerinden bağımsız olacak şekilde tasarlanmıştır.

Aşağı Akış (OLT, ONU / ONT'ye doğru)

İçin downstream traffictrafik çoğullama fonksiyonları OLT'de merkezileştirilmiştir. OLT tarafından ayrı mantıksal bağlantılara atanan 12 bitlik bir sayı biçimindeki bir GEM Bağlantı Noktası Kimliği, farklı aşağı akış mantıksal bağlantılara ait olan GEM çerçevelerini tanımlar. Her ONU, aşağı akış GEM çerçevelerini GEM Bağlantı Noktası Kimliklerine göre filtreler ve yalnızca ONU'ya ait olan GEM çerçevelerini işler.

Yukarı Akım Trafiği (OLT'ye doğru ONU / ONT)

ONU içindeki trafik taşıyan varlıklara, OLT tarafından yukarı akış iletim fırsatı (veya bant genişliği tahsisi) verilir. Bu trafik taşıyan varlıklar,allocation IDs(Alloc-ID'ler). Tahsis tanımlayıcı (Alloc-ID), OLT'nin trafik taşıyan bir varlığı tanımlamak için bir ONU'ya atadığı 12 bitlik bir sayıdır. ONU içindeki yukarı akış bant genişliği tahsislerinin alıcısıdır.

Farklı Alloc-ID'lere bant genişliği tahsisleri, aşağı yönde iletilen bant genişliği haritalarında OLT tarafından belirtildiği gibi zamanda çoklanır. Her bir bant genişliği tahsisi içinde ONU, farklı yukarı akış mantıksal bağlantılara ait olan GEM çerçevelerini tanımlamak için bir çoğullama anahtarı olarak GEM Bağlantı Noktası Kimliğini kullanır.

Bir Transmission container(T-CONT), bir grup mantıksal bağlantıyı temsil eden bir ONU nesnesidir. PON'da yukarı akış bant genişliği ataması amacıyla tek bir varlık olarak görünür. Eşleştirme şemasına göre, hizmet trafiği farklı GEM bağlantı noktalarına ve ardından farklı T-CONT'lara taşınır.

GEM portu ile T-CONT arasındaki eşleştirme esnektir. Bir GEM Bağlantı Noktası bir T-CONT'a karşılık gelebilir; veya birden fazla GEM Bağlantı Noktası aynı T-CONT'a karşılık gelebilir.

G-PON İletim Yakınsama Katmanı (GTC)

G-PON protokol paketinin bir protokol katmanı arasında konumlandırılmıştır. physical media dependent(PMD) katmanı ve G-PON istemcileri. GTC katmanı, GTC çerçeveleme alt katmanından ve GTC adaptasyon alt katmanından oluşur.

Aşağı yönde, GEM çerçeveleri tüm ONU'lara ulaşan GTC yükünde taşınır. ONU çerçeveleme alt katmanı, çerçeveleri çıkarır ve GEM TC adaptörü, çerçeveleri 12 bit Bağlantı Noktası Kimliğine göre filtreler. GEM istemci işlevi aracılığıyla yalnızca uygun Bağlantı Noktası Kimliklerine sahip çerçevelere izin verilir.

Yukarı yönde, GEM trafiği bir veya daha fazla T-CONT üzerinden taşınır. OLT, T-CONT ile ilişkili iletimi alır ve çerçeveler GEM TC adaptörüne ve ardından GEM istemcisine iletilir.

GTC Katman Çerçevesi

downstream frame125 mikrosaniye süreli ve 38880 bayt uzunluğunda, bu da 2.48832 Gbit / sn'lik aşağı akış veri hızına karşılık gelir. Aşağı akış GTC çerçevesi, aşağı akışlı fiziksel kontrol bloğu (PCBd) ve GTC yükü bölümünden oluşur.

GPON İletim Yakınsama çerçeveleri her zaman 125 Msec uzunluğundadır -

  • 1244,16 oran için 19440 bayt / çerçeve
  • 2488,32 oran için 38880 bayt / çerçeve

Her GTC çerçevesi aşağı akışlı Fiziksel Kontrol Bloğu + yükten oluşur

  • PCBd senkronizasyon, OAM, DBA bilgisi vb. İçerir.

Yükün ATM ve GEM bölümleri olabilir (biri veya her ikisi)

upstream GTC framesüre 125 μs'dir. 1.24416 Gbit / s yukarı bağlantıya sahip G-PON sistemlerinde, yukarı akış GTC çerçeve boyutu 19.440 bayttır. Her yukarı akış çerçevesi, bir veya daha fazla ONU'dan gelen bir dizi iletim burstunu içerir.

Her bir yukarı akış iletim patlaması, bir yukarı akış fiziksel katman ek yük (PLOu) bölümü ve ayrı Tahsis-ID'ler ile ilişkili bir veya daha fazla bant genişliği tahsis aralığı içerir. Aşağı akış GTC çerçevesi, PON için ortak zaman referansını ve yukarı akış için ortak kontrol sinyallemesini sağlar.

GPON Yükleri

GTC yükünün potansiyel olarak iki bölümü vardır -

  • ATM bölümü (Alen * 53 bayt uzunluğunda)
  • GEM bölümü (şimdi tercih edilen yöntem)

ATM Bölümü

ATM bölümü aşağıdaki özelliklere sahiptir.

  • Alen (12 bit) PCBd'de belirtilmiştir.
  • Alen, ATM bölümündeki 53B hücrelerinin sayısını belirtir.
  • Alen = 0 ise ATM bölümü yok.
  • Alen = yük uzunluğu / 53 ise, GEM bölümü yok.
  • ATM hücreleri GTC çerçevesine hizalanır.
  • ONU'lar, ATM başlığındaki VPI'ye dayalı ATM hücrelerini kabul eder.

GEM Bölümü

GEM bölümü aşağıdaki özelliklere sahiptir.

  • ATM hücrelerinin aksine, GEM ile ayrılmış çerçeveler herhangi bir uzunluğa sahip olabilir.
  • GEM bölümünde herhangi bir sayıda GEM çerçevesi yer alabilir.
  • ONU'lar, GEM başlığında 12b Bağlantı Noktası Kimliğine dayalı GEM çerçevelerini kabul eder.

