FTTH - GPON
GPON (Rangkaian Optik Gigabit Pasif) adalah Sistem Optik untuk Rangkaian Akses, berdasarkan spesifikasi ITU-T G.984. Ia boleh memberikan jangkaan sejauh 20 km dengan anggaran optik 28dB (ditunjukkan dalam ilustrasi berikut) dengan menggunakan optik B + kelas dengan nisbah perpecahan 1:32.
Sistem GPON menyokong kadar berikut -
155 Mbps hulu, 1.24416 Gbps hilir
622 Mbps hulu, 1.24416 Gbps hilir
1.24416 Gbps hulu, 1.24416 Gbps hilir
155Mbps naik, 2.48832 Gbps di hilir
622 Mbps, 2.48832 Gbps di bahagian bawah
1.24416 Gbps naik, 2.48832 Gbps di hilir
2.48832 Gbps sehingga, 2.48832 Gbps di hilir
GPON menyokong kedua-dua enkapsulasi ATM dan GEM. GEM (Kaedah Encapsulation GPON) menyokong TDM dan Data asli.
Ciri GPON
Teknologi evolusi ini berdasarkan pada BPON GEM. Berikut adalah ciri-cirinya -
Penghantaran hiliran
2.4 Gbps
BW untuk satu ONT mencukupi untuk membekalkan pelbagai isyarat HDTV
QOS membolehkan kelewatan lalu lintas sensitif (suara)
Penghantaran hulu
1.24 Gbps
BW minimum boleh dijamin
Slot masa yang tidak digunakan boleh diberikan kepada pengguna berat
QoS membolehkan melewatkan lalu lintas sensitif (suara)
Mengapa GPON?
GPON menyediakan penyelesaian perkhidmatan bersepadu seperti -
Ia menyokong kesilapan Triple Play.
Untuk memecahkan halangan bandwidth akses ke atas kabel pasangan terpiuh, ia menyokong penghantaran jalur lebar yang tinggi.
Ia mengurangkan nod rangkaian.
Ia menyokong liputan perkhidmatan sehingga 20 km.
Piawaian GPON
Standard GPON dibina berdasarkan spesifikasi BPON sebelumnya. Spesifikasi adalah -
G.984.1 - Dokumen ini menerangkan ciri umum Rangkaian Optik Pasif Optik Gigabit.
G.984.2 - Dokumen ini menerangkan spesifikasi lapisan media Fen-Optik Pasif Optik Gigabit-Fizikal.
G.984.3 - Dokumen ini menerangkan Spesifikasi Layer Penyambungan Penyebaran Rangkaian Optik Pasif Optik Gigabit.
G.984.4 - Dokumen ini menerangkan Rangkaian Optik Pasif Optik Gigabit yang ONT Pengurusan dan Kawalan Antara Muka Spesifikasi (OMCI).
Arkib GPON
Prestasi optik dari segi kadar data.
Kelas komponen serat optik.
Masa dan kawalan kuasa optik.
Pembetulan ralat hadapan.
Optik Kelas A: 5 hingga 20dB
Kelas B optik: 10 hingga 25dB
Optik Kelas C: 15 hingga 30dB
Fungsi antara muka port perkhidmatan
Fungsi sambung silang
Antara muka rangkaian pengedaran optik (ODN)
GPON OLT berfungsi berganda ONT melalui port PON. Penghantaran hiliran, iaitu, dari OLT ke ONT biasanya TDM; manakala trafik hulu, iaitu, dari ONT ke OLT biasanya TDMA.
Sistem PON mungkin bersifat simetri atau asimetris. PON dan infrastruktur serat juga boleh digunakan untuk menyokong mana-mana perkhidmatan pengedaran sehala. Sebagai contoh - Video pada jarak gelombang yang berbeza.
