FTTH - GPON
GPON (Gigabit Pasivne optičke mreže) je optički sistem za pristupne mreže, zasnovan na ITU-T specifikacijama serije G.984. Omogućuje 20 km doseg sa optičkim proračunom od 28 dB (prikazano na sljedećoj slici) koristeći optiku klase B + sa razdjelnim omjerom 1:32.
GPON sistem podržava sledeće cene -
155 Mbps uzvodno, 1.24416 Gbps nizvodno
622 Mbps uzvodno, 1.24416 Gbps nizvodno
1.24416 Gbps uzvodno, 1.24416 Gbps nizvodno
155Mbps gore, 2.48832 Gbps nizvodno
622 Mbps gore, 2.48832 Gbps nizvodno
1.24416 Gbps gore, 2.48832 Gbps nizvodno
2.48832 Gbps gore, 2.48832 Gbps nizvodno
GPON podržava i ATM i GEM enkapsulaciju. GEM (GPON Encapsulation Method) podržava i izvorni TDM i Data.
GPON mogućnosti
Ova evoluciona tehnologija zasniva se na BPON GEM-u. Slede njegove karakteristike -
Nizvodni prenos
2,4 Gbps
BW za jedan ONT je dovoljan za opskrbu više HDTV signala
QOS omogućava promet osjetljiv na kašnjenje (glas)
Prijenosni prijenos
1,24 Gbps
Minimalna BW se može garantovati
Neiskorišteni vremenski termini mogu se dodijeliti teškim korisnicima
QoS omogućava odlaganje osjetljivog prometa (glas)
Zašto GPON?
GPON nudi rešenje za integrisane usluge kao što su -
Podržava usluge Triple Play.
Da bi se razbijela prepreka propusnosti pristupa preko kabela upletenih para, podržava prijenos velike propusnosti.
Smanjuje mrežne čvorove.
Podržava uslugu pokrivenosti do 20 km.
GPON standardi
GPON standardi izgrađeni su na prethodnim BPON specifikacijama. Specifikacije su -
G.984.1 - Ovaj dokument opisuje opće karakteristike Gigabitno sposobne pasivne optičke mreže.
G.984.2 - Ovaj dokument opisuje specifikaciju sloja ovisnog o fizičkom mediju koji ovisi o gigabitnim optičkim mrežama.
G.984.3 - Ovaj dokument opisuje specifikaciju nivoa konvergencije razine konverzije prijenosnog optičkog mrežnog kapaciteta Gigabit koji je sposoban.
G.984.4 - Ovaj dokument opisuje specifikaciju ONT upravljanja i upravljačkog interfejsa za upravljanje i upravljačku mrežu (OMCI) gigabitne sposobnosti.
GPON Arhitektura
Optičke performanse u pogledu brzine prenosa podataka.
Klasa komponenti optičkih vlakana.
Vremenski raspored i kontrola optičke snage.
Ispravljanje ispravke greške.
Optika Klase A: 5 do 20dB
Optika klase B: 10 do 25dB
Optika Klase C: 15 do 30dB
Funkcija interfejsa servisnog porta
Cross-connect funkcija
Sučelje optičke distribucijske mreže (ODN)
GPON OLT služi više ONT-ova kroz PON port. Nizvodni prijenos, tj. S OLT-a na ONT obično je TDM; budući da je uzvodni promet, tj. od ONT-a do OLT-a, obično TDMA.
PON sistem može biti simetričan ili asimetričan. PON i vlaknasta infrastruktura također se mogu koristiti za podršku bilo koje jednosmjerne distribucijske usluge. Na primjer - Video s različitom valnom duljinom.
GPON fizički-medijski ovisan sloj
G.984.2 je specifikacija fizičkog sloja GPON sistema. Fizički sloj adresira područja kao što su -
Jedan od osnovnih zahtjeva optičkog sustava je osigurati komponentama dovoljno kapaciteta za proširenje optičkog signala do očekivanog raspona. Postoje tri kategorije ili klase komponenti koje se zasnivaju na snazi i osjetljivosti. Klase komponenti su -
Optički linijski terminal (OLT)
OLT pruža sučelje uslužnog čvora (SNI) (obično 1 Gbps i / ili 10 Gbps Ethernet LAN sučelja) prema osnovnoj mreži i kontrolira GPON. OLT se sastoji od tri glavna dela -
Sljedeća ilustracija prikazuje tipični OLT funkcionalni blok dijagram.
PON Core Shell
PON Core ljuska se sastoji od dva dijela. Prvi dio je funkcija ODN sučelja, a dio PON TC funkcija. PON TC funkcija uključuje OAM, kontrolu pristupa mediju, uokvirivanje, DBA, crtanje jedinice protokola podataka (PDU) za funkciju cross-connect i za upravljanje ONU.
