FTTH - Hướng dẫn nhanh

Để truy cập các công nghệ mạng, thông thường có hai cách, tức là Fixed và thứ hai là Wirelessđường. Trong hướng dẫn này, chúng tôi sẽ thảo luận về phương pháp 'Cố định', về mặt kỹ thuật được gọi làFTTH Công nghệ.

FTTH là gì?

Fiber to the Home hoặc đơn giản FTTHlà công nghệ sử dụng cáp quang trực tiếp từ điểm trung tâm đến khu dân cư (như hình sau). Nó cung cấp dịch vụ internet tốc độ cao không bị gián đoạn. Ở đây, “H” bao gồm cả gia đình và doanh nghiệp nhỏ.

FTTH là giải pháp truy cập cáp quang tối ưu mà mỗi thuê bao được kết nối với một sợi quang. Các tùy chọn triển khai được thảo luận trong hướng dẫn này dựa trên một đường dẫn cáp quang hoàn chỉnh từOptical Line Termination (OLT) quyền đến cơ sở thuê bao.

Sự lựa chọn này tạo điều kiện cho các dịch vụ và nội dung băng thông cao đến từng khách hàng và đảm bảo băng thông tối đa cho các nhu cầu dịch vụ mới trong tương lai. Do đó, các tùy chọn Hybrid liên quan đến mạng lưới cơ sở hạ tầng đồng 'một phần' và 'một phần' không được bao gồm.

Là một truy cập vào nhà qua cáp quang, kịch bản Fiber to The Home (FTTH) chủ yếu dành cho đơn vị gia đình đơn lẻ (SFU), cung cấp một số lượng cổng tương đối nhỏ, bao gồm các loại sau - POTS, 10/100/1000 BASE- T và RF (18dBmV).

Phương pháp cáp quang có thể được triển khai theo hai cách: Phương pháp chủ động và Phương pháp thụ động. Việc triển khai FTTH đại trà hiện nay dựa trên phương pháp thụ động. Do đó, chúng ta hãy thảo luận chi tiết về Phương pháp Bị động.

Passive Method - Hai công nghệ điển hình được sử dụng trong phương pháp này là Ethernet Passive Optical Network (EPON) & Gigabit-capable Passive Optical Networks(GPON). Tham khảo hình ảnh sau đây.

• Very high bit rate digital subscriber loop(VDSL) hỗ trợ tốc độ bit tối đa là 55 bps. VDSL2 có QoS tốt hơn và SNR tốt hơn.

• ADSL (đường dây thuê bao kỹ thuật số không đối xứng) hỗ trợ tốc độ bit tối đa là 8Mbps, tuy nhiên ADSL2 có thể lên đến 12Mbps.

• SHDSL là viết tắt của symmetric high bit rate digital subscriber line. Đường kính của điện thoại càng lớn thì khoảng cách mà nó có thể đạt được càng dài. Tốc độ truyền phụ thuộc vào đường kính của dây điện thoại.

• Integrated service digital network (ISDN) dựa trên mạng chuyển mạch kênh.

Tại sao FTTH?

Sợi cung cấp một số lợi thế so với các công nghệ trước đây (Đồng). Những điều quan trọng nhất như sau:

• Khả năng mang thông tin khổng lồ
• Có thể nâng cấp dễ dàng
• Dễ dàng để cài đặt
• Cho phép các dịch vụ hoàn toàn đối xứng
• Giảm chi phí vận hành và bảo trì
• Bao phủ khoảng cách rất xa
• Mạnh mẽ, linh hoạt và đáng tin cậy
• Cho phép cáp có đường kính nhỏ và nhẹ
• An toàn và bảo mật
• Miễn nhiễm với nhiễu điện từ (EMI)
• Chi phí thấp hơn

Bảng sau liệt kê các dịch vụ nâng cao có thể được cung cấp thông qua FTTH cùng với băng thông của chúng.

Dịch vụ	Băng thông
Tải xuống dữ liệu	10 Mb / giây
VoIP và hội nghị video	1 Mb / giây
Nhạc theo yêu cầu, nội dung đa phương tiện	2 Mb / giây
Chơi game trực tuyến	1 Mb / giây
TV kỹ thuật số SD	3 Mb / giây
TV kỹ thuật số HD	8 Mb / giây
Các kênh truyền hình bổ sung	16 Mb / giây

FTTH vs xDSL

Bảng sau đây cho thấy sự so sánh điển hình giữa các thiết bị FTTH và xDSL về băng thông và khoảng cách (phạm vi tiếp cận tối đa) -

Vận chuyển	ADSL	ADSL2	ADSL2 +	VDSL	VDSL2	FTTH PON
Max bandwidth	D: 8 triệu	12 triệu	24 triệu	55 triệu	100 triệu	100+
	U: 1 triệu	3,5 triệu	1 triệu	19 triệu	100 triệu	100+
Distance	3-5 nghìn triệu			<= 1,3 nghìn triệu		<= 100 nghìn triệu

• Khoảng cách ảnh hưởng sâu sắc đến hiệu suất của xDSL.

• Khoảng cách không phải là vấn đề đối với FTTH, vì phạm vi tiếp cận tối đa là hơn 20 km.

• FTTH hỗ trợ tất cả các dịch vụ hiện có.

Khoảng cách và băng thông

Các điểm sau đây giải thích các thông số về khoảng cách và băng thông:

• ISDN - 2B + D = 2 × 64 + 16 = 144 Kb / giây
• HDSDN - Tiêu chuẩn Mỹ 0.51mm, 2M tối đa 5km.
• ADSL - 3-5 km 8 Mb / giây
• ADSL2 - 3-5 km 12 Mbps
• ADSL2 + - 3-5 km 24 Mbps
• VDSL - ≤ 1,3 km, 55 Mbps; VDSL2 lên / xuống 100 Mbps

Thuật ngữ FTTH

Bây giờ chúng ta hãy thảo luận ngắn gọn về các thuật ngữ thường được kết hợp với FTTH.

Khoảng cách sợi quang khác nhau

Một OLT được kết nối với một số ONU / ONT. Khoảng cách sợi quang vi sai là sự khác biệt về khoảng cách giữa ONU / ONT gần nhất và xa nhất so với OLT. Trong GPON,maximum differential fiber distance is 20 kms. Điều này ảnh hưởng đến kích thước của cửa sổ khác nhau và nó phù hợp với ITU-T G.983.1.

Phạm vi tiếp cận logic

Phạm vi tiếp cận logic được định nghĩa là khoảng cách tối đa có thể được bao phủ cho một hệ thống truyền dẫn cụ thể, bất kể ngân sách quang học là bao nhiêu. Vì, phạm vi tiếp cận logic là khoảng cách tối đa giữa ONU / ONT và OLT ngoại trừ giới hạn của lớp vật lý - Trong GPON,maximum logical reach is defined as 60 kms.

Độ trễ truyền tín hiệu trung bình

Độ trễ truyền tín hiệu trung bình là giá trị trung bình của các giá trị độ trễ ngược và xuôi giữa các điểm tham chiếu. Giá trị này được xác định bằng cách đo độ trễ khứ hồi và sau đó chia cho 2. GPON phải đáp ứng các dịch vụ yêu cầu độ trễ truyền tín hiệu trung bình tối đa là 1,5 Ms. Cụ thể, hệ thống GPON phải có thời gian trễ truyền tín hiệu trung bình tối đa nhỏ hơn 1,5 Ms giữa các điểm tham chiếu TV.

Mạng truy cập quang (OAN)

Mạng truy nhập quang là mạng truy nhập về phía mạng, nó còn được gọi là SNI (Giao diện mạng dịch vụ). Các cổng liên kết lên của OLT kết nối với Vòng chuyển mạch L2 của mạng truy cập. Tất cả các thành phần ở giữa khác như ODF / FDMS được kết nối với SNI đều nằm trong Mạng truy cập quang.

Mạng phân phối quang (ODN)

Trong Công nghệ PON về phía hạ lưu, tất cả các thành phần thụ động từ Cổng PON của OLT đến Cổng PON của ONT đều thuộc Mạng phân phối quang. Thông thường, Splitter và ODF / FDMS thuộc danh mục này.

Ngắt đường truyền quang (OLT)

Thiết bị Văn phòng Trung tâm (CO) cung cấp cho PON các giao diện mạng khác nhau. Một OLT phục vụ nhiều ONT thông qua truyền PON Downstream, tức là từ OLT đến ONT thường là TDM. Lưu lượng ngược dòng, tức là từ ONT đến OLT thường là TDMA. Hệ thống PON có thể đối xứng hoặc không đối xứng.

Ngắt mạng quang (ONT) / Đơn vị mạng quang (ONU)

Chấm dứt Mạng Quang là Thiết bị Cơ sở của Khách hàng cung cấp giao diện người dùng cho khách hàng.

Phạm vi tiếp cận vật lý

Phạm vi tiếp cận vật lý được định nghĩa là khoảng cách vật lý tối đa có thể đạt được đối với một hệ thống truyền dẫn cụ thể. 'Phạm vi tiếp cận vật lý' là khoảng cách vật lý tối đa giữa ONU / ONT và OLT. Trong GPON, hai tùy chọn được xác định cho phạm vi thực tế: 10 km và 20 km.

