FTTH - EPON

FTTH - EPON

Etherneti passiivne optiline võrk (EPON) on PON, mis sisaldab andmeid Ethernetiga ja võib pakkuda võimsust 1 Gbps kuni 10 Gbps. EPON järgib PON-i algset arhitektuuri. DTE ühendati siin puu tüvega ja seda kutsuti optilise liiniterminaliks (OLT), nagu on näidatud järgmisel joonisel.

See asub tavaliselt teenusepakkuja juures ja ühendatud puu DTE harusid nimetatakse optilise võrgu ühikuks (ONU), mis asuvad abonendi ruumides. OLT signaalid läbivad passiivse jaoturi, et saavutada ONU ja vastupidi.

Ethernet esimesel miilil

Standardimisprotsess algas siis, kui 2000. aasta novembris loodi uus uurimisrühm nimega Ethernet esimesel miilil (EFM), mille peamisteks eesmärkideks on Etherneti punkti-mitmepunkti (P2MP) kiudude uurimine Etherneti vaskega. Ethernet üle punkt-kiu (P2P) kiu ja võrgu töömehhanismi, haldus ja hooldus (OAM), et hõlbustada võrgu toimimist ja tõrkeotsingut. EFMi töörühm lõpetab normaliseerimisprotsessi IEEE Std 802.3ah ratifitseerimisega 2004. aasta juunis.

EFM-i toode (esimesel miilil on Ethernet). Ethernetil põhinev PON-tehnoloogia. See põhineb põhistandardil - IEEE 802.3ah. Põhineb mitmepunktilisel juhtimisprotokollil (MPCP), mis on määratletud funktsioonina MAC-i juhtimise alamkihis, et kontrollida juurdepääsu P2MP topoloogiale.

EPON / MPCP protokolli alus on point-to-point (P2P) emulatsiooni alakiht. Selle edastuskiirus on → sümmeetriline 1,25G; kaugus ： 10KM / 20KM; splitter suhe ：> 1:32. EFM juhib tähelepanu Ethernetil kui põhitehnoloogial põhineva EPONi mitmele eelisele, sealhulgas protokollide küpsus, tehnoloogia lihtne, laiendamise paindlikkus ja kasutajatele orienteeritud.

EPON-süsteem ei vali kallist sularahaautomaatide riistvara ja SONET-seadmeid, muutes selle olemasoleva Etherneti võrguga ühilduvaks. See lihtsustab süsteemi ülesehitust, vähendab kulusid ja muudab end täiendamise jaoks paindlikuks. Varustuse müüjad keskenduvad funktsiooni ja praktilisuse optimeerimisele.

BPON ATM-süsteemid

BPONi ATM-põhised süsteemid on osutunud väga ebaefektiivseteks, kuna valdav enamus juurdepääsuvõrgu liiklusest koosneb suurtest IP-kaadritest ja erineva suurusega. See on loonud võimaluse puhta Ethernetipõhise EPON-i, QoS-i nautivas GigE-paroolis arendamiseks ja kuluefektiivseks integreerimiseks teiste tekkivate Etherneti seadmetega. Ethernet on aja jooksul osutunud ideaalseks IP-liikluse edastajaks.

Sellest tulenevalt juhendas IEEE 802.3ah standard 802.3 töörühma "Ethernet esimesel miilil" standardite väljatöötamist punktist punkti ja mitmest punktist juurdepääsuvõrkudele, viimane tähistab Ethernet PON-i. EPON on praegu osa Etherneti standardist.

Passiivse optilise võrgu (GPON), st Gigabaidiga varustatud standardi (seeria G.984) arendamine on tõesti alanud pärast FSAN-i liikmete (Quantum Bridge, Al) ettepanekute väljatöötamist ATM / Ethernet PON-lahenduse loomiseks. Protokollist sõltumatu Gbps polnud IEEE 802.3ah töörühmas kuigi populaarne. FSAN on otsustanud kasutada seda ITU-st erineva konkureeriva standardina.

EPON ja GPON tuginevad suuresti BPONi standardile G.983, kui tegemist on hästi toimivate üldkontseptsioonidega (ODN-i töötamine, lainepikkuse plaan ja rakendus). Mõlemad pakuvad oma versiooniga täiendusi, et mahutada muutuva kiirusega Gbps parema suurusega IP / Etherneti kaadreid.

IEEE 802.3ah Etherneti standard täpsustas juurdepääsuvõrku ja seda tuntakse Ethernetina ka esimesel miilil. IEEE802.3ah jaotis 5 koosneb IEEE Std 802.3, mis vastab teenuste ja protokollielementide määratlusele. See võimaldab vahetada IEEE 802.3 vormingus kaadreid abonendi juurdepääsuvõrgu jaamade vahel.