GPON Kapsülleme Modu

BPON'a karşı yaygın bir şikayet, ATM hücre vergisi nedeniyle verimsizlikti. GEM, ATM'ye benzer. Sabit boyutlu HEC korumalı başlığa sahiptir. Ancak, değişken uzunluktaki çerçevelere izin vererek büyük ek yükleri önler. GEM geneldir - herhangi bir paket türü (ve hatta TDM) desteklenir. GEM, parçalanmayı ve yeniden montajı destekler.

GEM, GFP'ye dayanır ve başlık aşağıdaki alanları içerir -

  • Yük Uzunluğu Göstergesi - Bayt cinsinden yük uzunluğu.
  • Port Kimliği - hedef ONU'yu tanımlar.
  • Yük Tipi Göstergesi (GEM OAM, tıkanıklık / parçalanma göstergesi).
  • Üstbilgi Hata Düzeltme alanı (BCH (39,12,2) kodu + 1b çift eşlik)

GEM başlığı, iletimden önce B6AB31E055 ile XOR'lanır.

GEM üzerinden Ethernet / TDM

Ethernet trafiğini GEM üzerinden taşırken

  • Yalnızca MAC çerçevesi kapsüllenir (ön ek, SFD, EFD yok)
  • MAC çerçevesi parçalanmış olabilir (bir sonraki slayta bakın).

GEM üzerinden Ethernet

GEM üzerinden TDM trafiğini taşırken -

  • TDM giriş tamponu her 125 Msec'de bir sorgulanıyor.
  • TDM'nin PLI baytları, yük alanına eklenir.
  • TDM parçasının uzunluğu, frekans kayması nedeniyle ± 1 Bayt kadar değişebilir.
  • 3 milisaniye ile sınırlanan gidiş-dönüş gecikmesi.

GEM üzerinden TDM

GEM olabilir fragmentonun yükü. Örneğin, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi Parçalanmamış Ethernet çerçevesi.

Aşağıdaki çizim, Parçalanmış bir Ethernet çerçevesini göstermektedir.

Aşağıdaki iki nedenden herhangi biri için GEM parçaları yükleri -

Reason 1 - GEM çerçevesi, GTC çerçevesine oturmayabilir.

Reason 2 - GEM çerçevesi, gecikmeye duyarlı veriler için önceden boşaltılabilir.

GPON Şifreleme

OLT, sayaç modunda AES-128 kullanarak şifreler. Yalnızca yük şifrelenir (ATM veya GEM başlıkları değil). Şifreleme blokları GTC çerçevesine hizalanır. Sayaç, OLT ve tüm ONU'lar tarafından aşağıdaki şekilde paylaşılır -

  • 46b = 16b çerçeve içi + 30 bit çerçeveler arası.
  • Çerçeve içi sayaç her 4 veri baytında bir artar.
  • DS GTC çerçevesinin başlangıcında sıfıra sıfırlayın.

OLT ve her ONU, benzersiz bir simetrik anahtar üzerinde anlaşmalıdır. OLT, ONU'dan bir şifre ister (PLOAMd'de). ONU şifresini US'ye gönderir (PLOAMu'da) -

  • Sağlamlık için anahtar 3 kez gönderildi

OLT, yeni anahtarı kullanmaya başlaması için ONU'ya kesin zamanı bildirir.

QoS - GPON

GPON, QoS'yi açıkça ele alır. Sabit uzunluktaki çerçeveler, zamana duyarlı uygulamalar için QoS'yi kolaylaştırır. 5 tip İletim Konteyneri vardır -

  • Tip 1 - sabit BW.
  • Tip 2 - garantili BW.
  • Tip 3 - tahsis edilmiş BW + garantisiz BW.
  • Tip 4 - en iyi çaba.
  • Tip 5 - yukarıdakilerin hepsinin üst kümesi.

GEM birkaç PON katmanlı QoS özelliği ekler -

  • Parçalanma, büyük düşük öncelikli çerçevelerin önceden empoze edilmesini sağlar.
  • PLI - açık paket uzunluğu, kuyruk algoritmaları tarafından kullanılabilir.
  • PTI bitleri tıkanıklık göstergeleri taşır.

Bir sonraki bölümde, Ethernet Pasif Optik Ağının ne olduğunu anlayacağız.

Ethernet Passive Optical Network(EPON), Ethernet ile bir PON kapsülleme verisidir ve 1 Gbps ila 10 Gbps kapasite sunabilir. EPON, bir PON'un orijinal mimarisini takip eder. Burada DTE, ağacın gövdesine bağlanır veOptical Line Terminal (OLT) aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi.

Genellikle servis sağlayıcıda bulunur ve ağacın bağlı DTE dalları Optical Network Unit(ONU), abonenin tesislerinde bulunur. OLT'den gelen sinyaller, ONU'ya ulaşmak için pasif bir ayırıcıdan geçer ve bunun tersi de geçerlidir.

İlk Milde Ethernet

Standardizasyon süreci, yeni bir çalışma grubu aradığında başladı Ethernet in the First Mile(EFM), Ethernet bakır ile Ethernet noktadan çok noktaya (P2MP) fiber çalışmasının ana hedefleri olarak Kasım 2000'de kuruldu. Ağ çalışmasını ve sorun gidermeyi kolaylaştırmak için noktadan noktaya (P2P) fiber üzerinden ve bir ağ işletim mekanizması üzerinden Yönetim ve Bakım (OAM) üzerinden Ethernet. EFM çalışma grubu, normalleşme sürecini,IEEE Std 802.3ah Haziran 2004'te.

EFM'den bir ürün (ilk kilometrede Ethernet). Ethernet tabanlı bir PON teknolojisi. Ana standart olan IEEE 802.3ah'a dayanmaktadır. Bir P2MP topolojisine erişimi kontrol etmek için MAC kontrol alt katmanı içinde bir işlev olarak tanımlanan Çok Noktalı Kontrol Protokolüne (MPCP) dayanır.