Dịch vụ

Dịch vụ được định nghĩa là một dịch vụ mạng được yêu cầu bởi các nhà khai thác. Dịch vụ được mô tả bằng một cái tên được mọi người công nhận rõ ràng, bất kể đó là tên cấu trúc khung hay tên chung.

Tốc độ bit

GPON hướng tới tốc độ truyền lớn hơn hoặc bằng 1,2 Gbps. Theo đó, GPON xác định hai kết hợp tốc độ truyền như sau:

• Tăng 1,2 Gb / giây, giảm 2,4 Gb / giây
• Tăng 2,4 Gb / giây, giảm 2,4 Gb / giây

Tốc độ bit quan trọng nhất là 1,2 Gb / giây ngược dòng và 2,4 Gb / giây hạ lưu, cấu thành gần như tất cả các hệ thống GPON đã triển khai và có kế hoạch.

Tỷ lệ phân chia

Tỷ lệ phân chia càng lớn đối với GPON thì càng tiết kiệm hơn từ khía cạnh chi phí. Tuy nhiên, tỷ lệ phân chia lớn hơn đồng nghĩa với việc phân chia băng thông và công suất quang lớn hơn, điều này tạo ra nhu cầu tăng ngân sách điện năng để hỗ trợ phạm vi tiếp cận vật lý.

Split ratios of up to 1:64 are realistic for the physical layer, given current technology. Tuy nhiên, dự đoán sự phát triển liên tục của các mô-đun quang học, lớp TC phải xem xét tỷ lệ phân chia lên đến 1: 128.

Tỷ lệ dữ liệu

PON	DS (Mbps)	US (Mb / giây)
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 là Passive Optical Networkđặc trưng với kiến ​​trúc một-điểm. Như thể hiện trong hình ảnh sau, nó bao gồm Thiết bị đầu cuối đường truyền quang (OLT), Thiết bị mạng quang và Bộ chia quang thụ động.

Lịch sử của PON

Hoạt động Mạng quang thụ động (PON) đầu tiên được khởi xướng bởi nhóm FSAN vào giữa những năm 1990. Tiêu chuẩn ban đầu bao gồm truyền 155 Mbps dựa trên ATM được gọi làAPON/BPONTiêu chuẩn. Sau đó, tiêu chuẩn này được nâng cấp lên đến 622 Mbps.

Năm 2001, IEEE bắt đầu phát triển một tiêu chuẩn dựa trên Ethernet được gọi là EPON.

Năm 2001, nhóm FSAN bắt đầu phát triển tiêu chuẩn tốc độ gigabit, tức là GPON, được phê chuẩn bởi ITU-T.

Kiến trúc mạng PON

Hình minh họa sau đây cho thấy kiến ​​trúc mạng của PON:

Ở đâu,

• SNI - Giao diện nút dịch vụ

• IFPON - Giao diện cho PON

• UNI - Giao diện nút người dùng

Như thể hiện trong hình minh họa ở trên, ODN có thể được cấu hình với một hoặc nhiều bộ chia với một số tầng.

PON - Ghép kênh

PON sử dụng WDM để nhận ra vận chuyển hai chiều trên một sợi quang (xem hình minh họa bên dưới) -

Để phân biệt các tín hiệu theo hai hướng khác nhau, hai công nghệ ghép kênh được áp dụng, đó là:

• TDM

• TDMA

Hãy để chúng tôi thảo luận chi tiết về chúng -

Time Division Multiplexing (TDM)cho hạ nguồn - Là kỹ thuật truyền và nhận các tín hiệu riêng biệt trên một đường dẫn tín hiệu chung. Đối với điều này, nó sử dụng các công tắc đồng bộ ở mỗi đầu của đường truyền; kết quả là mỗi tín hiệu xuất hiện trên dây chỉ một phần thời gian theo kiểu xen kẽ.

Time Division Multiple Access () cho ngược dòng - Kỹ thuật này tạo điều kiện cho nhiều người dùng chia sẻ cùng một kênh tần số bằng cách chia tín hiệu thành các khe thời gian khác nhau.

PON: Hạ lưu

Broadcasting mode- Dữ liệu xuôi dòng được phát tới tất cả các ONU. Tuy nhiên, tại ONU, chỉ gói cụ thể được xử lý và các gói còn lại bị loại bỏ.

PON: Ngược dòng (chế độ TDMA)

Hình minh họa sau đây mô tả chế độ TDMA.

Hình minh họa sau đây cho thấy cả hai công nghệ cùng nhau:

Thuật ngữ PON

Sau đây là các thuật ngữ PON -

• ODN(Mạng phân phối quang) - ODN nhận ra đường truyền quang từ OLT tới người dùng và ngược lại. Nó sử dụng các thành phần quang học thụ động.

• OLT (Ngắt đường truyền quang) - OLT là điểm cuối của nhà cung cấp dịch vụ của PON và được đặt trong CO hoặc đầu cuối.

• ONT/ONU(Kết thúc mạng quang) - ONT là một thiết bị kết thúc PON và cung cấp các giao diện dịch vụ gốc cho người dùng. Một ONT thường được đặt tại cơ sở của khách hàng.

Mạng truy cập PON

Mạng quang thụ động (PON) về cơ bản là một hệ thống truy cập dựa trên sợi quang với chi phí hiệu quả cung cấp dịch vụ phát ba lần (thoại, video và dữ liệu) cho cả doanh nghiệp và khách hàng dân cư. Bên cạnh đó, cấu trúc liên kết đơn giản được hiển thị trong hình minh họa sau, PON có thể hoạt động trong các cấu trúc liên kết khác. Ví dụ - Bus hoặc tuyến tính, phân tách phân tán, v.v.

Các loại cấu trúc liên kết khác nhau được sử dụng, phụ thuộc vào hồ sơ phân phối của khách hàng.

Một ONT có thể được kết nối với PON theo bất kỳ hình thức nào miễn là -

• Ngân sách quang học từ ONT đến OLT & ngược lại được đáp ứng.

• Đặc điểm kỹ thuật của khoảng cách chênh lệch tối đa giữa các ONT khác nhau được đáp ứng.

• Chiều dài sợi quang từ ONT đến OLT nằm trong phạm vi cho phép.

• Không được vượt quá giới hạn số lượng ONT tối đa mà hệ thống PON có thể hỗ trợ.

Mô-đun thụ động trong PON

Sau đây là các mô-đun Thụ động trong hệ thống PON -

• Bộ ghép nối WDM
• Bộ chia 1 × N
• Cáp quang và cáp
• Connector
• ODF/Cabinet/Subrack

Mô-đun hoạt động trong PON

Sau đây là các mô-đun hoạt động trong hệ thống PON:

In OLT −

• Máy phát laser (1490-nm)
• Máy thu laser (1310-nm)
• Đối với ứng dụng CATV
• Bộ khuếch đại laser (1550-nm)
• EDFA để khuếch đại tín hiệu video

In ONU −

• X`Power / Pin cho ONU
• Máy phát laser (1310-nm)
• Máy thu laser (1490-nm)
• Bộ thu tín hiệu CATV (1550-nm)

Trong chương tiếp theo, chúng ta sẽ hiểu Mạng quang thụ động Gigabit là gì.

GPON (Mạng quang thụ động Gigabit) là một Hệ thống Quang học cho Mạng Truy cập, dựa trên các thông số kỹ thuật của ITU-T G.984loạt. Nó có thể cung cấp phạm vi tiếp cận 20 km với ngân sách quang học 28dB (được hiển thị trong hình minh họa sau) bằng cách sử dụng quang học lớp B + với tỷ lệ phân chia 1:32.

Hệ thống GPON hỗ trợ các mức giá sau:

• 155 Mb / giây ngược dòng, 1,24416 Gb / giây hạ lưu
• 622 Mb / giây ngược dòng, 1.24416 Gb / giây hạ lưu
• 1.24416 Gbps ngược dòng, 1.24416 Gbps hạ lưu
• 155Mbps lên, 2.48832 Gbps hạ lưu
• 622 Mb / giây lên, 2,48832 Gb / giây hạ lưu
• 1.24416 Gb / giây lên, 2.48832 Gb / giây hạ lưu
• 2.48832 Gbps lên, 2.48832 Gbps hạ lưu

GPON hỗ trợ cả đóng gói ATM và GEM. GEM (Phương pháp đóng gói GPON) hỗ trợ cả TDM và Dữ liệu gốc.

Tính năng GPON

Công nghệ tiến hóa này dựa trên BPON GEM. Sau đây là các tính năng của nó -

Truyền tải xuống dòng

• 2,4 Gb / giây
• BW cho một ONT là đủ để cung cấp nhiều tín hiệu HDTV
• QOS cho phép trì hoãn lưu lượng nhạy cảm (thoại)

Truyền tải ngược dòng

• 1,24 Gb / giây
• BW tối thiểu có thể được đảm bảo
• Các khoảng thời gian không sử dụng có thể được gán cho người dùng nặng
• QoS cho phép trì hoãn lưu lượng nhạy cảm (thoại)

Tại sao lại là GPON?

GPON cung cấp giải pháp dịch vụ tích hợp như -

• Nó hỗ trợ các loại dịch vụ Triple Play.

• Để phá vỡ rào cản băng thông của việc truy cập qua cáp xoắn đôi, nó hỗ trợ truyền băng thông cao.

• Nó làm giảm các nút mạng.