EPONi kontseptsioon

EFM on kasutusele võtnud EPON-i kontseptsiooni, milles punkti-mitmepunkti (P2MP) võrgu topoloogiat rakendatakse passiivsete optiliste jaoturitega. Etherneti punktpunktkiud pakub aga mõistliku hinnaga suurimat ribalaiust. Etherneti mitmepunktiline kiud tagab suhteliselt suure ribalaiuse madalamate kuludega. IEEE Std 802.3ah eesmärk oli laiendada Etherneti rakendusi, et hõlmata juurdepääsu abonentide võrkudele, et suurendada jõudlust märkimisväärselt, minimeerides samal ajal seadme ekspluatatsiooni ja hooldusega seotud kulusid.

IEEE 802.3ah EFM standardi järeldus laiendab märkimisväärselt Etherneti transpordi ulatust ja ulatust kasutamiseks juurdepääsu- ja metroovõrkudes. See standard võimaldab teenusepakkujatel mitmesuguseid paindlikke ja kulutõhusaid lahendusi lairiba Etherneti teenuste pakkumiseks juurdepääsu- ja metroovõrkudes.

EFM hõlmab perekonda tehnoloogiaid, mis erinevad meediumitüübi ja signaalikiiruse poolest - see on mõeldud kasutamiseks MFS-tüüpi või mitme (te) meediumite võrkudes ning suhtlemiseks segatud 10/100/1000/10000 Mb / s Etherneti võrgud. IEEE 802.3-s määratletud mis tahes võrgutopoloogiat saab abonendi territooriumil kasutada ja seejärel ühendada Etherneti abonendi juurdepääsuvõrguga. EFM-tehnoloogia võimaldab erinevat tüüpi topoloogiatel saavutada maksimaalne paindlikkus.

IEEE Std 802.3ah

IEEE Std 802.3ah sisaldab abonendi Etherneti juurdepääsuvõrkude spetsifikatsioone ja IEEE Std 802.3ah EPON toetab iga kanali nominaalkiirust umbes 1 Gb / s (laiendatav 10 Gb / s). Neid määratlevad kaks lainepikkust: allavoolu lainepikkus ja üks kasutajaseadmete vahel ülesvoolu jagatud suuna jaoks.

EFM toetab täisdupleksseid linke, nii et on võimalik määratleda täisdupleksne lihtsustatud meediumipöörduse juhtimine (MAC). Etherneti arhitektuur jagab füüsilise kihi füüsilisest keskkonnast sõltuvaks (PMD), füüsikalise meediumi lisamisega (PMA) ja füüsilise kodeerimise alamkihiks (PCS).

Selle topoloogia toetamiseks rakendab EPON P2MP võrgu topoloogiat koos aluskihi ja lepitamise alakihi MAC juhtimise sobivate laiendustega ning kiududest, mis sõltuvad füüsilisest meediumist (PMD).

Füüsiline kiht

P2MP topoloogiate jaoks võttis EFM kasutusele füüsikalise kihi signaalimissüsteemide perekonna, mis on tuletatud 1000BASE-X-st. Kuid see hõlmab RS, PCS ja PMA laiendusi koos valikulise edastamise veaparanduse (FEC) läbilaskevõimega. 1000BASE-X PCS ja PMA alamkihid kaardistavad liidese omadused. PMD alamkiht (sealhulgas MDI) - teenused, mida eeldatakse aluskihi lepitamisel. 1000BASE-X-i saab laiendada muude täisdupleksmeediumite toetamiseks - selleks on vaja ainult seda, et keskkond oleks kooskõlas PMD-tasemega.

Keskmise koormusega liides (MDI)

See on liides PMD ja füüsilise meediumi vahel. See kirjeldab signaale, füüsilisi meediumeid ning mehaanilisi ja elektrilisi liideseid.

Füüsikaliselt keskmise sõltuvusega (PMD)

PMD vastutab liidese edastamise meediumi eest. PMD genereerib elektrilisi või optilisi signaale sõltuvalt ühendatud füüsilise meediumi laadist. 1000BASE-X ühendused PON-i kaudu vähemalt 10 ja 20 kilomeetri kaugusele (aluskihid 1000BASE-PX10 ja 1000BASE-PX20 PMD) pakuvad P2MP-d.

PON-Ethernetis tähistavad D- ja U-sufiksid lingi mõlemas otsas PMD-d, mis edastab nendes suundades ja võtab vastu vastupidises suunas, st üksainus allavoolu PMD on tähistatud kui 1000BASE-PX10-D ja ülesvoolu 1000BASE-PX10 U PMD. Mõlemas suunas kasutatakse samaaegselt samu kiude.