Layer Dependen Fizikal Media-GPON
G.984.2 adalah spesifikasi lapisan fizikal sistem GPON. Lapisan fizikal menangani kawasan-kawasan seperti -
Salah satu keperluan asas sistem optik adalah untuk menyediakan komponen dengan kapasiti yang mencukupi untuk memanjangkan isyarat optikal kepada jangkaan jangkaan. Terdapat tiga kategori atau kelas komponen, yang berdasarkan kuasa dan kepekaan. Kelas komponen adalah -
Terminal Talian Optik (OLT)
OLT menyediakan antara muka nod perkhidmatan (SNI) (biasanya 1 Gbps dan / atau 10 Gbps Ethernet LAN interface) ke arah rangkaian teras, dan mengawal GPON. OLT terdiri daripada tiga bahagian utama -
Ilustrasi berikut menunjukkan gambarajah blok fungsional OLT tipikal.
PON Core Shell
PON Inti PON terdiri daripada dua bahagian. Bahagian pertama adalah fungsi antara muka ODN dan bahagiannya adalah fungsi PON TC. Fungsi PON TC termasuk OAM, kawalan akses media, framing, DBA, penandaan unit data protokol (PDU) untuk fungsi silang silang, dan untuk pengurusan ONU.
Shell menyambung silang - Kotak ini menyediakan laluan komunikasi antara shell teras PON dan shell perkhidmatan.
Shell perkhidmatan - Cengkerang ini untuk terjemahan antara antara muka perkhidmatan dan antara muka bingkai TC bahagian PON.
ONU / ONT
Unit Rangkaian Optik (ONU) beroperasi dengan antara muka PON tunggal atau dua antaramuka maksimum untuk tujuan perlindungan pautan. Dalam kes, mana-mana satu serat daripada kedua-dua gentian itu dipotong ONU boleh diakses melalui serat lain. Ini dipanggil perlindungan PON atau Perlindungan Pautan. Perlindungan pautan juga dikenali sebagai pengagregatan pautan, yang boleh melindungi pautan dan pada masa yang sama, ia dapat mengagregat trafik juga.
Fungsi MUX dan DEMUX perkhidmatan menghubungkan peranti Pelanggan ke bahagian PON. Terminal Rangkaian Optik (ONT) direka untuk kegunaan pelanggan tunggal, sementara ONU (Unit Rangkaian Optik) direka untuk kegunaan pelbagai pelanggan. Pembahagi membolehkan PON untuk dikongsi sehingga 128 ONT atau ONU.
ONT / ONU Interfaces
Terminal rangkaian optik (ONT), yang disambungkan ke OLT pada bahagian uplink untuk rangkaian rangkaian perkhidmatan, mempunyai banyak port antara muka rangkaian pengguna. Biasanya, terdapat empat pelabuhan FE / GE ke arah UNI.
UNI Pelabuhan untuk ONT Kediaman - Biasanya, antaramuka perkhidmatan pelanggan seperti 10 / 100Base-T Internet Kecepatan Tinggi (HSI) dan video melalui IP, coaxial RF untuk sistem overlay video RF, dan antaramuka telefon FXS analog untuk suara VoIP PSTN.
Pelabuhan UNI untuk perniagaan ONT - Di samping itu, juga boleh memasukkan router 10/100 / 100Base-T dan antara muka suis L2 / L3 dan DS1 / E1 PBX untuk sistem utama.
Unit rangkaian optik (ONU) menamatkan serat GPON dan mempunyai lebih banyak antara muka rangkaian pengguna (UNI) kepada beberapa pelanggan. Antara muka UNI boleh menjadi ADSL2 +, VDSL2, Talian Kuasa, MoCA atau HPNA, dan jarak kepada pelanggan (10/100 Base-T adalah terhad kepada 100m, iaitu 330 kaki.).
Mengikut jenis pelabuhan antara muka, UNI UN mungkin tidak dapat menyambung terus ke peralatan CPE pelanggan. Dalam kes ini, UNI UN menyambung ke penamatan rangkaian (NT), yang diletakkan di lokasi akhir pelanggan. NT menamatkan peralatan CPE pelanggan, seperti PC, Router Wireless, Telefon, Kotak Set-Top IP Video, atau Kotak Set-Top, Video RF, dan lain-lain.