• Nó hỗ trợ vùng phủ sóng dịch vụ lên đến 20 km.

Tiêu chuẩn GPON

Các tiêu chuẩn GPON được xây dựng dựa trên các thông số kỹ thuật của BPON trước đó. Các thông số kỹ thuật là -

• G.984.1 - Tài liệu này mô tả các đặc điểm chung của Mạng quang thụ động có khả năng Gigabit.

• G.984.2 - Tài liệu này mô tả thông số kỹ thuật lớp phụ thuộc vào mạng quang thụ động Gigabit-Capable Phương tiện vật lý.

• G.984.3 - Tài liệu này mô tả Đặc điểm kỹ thuật của lớp hội tụ truyền dẫn mạng quang thụ động có khả năng Gigabit.
• G.984.4 - Tài liệu này mô tả Đặc điểm kỹ thuật giao diện điều khiển và quản lý ONT của Mạng quang thụ động có khả năng Gigabit (OMCI).

Kiến trúc GPON

GPON OLT phục vụ nhiều ONT thông qua cổng PON. Đường truyền xuống, tức là, từ OLT đến ONT thường là TDM; trong khi lưu lượng ngược dòng, tức là từ ONT đến OLT thường là TDMA.

Hệ thống PON có thể đối xứng hoặc không đối xứng. Cơ sở hạ tầng PON và cáp quang cũng có thể được sử dụng để hỗ trợ bất kỳ dịch vụ phân phối một chiều nào. Ví dụ - Video ở bước sóng khác.

Lớp phụ thuộc vào phương tiện vật lý GPON

G.984.2 là đặc điểm kỹ thuật của lớp vật lý của hệ thống GPON. Lớp vật lý giải quyết các khu vực như -

• Hiệu suất quang học về tốc độ dữ liệu.
• Các lớp thành phần sợi quang.
• Thời gian và kiểm soát công suất quang học.
• Chuyển tiếp sửa lỗi.

Một trong những yêu cầu cơ bản của hệ thống quang học là cung cấp các thành phần có đủ dung lượng để mở rộng tín hiệu quang học đến phạm vi mong đợi. Có ba loại hoặc nhóm thành phần, dựa trên công suất và độ nhạy. Các lớp của các thành phần là:

• Quang học loại A: 5 đến 20dB
• Quang học loại B: 10 đến 25dB
• Quang học lớp C: 15 đến 30dB

Thiết bị đầu cuối đường dây quang (OLT)

OLT cung cấp giao diện nút dịch vụ (SNI) (thường là giao diện Ethernet LAN 1 Gbps và / hoặc 10 Gbps) cho mạng lõi và điều khiển GPON. OLT bao gồm ba phần chính:

• Chức năng giao diện cổng dịch vụ
• Chức năng kết nối chéo
• Giao diện mạng phân phối quang (ODN)

Hình minh họa sau đây cho thấy sơ đồ khối chức năng điển hình của OLT.

Vỏ lõi PON

Vỏ PON Core bao gồm hai phần. Phần đầu tiên làODN interface function và một phần là PON TC function. Chức năng PON TC bao gồm OAM, kiểm soát truy cập phương tiện, định khung, DBA, phân định đơn vị dữ liệu giao thức (PDU) cho chức năng kết nối chéo và quản lý ONU.

• Cross-connect shell - Vỏ này cung cấp một đường giao tiếp giữa vỏ lõi PON và vỏ dịch vụ.

• Service shell - Vỏ này dùng để dịch giữa các giao diện dịch vụ và giao diện khung TC của phần PON.

ONU / ONT

Các Optical Network Unit(ONU) hoạt động với một giao diện PON duy nhất hoặc tối đa hai giao diện cho các mục đích bảo vệ liên kết. Trong trường hợp, bất kỳ một sợi nào trong số hai sợi này bị cắt, ONU có thể được truy cập thông qua sợi khác. Đây được gọi là bảo vệ PON hoặc Bảo vệ liên kết. Bảo vệ liên kết còn được gọi làlink aggregation, có thể bảo vệ liên kết và đồng thời, nó cũng có thể tổng hợp lưu lượng truy cập.

Dịch vụ MUX và DEMUXchức năng kết nối các thiết bị của Khách hàng với phía PON. Đầu cuối mạng quang (ONT) được thiết kế để sử dụng cho một thuê bao, trong khi ONU (Đơn vị mạng quang) được thiết kế cho nhiều thuê bao. Bộ tách cho phép PON được chia sẻ bởi tối đa 128 ONT hoặc ONU.

Giao diện ONT / ONU

Đầu cuối mạng quang (ONT), được kết nối với OLT ở phía đường lên cho giao diện mạng dịch vụ, có nhiều cổng giao diện mạng người dùng. Thông thường, sẽ có bốn cổng FE / GE hướng tới UNI.

• UNI Ports for Residential ONT - Thông thường, các giao diện dịch vụ thuê bao như Internet tốc độ cao 10 / 100Base-T (HSI) và video qua IP, đồng trục RF cho các hệ thống lớp phủ video RF và giao diện điện thoại FXS tương tự cho thoại VoIP PSTN.

• UNI ports for a business ONT - Ngoài những thứ trên, cũng có thể bao gồm bộ định tuyến 10/100 / 100Base-T và giao diện chuyển mạch L2 / L3 và DS1 / E1 PBX cho các hệ thống chính.

Đơn vị mạng quang (ONU) kết thúc cáp quang GPON và có nhiều giao diện mạng người dùng (UNI) hơn cho nhiều thuê bao. Giao diện UNI có thểADSL2+, VDSL2, Power Line, MoCA hoặc là HPNAvà khoảng cách tới người đăng ký (10/100 Base-T được giới hạn ở 100m, tức là 330 ft.).

Theo loại cổng giao diện, UN UNIcó thể không kết nối trực tiếp với thiết bị CPE thuê bao. Trong trường hợp này, UN UNI kết nối với điểm cuối mạng (NT), được đặt ở vị trí cuối cùng của thuê bao. NT chấm dứt thiết bị CPE của người đăng ký, chẳng hạn như PC, Bộ định tuyến không dây, Điện thoại, Hộp giải mã IP Video hoặc Hộp giải mã tín hiệu, Video RF, v.v.

Về cơ bản, ONT kết hợp chức năng của ONU và NT trong một thiết bị duy nhất. Sự kết hợp này của cả hai; cùng nhau biến ONT trở thành giải pháp hiệu quả nhất về chi phí để cung cấp dịch vụ GPON cho các doanh nghiệp địa phương và đơn gia đình, vừa và nhỏ. Tuy nhiên, nếu khách hàng trong khuôn viên trường là sinh viên, ký túc xá, trường học, trường cao đẳng, bệnh viện hoặc văn phòng công ty, nơi đã có cáp đồng CAT-5, thì ONU có thể là một giải pháp thích hợp hơn.

Mạng phân phối quang

GPON ODN, bao gồm cáp quang và cáp quang đơn mode; cáp ribbon sợi quang, mối nối, đầu nối quang, bộ tách quang thụ động và các thành phần phân nhánh thụ động rất thụ động.

Bộ chia quang ODN chia sợi đơn thành nhiều sợi đi đến các tòa nhà và nhà riêng lẻ khác nhau. Bộ chia có thể được đặt ở bất kỳ vị trí nào trong ODN, từ Văn phòng Trung tâm (CO) / Local Exchange (LE) đến cơ sở của khách hàng và có thể ở bất kỳ kích thước nào. Các bộ tách được chỉ định là [n: m], trong đó 'n' là số đầu vào (hướng tới OLT) = 1 hoặc 2 và 'm' là số đầu ra (theo hướng ONT) = 2,4,8,16 32,64.

Ghép kênh / tạo khung GPON

Việc ghép kênh hoặc tạo khung GPON được giải thích bằng các yếu tố sau.

Phương pháp đóng gói GPON (GEM)

Nó là sơ đồ truyền dữ liệu trong lớp hội tụ truyền dẫn GPON được chỉ định. GEM cung cấp cơ chế định hướng kết nối, tạo khung có độ dài thay đổi để vận chuyển các dịch vụ dữ liệu qua mạng quang thụ động (PON). GEM được thiết kế để độc lập với loại giao diện nút dịch vụ tại OLT cũng như các loại giao diện UNI tại các ONU.

Lưu lượng xuống dòng (OLT đối với ONU / ONT)

Đối với downstream traffic, các chức năng ghép kênh lưu lượng được tập trung trong OLT. GEM Port-ID, ở dạng số 12 bit được OLT gán cho các kết nối logic riêng lẻ, xác định các khung GEM thuộc về các kết nối logic hạ lưu khác nhau. Mỗi ONU lọc các khung GEM hạ lưu dựa trên ID cổng GEM của chúng và chỉ xử lý các khung GEM thuộc về ONU.

Lưu lượng truy cập ngược dòng (ONU / ONT đối với OLT)

Các thực thể mang lưu lượng trong ONU được OLT cấp cơ hội truyền ngược dòng (hoặc phân bổ băng thông). Các thực thể mang lưu lượng truy cập này được xác định bởiallocation IDs(Alloc-ID). Định danh cấp phát (Alloc-ID) là một số 12 bit mà OLT chỉ định cho một ONU để xác định một thực thể mang lưu lượng truy cập. Nó là người nhận phân bổ băng thông ngược dòng trong ONU.

