FTTH - GPON
GPON (Gigabaidised passiivsed optilised võrgud) on pääsuvõrkude optiline süsteem, mis põhineb ITU-T spetsifikatsioonidel G.984. See võimaldab saavutada 20 km pikkuse 28dB optilise eelarvega (näidatud järgmisel joonisel), kasutades klassi B + optikat suhtega 1:32.
GPON-süsteem toetab järgmisi tariife -
155 Mbit / s ülesvoolu, 1,24416 Gbps ülesvoolu
622 Mbit / s ülesvoolu, 1,24416 Gbps ülesvoolu
1,24416 Gbps ülesvoolu, 1,24416 Gbps ülesvoolu
155Mbps üles, 2.48832 Gbps allavoolu
622 Mbps üles, 2,448832 Gbps allavoolu
1,24416 Gbps üles, 2,448832 Gbps allavoolu
2.48832 Gbps üles, 2.48832 Gbps allavoolu
GPON toetab nii ATM-i kui ka GEM-i kapseldamist. GEM (GPON Encapsulation Method) toetab nii looduslikku TDM-i kui ka andmeid.
GPON-i võimalused
See evolutsiooniline tehnoloogia põhineb BPON GEM-il. Järgmised on selle omadused -
Ülevoolu ülekanne
2,4 Gbps
BW ühe ONT jaoks on mitme HDTV signaali edastamiseks piisav
QOS võimaldab viivitustundlikku liiklust (hääl)
Ülekanne ülesvoolu
1,24 Gbps
Minimaalne kehamass on tagatud
Kasutamata ajapilusid saab määrata rasketele kasutajatele
QoS võimaldab tundlikku liiklust (hääl) edasi lükata
Miks just GPON?
GPON pakub integreeritud teenuste lahendust, näiteks -
See toetab kolmekordset mängu.
Pöördpaarkaablitega juurdepääsu ribalaiuse tõkke lagundamiseks toetab see suure ribalaiusega edastust.
See vähendab võrgusõlmi.
See toetab kuni 20 km pikkust teenuse ulatust.
GPON-i standardid
GPON-i standardid on üles ehitatud varasematele BPON-i spetsifikatsioonidele. Spetsifikatsioonid on -
G.984.1 - see dokument kirjeldab gigabaidise võimsusega passiivse optilise võrgu üldisi karakteristikuid.
G.984.2 - see dokument kirjeldab Gigabaidiga passiivse optilise võrgu füüsilisest meediumist sõltuva kihi spetsifikatsiooni.
G.984.3 - see dokument kirjeldab gigabaidise suutlikkusega passiivse optilise võrgu ülekandekihi spetsifikatsiooni.
G.984.4 - see dokument kirjeldab gigabaidise võimsusega passiivse optilise võrgu ONT haldus- ja juhtliidese spetsifikatsiooni (OMCI).
GPON arhitektuur
Optiline jõudlus andmeedastuskiiruse osas.
Kiudoptiliste komponentide klass.
Optilise võimsuse ajastamine ja juhtimine.
Edasine veaparandus.
A-klassi optika: 5 kuni 20 dB
B-klassi optika: 10–25 dB
C-klassi optika: 15 kuni 30 dB
Teenuse pordi liidese funktsioon
Ristühenduse funktsioon
Optilise jaotusvõrgu (ODN) liides
GPON OLT teenindab PON-pordi kaudu mitmeid ONT-sid. Edasine edastus, st OLT-st ONT-le, on tavaliselt TDM; arvestades, et ülesvoolu liiklus, st ONT-st OLT-ni on tavaliselt TDMA.
PON-süsteem võib olla sümmeetriline või asümmeetriline. PON- ja fiiberinfrastruktuuri saab kasutada ka mis tahes ühesuunalise jaotusteenuse toetamiseks. Näiteks - video erineval lainepikkusel.
