FTTH - GPON
GPON (Gigabitu pasīvie optiskie tīkli) ir piekļuves tīklu optiskā sistēma, kuras pamatā ir ITU-T specifikāciju G.984 sērija. Tas var sasniegt 20 km attālumu ar 28 dB optisko budžetu (parādīts šajā attēlā), izmantojot B klases optiku ar proporciju 1:32.
GPON sistēma atbalsta šādus tarifus -
155 Mbps augšpus, 1,24416 Gbps augšpus
622 Mbps augšpus, 1,24416 Gbps augšpus
1,24416 Gbps augšpus, 1,24416 Gbps augšpus
Augšup 155Mbps, 2,448832 Gbps
Augšupielādēts 622 Mbps, pakārtots 2,448832 Gbps
1.24416 Gbps augšup, 2.48832 Gbps lejup pa straumi
2.48832 Gbps uz augšu, 2.48832 Gbps pakārtots
GPON atbalsta gan ATM, gan GEM iekapsulēšanu. GEM (GPON Encapsulation Method) atbalsta gan vietējo TDM, gan datus.
GPON iespējas
Šīs evolūcijas tehnoloģijas pamatā ir BPON GEM. Tālāk ir tās funkcijas -
Pakārtotā pārraide
2,4 Gbps
BW vienai ONT ir pietiekama, lai piegādātu vairākus HDTV signālus
QOS ļauj aizkavēt jutīgu trafiku (balss)
Augšup pārraide
1,24 Gbps
Var garantēt minimālo BW
Neizmantotus laika nišas var piešķirt lieliem lietotājiem
QoS ļauj aizkavēt jutīgu trafiku (balss)
Kāpēc GPON?
GPON nodrošina integrētu pakalpojumu risinājumus, piemēram -
Tas atbalsta trīskāršās atskaņošanas pakalpojumus.
Lai nojauktu joslas piekļuves šķērsli, izmantojot vītā pāra kabeļus, tas atbalsta liela joslas platuma pārraidi.
Tas samazina tīkla mezglus.
Tas atbalsta līdz 20 km garu pakalpojumu klāstu.
GPON standarti
GPON standarti ir veidoti, pamatojoties uz iepriekšējām BPON specifikācijām. Specifikācijas ir -
G.984.1 - šajā dokumentā aprakstīti Gigabitu ietilpīgā pasīvā optiskā tīkla vispārējie raksturlielumi.
G.984.2 - šajā dokumentā aprakstīta no Gigabiti ietilpīga pasīvā optiskā tīkla fizikālajiem nesējiem atkarīgā slāņa specifikācija.
G.984.3 - šajā dokumentā aprakstīta gigabitu ietilpīgā pasīvā optiskā tīkla pārraides konverģences slāņa specifikācija.
G.984.4 - šajā dokumentā aprakstīta Gigabitu ietilpīgā pasīvā optiskā tīkla ONT pārvaldības un vadības interfeisa specifikācija (OMCI).
GPON arhitektūra
GPON OLT caur PON portu apkalpo vairākus ONT. Pakārtotā pārraide, ti, no OLT uz ONT, parasti ir TDM; tā kā augšupējā satiksme, ti, no ONT līdz OLT, parasti ir TDMA.
PON sistēma var būt simetriska vai asimetriska. PON un šķiedras infrastruktūru var izmantot arī jebkura vienvirziena izplatīšanas pakalpojuma atbalstam. Piemēram - video ar atšķirīgu viļņa garumu.
GPON no fizikālā materiāla atkarīgs slānis
G.984.2 ir GPON sistēmas fiziskā slāņa specifikācija. Fiziskais slānis attiecas uz tādām jomām kā -
Optiskā veiktspēja datu pārraides ātruma ziņā.
Optisko šķiedru komponentu klase.
Laika noteikšana un optiskās jaudas kontrole.
Pārsūtīt kļūdas labojumu.