Việc phân bổ băng thông cho các Alloc-ID khác nhau được ghép kênh trong thời gian như được chỉ định bởi OLT trong bản đồ băng thông được truyền xuống phía dưới. Trong mỗi phân bổ băng thông, ONU sử dụng GEM Port-ID làm khóa ghép kênh để xác định các khung GEM thuộc về các kết nối logic ngược dòng khác nhau.

A Transmission container(T-CONT) là một đối tượng ONU đại diện cho một nhóm các kết nối logic. Nó xuất hiện như một thực thể duy nhất cho mục đích phân bổ băng thông ngược dòng trên PON. Dựa trên sơ đồ ánh xạ, lưu lượng dịch vụ được chuyển đến các cổng GEM khác nhau và sau đó đến các T-CONT khác nhau.

Ánh xạ giữa cổng GEM và T-CONT rất linh hoạt. Cổng GEM có thể tương ứng với T-CONT; hoặc nhiều Cổng GEM có thể tương ứng với cùng một T-CONT.

Lớp hội tụ truyền dẫn G-PON (GTC)

Một lớp giao thức của bộ giao thức G-PON được đặt giữa physical media dependent(PMD) và các ứng dụng khách G-PON. Lớp GTC bao gồm lớp phụ đóng khung GTC và lớp phụ thích ứng GTC.

Theo hướng xuôi dòng, các khung GEM được mang theo trọng tải GTC, đến tất cả các ONU. Lớp phụ tạo khung ONU trích xuất các khung và bộ điều hợp GEM TC lọc các khung dựa trên Port-ID 12 bit của chúng. Chỉ các khung có ID cổng thích hợp mới được phép thông qua chức năng ứng dụng khách GEM.

Theo hướng ngược dòng, lưu lượng GEM được chuyển qua một hoặc nhiều T-CONT. OLT nhận được truyền liên kết với T-CONT và các khung được chuyển tiếp tới bộ điều hợp GEM TC và sau đó là ứng dụng khách GEM.

Tạo khung lớp GTC

Các downstream framecó thời lượng 125 micro giây và dài 38880 byte, tương ứng với tốc độ dữ liệu xuôi dòng là 2.48832 Gbit / s. Khung GTC hạ lưu bao gồm khối điều khiển vật lý ở hạ lưu (PCBd) và phần tải trọng GTC.

Khung hội tụ truyền GPON luôn có độ dài 125 Msec -

• 19440 byte / khung hình cho tỷ lệ 1244,16
• 38880 byte / khung hình cho tỷ lệ 2488,32

Mỗi khung GTC bao gồm Khối điều khiển vật lý ở hạ lưu + tải trọng

• PCBd chứa thông tin đồng bộ, OAM, DBA, v.v.

Tải trọng có thể có phân vùng ATM và GEM (một hoặc cả hai)

Các upstream GTC framethời lượng là 125 μs. Trong các hệ thống G-PON với đường lên 1.24416 Gbit / s, kích thước khung GTC ngược dòng là 19.440 byte. Mỗi khung ngược dòng chứa một số lần phát truyền đến từ một hoặc nhiều ONU.

Mỗi cụm truyền dẫn ngược dòng chứa phần trên đầu lớp vật lý ngược dòng (PLOu) và một hoặc nhiều khoảng phân bổ băng thông được liên kết với các Alloc-ID riêng lẻ. Khung GTC xuôi dòng cung cấp tham chiếu thời gian chung cho PON và báo hiệu điều khiển chung cho ngược dòng.

GPON Payloads

Trọng tải GTC có thể có hai phần -

• Phân vùng ATM (Alen * 53 byte chiều dài)
• Phân vùng GEM (phương pháp ưu tiên hiện nay)

Phân vùng ATM

Phân vùng ATM có các đặc điểm sau.

• Alen (12 bit) được chỉ định trong PCBd.
• Alen chỉ định số ô 53B trong phân vùng ATM.
• Nếu Alen = 0 thì không có phân vùng ATM.
• Nếu Alen = payload length / 53, thì không có phân vùng GEM.
• Các ô ATM được căn chỉnh với khung GTC.
• ONU chấp nhận các tế bào ATM dựa trên VPI trong tiêu đề ATM.

Phân vùng GEM

Phân vùng GEM có các đặc điểm sau.

• Không giống như các ô ATM, các khung được phân định bằng GEM có thể có độ dài bất kỳ.
• Bất kỳ số lượng khung GEM nào cũng có thể được chứa trong phân vùng GEM.
• ONU chấp nhận khung GEM dựa trên ID cổng 12b trong tiêu đề GEM.

Chế độ đóng gói GPON

Một khiếu nại phổ biến chống lại BPON là không hiệu quả do thuế tế bào ATM. GEM tương tự như ATM. Nó có tiêu đề được bảo vệ HEC kích thước không đổi. Tuy nhiên, nó tránh được chi phí lớn bằng cách cho phép các khung có độ dài thay đổi. GEM là chung - hỗ trợ bất kỳ loại gói nào (và thậm chí cả TDM). GEM hỗ trợ phân mảnh và lắp ráp lại.

GEM dựa trên GFP và tiêu đề chứa các trường sau:

• Chỉ báo độ dài tải trọng - độ dài tải trọng tính bằng Byte.
• ID cổng - xác định ONU mục tiêu.
• Chỉ báo loại tải trọng (GEM OAM, chỉ báo tắc nghẽn / phân mảnh).
• Trường sửa lỗi tiêu đề (mã BCH (39,12,2) + 1b chẵn lẻ)

Tiêu đề GEM được XOR'ed với B6AB31E055 trước khi truyền.

Ethernet / TDM qua GEM

Khi vận chuyển lưu lượng Ethernet qua GEM

• Chỉ khung MAC được đóng gói (không có phần mở đầu, SFD, EFD)
• Khung MAC có thể bị phân mảnh (xem slide tiếp theo).

Ethernet qua GEM

Khi vận chuyển lưu lượng TDM qua GEM -

• Bộ đệm đầu vào TDM được thăm dò sau mỗi 125 Msec.
• PLI byte TDM được chèn vào trường trọng tải.
• Độ dài của đoạn TDM có thể thay đổi ± 1 Byte do độ lệch tần số.
• Độ trễ cho cả chuyến đi giới hạn 3 mili giây.

TDM trên GEM

GEM có thể fragmenttrọng tải của nó. Ví dụ, khung Ethernet không phân mảnh như trong hình minh họa sau.

Hình minh họa sau đây mô tả một khung Ethernet bị phân mảnh.

Trọng tải phân đoạn GEM vì một trong hai lý do sau:

Reason 1 - Khung GEM có thể không xếp chồng lên khung GTC.

Reason 2 - Khung GEM có thể được làm trống trước cho dữ liệu nhạy cảm với độ trễ.

Mã hóa GPON

OLT mã hóa bằng AES-128 ở chế độ bộ đếm. Chỉ tải trọng được mã hóa (không phải tiêu đề ATM hoặc GEM). Các khối mã hóa được căn chỉnh với khung GTC. Bộ đếm được chia sẻ bởi OLT và tất cả các ONU như sau:

• 46b = 16b nội khung + 30 bit liên khung.
• Bộ đếm nội khung tăng sau mỗi 4 byte dữ liệu.
• Đặt lại về 0 ở đầu khung DS GTC.

OLT và mỗi ONU phải đồng ý về một khóa đối xứng duy nhất. OLT yêu cầu ONU nhập mật khẩu (trong PLOAMd). ONU gửi mật khẩu Hoa Kỳ rõ ràng (trong PLOAMu) -

• Khóa được gửi 3 lần để đảm bảo độ chắc chắn

OLT thông báo cho ONU thời gian chính xác để bắt đầu sử dụng khóa mới.

QoS - GPON

GPON xử lý QoS một cách rõ ràng. Khung độ dài không đổi tạo điều kiện thuận lợi cho QoS cho các ứng dụng nhạy cảm với thời gian. Có 5 loại hộp truyền động -

• Loại 1 - BW cố định.
• Loại 2 - BW đảm bảo.
• Loại 3 - BW được phân bổ + BW không đảm bảo.
• Loại 4 - nỗ lực tốt nhất.
• Loại 5 - tập hợp của tất cả những điều trên.

GEM thêm một số tính năng QoS lớp PON -

• Phân mảnh cho phép sử dụng trước các khung lớn có mức độ ưu tiên thấp.
• PLI - độ dài gói rõ ràng có thể được sử dụng bằng các thuật toán xếp hàng.
• Các bit PTI mang các chỉ báo tắc nghẽn.

Trong chương tiếp theo, chúng ta sẽ hiểu Mạng quang thụ động Ethernet là gì.

Các Ethernet Passive Optical Network(EPON) là một PON đóng gói dữ liệu bằng Ethernet và có thể cung cấp dung lượng từ 1 Gbps đến 10 Gbps. EPON tuân theo kiến ​​trúc ban đầu của PON. Ở đây, DTE kết nối với thân cây và được gọi làOptical Line Terminal (OLT) như trong hình minh họa sau.

Nó thường được đặt tại nhà cung cấp dịch vụ và các nhánh DTE được kết nối của cây được gọi là Optical Network Unit(ONU), nằm trong cơ sở của người đăng ký. Các tín hiệu từ OLT đi qua bộ chia thụ động để đạt được ONU và ngược lại.