Pada asasnya, ONT menggabungkan fungsi ONU dan NT dalam satu peranti. Gabungan kedua-dua; bersama-sama menjadikan ONT penyelesaian yang paling kos efektif untuk menyediakan perkhidmatan GPON kepada perusahaan tempatan dan keluarga tunggal, kecil dan sederhana. Walau bagaimanapun, jika pelanggan di kampus sebagai pelajar, asrama, sekolah, kolej, hospital, atau pejabat korporat, di mana terdapat kabel tembaga CAT-5 diletakkan, ONU dapat berfungsi sebagai penyelesaian yang lebih sesuai.
Rangkaian Pengedaran Optik
ODN GPON, yang terdiri daripada gentian optik mod tunggal dan kabel; kabel riben serat optik, splices, penyambung optik, pemisah optik pasif dan komponen cawangan pasif adalah sangat pasif.
Pembahagi optik ODN membahagikan serat tunggal ke pelbagai gentian ke bangunan yang berbeza dan rumah individu. Pemisah boleh diletakkan di mana-mana lokasi di ODN, dari Pejabat Pusat (CO) / Pertukaran Tempatan (LE) ke premis pelanggan dan mungkin berukuran apa pun. Splitters ditetapkan sebagai [n: m], di mana 'n' adalah bilangan input (ke arah OLT) = 1 atau 2, dan 'm' adalah bilangan output (ke arah ONT) = 2,4,8,16 , 32,64.
GPON Multiplexing / Framing
Penggandaan atau pembingkaian GPON dijelaskan dengan faktor berikut.
Kaedah Encapsulation GPON (GEM)
Ia adalah skema pengangkutan data dalam lapisan penumpuan transmisi GPON yang ditentukan. GEM menyediakan mekanisme pembingkaian berorientasikan sambungan, panjang untuk pengangkutan perkhidmatan data melalui rangkaian optik pasif (PON). GEM direka untuk bebas dari jenis antara muka nod perkhidmatan di OLT serta jenis antara muka UNI di ONU.
Trafik Hiliran (OLT ke arah ONU / ONT)
Untuk lalu lintas hiliran, fungsi pemultipleatan lalu lintas berpusat di OLT. Port-ID GEM, dalam bentuk nombor 12-bit yang diberikan oleh OLT kepada sambungan logik individu, mengenal pasti bingkai GEM yang tergolong dalam sambungan logik hiliran yang berbeza. Setiap ONU menapis bingkai GEM hiliran berdasarkan ID-Port GEM mereka dan memproses hanya bingkai GEM yang tergolong dalam ONU.
Trafik Hulu (ONU / ONT ke arah OLT)
Entiti galas trafik dalam ONU diberikan peluang penghantaran hulu (atau peruntukan jalur lebar) oleh OLT. Entiti penunggang trafik ini dikenal pasti oleh ID peruntukan (Alloc-ID). Pengenal peruntukan (Alloc-ID) adalah nombor 12-bit yang diberikan oleh OLT kepada ONU untuk mengenal pasti entiti penunggang trafik. Ia adalah penerima peruntukan jalur lebar hulu dalam ONU.
Peruntukan bandwidth kepada Alloc-ID yang berbeza dideklarasikan dalam masa seperti yang ditentukan oleh OLT dalam peta jalur lebar yang dihantar ke hilir. Dalam setiap peruntukan bandwidth, ONU menggunakan ID-Port GEM sebagai kunci pemultipleks untuk mengenal pasti bingkai GEM yang tergolong dalam sambungan logik hulu yang berbeza.