EPON / MPCP protokolünün temeli, noktadan noktaya (P2P) öykünme alt katmanında yatmaktadır. İletim hızı → simetrik 1.25G'dir; mesafe : 10KM / 20KM; ayırıcı oranı :> 1:32. EFM, protokol olgunluğu, teknoloji basitliği, genişletme esnekliği ve kullanıcı odaklılık dahil olmak üzere Ethernet tabanlı EPON'un birçok avantajına çekirdek teknoloji olarak işaret etmektedir.

EPON sistemi pahalı ATM donanımlarını ve SONET ekipmanlarını tercih etmez, bu da onu mevcut Ethernet ağına uyumlu hale getirir. Sistem yapısını basitleştirir, maliyeti düşürür ve yükseltme için kendini esnek hale getirir. Ekipman satıcıları, işlevi ve uygulanabilirliği optimize etmeye odaklanır.

BPON ATM Sistemleri

BPON ATM tabanlı sistemlerin, erişim ağındaki trafiğin büyük çoğunluğunun büyük IP Çerçeveleri ve değişken boyutlardan oluşması nedeniyle çok verimsiz olduğu kanıtlanmıştır. Saf Ethernet tabanlı EPON geliştirme fırsatı yaratmıştır,GigE password enjoying QoSve diğer yeni Ethernet ekipmanlarıyla uygun maliyetli entegrasyon. Ethernet, IP trafiği için ideal taşıyıcı olduğunu zaman içinde kanıtlamıştır.

Buna göre, IEEE 802.3ah standardı 802.3, noktadan noktaya ve noktadan çok noktaya erişim ağları için standartların geliştirilmesi ile birlikte "İlk Milde Ethernet" çalışma grubuna talimat verdi, ikincisi Ethernet PON'u belirtir. EPON şu anda Ethernet standardının bir parçasıdır.

Pasif Optik Ağın (GPON) geliştirilmesi, yani Gigabit donanımlı standart (G.984 serisi), FSAN members (Quantum Bridge, Al)ATM / Ethernet PON çözümü için. Protokolden bağımsız olan Gbps, IEEE 802.3ah çalışma grubu içinde çok popüler değildi. FSAN, ITU'dan farklı bir rekabet standardı olarak bunu sürdürmeye karar verdi.

EPON ve GPON, iyi çalışan genel konseptler söz konusu olduğunda, BPON standardı olan G.983'ten büyük ölçüde yararlanmaktadır (PON Optical Distribution Network(ODN), dalga boyu planı ve uygulaması). Her ikisi de, değişken hızlarda Gbps'de daha iyi boyutlu IP / Ethernet çerçevelerini barındırmak için kendi geliştirme sürümlerini sunar.

IEEE 802.3ah Ethernet standardı belirtilen erişim ağı ve aynı zamanda First Mile'da Ethernet olarak da bilinir. IEEE802.3ah'ın beşinci bölümü, hizmetlerin ve protokol öğelerinin tanımına karşılık gelen IEEE Std 802.3'ü oluşturur. Bir abone erişim ağındaki istasyonlar arasında IEEE 802.3 format çerçevelerinin değiş tokuşuna izin verir.

EPON Kavramı

EFM, pasif optik ayırıcılar ile noktadan çok noktaya (P2MP) ağ topolojisinin uygulandığı EPON konseptini tanıttı. Bununla birlikte, Ethernet noktadan noktaya fiber, makul bir maliyetle en yüksek bant genişliğini sunar. Ethernet Noktadan çok noktaya fiber, daha düşük bir maliyetle nispeten yüksek bant genişliği sağlar. IEEE Std 802.3ah'ın amacı, Ethernet uygulamalarını erişim abonesi ağlarını kapsayacak şekilde genişletmek ve önemli bir performans artışı sağlarken aynı zamanda ekipman işletim ve bakım maliyetlerini en aza indirmekti.

IEEE 802.3ah EFM standardının sonucu, erişim ve metro ağlarında kullanım için Ethernet taşıma menzilini ve erişimini önemli ölçüde genişletiyor. Bu standart, hizmet sağlayıcılara erişim ve metro ağlarında geniş bant Ethernet hizmetlerinin sağlanması için çeşitli esnek ve uygun maliyetli çözümler sağlar.

EFM, ortam türü ve sinyal hızı bakımından farklılık gösteren bir teknoloji ailesini kapsar - bir veya birden çok FSM ortamının ağlarında konuşlandırılmak ve karışık 10/100/1000/10000 Mb ile etkileşimde bulunmak üzere tasarlanmıştır. / s Ethernet ağları. IEEE 802.3'te tanımlanan herhangi bir ağ topolojisi, abonenin tesislerinde kullanılabilir ve ardından bir Ethernet abone erişim ağına bağlanabilir. EFM teknolojisi, maksimum esneklik elde etmek için farklı topoloji türlerine izin verir.

IEEE Std 802.3ah

IEEE Std 802.3ah, abonenin Ethernet erişim ağları için spesifikasyonları içerir ve IEEE Std 802.3ah EPON, her kanal için 1 Gb / s'lik (10 Gb / s'ye genişletilebilir) bir nominal hızı destekler. Bunlar iki dalga boyu ile tanımlanır: adownstream wavelength ve biri paylaşılan için upstream kullanıcı cihazları arasındaki yön.

EFM, tam çift yönlü bağlantıları destekler, böylece tam çift yönlü basitleştirilmiş Ortam Erişim Denetimi (MAC) tanımlanabilir. Ethernet mimarisi, fiziksel katmanı birPhysical Medium Dependent (PMD), Physical Medium Attachment (PMA) ve Physical Coding Sublayer (ADET).

EPON, bu topolojiyi desteklemek için, alt kaplama ve mutabakat alt katmanı MAC kontrolüne uygun uzantılara sahip bir P2MP ağ topolojisi ve fiziksel ortama bağımlı (PMD) katmanlar altında optik fiber uygular.