Ethernet trong dặm đầu tiên

Quá trình tiêu chuẩn hóa bắt đầu khi một nhóm nghiên cứu mới gọi Ethernet in the First Mile(EFM) được thành lập vào tháng 11 năm 2000, với mục tiêu chính là nghiên cứu cáp quang Ethernet điểm-đa điểm (P2MP) với đồng Ethernet. Ethernet qua cáp quang điểm-điểm (P2P) và qua cơ chế vận hành mạng, Quản trị và Bảo trì (OAM) để tạo điều kiện vận hành và khắc phục sự cố mạng. Nhóm làm việc EFM kết thúc quá trình chuẩn hóa với việc phê chuẩnIEEE Std 802.3ah vào tháng 6 năm 2004.

Một sản phẩm của EFM (Ethernet trong dặm đầu tiên). Một công nghệ PON dựa trên Ethernet. Nó dựa trên một tiêu chuẩn chính - IEEE 802.3ah. Dựa trên Giao thức điều khiển đa điểm (MPCP), được định nghĩa là một chức năng trong lớp con điều khiển MAC, để kiểm soát quyền truy cập vào cấu trúc liên kết P2MP.

Cơ sở của giao thức EPON / MPCP nằm trong lớp con mô phỏng điểm-điểm (P2P). Tốc độ truyền của nó là → đối xứng 1,25G; khoảng cách ： 10KM / 20KM; tỷ lệ bộ chia ：> 1:32. EFM chỉ ra nhiều ưu điểm của EPON dựa trên Ethernet như là công nghệ cốt lõi, bao gồm sự trưởng thành của các giao thức, tính đơn giản của công nghệ, tính linh hoạt của phần mở rộng và hướng đến người dùng.

Hệ thống EPON không chọn phần cứng ATM và thiết bị SONET đắt tiền, làm cho nó tương thích với mạng Ethernet hiện có. Nó đơn giản hóa cấu trúc hệ thống, giảm chi phí và tự nâng cấp linh hoạt. Các nhà cung cấp thiết bị tập trung vào việc tối ưu hóa chức năng và tính thực dụng.

Hệ thống ATM BPON

Các hệ thống dựa trên BPON ATM đã được chứng minh là rất kém hiệu quả, vì phần lớn lưu lượng truy cập trên mạng truy cập bao gồm các Khung IP lớn và kích thước thay đổi. Nó đã tạo cơ hội cho sự phát triển của EPON dựa trên Ethernet thuần túy,GigE password enjoying QoSvà tích hợp hiệu quả về chi phí với các thiết bị Ethernet mới nổi khác. Theo thời gian, Ethernet đã được chứng minh là công cụ vận chuyển lý tưởng cho lưu lượng IP.

Theo đó, chuẩn 802.3 của IEEE 802.3ah đã hướng dẫn nhóm làm việc "Ethernet in the First Mile" với việc phát triển các tiêu chuẩn cho mạng truy cập điểm-điểm và điểm-đa điểm, tiêu chuẩn sau chỉ ra Ethernet PON. EPON hiện là một phần của tiêu chuẩn Ethernet.

Sự phát triển của Mạng quang thụ động (GPON) tức là tiêu chuẩn được trang bị Gigabit (dòng G.984) đã thực sự bắt đầu sau những đề xuất của FSAN members (Quantum Bridge, Al)cho giải pháp ATM / Ethernet PON. Gbps, độc lập với giao thức, không phổ biến lắm trong nhóm làm việc IEEE 802.3ah. FSAN đã quyết định theo đuổi tiêu chuẩn này như một tiêu chuẩn cạnh tranh khác với ITU.

EPON và GPON rút ra nhiều từ G.983, tiêu chuẩn của BPON, khi nói đến các khái niệm chung hoạt động tốt (vận hành PON Optical Distribution Network(ODN), kế hoạch bước sóng và ứng dụng). Cả hai đều cung cấp phiên bản cải tiến của riêng mình để đáp ứng các khung IP / Ethernet kích thước tốt hơn với tốc độ thay đổi Gbps.

IEEE 802.3ah tiêu chuẩn Ethernet xác định mạng truy cập và nó còn được gọi là Ethernet trong Mile đầu tiên. Phần năm của IEEE802.3ah tạo nên IEEE Std 802.3 tương ứng với định nghĩa về các dịch vụ và phần tử giao thức. Nó cho phép trao đổi các khung định dạng IEEE 802.3 giữa các trạm trong mạng truy nhập thuê bao.

Khái niệm về EPON

EFM đã giới thiệu khái niệm EPON trong đó cấu trúc liên kết mạng điểm-đa điểm (P2MP) được thực hiện với bộ tách quang thụ động. Tuy nhiên, cáp quang điểm-điểm Ethernet cung cấp băng thông cao nhất với chi phí hợp lý. Ethernet Cáp quang điểm-to-đa điểm cung cấp băng thông tương đối cao với chi phí thấp hơn. Mục đích của IEEE Std 802.3ah là mở rộng ứng dụng Ethernet để bao gồm các mạng thuê bao truy cập nhằm tăng hiệu suất đáng kể trong khi giảm thiểu chi phí vận hành và bảo trì thiết bị.

Kết luận của tiêu chuẩn IEEE 802.3ah EFM mở rộng đáng kể phạm vi và phạm vi tiếp cận của truyền tải Ethernet để sử dụng trong mạng truy cập và mạng metro. Tiêu chuẩn này cho phép các nhà cung cấp dịch vụ có nhiều giải pháp linh hoạt và hiệu quả về chi phí để cung cấp dịch vụ Ethernet băng thông rộng trong mạng truy nhập và mạng metro.

EFM bao gồm một nhóm công nghệ khác nhau về loại phương tiện và tốc độ truyền tín hiệu - nó được thiết kế để triển khai trong mạng của một loại hoặc nhiều phương tiện FSM cũng như tương tác với 10/100/1000/10000 Mb hỗn hợp / s mạng Ethernet. Bất kỳ cấu trúc liên kết mạng nào được định nghĩa trong IEEE 802.3 đều có thể được sử dụng tại cơ sở của thuê bao và sau đó được kết nối với mạng truy cập thuê bao Ethernet. Công nghệ EFM cho phép các loại cấu trúc liên kết khác nhau đạt được tính linh hoạt tối đa.

IEEE Std 802.3ah

IEEE Std 802.3ah bao gồm các thông số kỹ thuật cho mạng truy cập Ethernet của thuê bao và IEEE Std 802.3ah EPON hỗ trợ tốc độ danh nghĩa khoảng 1 Gb / s (có thể mở rộng lên 10 Gb / s) cho mỗi kênh. Chúng được xác định bởi hai bước sóng: adownstream wavelength và một cho người được chia sẻ upstream hướng giữa các thiết bị người dùng.

EFM hỗ trợ các liên kết song công đầy đủ để có thể xác định Kiểm soát truy cập phương tiện đơn giản hóa song công (MAC). Kiến trúc Ethernet phân chia lớp vật lý trong mộtPhysical Medium Dependent (PMD), Physical Medium Attachment (PMA) và Physical Coding Sublayer (CÁI).

EPON triển khai cấu trúc liên kết mạng P2MP với các phần mở rộng thích hợp cho lớp phủ dưới và kiểm soát MAC của lớp phụ đối chiếu, và sợi quang dưới các lớp phụ thuộc vào môi trường vật lý (PMD) để hỗ trợ cấu trúc liên kết này.

Lớp vật lý

Đối với cấu trúc liên kết P2MP, EFM đã giới thiệu một họ hệ thống báo hiệu cho lớp vật lý có nguồn gốc từ 1000BASE-X. Tuy nhiên, nó bao gồm các phần mở rộng của RS, PCS và PMA, với một tùy chọnforward error correction(FEC) công suất. Các lớp con 1000BASE-X PCS và PMA ánh xạ các đặc điểm của giao diện. Lớp con PMD (bao gồm MDI) các dịch vụ được mong đợi bởi sự điều hòa lớp dưới. 1000BASE-X có thể được mở rộng để hỗ trợ các phương tiện song công khác - chỉ yêu cầu môi trường phù hợp với mức PMD.

Giao diện tải trung bình (MDI)

Nó là giao diện giữa PMD và phương tiện vật lý. Nó mô tả các tín hiệu, phương tiện vật lý, và các giao diện cơ và điện.

Phương tiện vật lý phụ thuộc (PMD)

PMD chịu trách nhiệm về giao diện với phương tiện truyền dẫn. PMD tạo ra các tín hiệu điện hoặc quang học tùy thuộc vào bản chất của môi trường vật lý được kết nối. Kết nối 1000BASE-X qua PON đến ít nhất 10 km và 20 km (lớp phủ 1000BASE-PX10 và 1000BASE-PX20 PMD) cung cấp P2MP.

Trong Ethernet PON, các hậu tố D và U biểu thị PMD ở mỗi đầu của liên kết, truyền theo các hướng này và nhận theo hướng ngược lại, tức là, một PMD xuôi dòng duy nhất được xác định là 1000BASE-PX10-D và ngược dòng 1000BASE-PX10 U PMD. Các sợi giống nhau được sử dụng đồng thời theo cả hai hướng.