Sebuah kontena penghantaran (T-CONT) adalah objek ONU yang mewakili sekumpulan sambungan logik. Ia nampak sebagai entiti tunggal untuk tujuan penyerahan jalur lebar hulu pada PON. Berdasarkan skema pemetaan, lalu lintas perkhidmatan dibawa ke pelabuhan GEM yang berbeza dan kemudian ke T-CONT yang berbeza.
Pemetaan antara port GEM dan T-CONT adalah fleksibel. Pelabuhan GEM boleh bersesuaian dengan T-CONT; atau beberapa Pelabuhan GEM boleh bersesuaian dengan T-CONT yang sama.
Lapisan Penumpuan Penghantaran G-PON (GTC)
Lapisan protokol suite protokol G-PON yang diposisikan antara lapisan media yang bergantung kepada fizikal (PMD) dan pelanggan G-PON. Lapisan GTC terdiri daripada sub-lapisan framing GTC dan sub-lapisan penyesuaian GTC.
Dalam arah hiliran, bingkai GEM dibawa dalam muatan GTC, yang tiba di semua ONU. Sub-lapisan pembingka ONU mengeluarkan bingkai, dan penyesuai TC GEM menapis bingkai berdasarkan Port-ID 12-bit mereka. Hanya bingkai dengan Port-ID yang sesuai dibenarkan melalui fungsi klien GEM.
Di huluan huluan, lalu lintas GEM dibawa ke satu atau lebih T-CONTs. OLT menerima penghantaran yang berkaitan dengan T-CONT dan bingkai diteruskan ke penyesuai TC GEM dan kemudian pelanggan GEM.
GTC Layer Framing
Bingkai hiliran mempunyai tempoh 125 mikrosecond dan panjang 38880 bait, yang sepadan dengan kadar data hiliran 2.48832 Gbit / s. Bingkai GTC hiliran terdiri daripada blok kawalan fizikal hilir (PCBd) dan bahagian muatan GTC.
Bingkai Konvergensi Pemancar GPON sentiasa 125 Msec panjang -
19440 bytes / frame untuk 1244.16 kadar
38880 bytes / frame untuk 2488.32 kadar
Setiap kerangka GTC terdiri daripada Blok Kawalan Fizikal hiliran + muatan
PCBd mengandungi penyegerakan, OAM, maklumat DBA, dll.
Muatan mungkin mempunyai partisi ATM dan GEM (sama ada satu atau kedua-duanya)
Tempoh kerangka GTC hulu adalah 125 μs. Dalam sistem G-PON dengan uplink 1.24416 Gbit / s, saiz bingkai GTC hulu ialah 19,440 bait. Setiap bingkai huluan mengandungi sejumlah letupan transmisi yang datang dari satu atau lebih ONU.
Setiap pecah penghantaran hulu mengandungi seksyen overhead fizikal hulu (PLOu) dan satu atau lebih selang peruntukan jalur lebar yang dikaitkan dengan Individu Alloc ID. Bingkai GTC hiliran menyediakan rujukan masa biasa untuk PON dan isyarat kawalan biasa untuk huluan.
GPON Payloads
Beban GTC berpotensi mempunyai dua bahagian -
Partition ATM (Alen * 53 bytes panjang)
Pemisahan GEM (kini kaedah pilihan)
Pemisahan ATM
Pemisahan ATM mempunyai ciri-ciri berikut.
Alen (12 bit) dinyatakan dalam PCBd.
Alen menentukan jumlah sel 53B dalam partition ATM.
Jika Alen = 0 maka tiada partition ATM.
Jika Alen = panjang muatan / 53, maka tidak ada parti GEM.
Sel ATM diselaraskan dengan bingkai GTC.
ONU menerima sel ATM berdasarkan VPI di kepala ATM.
Pemisahan GEM
Pemisahan GEM mempunyai ciri-ciri berikut.
Tidak seperti sel ATM, bingkai GEM yang digambarkan mungkin panjang.
Sebarang bilangan bingkai GEM mungkin terkandung dalam partition GEM.
ONU menerima bingkai GEM berdasarkan 12b Port-ID dalam kepala GEM.