Fiziksel katman

P2MP topolojileri için EFM, 1000BASE-X'ten türetilen fiziksel katman için bir sinyalizasyon sistemleri ailesi sunmuştur. Bununla birlikte, isteğe bağlı bir RS, PCS ve PMA uzantılarını içerir.forward error correction(FEC) kapasitesi. 1000BASE-X PCS ve PMA alt katmanları, arabirimin özelliklerini eşler. PMD alt katmanı (MDI dahil), astar mutabakatının beklediği hizmetlerdir. 1000BASE-X, diğer tam çift yönlü ortamları desteklemek için genişletilebilir - yalnızca ortamın PMD düzeyiyle tutarlı olmasını gerektirir.

Orta Yük Arabirimi (MDI)

PMD ile fiziksel medya arasındaki arayüzdür. Sinyalleri, fiziksel ortamı ve mekanik ve elektrik arayüzlerini açıklar.

Fiziksel Ortama Bağımlı (PMD)

İletim ortamına arayüzden PMD sorumludur. PMD, bağlanan fiziksel ortamın yapısına bağlı olarak elektriksel veya optik sinyaller üretir. PON üzerinden en az 10 kilometre ve 20 kilometreye kadar 1000BASE-X bağlantıları (1000BASE-PX10 ve 1000BASE-PX20 PMD astarları) P2MP sağlar.

Bir PON Ethernet'te, D ve U sonekleri, bağlantının her bir ucunda, bu yönlerde ileten ve ters yönde alan PMD'yi gösterir, yani tek bir aşağı akış PMD, 1000BASE-PX10-D ve yukarı akış 1000BASE-PX10 U olarak tanımlanır. PMD. Aynı lifler her iki yönde aynı anda kullanılır.

1000BASE-PX-U PMD veya 1000BASE-PX-D PMD, uygun PMA 1000BASE-X'e bağlanır ve MDI aracılığıyla desteklenir. PMD, isteğe bağlı olarak, yönetim arayüzü üzerinden erişilebilen yönetim özellikleriyle birleştirilir. 10 km veya 20 km Pons durumunda yükseltme olanaklarına izin vermek için, hem 1000BASE-PX20-D 1000BASE-PX10 PMD hem de PMDU birbiriyle birlikte çalışabilir.

Fiziksel Ortam Bağlantısı (PMA)

PMA, iletim, alım, saat kurtarma ve hizalama işlevlerini içerir. PMA, PCS için bir dizi bit odaklı fiziksel medya serisinin kullanımını desteklemek için bağımsız bir orta yol sağlar. Fiziksel kodlamanın (PCS) alt katmanı, kodlama bit fonksiyonlarını içerir. PCS arayüzüGigabit media independent interface (GMII), 1000 Mb / sn PHY'lik tüm uygulamalar için Mutabakat alt katmanına tek tip bir arabirim sağlar.

Gigabit Medyadan Bağımsız Arayüz (GMII)

Arayüz GMII, arasındaki arayüzü ifade eder. Gigabit MAC layer ve physical layer. Speed ​​gigabit'ten çeşitli uygulamalarla karışık çoklu DTE'ye izin verirphysical layer. PCS Servis Arabirimi, 1000BASE-X PCS'nin bir PCS müşterisine ve bir PCS müşterisinden bilgi aktarmasına izin verir. PCS müşterileri arasında MAC (mutabakatın alt katı yoluyla) ve tekrarlayıcı bulunur. PCS arayüzü, tam olarak Gigabit Medyadan Bağımsız Arayüz (GMII) olarak tanımlanmıştır.

Reconciliation sublayer(RS), hizmet erişim kontrol ortamını tanımlayan GMII sinyallerinin eşleşmesini sağlar. GMII ve RS, bağımsız bir ortam sağlamak için kullanılır, böylece bir erişim denetleyicisi özdeş ortam her tür bakır ve optik PHY ile kullanılabilir.

Veri Bağlantısı Katmanı (Çok Noktalı MAC Kontrolü)

MAC kontrol protokolü, aynı anda uygulanacak ve standarta eklenecek ve yeni fonksiyonlar için belirlendi. Çok noktalı kontrol protokolü (MPCP) durumudur. P2MP'nin yönetim protokolü, Çok Noktalı Kontrol Protokolü tarafından tanımlanan işlevlerden biridir.

Çok noktalı MAC kontrol işlevi, fiziksel katman cihazları içeren abonenin çoklu noktaya işaret eden cihazlarına erişmek için uygulanır. Genel olarak, MAC öykünme yetki alanları, OLT ve ONU arasında noktadan noktaya hizmet sağlar, ancak artık bir seferde tüm ONU'lar için bir iletişim hedefine ek bir örnek dahil edilmiştir.

MPCP (Çok Noktalı Kontrol Protokolü)

MPCP çok esnektir, uygulaması kolaydır. MPCP, beş tip mesaj kullanır (her mesaj bir MAC Kontrol çerçevesidir) ve ONU / ONT, çoklu paket sınırlarını rapor eder, OLT, bir paket sınırında izin verir - tasvir ek yükü yoktur.

MPCP, UPSTREAM başlığında bilginin verimli bir şekilde iletilmesine izin vermek için bir Noktadan Çok Noktaya (P2MP) PON kısmı ile ilişkili bir OLT ve ONU'lar arasındaki sistemi belirtir.

MPCP aşağıdaki işlevleri yerine getirir -

  • MPCP, Otomatik Keşif sürecini kontrol eder.
  • ONT'lere Zaman Dilimi / Bant Genişliği ataması.
  • ONT'leri senkronize etmek için sağlanan Zamanlama Referansı.

MPCP beş yeni MAC kontrol mesajı tanıttı -

  • Kapı, Rapor
  • Kayıtlı REQ
  • Register
  • Kayıtlı ACK
  • Otomatik Keşif

Mesaj Bulma Sırası Özeti

Aşağıdaki çizim, İleti Bulma Sırası Özetini gösterir.