1000BASE-PX-U PMD hoặc 1000BASE-PX-D PMD được kết nối với PMA 1000BASE-X thích hợp và để hỗ trợ qua MDI. PMD được tùy chọn kết hợp với các tính năng quản lý có thể được truy cập thông qua giao diện quản lý. Để cho phép các khả năng nâng cấp trong trường hợp 10 km hoặc 20 km Pons, cả 1000BASE-PX20-D 1000BASE-PX10 PMD và PMDU đều có thể hoạt động với nhau.

Tệp đính kèm phương tiện vật lý (PMA)

PMA bao gồm các chức năng truyền, nhận, khôi phục đồng hồ và căn chỉnh. PMA cung cấp một phương thức trung gian độc lập cho PCS để hỗ trợ việc sử dụng một loạt các loạt phương tiện vật lý hướng bit. Lớp con của mã hóa vật lý (PCS) bao gồm các hàm bit mã hóa. Giao diện PCS làGigabit media independent interface (GMII), cung cấp giao diện đồng nhất cho lớp con Đối chiếu cho tất cả các triển khai 1000 Mb / giây PHY.

Giao diện độc lập Gigabit Media (GMII)

Giao diện GMII đề cập đến giao diện giữa Gigabit MAC layer và physical layer. Nó cho phép trộn nhiều DTE với nhiều cách triển khai khác nhau từ tốc độ gigabitphysical layer. Giao diện Dịch vụ PCS cho phép 1000BASE-X PCS truyền thông tin đến và đi từ khách hàng của PCS. Khách hàng của PCS bao gồm MAC (thông qua lớp phủ của điều hòa) và bộ lặp. Giao diện PCS được định nghĩa chính xác là Giao diện Độc lập Phương tiện Gigabit (GMII).

Các Reconciliation sublayer(RS) đảm bảo sự phù hợp của các tín hiệu GMII xác định phương tiện điều khiển truy cập dịch vụ. GMII và RS được sử dụng để cung cấp phương tiện độc lập để một phương tiện giống hệt bộ điều khiển truy cập có thể được sử dụng với bất kỳ loại PHY đồng và quang nào.

Lớp liên kết dữ liệu (Điều khiển MAC đa điểm)

Giao thức điều khiển MAC được chỉ định để hỗ trợ và các chức năng mới sẽ được triển khai và bổ sung vào tiêu chuẩn cùng một lúc. Đó là trường hợp của giao thức điều khiển đa điểm (MPCP). Giao thức quản lý P2MP là một trong những chức năng được xác định bởi Giao thức điều khiển đa điểm.

Chức năng điều khiển MAC đa điểm được thực hiện để truy cập các thiết bị của thuê bao có chứa các thiết bị lớp vật lý trỏ tới đa điểm. Thông thường, các khu vực pháp lý giả lập MAC cung cấp dịch vụ điểm-điểm giữa OLT và ONU, nhưng một phiên bản bổ sung hiện được bao gồm với mục tiêu giao tiếp cho tất cả các ONU tại một thời điểm.

MPCP (Giao thức điều khiển đa điểm)

MPCP rất linh hoạt, dễ thực hiện. MPCP sử dụng năm loại thông báo (mỗi thông báo là một khung điều khiển MAC) và ONU / ONT báo cáo nhiều ranh giới gói, OLT cấp trên một ranh giới gói - không có chi phí phân định.

MPCP chỉ ra hệ thống giữa OLT và ONU được liên kết với phần PON điểm-đa điểm (P2MP) để cho phép truyền thông tin hiệu quả trong tiêu đề UPSTREAM.

MPCP thực hiện các chức năng sau:

• MPCP kiểm soát quá trình Tự động Khám phá.
• Gán thời gian / băng thông cho các ONT.
• Tham chiếu thời gian được cung cấp để đồng bộ hóa ONT.

MPCP đã giới thiệu năm thông báo điều khiển MAC mới -

• Cổng, Báo cáo
• REQ đã đăng ký
• Register
• ACK đã đăng ký
• Tự động khám phá

Tóm tắt trình tự khám phá thư

Hình minh họa sau đây mô tả Tóm tắt Trình tự Khám phá Thông điệp.

DBA EPON

Trong EPON, giao tiếp giữa OLT và ONY được coi là xuôi dòng, OLT phát dữ liệu xuôi dòng tới ONT bằng cách sử dụng toàn bộ băng thông và ở đầu khác ONT nhận được các fames bằng cách sử dụng thông tin có sẵn trên Ethernet Frame. Ngược dòng từ ONT đến OLT đang sử dụng giao tiếp kênh đơn, có nghĩa là một kênh sẽ được sử dụng bởi nhiều ONT, có nghĩa là xung đột dữ liệu.

Để tránh vấn đề này, cần có sơ đồ phân bổ băng thông hiệu quả, có thể phân bổ tài nguyên như nhau cho các ONT đồng thời đảm bảo QoS, sơ đồ này được gọi là Dynamic Bandwidth Allocation(DBA) thuật toán. DBA sử dụng báo cáo và thông điệp cổng để xây dựng lịch trình truyền tải để chuyển đến các ONT.

Đặc điểm DBA

Một tính năng quan trọng của EPON là cung cấp các dịch vụ khác nhau với QoS tối ưu và phân bổ băng thông hiệu quả bằng cách sử dụng phân bổ DBA khác nhau để đáp ứng nhu cầu của các ứng dụng hiện tại và tương lai.

Hiện tại, sau đây là hai loại thuật toán DBA khác nhau có sẵn cho EPON -

• Điều đầu tiên là để điều chỉnh các biến động lưu lượng.
• Cách thứ hai là cung cấp QoS cho các loại lưu lượng khác nhau.

Các đặc điểm khác là để tránh Xung đột khung hình, Quản lý Lưu lượng Thời gian Thực thông qua QoS và Quản lý Băng thông cho mỗi Người đăng ký cùng với Giảm Độ trễ trên Lưu lượng Ưu tiên Thấp.

Định dạng khung EPON

Hoạt động của EPON dựa trên Ethernet MAC và khung EPON dựa trên khung GbE, nhưng cần có các phần mở rộng -

• Clause 64 - Multi-Pthuốc mỡ Control Pcác PDU rotocol. Đây là giao thức điều khiển thực hiện logic yêu cầu.

• Clause 65- Thi đua theo điểm (đối chiếu). Điều này làm cho EPON trông giống như một liên kết điểm-điểm và EPON MAC có một số ràng buộc đặc biệt.

• Thay vì CSMA / CD, chúng truyền khi được cấp.

• Thời gian thông qua ngăn xếp MAC phải không đổi (thời lượng ± 16 bit).

• Giờ địa phương chính xác phải được duy trì.

Tiêu đề EPON

Ethernet tiêu chuẩn bắt đầu với phần mở đầu 8B về cơ bản không có nội dung -

• 7B của số xen kẽ và số không 10101010
• 1B của SFD 10101011

Để ẩn tiêu đề PON mới, EPON ghi đè một số byte mở đầu.

LLID field chứa các yếu tố sau:

MODE (1b) −

• Luôn là 0 cho ONU
• 0 cho OLT unicast, 1 cho OLT multicast / broadcast

Actual Logical Link ID (15b) −

• Xác định các ONU đã đăng ký
• 7FFF để phát sóng

CRC bảo vệ khỏi SLD (byte 3) thông qua LLID (byte 7).

Bảo vệ

Downstream traffic phát tới tất cả các ONU, vì vậy người dùng độc hại có thể dễ dàng lập trình lại ONU và chụp các khung hình mong muốn.

Upstream trafficchưa được tiếp xúc với các ONU khác nên không cần mã hóa. Đừng xem xét các trình khai thác sợi quang vì EPON không cung cấp bất kỳ phương pháp mã hóa tiêu chuẩn nào, nhưng -

• Có thể bổ sung bằng IPsec hoặc MACsec và
• Nhiều nhà cung cấp đã thêm các cơ chế dựa trên AES độc quyền.

BPON đã sử dụng một cơ chế được gọi là churning - Churning là một giải pháp phần cứng chi phí thấp (khóa 24b) với một số lỗi bảo mật, chẳng hạn như -

• Công cụ là tuyến tính - tấn công văn bản đơn giản đã biết.
• Khóa 24b hóa ra có thể dẫn xuất được sau 512 lần thử.

Do đó, G.983.3 đã thêm hỗ trợ AES, hiện được sử dụng trong GPON.

QoS - EPON

Nhiều ứng dụng PON yêu cầu QoS cao (ví dụ IPTV) và EPON để QoS ở các lớp cao hơn như -

• Các thẻ VLAN.
• P bit hoặc DiffServ DSCP.

Ngoài những điều này, có sự khác biệt quan trọng giữa LLID và Port-ID -

• Luôn có 1 LLID cho mỗi ONU.
• Có 1 Port-ID trên mỗi cổng đầu vào - có thể có nhiều ID trên mỗi ONU.
• Điều này làm cho QoS dựa trên cổng đơn giản để thực hiện ở lớp PON.