1000BASE-PX-U PMD või 1000BASE-PX-D PMD on ühendatud sobiva PMA 1000BASE-X-ga ja toetamiseks MDI kaudu. PMD on valikuliselt kombineeritud haldusfunktsioonidega, millele pääseb juurde haldusliidese kaudu. Uuendusvõimaluste võimaldamiseks 10 km või 20 km Pons korral on nii 1000BASE-PX20-D 1000BASE-PX10 PMD kui ka PMDU üksteisega koostalitlusvõimelised.

Keskmine füüsiline kinnitus (PMA)

PMA sisaldab edastamise, vastuvõtmise, kella taastamise ja joondamise funktsioone. PMA on PCS-i jaoks iseseisev kesktee, et toetada mitmesuguste bitisuunitlusega füüsiliste meediumiseeriate kasutamist. Füüsilise kodeerimise (PCS) alamkiht sisaldab kodifitseerimise bitifunktsioone. PCS-liides on Gigabiti meediumist sõltumatu liides (GMII), mis tagab ühtne liides lepitusala alamkihi jaoks kõigi rakenduste korral, mille kiirus on 1000 MB / s.

Gigabaidine meediumide sõltumatu liides (GMII)

Liides GMII viitab liidesele Gigabiti MAC-kihi ja füüsilise kihi vahel. See võimaldab mitme DTE segamist mitmesuguste rakendustega kiirgigabaidise füüsikalise kihi kaudu. PCS-i teenindusliides võimaldab 1000BASE-X PCS-il teavet PCS-i kliendilt ja temalt edastada. PCS-i klientide hulka kuuluvad MAC (lepituskatte kaudu) ja repiiter. PCS-liides on määratletud täpselt kui Gigabiti meediumide sõltumatu liides (GMII).

Leppimise alamkiht (RS) tagab teenuse juurdepääsu kontrollkeskkonda määratlevate GMII signaalide sobitamise. GMII ja RS kasutatakse sõltumatu meediumi pakkumiseks, nii et juurdepääsu kontrolleriga identset meediumit saab kasutada mis tahes tüüpi vask- ja optilise PHY-ga.

Andmesidekiht (mitmepunktiline MAC-juhtimine)

Täpsustati MAC-i juhtimisprotokolli, et toetada ja samal ajal standardile lisada ja rakendada uusi funktsioone. See kehtib mitmepunktilise juhtimisprotokolli (MPCP) korral. P2MP haldusprotokoll on üks funktsioonidest, mis on määratletud mitmepunkti juhtimisprotokolliga.

Mitmepunktiline MAC-juhtimisfunktsioon on rakendatud abonendi juurdepääsu seadmetele, mis sisaldavad füüsilise kihi seadmeid, osutama mitmepunktilistele. Tavaliselt pakuvad MAC-i emuleerimise jurisdiktsioonid punkt-punkti teenust OLT-i ja ONU vahel, kuid nüüd on lisatud üks eksemplar kõigi ONU-de kommunikatsioonieesmärgiga korraga.

MPCP (mitmepunkti kontrollprotokoll)

MPCP on väga paindlik ja hõlpsasti rakendatav. MPCP kasutab viit tüüpi sõnumeid (iga teade on MAC-i juhtimisraam) ja ONU / ONT teatab mitmest pakettide piirist, OLT lubab paketi piiril - piiritlemine puudub.

MPCP näitab süsteemi OLT ja ONU-de vahel, mis on seotud PON-punktist mitmesse punkti (P2MP) PON-osaga, et võimaldada teabe tulemuslikku edastamist UPSTREAM-i rubriigis.

MPCP täidab järgmisi funktsioone -

• MPCP juhib automaatse tuvastamise protsessi.

• Ajapilu / ribalaiuse määramine ONT-dele.

• ONT-de sünkroonimiseks on saadaval ajastusviide.

MPCP on esitanud viis uut MAC-kontrollsõnumit -

• Värav, aruanne

• Registreeritud REQ

• Registreeri

• Registreeritud ACK

• Automaatne avastus

Sõnumite avastusjärjestuse kokkuvõte

Järgmine illustratsioon kujutab sõnumituvastuse jada kokkuvõtet.