Cross-connect shell - Ova ljuska pruža komunikacijski put između ljuske PON jezgre i uslužne ljuske.
Service shell - Ova ljuska služi za prijevod između uslužnih sučelja i TC okvira sučelja odjeljka PON.
ONU / ONT
Jedinica optičke mreže (ONU) radi s jednim PON sučeljem ili maksimalno dva sučelja za zaštitu veze. U slučaju da bilo koje jedno vlakno iz ta dva vlakna iseče, ONU se može pristupiti preko drugog vlakana. To se naziva PON zaštita ili zaštita veze. Zaštita veze poznata je i kao združivanje veza, koja može zaštititi vezu, a istovremeno može i prikupiti promet.
Usluga MUX i DEMUX funkcija povezuje kupčeve uređaje s PON stranicom. Terminal optičke mreže (ONT) dizajniran je za pojedinačnu upotrebu, dok je ONU (jedinica za optičku mrežu) dizajnirana za višestruku upotrebu pretplatnika. Razdjelnici omogućuju dijeljenje PON-a do 128 ONT-ova ili ONU-a.
ONT / ONU sučelja
Optički mrežni terminal (ONT), koji je povezan s OLT-om na uzlaznoj strani radi sučelja mrežnog servisa, ima mnogo portova interfejsa korisničke mreže. Obično će biti četiri FE / GE porta prema UNI.
UNI portovi za rezidencijalne ONT - uobičajeno su interfejs pretplatničke usluge kao što su brzi internet 10 / 100Base-T i video preko IP, RF koaksijalni za RF video sistem preklapanja i FXS telefonska sučelja analogna za VoIP PSTN glas.
UNI portovi za poslovni ONT - Pored navedenog, mogu uključivati i 10/100 / 100Base-T usmjerivače i L2 / L3 preklopnike i DS1 / E1 PBX za ključne sustave.
Optička mrežna jedinica (ONU) prekida GPON vlakno i ima mnogo više korisničkog mrežnog sučelja (UNI) za više pretplatnika. UNI sučelje može biti ADSL2 +, VDSL2, Power Line, MoCA ili HPNA, a udaljenost do pretplatnika (10/100 Base-T je ograničeno na 100 m, što iznosi 330 stopa.).
Prema vrsti sučelja za sučelja, UNI UNI možda neće moći izravno povezati se s pretplatničkom CPE opremom. U tom se slučaju UN UNI povezuje na mrežni prekid (NT), koji se postavlja na krajnju lokaciju pretplatnika. NT prekida CPE opremu pretplatnika, poput računara, bežičnog rutera, telefona, IP video seta ili set-top boxa, RF video itd.
U osnovi, ONT kombinira funkciju ONU i NT u jednom uređaju. Ova kombinacija to dvoje; zajedno čini ONT najisplativijim rješenjem za pružanje GPON usluga lokalnim i porodičnim, malim i srednjim preduzećima. Međutim, ako klijent u kampusu bude student, hosteli, škole, fakulteti, bolnice ili korporativne kancelarije, gdje je već postavljen bakarni kabel CAT-5, ONU može poslužiti kao prikladnije rješenje.
Optička distribucijska mreža
GPON ODN, koji se sastoji od jednočlanog optičkog vlakna i kabla; Vrpce sa optičkim vlaknima, spojnice, optički konektori, pasivni optički razdjelnici i komponente pasivnog grananja su vrlo pasivni.
ODN optički razdjelnici dijele pojedinačno vlakno na više vlakana koji idu u različite zgrade i pojedine domove. Razdjelnici se mogu postaviti na bilo koju lokaciju u ODN-u, od središnjeg ureda (CO) / lokalne razmjene (LE) do korisničkih prostora i mogu biti bilo koje veličine. Razdjelnici su označeni kao [n: m], gdje je 'n' broj ulaza (prema OLT-u) = 1 ili 2, a 'm' je broj izlaza (prema ONT) = 2,4,8,16 , 32,64.
GPON Multiplexing / Uokvirivanje
GPON multipleksiranje ili uokvirivanje objašnjava se slijedećim faktorima.
GPON enkapsulacijska metoda (GEM)
To je shema prijenosa podataka u specificiranom sloju konvergencije prijenosa GPON-a. GEM pruža mehanizam za uokvirivanje veze, promjenjive dužine za prijenos podataka usluga preko pasivne optičke mreže (PON). GEM je dizajniran da bude neovisan o vrsti sučelja servisnog čvora na OLT-u kao i vrstama UNI sučelja na ONU-ima.