Mod Penangkapan GPON
Pengaduan umum terhadap BPON adalah tidak cekap kerana cukai sel ATM. GEM serupa dengan ATM. Ia mempunyai header tetap yang dilindungi HEC. Walau bagaimanapun, ia mengelakkan overhed yang besar dengan membenarkan bingkai panjang ubah. GEM adalah generik - mana-mana jenis paket (dan juga TDM) yang disokong. GEM menyokong pemecahan dan penggantian.
GEM didasarkan pada GFP, dan tajuk mengandungi medan berikut -
Petunjuk Panjang Payungan - panjang bayar dalam Bytes.
ID Port - mengenal pasti ONU sasaran.
Petunjuk Jenis Beban (GEM OAM, tanda kesesakan / pemecahan).
Bidang Pembetulan Kesalahan Pengepala (BCH (39,12,2) kod + 1b walaupun pariti)
Tajuk GEM adalah XOR'ed dengan B6AB31E055 sebelum penghantaran.
Ethernet / TDM over GEM
Apabila mengangkut lalu lintas Ethernet ke atas GEM
Hanya bingkai MAC dikemas kini (tiada pengenalan, SFD, EFD)
Bingkai MAC boleh dipecah (lihat slaid seterusnya).
Ethernet over GEM
Apabila mengangkut lalu lintas TDM ke atas GEM -
Penampan input TDM ditinjau setiap 125 Msec.
Bait PLI TDM dimasukkan ke dalam bidang muatan.
Panjang serpihan TDM boleh berubah mengikut ± 1 Byte disebabkan oleh kekerapan frekuensi.
Latihan bulat-bulat yang dibatasi oleh 3 msec.
TDM over GEM
GEM boleh memecah muatannya. Sebagai contoh, bingkai Ethernet yang tidak berpecah-belah seperti yang ditunjukkan dalam ilustrasi berikut.
Ilustrasi berikut menggambarkan bingkai Fragmented Ethernet.
Fragmen GEM muatan untuk kedua-dua sebab berikut -
Alasan 1 - Rangka GEM tidak boleh bingkai GTC.
Alasan 2 - Bingkai GEM boleh dipraphentikan untuk data sensitif kelewatan.
Penyulitan GPON
OLT mengenkripsi menggunakan AES-128 dalam mod kaunter. Hanya muatan disulitkan (bukan tajuk ATM atau GEM). Blok penyulitan sejajar dengan bingkai GTC. Kaunter dikongsi oleh OLT dan semua ONU seperti berikut -
46b = 16b intra-frame + 30 bit antara bingkai.
Kaunter intra-frame menambah setiap 4 bait data.
Tetapkan semula kepada sifar pada awal rangka DS GTC.
OLT dan setiap ONU mesti bersetuju dengan kunci simetri yang unik. OLT meminta ONU untuk kata laluan (dalam PLOAMd). ONU menghantar kata laluan AS dengan jelas (dalam PLOAMu) -
Kunci dihantar 3 kali untuk ketahanan
OLT memaklumkan ONU masa yang tepat untuk mula menggunakan kunci baru.
QoS - GPON
GPON melayan QoS dengan jelas. Bingkai panjang yang berterusan memudahkan QoS untuk aplikasi sensitif masa. Terdapat 5 jenis Kontena Transmisi -
Jenis 1 - BW tetap.
Jenis 2 - BW yang dijamin.
Jenis 3 - diperuntukkan BW + BW tidak dijamin.
Tipe 4 - usaha terbaik.
Taip 5 - superset semua di atas.
GEM menambah beberapa ciri PON-lapisan QoS -
Fragmentasi membolehkan pra-kerangka bingkai keutamaan besar yang besar.
PLI - panjang paket eksplisit boleh digunakan dengan algoritma beratur.
Bit PTI membawa tanda-tanda kesesakan.
Dalam bab seterusnya, kita akan memahami Rangkaian Optik Pasca Ethernet.