GPON-i füüsikalisest meediumist sõltuv kiht
G.984.2 on GPON-süsteemi füüsilise kihi spetsifikatsioon. Füüsiline kiht käsitleb selliseid valdkondi nagu -
Üks optilise süsteemi põhinõudeid on tagada piisava mahutavusega komponendid optilise signaali eeldatava ulatuse saavutamiseks. Võimsusel ja tundlikkusel põhinevad komponendid jagunevad kolme kategooriasse või klassi. Komponentide klassid on -
Optiline liiniterminal (OLT)
OLT pakub teenusõlme liidest (SNI) (tavaliselt 1 Gbps ja / või 10 Gbps Etherneti LAN-liidesed) põhivõrgu poole ja juhib GPON-i. OLT koosneb kolmest põhiosast -
Järgmine illustratsioon näitab tüüpilist OLT funktsionaalset plokkskeemi.
PON Core Shell
PON Core kest koosneb kahest osast. Esimene osa on ODN-liidese funktsioon ja osa PON TC-funktsioon. PON TC funktsioon sisaldab OAM-i, meediumipöörduse juhtimist, raamimist, DBA-d, protokolli andmeüksuse (PDU) piiritlemist ristühenduse funktsiooni jaoks ja ONU haldamist.
Ristühenduse kest - see kest pakub kommunikatsioonitee PON-i kesta ja teeninduskesta vahel.
Teenuse kest - see kest on mõeldud tõlkimiseks teenindusliideste ja PON-i sektsiooni TC-kaadri liidese vahel.
ONU / ONT
Optiline võrguüksus (ONU) töötab lingi kaitsmise eesmärgil ühe PON-liidese või maksimaalselt kahe liidesega. Juhul, kui mõni nendest kiududest lõigatakse välja, saab ONU juurde pääseda teiste kiudude kaudu. Seda nimetatakse PON-kaitseks või lingi kaitseks. Lingi kaitset nimetatakse ka lingi liitmiseks, mis kaitseb linki ja samal ajal võib see koondada ka liikluse.
Teenuse MUX ja DEMUX funktsioonid ühendavad kliendi seadmed PON-poolele. Optiline võrguterminal (ONT) on mõeldud ühe abonendi kasutamiseks, samal ajal kui ONU (optiline võrguseade) on mõeldud mitme abonendi kasutamiseks. Jagajad võimaldavad PON-i jagada kuni 128 ONT-l või ONU-l.
ONT / ONU liidesed
Optilisel võrguterminalil (ONT), mis on teenindusvõrgu liidese jaoks ühendatud OLT-ga üleslingi poolel, on palju kasutaja-võrgu liidese porte. Tavaliselt on UNI suunas neli FE / GE porti.
UNI-pordid elamu ONT jaoks - tavaliselt on abonenditeenuste liidesed nagu 10 / 100Base-T kiire Interneti (HSI) ja video üle IP, RF koaksiaal RF-video ülekattesüsteemide jaoks ja FXS-telefoniliidesed, mis on analoogsed VoIP PSTN-kõne jaoks.
UNI-pordid äri ONT jaoks - lisaks ülaltoodule võivad need sisaldada ka 10/100 / 100Base-T ruuterit ja L2 / L3 kommutaatori liideseid ning DS1 / E1 PBX võtmesüsteemide jaoks.
Optiline võrguüksus (ONU) lõpetab GPON-i kiu ja sellel on paljudele abonentidele palju rohkem kasutaja võrguliidest (UNI). UNI-liides võib olla ADSL2 +, VDSL2, Power Line, MoCA või HPNA ning kaugus abonendini (10/100 Base-T on piiratud 100 m-ga, mis on 330 jalga).
Vastavalt liidese portide tüübile ei pruugi UN UNI olla võimeline otseühendust abonendi CPE-seadmega. Sel juhul ühendab UN UNI võrgu lõppühendusega (NT), mis asetatakse abonendi lõppasukohta. NT lõpetab abonendi CPE-seadmed, näiteks arvuti, traadita ruuteri, telefoni, IP-videoboksi või digiboksi, RF-video jne.