Nizvodni promet (OLT prema ONU / ONT)
Za nizvodni promet funkcije multipleksiranja prometa centralizirane su u OLT-u. GEM Port-ID, u obliku 12-bitnog broja koji je OLT dodijelio pojedinačnim logičkim vezama, identificira GEM okvire koji pripadaju različitim nizvodnim logičkim vezama. Svaki ONU filtrira nizvodne GEM okvire na temelju svojih GEM Port-ID-ova i obrađuje samo GEM okvire koji pripadaju ONU.
Uzvodni promet (ONU / ONT prema OLT-u)
Entiteti koji nose promet unutar ONU-a pružaju mogućnost prenosa (ili raspodjelu propusnosti) od strane OLT-a. Ovi subjekti koji nose promet identificiraju se dodjeli ID-ova (Alloc-ID). Identifikator raspodjele (Alloc-ID) je 12-bitni broj koji OLT dodjeljuje ONU-u radi identifikacije subjekta koji nosi promet. To je primatelj raspodjele propusne širine uzvodne vrpce unutar ONU.
Dodjela propusne širine za različite Alloc-ID-ove se multiplicira u vremenu kako je to OLT odredio u mapama propusnosti koje se prenose nizvodno. Unutar svake raspodjele propusnosti ONU koristi GEM Port-ID kao multiplexing ključ za prepoznavanje GEM okvira koji pripadaju različitim uzlaznim logičkim vezama.
Kontejner za prijenos (T-CONT) je ONU objekt koji predstavlja grupu logičkih veza. Pojavljuje se kao jedinstveni entitet za potrebe dodjele propusne širine na PON-u. Na temelju sheme mapiranja, uslužni se promet prenosi u različite GEM portove, a zatim u različite T-CONT.
Mapiranje između GEM porta i T-CONT je fleksibilno. GEM port može odgovarati T-CONT-u; ili više GEM portova može odgovarati istom T-CONT-u.
G-PON prijenosni konvergencijski sloj (GTC)
Sloj protokola u paketu protokola G-PON koji je smješten između sloja fizičkog medija (PMD) i G-PON klijenata. GTC sloj se sastoji od GTC sloja uokvirivanja i GTC adaptacijskog sloja.
U smjeru nizvodno, GEM okviri se nose u ukupnom korisnom opterećenju GTC-a, koji stižu u sve ONU. Pod-sloj za uokvirivanje sloja ONU ekstrahira okvire, a GEM TC adapter filtrira okvire na osnovu njihovog 12-bitnog Port-ID-a. Do funkcije klijenta GEM omogućeni su samo okviri s odgovarajućim ID-ima porta.
U smjeru uzvodno se GEM promet prenosi preko jednog ili više T-CONT-ova. OLT prima prijenos povezan s T-CONT i okviri se prosljeđuju u GEM TC adapter, a zatim u GEM klijent.
GTC uokvirivanje sloja
Nizvodni okvir ima trajanje od 125 mikrosekundi i duga je 38880 bajta, što odgovara brzini prijenosa podataka od 2.48832 Gbit / s. Donji GTC okvir sastoji se od fizičkog kontrolnog bloka nizvodno (PCBd) i odjeljka korisnog opterećenja GTC-a.
Okviri konvergencije prijenosa GPON-a uvijek su dugački od 125 Msec -
19440 bajtova / okvir za brzinu 1244,16
38880 bajtova / okvir za brzinu 2488,32
Svaki se okvir GTC sastoji od fizičkog kontrolnog bloka nizvodno + korisni teret
PCBd sadrži sync, OAM, DBA informacije itd.
Korisni teret može imati ATM i GEM particije (bilo jednu ili obje)
Trajanje okvira GTC-a uzvodno je 125 μs. U G-PON sustavima s 1.24416 Gbit / s uzlaznom vezom, veličina gornjeg okvira GTC-a iznosi 19.440 bajtova. Svaki uzvodni okvir sadrži određeni broj prijenosa prijenosa koji dolaze iz jednog ili više ONU-ova.
Svako praćenje uzlaznog prijenosa sadrži odjeljak nadzemnog fizičkog sloja uzlaznog dijela (PLOu) i jedan ili više intervala raspoređivanja propusne širine koji su povezani s pojedinačnim Alloc-ID-ovima. NTCstream nizvodno pruža zajedničku referentnu vrijednost za PON i zajedničku upravljačku signalizaciju za uzvodno.
GPON opterećenja
GTC korisnog opterećenja potencijalno ima dva odjeljka -
ATM particija (dužina Alen * 53 bajta)
GEM particija (sada preferirana metoda)
ATM particija
ATM particija ima sljedeće karakteristike.