EPON so với GPON

Bảng sau minh họa các tính năng so sánh của EPON và GPON -

	GPON (ITU-T G.984)	EPON (IEEE 802.3ah)
Downlink/Uplink	2,5G / 1,25G	1,25G / 1,25G
Optical Link Budget	Loại B +: 28dB; Loại C: 30dB	PX20: 24dB
Split ratio	1:64 -> 1: 128	1:32
Actual downlink bandwidth	2200 ~ 2300Mbps 92%	980 Mbps 72%
Actual Uplink bandwidth	1110 Mbps	950 Mbps
OAM	Hoàn thành chức năng OMCI + PLOAM + nhúng OAM	Chức năng OAM linh hoạt và đơn giản
TDM service & synchronized clock function	TDM gốc, CESoP	CESoP
Upgradeability	10G	2,5G / 10G
QoS	Lịch trình DBA chứa T-CONT, PORTID; sửa băng thông / băng thông đảm bảo / băng thông không đảm bảo / băng thông nỗ lực hết sức	Hỗ trợ DBA, QoS được hỗ trợ bởi LLID và VLAN
Cost	Chi phí cao hơn 10% ~ 20% so với EPON hiện tại và giá gần như tương đương với số lượng lớn	-

Hình ảnh sau đây cho thấy các cấu trúc khác nhau của EPON và GPON -

Hình minh họa sau đây mô tả Đánh giá XPON.

Bảng sau giải thích các phương pháp đánh giá XPON khác nhau.

	Chế độ đa kênh	Công nghệ tiêu biểu
Method A	TDM	40G TDM PON	OFDM PON
Method B	WDM	PtP WDM
Method C	TDM + WDM	40G TWDM PON	NG-EPON

Sau khi phát triển GPON, FSAAN và ITU-T bắt đầu làm việc trên NG-PON với các tính năng sau:

• Sản phẩm giá rẻ
• Dung lượng lớn
• Phạm vi rộng
• Tương thích ngược

NG-PON được FSAN chia thành hai giai đoạn dựa trên nhu cầu ứng dụng và công nghệ hiện tại -

• NG PON1- NGPON1 tương thích ngược với các ODN GPON kế thừa. NG-PON1 có hệ thống 10G không đối xứng với tốc độ 10G xuống / tải xuống và 2,5G ngược dòng / tải lên. NG-PON1 này là hệ thống TDM PON cải tiến từ GPON.

• NG PON2 - NGPON2 là đánh giá PON dài hạn, có thể hỗ trợ cũng như có thể được triển khai trên ODN mới.

Có nhiều cách để phát triển NG-PON2 không giống như NG-PON1 để cải thiện tốc độ băng thông từ 10G lên 40G -

• Sử dụng công nghệ TDM giống như được sử dụng cho NG-PON1.

• WDM PON (Sử dụng ghép kênh phân chia bước sóng thô (CWDM) hoặc ghép kênh phân chia bước sóng dày đặc (DWDM).

• ODSM PON (TDMA + WDMA).

• OCDMA PON (Sử dụng công nghệ CDMA).

• O-OFDMA PON (Sử dụng công nghệ FDMA).

Cùng tồn tại - NG-PON1

Tính năng chính của NG-PON1 là cung cấp băng thông cao hơn GPON cùng thời điểm. Nó phải tương thích ngược với mạng GPON hiện có, điều này sẽ làm giảm chi phí của nhà khai thác. NG-PON này được xác định bởi FSAN và ITU-T được gọi làXG-PON1.

FSAN và ITU-T đã xác định các tốc độ dữ liệu sau cho XG-PON1:

• Tốc độ dữ liệu hạ lưu - 10G
• Tốc độ dữ liệu thượng nguồn - 2,5G

Tốc độ dữ liệu ngược dòng của 2,5G cao gấp đôi tốc độ dữ liệu ngược dòng của GPON. Ngoài tất cả các phần tử của GPON, ODN (mạng phân phối quang) có thể được sử dụng lại trong mạng XG-PON1.

Bằng cách chỉ thêm thẻ hạ lưu 10G trong GPON OLT hiện có, GPON đã cải tiến thành XG-PON1.

Kiến trúc mạng và sự chung sống

Như đã mô tả ở trên, XG-PON1 là một bản nâng cấp cho GPON hiện có có thể hỗ trợ các triển khai GPON khác nhau như:

• Kiến trúc điểm-đa điểm (P2MP) của GPON
• Cáp quang đến nhà (FTTH)
• Chất xơ đến tế bào (FTTCell)
• Sợi đến tòa nhà (FTTB)
• Chất xơ vào lề đường (FTTCurb)
• Sợi vào tủ (FTTCabinet)

Hình minh họa sau đây cho thấy các triển khai GPON khác nhau, có thể được nâng cao hơn nữa với XG-PON1 -

Nói chung, có hai loại triển khai -

• Triển khai Green Field
• Triển khai Brown Field

Trường xanh được sử dụng khi yêu cầu triển khai mới hoàn chỉnh, trong khi trong triển khai Brownfield, cơ sở hạ tầng hiện có sẽ được sử dụng. Vì vậy, đối với việc triển khai Brown Field (chỉ của mạng GPON), XG-PON1 có thể được sử dụng. Trong trường hợp, khi mạng đồng cần được thay thế bằng mạng cáp quang, thì mạng đó sẽ được xem xét theo Mạng Trường Xanh, vì mạng hiện tại sẽ được thay thế hoàn toàn bằng mạng mới.

Lớp vật lý

Thông số kỹ thuật lớp vật lý cho XG-PON1 đã được phân loại vào tháng 10 năm 2009 và được ITU-T công bố vào tháng 3 năm 2010. Bước sóng hạ lưu 1575-1580 nm được FSAN lựa chọn. Ban nhạc C. Băng tần L và băng tần O được so sánh khi lựa chọn bước sóng ngược dòng, nhưng băng tần C đã bị loại bỏ do chồng chéo với các kênh video RF. Do không có dải bảo vệ đầy đủ trên dải L và do đó, điều tương tự cũng bị loại bỏ và tất cả các so sánh về ưu và nhược điểm của dải O được chọn vì O + có yêu cầu cao hơn về bộ lọc.

Mục	Thông số kỹ thuật
Cáp quang	ITU-T G.652
Kế hoạch bước sóng thượng lưu	1260 đến 1280 nm
Kế hoạch bước sóng hạ lưu	1575 đến 1580 nm
Ngân sách điện	XG-PON1: 14 đến 29dB XG-PON2: 16 đến 31 dB
Tốc độ dữ liệu	Ngược dòng: 2.48832 Gbps Xuống dòng: 9,95328 Gbps
Phạm vi tiếp cận vật lý tối đa	20 km
Phạm vi tiếp cận hợp lý tối đa	60 km

Theo bảng trên, tốc độ hạ lưu của XG-PON1 là 10 Gbps với tốc độ dữ liệu là 9,5328 Gbps để giữ sự nhất quán với tốc độ ITU-T điển hình, khác với IEEE 10GE-PON, là 10,3125 Gbps.

Lớp HTC

Lớp truyền dẫn (TC Layer) được gọi là lớp hội tụ truyền dẫn XGTC (XG-PON1), lớp này tối ưu hóa cơ chế xử lý cơ bản. Lớp hội tụ truyền dẫn nâng cao cấu trúc khung, cơ chế kích hoạt và DBA.

Cải tiến trong cấu trúc khung XG-PON1 là bằng cách căn chỉnh khung và thiết kế trường với ranh giới từ bằng cách khớp với tỷ lệ của XG-PON1. Cơ chế DBA linh hoạt hơn với việc nâng cấp, trong khi cơ chế kích hoạt tuân theo nguyên tắc tương tự của GPON.

Hai tính năng quan trọng của các lớp XGTC là:

• Tiết kiệm năng lượng
• Security

Mã hóa dữ liệu là một tính năng tùy chọn trong GPON, trong khi trong xG-PON1 có ba phương pháp để xác thực -

• Đầu tiên dựa trên ID đăng ký (ID logic)

• Cái thứ hai dựa trên các kênh OMCI (kế thừa từ GPON)

• Phương thức thứ ba dựa trên các giao thức IEEE 802.1x, là một sơ đồ xác thực hai chiều mới.

Mã hóa ngược dòng và mã hóa đa hướng xuống cũng được cung cấp trên lớp XGTC.

Quản lý và cấu hình

Đối với quản lý và cấu hình, khuyến nghị ITU-T (G.984.4) đã được thông qua trong XG-PON1, cũng tương thích ngược với GPON. Vì GPON sử dụng công nghệ OMCI để quản lý và cấu hình, tương tự như vậy XG-PON1 sử dụng 90% công nghệ đó với những thay đổi nhỏ trong ITU-T (G.984.4).

Trong cả hai trường hợp (đối với GPON và XG-PON1), nơi công nghệ lớp thấp hơn được áp dụng không phải là mối quan tâm lớn đối với dịch vụ. Yếu tố quan trọng là định cấu hình kênh Lớp 2 để chuyển tiếp dữ liệu dịch vụ một cách thích hợp. Tất cả cấu hình L2 từ phía mạng đến phía người dùng đều được đề cập trong mô hình OMCI L2.

Mô hình OMCI L2 được sử dụng cho cả hai công nghệ, tức là GPON và XG-PON1 vì định nghĩa cho phía mạng và phía người dùng là giống nhau cho cả hai công nghệ.

Khả năng tương tác

Phần ấn tượng nhất của GPON và XG-PON1 là khả năng tương tác. XG-PON1 tương thích ngược với GPON, nói cách khác, ONT / ONU được kết nối với GPON OLT cũng có thể hoạt động với XG-PON1 OLT. Một nhóm được thành lập vào năm 2008 bởi FSAN, được gọi là OISG (Nhóm Nghiên cứu Triển khai OMSI).