DBA EPON

EPON'da, OLT ve ONY arasındaki iletişim, aşağı akış olarak kabul edilir, OLT, tüm bant genişliğini kullanarak ONT'ye doğru aşağı akış verisi yayınlar ve diğer uçta ONT, Ethernet Çerçeveleri üzerinde mevcut olan bilgileri kullanarak şöhretleri alır. ONT'den OLT'ye yukarı akış, tek kanallı iletişim kullanıyor, yani bir kanal birden çok ONT tarafından kullanılacak, bu da veri çarpışması anlamına geliyor.

Bu sorunu önlemek için, kaynakları eşit şekilde ONT'lere atayabilen ve aynı zamanda QoS'yi sağlayan etkili bant genişliği tahsis şeması gereklidir, bu şema Dynamic Bandwidth Allocation(DBA) algoritması. DBA, ONT'lere iletilecek iletim programını oluşturmak için rapor ve geçit mesajlarını kullanır.

DBA Özellikleri

EPON'un önemli bir özelliği, mevcut ve gelecekteki uygulamaların taleplerini karşılamak için optimum QoS ile farklı hizmetler ve farklı DBA tahsisi kullanarak bant genişliğinin etkili bir şekilde tahsis edilmesidir.

Şu anda, EPON için mevcut olan iki farklı DBA algoritması türü aşağıdadır:

  • İlki, trafik dalgalanmalarını barındırmak içindir.
  • İkincisi, farklı trafik türlerine QoS sağlamaktır.

Diğer özellikler, Çerçeve Çarpışmalarından, QoS ile Gerçek Zamanlı Trafik Yönetiminden ve her Abone için Bant Genişliği Yönetiminden ve Düşük Öncelikli Trafikte Azaltma Gecikmesinden kaçınmaktır.

EPON Çerçeve Formatı

EPON işlemi Ethernet MAC tabanlıdır ve EPON çerçeveleri GbE çerçevelerine dayanır, ancak uzantılara ihtiyaç vardır -

  • Clause 64 - MultraPmerhem Ckontrol Protokol PDU'lar. Bu, gerekli mantığı uygulayan kontrol protokolüdür.

  • Clause 65- Noktadan noktaya öykünme (mutabakat). Bu, EPON'un noktadan noktaya bir bağlantı gibi görünmesini sağlar ve EPON MAC'lerin bazı özel kısıtlamaları vardır.

  • CSMA / CD yerine, verildiğinde iletirler.

  • MAC yığını boyunca geçen süre sabit olmalıdır (± 16 bitlik süreler).

  • Doğru yerel saat korunmalıdır.

EPON Başlığı

Standart Ethernet, esasen içeriksiz bir 8B önsözüyle başlar -

  • 7B değişen birler ve sıfırlar 10101010
  • 1B SFD 10101011

Yeni PON başlığını gizlemek için EPON, başlangıç ​​eki baytlarının bazılarının üzerine yazar.

LLID field aşağıdaki faktörleri içerir -

MODE (1b) −

  • ONU için her zaman 0
  • OLT tek noktaya yayın için 0, OLT çok noktaya yayın / yayın için 1

Actual Logical Link ID (15b) −

  • Kayıtlı ONU'ları tanımlar
  • Yayın için 7FFF

CRC, SLD'den (bayt 3) LLID'ye (bayt 7) kadar korur.

Güvenlik

Downstream traffic tüm ONU'lara yayın yapar, böylece kötü niyetli bir kullanıcının ONU'yu yeniden programlaması ve istenen kareleri yakalaması kolaylaşır.

Upstream trafficdiğer ONU'lara maruz kalmadığı için şifrelemeye gerek yoktur. EPON herhangi bir standart şifreleme yöntemi sağlamadığı için fiber kılavuzları düşünmeyin, ancak -

  • IPsec veya MACsec ile desteklenebilir ve
  • Birçok satıcı, tescilli AES tabanlı mekanizmalar eklemiştir.

BPON adlı bir mekanizma kullandı churning - Çalkalama, aşağıdakiler gibi çeşitli güvenlik kusurları olan düşük maliyetli bir donanım çözümüydü (24b anahtarı):

  • Motor doğrusaldı - bilinen basit metin saldırısı.
  • 24b anahtarının 512 denemede türetilebilir olduğu ortaya çıktı.

Bu nedenle, G.983.3 artık GPON'da kullanılan AES desteğini ekledi.

QoS - EPON

Birçok PON uygulaması yüksek QoS gerektirir (örn. IPTV) ve EPON, QoS'yi aşağıdaki gibi daha yüksek katmanlara bırakır:

  • VLAN etiketleri.
  • P bitleri veya DiffServ DSCP.

Bunlara ek olarak, LLID ve Port-ID arasında çok önemli bir fark vardır -

  • ONU başına her zaman 1 LLID vardır.
  • Giriş bağlantı noktası başına 1 Bağlantı Noktası Kimliği vardır - ONU başına birçok bağlantı noktası olabilir.
  • Bu, bağlantı noktası tabanlı QoS'nin PON katmanında uygulanmasını kolaylaştırır.

EPON ve GPON

Aşağıdaki tablo EPON ve GPON'un karşılaştırmalı özelliklerini göstermektedir -

GPON (ITU-T G.984) EPON (IEEE 802.3ah)
Downlink/Uplink 2,5 G / 1,25 G 1,25 G / 1,25 G
Optical Link Budget Sınıf B +: 28dB; Sınıf C: 30dB PX20: 24 dB
Split ratio 1:64 -> 1: 128 1:32
Actual downlink bandwidth 2200 ~ 2300Mbps% 92 980Mbps% 72
Actual Uplink bandwidth 1110 Mb / sn 950 Mb / sn
OAM Tam OMCI işlevi + PLOAM + OAM'yi yerleştir Esnek ve basit OAM işlevi
TDM service & synchronized clock function Yerel TDM, CESoP CESoP
Upgradeability 10G 2,5 G / 10 G
QoS DBA programı T-CONT, PORTID içerir; bant genişliğini düzeltin / bant genişliğini garanti altına alın / garantisiz bant genişliği / en iyi çaba bant genişliğini garanti edin Destek DBA, QoS, LLID ve VLAN tarafından desteklenir
Cost Şu anda EPON'dan% 10 ~% 20 daha yüksek maliyet ve büyük hacimde neredeyse aynı fiyat -

Aşağıdaki resim EPON ve GPON'un farklı yapılarını göstermektedir -

Aşağıdaki çizim, XPON Değerlendirmesini tasvir etmektedir.