Alen (12 bita) naveden je u PCBd.
Alen određuje broj 53B ćelija na ATM particiji.
Ako je Alen = 0, tada nema ATM particije.
Ako je Alen = korisna dužina / 53, tada nema GEM particije.
ATM stanice su poravnate sa GTC okvirom.
ONU-ovi prihvataju ATM ćelije na temelju VPI-ja u ATM zaglavlju.
GEM particija
GEM particija ima sljedeće karakteristike.
Za razliku od ATM ćelija, okviri s oznakom GEM mogu imati bilo koju duljinu.
Bilo koji broj GEM okvira može biti sadržan u GEM particiji.
ONU-ovi prihvataju GEM okvire na osnovu 12b Port-ID-a u zaglavlju GEM-a.
GPON Encapsulacijski način
Uobičajena pritužba protiv BPON-a bila je neefikasnost zbog poreza na ATM ćelije. GEM je sličan bankomatu. Ima HEC-zaglavlje konstantne veličine. Međutim, to izbjegava velike nadzemne dijelove omogućavajući okvire promjenjive dužine. GEM je generički - podržava bilo koji tip paketa (pa čak i TDM). GEM podržava fragmentaciju i ponovno sastavljanje.
GEM se temelji na GFP-u, a zaglavlje sadrži sljedeća polja -
Indikator dužine korisnog opterećenja - dužina korisnog opterećenja u bajtovima.
ID porta - identificira ciljni ONU.
Indikator vrste korisnog opterećenja (GEM OAM, indikacija zagušenja / fragmentacije).
Polje za ispravljanje pogreške u zaglavlju (BCH (39,12,2) kod + 1b paran paritet)
GEM zaglavlje je XOR'ed sa B6AB31E055 prije prijenosa.
Ethernet / TDM preko GEM-a
Kod prijevoza Ethernet prometa preko GEM-a
Samo MAC okvir je inkapsuliran (bez preambule, SFD, EFD)
MAC okvir može biti fragmentiran (vidi sljedeći slajd).
Ethernet preko GEM-a
Prilikom prevoza TDM prometa preko GEM -
TDM ulazni međuspremnik se ispituje svakih 125 Msec.
PLI bajtovi TDM-a umeću se u polje korisnog opterećenja.
Dužina TDM fragmenta može varirati za ± 1 byte zbog pomaka frekvencije.
Kašnjenje s kružnim putovanjem ograničeno na 3 msec.
TDM preko GEM-a
GEM može fragmentirati svoj korisni teret. Na primjer, ne-fragmentirani Ethernet okvir kao što je prikazano na sljedećoj slici.
Sljedeća ilustracija prikazuje fragmentirani Ethernet okvir.
GEM fragmenti opterećenja iz bilo kojeg od sljedeća dva razloga -
Razlog 1 - GEM okvir ne može provući GTC okvir.
Razlog 2 - GEM okvir može biti ispražnjen za podatke osjetljive na kašnjenje.
GPON Encryption
OLT šifrira pomoću AES-128 u režimu brojača. Šifriran je samo korisni teret (ne zaglavlja bankomata ili GEM). Blokovi šifriranja poravnavaju se s okvirom GTC-a. OLT i svi ONU-ovi dijele brojeve kako slijedi -
46b = 16b unutar okvira + 30 bita unutar okvira.
Povećavanje brojača unutar okvira svakih 4 bajta podataka.
Vrati na nulu na početku DS GTC okvira.
OLT i svaki ONU moraju se složiti s jedinstvenim simetričnim ključem. OLT traži ONU lozinku (u PLOAMd). ONU šalje lozinku SAD-u na čistini (u PLOAMu) -
Ključ je poslan 3 puta zbog robusnosti
OLT obavještava ONU o preciznom vremenu za početak korištenja novog ključa.
QoS - GPON
GPON izričito tretira QoS. Okviri stalne dužine olakšavaju QoS za primjene osjetljive na vrijeme. Postoji 5 vrsta kontejnera za prenos -
Tip 1 - fiksna BW.
Tip 2 - osigurana BW.
Tip 3 - dodijeljen BW + nesiguran BW.
Tip 4 - najbolji napor.
Tip 5 - superset svih gore navedenih.
GEM dodaje nekoliko PON-slojeva QoS karakteristika -
Fragmentacija omogućava sprečavanje velikih okvira niskog prioriteta.
PLI - eksplicitna duljina paketa može se koristiti algoritmima čekanja.
PTI bitovi nose indikacije zagušenja.
U narednom ćemo poglavlju razumjeti što je Ethernet pasivna optička mreža.