Põhimõtteliselt ühendab ONT ühes seadmes ONU ja NT funktsiooni. See kahe kombinatsioon; teeb koos ONT-st kõige kuluefektiivsema lahenduse GPON-teenuste pakkumiseks kohalikele ja üksikutele peredele, väikestele ja keskmise suurusega ettevõtetele. Kui aga ülikoolilinnas asuv klient on õpilaste, hostelite, koolide, kolledžite, haiglate või ettevõtete kontorites, kus juba on olemas CAT-5 vaskkaabel, võib ONU olla sobivam lahendus.
Optiline jaotusvõrk
GPON ODN, mis koosneb ühemoodilisest optilisest kiust ja kaablist; kiudoptiliste kaablite, splaisside, optiliste pistikute, passiivsete optiliste jaoturite ja passiivsete hargnemiskomponentide komponendid on väga passiivsed.
ODN-optilised jaoturid jagavad ühe kiud mitmeks kiuks, mis lähevad erinevatesse hoonetesse ja üksikutesse kodudesse. Jagajad võib paigutada mis tahes kohta ODN-is, alates keskasutusest (CO) / kohalikust vahetuspunktist (LE) kuni kliendi ruumideni ja need võivad olla mis tahes suurusega. Jagajad on tähistatud kui [n: m], kus „n” on sisendi arv (OLT poole) = 1 või 2 ja „m” on väljundite arv (ONT poole) = 2,4,8,16 , 32,64.
GPON-i multipleksimine / raamimine
GPON-i multipleksimist või raamimist selgitatakse järgmiste teguritega.
GPON kapseldusmeetod (GEM)
See on andmeedastuse skeem täpsustatud GPON-i edastusühiku kihis. GEM pakub ühendusele orienteeritud muutuva pikkusega raamimismehhanismi andmesideteenuste transportimiseks passiivse optilise võrgu (PON) kaudu. GEM on konstrueeritud olema sõltumatu OLT-i teenussõlme liidese tüübist ja ONU-de UNI-liideste tüüpidest.
Alljärgnev liiklus (OLT ONU / ONT suunas)
Allvoolu liikluse jaoks on liikluse multipleksimise funktsioonid tsentraliseeritud OLT-s. GEM-pordi ID, mis on 12-bitise numbri kujul, mille OLT eraldab üksikutele loogilistele ühendustele, identifitseerib GEM-kaadrid, mis kuuluvad erinevatesse allavoolu loogilistesse ühendustesse. Iga ONU filtreerib allavoolu GEM-kaadreid oma GEM-pordi ID-de põhjal ja töötleb ainult neid ONEM-i kuuluvaid GEM-kaadreid.
Ülesvoolu liiklus (ONU / ONT OLT suunas)
OLT annab liikluse toetavatele üksustele ONU sisestusvõimaluse (või ribalaiuse jaotuse) ülesvoolu. Need liiklust kandvad üksused identifitseeritakse jaotuse ID-de (Alloc-ID) abil. Jaotusidentifikaator (Alloc-ID) on 12-bitine number, mille OLT määrab ONU-le liiklust kandva üksuse tuvastamiseks. See on ONU-s ülesvoolu ribalaiuse eraldiste saaja.
Ribalaiuse eraldised erinevatele Alloc-ID-dele multipleksitakse ajaliselt, nagu OLT täpsustas allavoolu edastatud ribalaiuse kaartidel. Igas ribalaiuse jaotuses kasutab ONU GEM-port-ID-d multipleksimisvõtmena GEM-kaadrite tuvastamiseks, mis kuuluvad erinevatesse ülesvoolu loogilistesse ühendustesse.
Edastuskonteiner (T-CONT) on ONU objekt, mis tähistab loogiliste ühenduste rühma. PON-i ribalaiuse ülesvoolu määramiseks kuvatakse see ühe üksusena. Kaardistamisskeemi põhjal kantakse teenuseliiklus erinevatesse GEM-pordidesse ja seejärel erinevatesse T-CONT-idesse.