Aşağıdaki tablo, farklı XPON Değerlendirme yöntemlerini açıklamaktadır.

Multiplex Modu Tipik Teknoloji
Method A TDM 40G TDM PON OFDM PON
Method B WDM PtP WDM
Method C TDM + WDM 40G TWDM PON NG-EPON

GPON geliştirildikten sonra, FSAAN ve ITU-T aşağıdaki özelliklerle NG-PON üzerinde çalışmaya başladı:

  • Düşük maliyetli ürün
  • Geniş kapasite
  • Geniş Kapsama
  • Geriye dönük uyumluluk

NG-PON'lar, mevcut uygulama talebi ve teknolojisine göre FSAN tarafından iki aşamaya ayrılmıştır -

  • NG PON1- NGPON1, eski GPON ODN'lerle geriye dönük uyumludur. NG-PON1, 10G aşağı akış / indirme ve 2.5G yukarı akış / yükleme hızına sahip asimetrik bir 10G sistemine sahiptir. Bu NG-PON1, GPON'dan geliştirilmiş bir TDM PON sistemidir.

  • NG PON2 - NGPON2, hem destekleyebilen hem de yeni ODN'ler üzerinde konuşlandırılabilen uzun vadeli PON değerlendirmesidir.

Bant genişliği oranını 10G'den 40G'ye çıkarmak için NG-PON1'den farklı olarak NG-PON2 geliştirmenin birçok yolu vardır -

  • NG-PON1 için kullanılanla aynı TDM teknolojisini kullanmak.

  • WDM PON (Kaba dalga boyu bölmeli çoğullama (CWDM) veya yoğun dalga boyu bölmeli çoğullama (DWDM) kullanarak.

  • ODSM PON (TDMA + WDMA).

  • OCDMA PON (CDMA teknolojisini kullanarak).

  • O-OFDMA PON (FDMA teknolojisini kullanarak).

Birlikte yaşama - NG-PON1

NG-PON1'in temel özelliği, aynı zamanda GPON'dan daha yüksek bant genişliği sağlamaktır. Operatör maliyetini düşürecek olan mevcut GPON ağı ile geriye dönük uyumlu olmalıdır. FSAN ve ITU-T tarafından tanımlanan bu NG-PON,XG-PON1.

FSAN ve ITU-T, XG-PON1 için aşağıdaki veri hızlarını tanımlamıştır -

  • Aşağı Akış Veri Hızı - 10G
  • Yukarı Akış Veri Hızı - 2.5G

2.5G'nin yukarı akış veri hızı, GPON'un yukarı akış veri hızının iki katıdır. GPON'un tüm unsurlarının yanı sıra, ODN (optik dağıtım ağı) XG-PON1 ağında yeniden kullanılabilir.

Mevcut GPON OLT'ye yalnızca 10G aşağı akış kartı ekleyerek, GPON XG-PON1'e geliştirildi.

Ağ Mimarisi ve Birlikte Yaşama

Yukarıda açıklandığı gibi, XG-PON1, aşağıdaki gibi farklı GPON dağıtımlarını destekleyebilen mevcut GPON için bir geliştirmedir:

  • GPON'un noktadan çok noktaya (P2MP) mimarisi
  • Eve kadar fiber (FTTH)
  • Hücreye kadar fiber (FTTCell)
  • Binaya kadar fiber (FTTB)
  • Kaldırıma kadar lif (FTTCurb)
  • Kabine kadar fiber (FTTCabinet)

Aşağıdaki çizim, XG-PON1 ile daha da geliştirilebilecek farklı GPON dağıtımlarını göstermektedir -

Genellikle iki tür dağıtım vardır -

  • Yeşil Alan Dağıtımı
  • Kahverengi Alan Dağıtımı

Yeşil alan, tamamen yeni bir dağıtımın gerekli olduğu yerlerde kullanılırken, Brownfield dağıtımında mevcut altyapı kullanılacaktır. Dolayısıyla, Brown Field (yalnızca GPON ağı) dağıtımları için XG-PON1 kullanılabilir. Bakır ağın fiber ağ ile değiştirilmesi gerektiğinde, mevcut ağ tamamen yeni ağ ile değiştirileceği için Yeşil Alan Ağı kapsamında değerlendirilecektir.

Fiziksel katman

XG-PON1 için fiziksel katman özellikleri Ekim 2009'da artırılmış ve ITU-T tarafından Mart 2010'da yayınlanmıştır. 1575-1580 nm'lik aşağı akış dalga boyu FSAN tarafından seçilir. C bandı. Yukarı akım dalga boyu seçiminde L bandı ve O bandı karşılaştırılmış, ancak RF video kanalları ile çakışması nedeniyle C bandı elimine edilmiştir. L bandında yeterli bant koruması bulunmadığından ve bu nedenle, aynısı da elimine edildi ve artılar ve eksiler açısından tüm karşılaştırmalar O + 'nın filtrelerde daha yüksek gereksinimi olduğundan O-bandı seçildi.

Öğe Teknik Özellikler
Optik lif ITU-T G.652
Yukarı Akım Dalgaboyu Planı 1260 ila 1280 nm
Akışaşağı Dalgaboyu Planı 1575 ila 1580 nm
Enerji bütçesi

XG-PON1: 14 - 29dB

XG-PON2: 16 - 31 dB

Veri hızı

Yukarı Akış: 2.48832 Gbps

Aşağı akış: 9.95328 Gbps

Maksimum fiziksel erişim 20 Km
Maksimum mantıksal erişim 60 Km

Yukarıdaki tabloya göre, 10.3125 Gbps olan IEEE 10GE-PON'dan farklı olan tipik ITU-T hızlarıyla tutarlılığı korumak için XG-PON1'in aşağı akış hızı 9.5328 Gbps veri hızı ile 10 Gbps'dir.