DBA EPON

EPON-is peetakse OLT-i ja ONY-i vahelist suhtlust allapoole, OLT edastab pärisuunalisi andmeid ONT-le kogu ribalaiuse kaudu ja teisest küljest võtab ONT famelleid vastu, kasutades Etherneti raamides olevat teavet. ONT-st OLT-ni ülesvoolu kasutatakse ühe kanali sidet, mis tähendab, et mitu kanalit kasutab ühte kanalit, mis tähendab andmete kokkupõrget.

Selle probleemi vältimiseks on vaja tõhusat ribalaiuse jaotusskeemi, mis saab ressursse võrdselt eraldada ONT-dele, tagades samal ajal QoS-i, seda skeemi nimetatakse dünaamilise ribalaiuse jaotuse (DBA) algoritmiks. DBA kasutab aruandlus- ja väravasõnumeid, et luua edastamise ajakava, mis edastatakse ONT-dele.

DBA omadused

EPONi oluline omadus on pakkuda erinevaid teenuseid optimaalse QoS-i ja ribalaiuse efektiivse jaotusega, kasutades erinevat DBA jaotust, et rahuldada praeguste ja tulevaste rakenduste nõudlust.

Praegu on EPON-i jaoks saadaval kaks erinevat tüüpi DBA algoritmi -

• Esimene neist on mõeldud liikluse kõikumiste arvestamiseks.

• Teine on pakkuda QoS-i erinevat tüüpi liiklusele.

Muud omadused on vältida raamkokkupõrkeid, reaalajas liikluse juhtimist QoS-i kaudu ja ribalaiuste haldamist iga abonendi jaoks koos viivituse vähendamisega madala prioriteediga liikluse korral.

EPON-kaadri vorming

EPON-i töö põhineb Etherneti MAC-il ja EPON-kaadrid põhinevad GbE-kaadritel, kuid vaja on laiendusi -

• Klausel 64 - mitme punkti juhtimisprotokolli PDU-d. See on juhtimisprotokoll, mis rakendab vajalikku loogikat.

• Klausel 65 - punktist punkti jäljendamine (leppimine). See muudab EPONi välimuselt otseühenduseks ja EPON-i MACidel on mõned eripiirangud.

• CSMA / CD asemel edastavad nad, kui seda antakse.

• Aeg MAC-virna kaudu peab olema püsiv (± 16-bitised kestused).

• Kohalik aeg peab olema täpne.

EPON-päis

Standardne Ethernet algab sisuliselt 8B preambulaga -

• 7B vahelduvaid ja nulli 10101010

• SFD 10101011 1B

Uue PON-päise peitmiseks kirjutab EPON osa preambuli baitidest.

LLID väli sisaldab järgmisi tegureid -

REŽIIM (1b) -

• ONU puhul alati 0

• 0 - OLT unicast, 1 - OLT multicast / saade

Tegeliku loogilise lingi ID (15b) -

• Tuvastab registreeritud ONUd

• 7FFF eetris

CRC kaitseb SLD (bait 3) eest LLID (bait 7) kaudu.

Turvalisus

Allvoolu liiklus edastatakse kõigile ONU-dele, seega on pahatahtlikul kasutajal lihtne ONU-d ümber programmeerida ja soovitud kaadreid hõivata.

Ülesvoolu liiklust ei ole muude ONUdega kokku puutunud, seega pole krüptimist vaja. Ärge kaaluge kiu kokkuvõtjaid, kuna EPON ei paku ühtegi standardset krüptimismeetodit, kuid -

• Võib täiendada IPseci või MACseci ja

• Paljud müüjad on lisanud patenteeritud AES-põhised mehhanismid.

BPON kasutas mehhanismi, mida nimetatakse kloppimiseks - kloppimine oli odav riistvaralahendus (24b võti), millel oli mitmeid turvarikkeid, näiteks -

• Mootor oli lineaarne - lihtne teadaoleva teksti rünnak.

• 24b-klahv osutus 512 proovimisel tuletatavaks.

Seetõttu lisas G.983.3 AES-i toe, mida nüüd kasutatakse GPON-is.

QoS - EPON

Paljud PON-rakendused vajavad kõrget QoS-i (nt IPTV) ja EPON jätab QoS-i kõrgematele kihtidele, näiteks -

• VLAN-sildid.

• P bitti või DiffServ DSCP.

Lisaks neile on LLID ja Port-ID vahel oluline erinevus -

• ONU kohta on alati 1 LLID.

• Sisendpordi kohta on 1 pordi ID - ühe ONU kohta võib neid olla palju.

• See muudab portipõhise QoSi PON-kihis hõlpsasti rakendatavaks.

EPON vs GPON

Järgmine tabel illustreerib EPONi ja GPONi võrdlusomadusi -

Järgmine pilt näitab EPONi ja GPONi erinevaid struktuure -