Nhóm này bị hạn chế để nghiên cứu các khuyến nghị (G.984.4) về khả năng tương tác OMCI cho kênh điều khiển và quản lý ONT (OMCC), quản lý QoS, cấu hình multicast, cập nhật phiên bản S / W và cấu hình L2. Số chính thức của [G.984.4] là [ITU-T G.impl984.4] và được gọi là hướng dẫn triển khai OMCI.

WDM-PON

Hình minh họa sau đây dành cho WDM-PON, cũng cho thấy một loạt các lưới dẫn sóng (AWG). Chúng được sử dụng cho bước sóng MUX và DEMUX.

P2MP WDM-PON

Trong WDM-PON, các bước sóng khác nhau được yêu cầu cho các ONT khác nhau. Mỗi ONT nhận được một bước sóng độc quyền và tận hưởng tài nguyên băng thông của bước sóng. Nói cách khác, WDM-PON hoạt động dựa trên logicPoint-to-Multi Point (P2MP) cấu trúc liên kết.

Trong WDM-PON, AWG là cần thiết giữa OLT và ONT. Mỗi cổng của AWG phụ thuộc vào bước sóng và bộ thu phát quang trên mỗi ONT truyền tín hiệu quang trong một bước sóng xác định được xác định bởi cổng trên AWG.

Trong công nghệ WDM, các bộ thu phát có bước sóng xác định được gọi là colored optical transceivers và bộ thu phát, có thể được sử dụng cho bất kỳ bước sóng nào được gọi là colorless transceiver. Có một sự phức tạp khi sử dụng các bộ thu phát quang màu, mà dịch vụ xử lý đang cung cấp và tạo ra bộ nhớ.

Các thành phần AWG nhạy cảm với nhiệt độ do điều này, có những thách thức nhất định đối với WDMPON là giải quyết tính nhất quán theo thời gian thực giữa bước sóng của bộ thu phát quang và cổng AWG kết nối và giữa các bước sóng của cổng trên AWG cục bộ (tại CO) và cổng trên AWG từ xa.

ODSM-PON

Trong ODSM-PON, mạng không thay đổi từ CO đến cơ sở người dùng ngoại trừ một thay đổi, đó là bộ chia WDM đang hoạt động. Một bộ tách WDM sẽ được đặt giữa OLT và ONT thay thế bộ chia thụ động. Trong ODSM-PON, phía hạ lưu thông qua WDM, có nghĩa là dữ liệu hướng tới ONT sử dụng bước sóng khác nhau cho các ONT khác nhau và ở phía trên, ODSN-PON sử dụng công nghệ TDMA + WDMA động.

Tiêu chuẩn XGPON

Bảng sau đây mô tả các tiêu chuẩn XGPON.

	Thời gian phát hành	Phiên bản
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 và FSAN tiêu chuẩn hóa năm 2005, tuân thủ các tiêu chuẩn dòng G.984 ×.

NGPON1 −

• Tiêu chuẩn G.987 / G.988 XGPON đã được phát hành vào năm 2011.

• Nó đã chuẩn hóa XGPON với 2,5 Gbps ngược dòng / 10Gbps hạ lưu.

• GPON và XGPON sử dụng bước sóng khác nhau để cùng tồn tại trong một mạng.

NGPON2 −

• Đừng xem xét việc tương thích với mạng ODN hiện tại, một tiêu chuẩn mở hơn của công nghệ PON.

• Bây giờ tập trung vào WDM PON và 40G PON.

Các tính năng chính của XG-PON1

Bảng sau mô tả các tính năng chính của XG-PON1.

Mục	Yêu cầu	Nhận xét
Tốc độ xuống dòng (DS)	10 Gbit / s danh nghĩa
Tốc độ ngược dòng (US)	2,5 Gbit / s danh nghĩa	XG-PON với tốc độ 10 Gbit / s US được ký hiệu là XGPON2. Nó là để nghiên cứu sau này
Phương pháp ghép kênh	TDM (DS) / TDMA (Mỹ)
Ngân sách tổn thất	29 dB và 31 dB (Các lớp danh nghĩa)	Lớp mở rộng dành cho việc học sau này.
Tỷ lệ phân chia	Ít nhất 1:64 (1: 256 trở lên trong lớp logic)
Khoảng cách sợi quang	20Km (khoảng cách hợp lý 60 km trở lên)
Cùng tồn tại	Với GPON (1310/1490 nm) Với RF-Video (1550 nm)

Lớp công suất quang XG-PON

Bảng sau đây mô tả mức suy hao tối thiểu và tối đa của cấp công suất quang XG-PON.

	Lớp 'Nominal1' (Lớp N1)	Lớp 'Nominal2' (Lớp N2)	Lớp 'Extended1' (Lớp E1)	Lớp 'Extended2' (Lớp E2)
Tổn thất tối thiểu	14 dB	16 dB	18 dB	20 dB
Tổn thất tối đa	29 dB	31dB	33 dB	35 dB

Trong chương này, chúng ta hãy hiểu Tỷ lệ phân tách, Phạm vi tiếp cận tối đa và Quản lý lưu lượng trong Mạng phân phối quang (ODN) là gì.

Mức suy giảm công suất quang tối đa cho phép giữa các cổng quang OLT đến đầu vào ONT là 28dB, là do sử dụng cái gọi là phần tử mạng quang loại B. ODN Class A, B và C được phân biệt chủ yếu trên 'đầu ra công suất máy phát quang' và 'độ nhạy của máy thu quang tốc độ bit.' Loại A cho ngân sách quang học ít nhất và loại C cho giá trị cao nhất, trong khi chi phí khôn ngoan thì chúng có cùng thứ tự. Đối với tỷ lệ phân chia tối đa 1:64, quang học loại B thường được triển khai trên cơ sở thương mại.

So sánh quang học ODN lớp A, B và C được hiển thị trong bảng dưới đây:

So sánh ODN Lớp A, B và C Quang học

Không.	Tham số	Đơn vị	Hạng A	Hạng B	Lớp C	Nhận xét
1	Phạm vi suy giảm (ITU-T Rec. G.982)	dB	5 - 20	10 - 25	15 - 30
2	2488 Mbps downstream direction
2.1	OLT Transmitter
2.1.1	Công suất phát động trung bình MIN	dBm	0	+5	+3	Sợi đơn
2.1.2	Công suất có nghĩa là MAX	dBm	+4	+9	+7	Sợi đơn
2.1.3	Công suất phát động trung bình MIN	dBm	0	+5	+3	Sợi kép
2.1.4	2.1.4 Công suất phóng trung bình MAX	dBm	+4	+9	+7	Sợi kép
2.2	ONU Receiver
2.2.1	Độ nhạy tối thiểu	dBm	-21	-21	-28	Sợi đơn
2.2.2	Quá tải tối thiểu	dBm	-1	-1	-số 8	Sợi đơn
2.2.3	Độ nhạy tối thiểu	dBm	-21	-21	-28	Sợi kép
2.2.4	Quá tải tối thiểu	dBm	-1	-1	-số 8	Sợi kép
3	1244 Mbps upstream direction
3.1	ONU Transmitter
3.1.1	Công suất phát động trung bình MIN	dBm	-3	-2	+2	Sợi đơn
3.1.2	Công suất có nghĩa là MAX	dBm	+2	+3	+7	Sợi đơn
3.1.3	Công suất phát động trung bình MIN	dBm	-3	-2	+2	Sợi kép
3.1.4	Công suất có nghĩa là MAX	dBm	+2	+3	+7	Sợi kép
3.2	OLT Receiver
3.2.1	Độ nhạy tối thiểu	dBm	-24	-28	-29	Sợi đơn
3.2.2	Quá tải tối thiểu	dBm	-3	-7	-số 8	Sợi đơn
3.2.3	Độ nhạy tối thiểu	dBm	-24	-28	-29	Sợi kép
3.2.4	Quá tải tối thiểu	dBm	-3	-7	-số 8	Sợi kép

Tách tín hiệu quang học

Một sợi quang duy nhất bắt đầu từ OLT được tách qua bộ tách quang thụ động để phục vụ 64 ONT tiền đề của khách hàng. Cùng một sợi quang mang cả luồng bit luồng xuống (OLT đối với ONT) và luồng lên (ONT đối với OLT) viz., 2.488 Mbps / 1490 nm (cửa sổ 1480 - 1500nm) và 1.244 Mbps / 1310 nm (cửa sổ 1260-1360nm) .

Lớp phủ RF cho Dịch vụ TV

Các tín hiệu TV (bắt nguồn từ Head End vệ tinh) được tùy chọn phát trên bước sóng quang thứ ba 1550nm trên cùng một sợi (hoặc bổ sung) được đưa vào hệ thống FTTx thông qua một hệ thống con Lớp phủ RF. Tín hiệu CATV có thể được kết hợp với tín hiệu GPON sau khi được khuếch đại bởi EDFA. Tín hiệu RF CATV được điều chế trên bước sóng 1550 nm. Nó được trích xuất thông qua một chức năng De-mux, được xây dựng bên trong ONT và được định tuyến đến kết nối dịch vụ mặt sau cho STB / TV.