GEM-pordi ja T-CONT-i vaheline kaardistamine on paindlik. GEM-port võib vastata T-CONT-le; või mitu GEM-porti võivad vastata samale T-CONT-le.
G-PON ülekandekiht (GTC)
G-PON-i protokollikomplekti protokollikiht, mis asetseb füüsilisest meediumist sõltuva (PMD) kihi ja G-PON-i klientide vahel. GTC kiht koosneb GTC raamimise alakihist ja GTC kohandamise alakihist.
Allavoolu suunas kantakse GEM-kaadreid GTC kasulikul koormusel, mis saabuvad kõikidele ONU-dele. ONU kaadri alamkiht ekstraheerib raamid ja GEM TC adapter filtreerib raamid nende 12-bitise Port-ID alusel. GEM-kliendi funktsiooni on lubatud kasutada ainult vastavate pordi ID-dega raame.
Ülesvoolu suundub GEM-i liiklus üle ühe või mitme T-CONT-i. OLT võtab vastu T-CONT-iga seotud edastuse ja kaadrid edastatakse GEM TC adapterile ja seejärel GEM kliendile.
GTC kihi raamimine
Allsuunalise kaadri kestus on 125 mikrosekundit ja see on 38880 baiti pikk, mis vastab allavoolu andmeedastuskiirusele 2,448832 Gbit / s. GTC allavoolu raam koosneb allavoolu suunatud füüsilisest juhtimisplokist (PCBd) ja GTC kasulikust osast.
GPON-edastuskonvergentsi kaadrid on alati 125 ms pikkused -
19440 baiti / kaadrisagedus 1244.16
38880 baiti / kaadrisagedus 2488,32
Iga GTC kaader koosneb füüsilisest juhtimisplokist allavoolu + kasulikust koormusest
PCBd sisaldab sünkroonimist, OAM-i, DBA-teavet jne.
Kasulisel koormusel võivad olla ATM- ja GEM-partitsioonid (kas üks või mõlemad)
GTC kaadri ülesvoolu kestus on 125 μs. G-PON süsteemides, mille üleslüli on 1,24416 Gbit / s, on GTC ülesvoolu kaadri suurus 19 440 baiti. Iga ülesvoolu raam sisaldab mitmeid edastuspurskeid, mis tulevad ühest või mitmest ONU-st.
Iga ülesvoolu ülekandepakett sisaldab ülesvoolu asuva füüsilise kihi õhuliini (PLOu) sektsiooni ja ühte või mitut ribalaiuse eraldamise intervalli, mis on seotud üksikute Alloc-ID-dega. GTC allavoolu raam pakub PON-i jaoks ühist ajaviidet ja ülesvoolu ühist juhtimissignaali.
GPONi kasulik koormus
GTC kasulikul koormusel on potentsiaalselt kaks jaotist -
ATM-i partitsioon (Alen * 53 baiti pikk)
GEM-i partitsioon (nüüd eelistatud meetod)
ATM-i partitsioon
ATM-i partitsioonil on järgmised omadused.
Alen (12 bitti) on määratletud PCBd-s.
Alen täpsustab 53B lahtrite arvu ATM-i sektsioonis.
Kui Alen = 0, siis ATM-i partitsiooni pole.
Kui Alen = kasulik koormus / 53, siis GEM-i partitsiooni pole.
ATM-lahtrid on joondatud GTC raamiga.
ONU-d aktsepteerivad ATM-i rakke, mis põhinevad ATM-i päises oleva VPI-l.
GEM-i partitsioon
GEM-i partitsioonil on järgmised omadused.
Erinevalt ATM-lahtritest võivad GEM-ga piiritletud kaadrid olla mis tahes pikkusega.
GEM-i sektsioonis võib olla ükskõik milline arv GEM-kaadreid.