HTC Katmanı

İletim katmanı (TC Katmanı), temel işleme mekanizmasını optimize eden XGTC (XG-PON1) iletim yakınsama katmanı olarak bilinir. İletim yakınsama katmanı, çerçeveleme yapısını, aktivasyon mekanizmasını ve DBA'yı geliştirir.

XG-PON1 çerçeveleme yapısındaki iyileştirme, çerçeve ve alan tasarımını XG-PON1 oranını eşleştirerek kelime sınırlarıyla hizalamaktır. DBA mekanizması, yükseltme ile daha esnektir, oysa aktivasyon mekanizması aynı GPON prensibini izler.

XGTC katmanlarının iki önemli özelliği şunlardır:

  • Güç tasarrufu
  • Security

Veri şifreleme GPON'da isteğe bağlı bir özellik iken, xG-PON1'de kimlik doğrulama için üç yöntem vardır -

  • Birincisi kayıt kimliğine (Mantıksal Kimlik) dayanır

  • İkincisi OMCI kanallarına dayanmaktadır (GPON'dan devralınmıştır)

  • Üçüncüsü, yeni bir çift yönlü kimlik doğrulama şeması olan IEEE 802.1x protokollerine dayanmaktadır.

Yukarı akış şifreleme ve aşağı akış çok noktaya yayın şifrelemesi de XGTC katmanı üzerinden sağlanır.

Yönetim ve Yapılandırma

Yönetim ve konfigürasyon için ITU-T (G.984.4) önerisi, GPON ile geriye dönük uyumlu olan XG-PON1'de benimsenmiştir. GPON, yönetim ve konfigürasyon için OMCI teknolojisini kullandığından, benzer şekilde XG-PON1, ITU-T'de (G.984.4) küçük değişikliklerle bunun% 90'ını az veya çok kullanır.

Alt katman teknolojisinin benimsendiği her iki durumda da (GPON ve XG-PON1 için), servis söz konusu olduğunda büyük bir endişe kaynağı değildir. Önemli faktör, hizmet verilerinin uygun şekilde iletilmesi için Katman 2 kanalını yapılandırmaktır. Ağ tarafından kullanıcı tarafına tüm L2 konfigürasyonu OMCI L2 modeli kapsamındadır.

OMCI L2 modeli, ağ tarafı ve kullanıcı tarafı tanımı her iki teknoloji için de aynı olduğundan, GPON ve XG-PON1 gibi her iki teknoloji için de kullanılır.

Birlikte çalışabilirlik

GPON ve XG-PON1'in en etkileyici kısmı birlikte çalışabilirliktir. XG-PON1, GPON ile geriye dönük uyumludur, başka bir deyişle, GPON OLT ile bağlanan bir ONT / ONU, XG-PON1 OLT ile de çalışabilir. OISG (OMSI Uygulama Çalışma Grubu) olarak bilinen FSAN tarafından 2008 yılında bir grup kuruldu.

Bu grup, ONT yönetimi ve kontrol kanalı (OMCC), QoS yönetimi, çok noktaya yayın yapılandırması, S / W sürüm güncellemeleri ve L2 yapılandırması için OMCI birlikte çalışabilirliği için (G.984.4) önerilerini çalışmakla sınırlandırılmıştır. Resmi [G.984.4] numarası [ITU-T G.impl984.4] 'dür ve OMCI uygulama kılavuzu olarak da adlandırılır.

WDM-PON

Aşağıdaki çizim, aynı zamanda bir dizi dalga kılavuzu ızgarasını (AWG'ler) gösteren WDM-PON içindir. Bunlar MUX ve DEMUX dalga boyu için kullanılır.

P2MP WDM-PON

WDM-PON'da, farklı ONT için farklı dalga boyu gereklidir. Her ONT, özel bir dalga boyu elde eder ve dalga boyunun bant genişliği kaynaklarının keyfini çıkarır. Başka bir deyişle, WDM-PON mantıksal birPoint-to-Multi Point (P2MP) topolojisi.

WDM-PON'da AWG'nin OLT ve ONT arasında olması gerekir. AWG'nin her portu dalgaboyuna bağlıdır ve her ONT'deki optik alıcı-verici, AWG üzerindeki port tarafından belirlenen belirli bir dalga boyunda optik sinyalleri iletir.

WDM teknolojisinde, belirtilen dalga boylarına sahip alıcı-vericilere colored optical transceivers ve herhangi bir dalga boyu için kullanılabilen alıcı-verici, colorless transceiver. Renkli optik alıcı-vericilerin kullanımında bir karmaşıklık var, bu işleme hizmeti depolamayı sağlamak ve tasarlıyor.

AWG bileşenleri bu nedenle sıcaklığa duyarlıdır, WDMPON için optik alıcı vericilerin dalga boyu ile bağlanan AWG bağlantı noktası arasındaki ve yerel AWG'deki (CO'da) bağlantı noktasının dalga boyları arasındaki gerçek zamanlı tutarlılığı ele almak için bazı zorluklar vardır. ve uzak AWG üzerindeki bağlantı noktası.

ODSM-PON

ODSM-PON'da, ağ, etkin WDM ayırıcı olan bir değişiklik dışında CO'dan kullanıcı tesislerine değişmeden kalır. OLT ve ONT arasına pasif ayırıcının yerini alacak bir WDM ayırıcı yerleştirilecektir. ODSM-PON'da, aşağı akış WDM'yi benimser; bu, ONT'ye yönelik verilerin farklı ONT için farklı dalga boyları kullandığı anlamına gelir ve yukarı akışta ODSN-PON, dinamik TDMA + WDMA teknolojilerini kullanır.

XGPON Standartları

Aşağıdaki tablo XGPON standartlarını açıklamaktadır.

Yayın Zamanı Sürüm
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 - ITU ve FSAN 2005 yılında standardize edildi, G.984 × serisi standartlara uygun.

NGPON1 −

  • G.987 / G.988 XGPON standartları 2011'de yayınlandı.

  • XGPON'u 2,5 Gb / sn yukarı akış / 10 Gb / sn aşağı akış ile standartlaştırdı.

  • GPON ve XGPON, bir ağda birlikte var olmak için farklı dalga boyları kullanır.

NGPON2 −

  • PON teknolojisinin daha açık bir standardı olan mevcut ODN ağıyla uyumlu olmayı düşünmeyin.

  • Şimdi WDM PON ve 40G PON'a odaklanın.

XG-PON1'in Temel Özellikleri

Aşağıdaki tablo XG-PON1'in ana özelliklerini açıklamaktadır.

Öğe Gereklilik Açıklama
Aşağı akış (DS) hızı Nominal 10 Gbit / sn
Yukarı akış (ABD) hızı Nominal 2,5 Gbit / sn 10 Gbit / s ABD hızına sahip XG-PON, XGPON2 olarak belirtilir. İleride çalışmak için.
Çoğullama Yöntemi TDM (DS) / TDMA (ABD)
Zarar Bütçesi 29 dB ve 31 dB (Nominal Sınıflar) Genişletilmiş sınıf, gelecekteki eğitim içindir.
Bölünme oranı En az 1:64 (mantıksal katmanda 1: 256 veya daha fazla)
Fiber Mesafesi 20Km (60 Km veya daha fazla mantıksal mesafe)
Birlikte yaşama GPON ile (1310/1490 nm) RF-Video ile (1550 nm)

XG-PON Optik Güç Sınıfı

Aşağıdaki tablo, XG-PON optik güç sınıfının minimum ve maksimum kaybını açıklamaktadır.

'Nominal1' sınıfı (N1 sınıfı) 'Nominal2' sınıfı (N2 sınıfı) 'Extended1' sınıfı (E1 sınıfı) 'Extended2' sınıfı (E2 sınıfı)
Minimum kayıp 14 dB 16 dB 18 dB 20 dB
Maksimum kayıp 29 dB 31 dB 33 dB 35 dB

Bu bölümde, Bölünmüş Oranların, Maksimum Erişim ve Trafik Yönetiminin Optik Dağıtım Ağında (ODN) ne olduğunu anlayalım.

OLT optik bağlantı noktaları ile ONT girişi arasındaki izin verilen maksimum optik güç zayıflaması, B Sınıfı optik ağ elemanlarının kullanılmasıyla 28dB'dir. ODN Sınıf A, B ve C, temel olarak 'optik verici güç çıkışı' ve 'bit oranlı optik alıcı hassasiyeti' ile ayırt edilir. A Sınıfı en az optik bütçeyi verir ve Sınıf C en yüksek olanı verirken, maliyet açısından aynı sıradadır. Maksimum 1:64 bölme oranı için, B Sınıfı optikler genellikle ticari olarak kullanılır.

Sınıf A, B ve C ODN optiklerinin karşılaştırması aşağıdaki tabloda gösterilmektedir -

ODN Sınıf A, B ve C Optiklerin Karşılaştırılması

S.No. Parametre Birim A sınıfı B sınıfı C sınıfı Uyarılar
1 Zayıflatma aralığı (ITU-T Rec. G.982) dB 5 - 20 10 - 25 15 - 30
2 2488 Mbps downstream direction
2.1 OLT Transmitter
2.1.1 Ortalama başlatılan güç MIN dBm 0 +5 +3 Tek lif
2.1.2 Ortalama başlatılan güç MAX dBm +4 +9 +7 Tek lif
2.1.3 Ortalama başlatılan güç MIN dBm 0 +5 +3 Çift fiber
2.1.4 2.1.4 Ortalama başlatılan güç MAX dBm +4 +9 +7 Çift fiber
2.2 ONU Receiver
2.2.1 Minimum hassasiyet dBm -21 -21 -28 Tek lif
2.2.2 Minimum aşırı yük dBm -1 -1 -8 Tek lif
2.2.3 Minimum hassasiyet dBm -21 -21 -28 Çift fiber
2.2.4 Minimum aşırı yük dBm -1 -1 -8 Çift fiber
3 1244 Mbps upstream direction
3.1 ONU Transmitter
3.1.1 Ortalama başlatılan güç MIN dBm -3 -2 +2 Tek lif
3.1.2 Ortalama başlatılan güç MAX dBm +2 +3 +7 Tek lif
3.1.3 Ortalama başlatılan güç MIN dBm -3 -2 +2 Çift fiber
3.1.4 Ortalama başlatılan güç MAX dBm +2 +3 +7 Çift fiber
3.2 OLT Receiver
3.2.1 Minimum hassasiyet dBm -24 -28 -29 Tek lif
3.2.2 Minimum aşırı yük dBm -3 -7 -8 Tek lif
3.2.3 Minimum hassasiyet dBm -24 -28 -29 Çift fiber
3.2.4 Minimum aşırı yük dBm -3 -7 -8 Çift fiber

Optik Sinyal Bölme

OLT'den başlayan tek bir fiber, 64 müşteri-öncül ONT'ye hizmet etmek için pasif optik ayırıcılarla bölünür. Aynı fiber hem aşağı akış (ONT'ye doğru OLT) hem de yukarı akış (OLT'ye doğru ONT) bit akışları, yani 2.488 Mbps / 1490 nm (1480 - 1500nm pencere) ve 1.244 Mbps / 1310 nm (1260-1360nm pencere) taşır. .

TV Hizmetleri için RF Yerleşimi

TV sinyalleri (bir uydu Baş Ucundan türetilen) isteğe bağlı olarak, bir RF Kaplama alt sistemi aracılığıyla FTTx sistemine dahil edilen aynı (veya ek) fiber üzerinde 1550 nm'lik üçüncü bir optik dalga boyunda yayınlanır. CATV Sinyali, EDFA ile amplifikasyondan sonra GPON sinyali ile birleştirilebilir. RF CATV sinyalleri 1550 nm dalga boyunda modüle edildi. ONT'nin içine yerleştirilmiş bir De-mux işlevi aracılığıyla çıkarılır ve STB / TV için arka düzlem hizmet bağlantısına yönlendirilir.