ONU-d aktsepteerivad GEM-kaadreid GEM-päises oleva 12b Port-ID põhjal.
GPON kapseldusrežiim
BPONi vastu esitatud tavaline kaebus oli ATM-rakkude maksust tulenev ebatõhusus. GEM sarnaneb sularahaautomaatidega. Sellel on konstantse suurusega HEC-kaitsega päis. Erineva pikkusega raamide lubamisega välditakse siiski suuri üldkulusid. GEM on üldine - toetatud on mis tahes pakettüüp (ja isegi TDM). GEM toetab killustatust ja uuesti kokkupanekut.
GEM põhineb GFP-l ja päis sisaldab järgmisi välju -
Kasuliku pikkuse indikaator - kasuliku pikkuse baitides.
Pordi ID - tuvastab sihtüksuse ONU.
Kasuliku liigi näidik (GEM OAM, ummikute / killustumise näit).
Päise veaparanduse väli (BCH (39,12,2) kood + 1b paarispaarsus)
GEM-päisesse kantakse enne edastamist XOR-kood B6AB31E055-ga.
Ethernet / TDM üle GEM
Etherneti liikluse transportimisel GEM-i kaudu
Kapseldatud on ainult MAC-kaadrit (preambulit pole, SFD, EFD)
MAC-raam võib olla killustatud (vt järgmist slaidi).
Ethernet üle GEM
TDM-i liikluse transportimisel GEM-i kaudu -
TDM sisendpuhvrit küsiti iga 125 ms järel.
PLM-i baitid TDM sisestatakse kasulikku välja.
TDM fragmendi pikkus võib sageduse nihke tõttu varieeruda ± 1 baiti.
Edasi-tagasi latentsusaeg, mille pikkus on 3 ms.
TDM üle GEM
GEM saab killustada oma kasulikku koormat. Näiteks killustamata Etherneti kaader, nagu on näidatud järgmisel joonisel.
Järgmine illustratsioon kujutab killustatud Etherneti raami.
GEM-i killustatud kasulik koormus kahel järgmisel põhjusel -
Põhjus 1 - GEM-raam ei pruugi GTC-raami ületada.
Põhjus 2 - GEM-kaadrit võib viivitustundlike andmete korral eelistada.
GPON-i krüptimine
OLT krüpteerib loenduri režiimis AES-128. Ainult kasulik koormus on krüptitud (mitte ATM- või GEM-päised). Krüptimisplokid on joondatud GTC raamiga. OLT ja kõik ONU-d jagavad loendurit järgmiselt -
46b = 16b kaadrisiseselt + 30 bitti kaadrite vahel.
Kaadrisisene loendur suurendab iga 4 andmebaiti.
Lähtestage DS GTC kaadri alguses nulli.
OLT ja iga ONU peavad kokku leppima unikaalses sümmeetrilises võtmes. OLT küsib ONU-lt parooli (PLOAMd-is). ONU saadab parooli USA-s selgelt (PLOAMu-s) -
Võti saadeti vastupidavuse tagamiseks 3 korda
OLT teatab ONU-le uue võtme kasutamise täpse aja.
QoS - GPON
GPON kohtleb QoS-i otsesõnu. Konstantse pikkusega raamid hõlbustavad QoS-i ajatundlike rakenduste jaoks. Ülekandekonteinereid on 5 tüüpi -
Tüüp 1 - fikseeritud BW.
Tüüp 2 - kindel BW.
Tüüp 3 - eraldatud BW + tagamata BW.
Tüüp 4 - parim pingutus.
Tüüp 5 - kõigi eelnimetatute superset.
GEM lisab mitu PON-kihi QoS-i funktsiooni -
Killustatus võimaldab ennetada suuri madala prioriteediga kaadreid.
PLI - pakettide selget pikkust saab kasutada algoritmide järjekorda seadmisel.
PTI-bittides on ummiku näidud.
Järgmises peatükis mõistame, mis on Etherneti passiivne optiline võrk.