Viena no optiskās sistēmas pamatprasībām ir nodrošināt komponentus ar pietiekamu ietilpību, lai paplašinātu optisko signālu paredzētajā diapazonā. Ir trīs komponentu kategorijas vai klases, kuru pamatā ir jauda un jutība. Komponentu klases ir -
A klases optika: no 5 līdz 20dB
B klases optika: no 10 līdz 25 dB
C klases optika: no 15 līdz 30 dB
Optiskās līnijas terminālis (OLT)
OLT nodrošina pakalpojumu mezglu saskarni (SNI) (parasti 1 Gbps un / vai 10 Gbps Ethernet LAN saskarnes) pamattīkla virzienā un kontrolē GPON. OLT sastāv no trim galvenajām daļām -
Pakalpojuma porta interfeisa funkcija
Šķērssavienojuma funkcija
Optiskā izplatīšanas tīkla (ODN) saskarne
Šajā ilustrācijā parādīta tipiskā OLT funkcionālā blokshēma.
PON Core apvalks
PON Core apvalks sastāv no divām daļām. Pirmā daļa ir ODN interfeisa funkcija, un daļa ir PON TC funkcija. PON TC funkcija ietver OAM, datu nesēju piekļuves kontroli, kadrēšanu, DBA, protokola datu vienības (PDU) norobežošanu šķērssavienojuma funkcijai un ONU pārvaldībai.
Šķērssavienojuma apvalks - šī čaula nodrošina sakaru ceļu starp PON kodolu un apkalpojošo apvalku.
Pakalpojuma apvalks - šī apvalks ir paredzēts tulkošanai starp pakalpojumu saskarnēm un PON sadaļas TC rāmja interfeisu.
ONU / ONT
Optiskā tīkla bloks (ONU) saites aizsardzībai darbojas ar vienu PON saskarni vai maksimāli divām saskarnēm. Gadījumā, ja tiek sagriezta kāda no šīm divām šķiedrām, ONU var piekļūt caur citu šķiedru. To sauc par PON vai Link aizsardzību. Saišu aizsardzība ir pazīstama arī kā saišu apkopošana, kas var aizsargāt saiti un vienlaikus var arī apkopot trafiku.
Pakalpojuma MUX un DEMUX funkcija savieno Klienta ierīces ar PON pusi. Optiskā tīkla terminālis (ONT) ir paredzēts lietošanai vienam abonentam, savukārt ONU (optiskā tīkla tīkls) ir paredzēts vairāku abonentu lietošanai. Sadalītāji ļauj PON koplietot līdz 128 ONT vai ONU.
ONT / ONU saskarnes
Optiskā tīkla terminālim (ONT), kas ir pievienots OLT augšupsaites pusē apkalpojošajam tīkla interfeisam, ir daudz lietotāja tīkla interfeisa portu. Parasti UNI virzienā būs četras FE / GE ostas.
UNI porti dzīvojamo ierīču ONT - parasti tādas abonentu pakalpojumu saskarnes kā 10 / 100Base-T ātrgaitas internets (HSI) un video pa IP, RF koaksiālais RF video pārklājuma sistēmām un FXS telefona saskarnes, kas ir analogas VoIP PSTN balss sakariem.
UNI porti biznesa ONT - papildus iepriekšminētajiem var ietvert arī 10/100 / 100Base-T maršrutētājus un L2 / L3 slēdžu saskarnes un DS1 / E1 PBX galvenajām sistēmām.
Optiskā tīkla bloks (ONU) pārtrauc GPON šķiedru, un tam ir daudz vairāk lietotāja tīkla interfeisa (UNI) vairākiem abonentiem. UNI saskarne var būt ADSL2 +, VDSL2, Power Line, MoCA vai HPNA, un attālums līdz abonentam (10/100 Base-T ir ierobežots līdz 100 m, kas ir 330 pēdas).
Atbilstoši interfeisa pieslēgvietu tipam, UN UNI, iespējams, nevar izveidot tiešu savienojumu ar abonenta CPE aprīkojumu. Šajā gadījumā UN UNI izveido savienojumu ar tīkla pabeigšanu (NT), kas tiek novietota abonenta gala vietā. NT pārtrauc abonenta CPE aprīkojumu, piemēram, personālo datoru, bezvadu maršrutētāju, tālruni, IP video televizora pierīci vai televizora pierīci, RF video utt.
Būtībā ONT vienā ierīcē apvieno ONU un NT funkcijas. Šī abu kombinācija; kopā ONT padara par visrentablāko risinājumu GPON pakalpojumu sniegšanai vietējiem un vienas ģimenes, maziem un vidējiem uzņēmumiem. Tomēr, ja klients, kas atrodas universitātes pilsētiņā kā studenti, hosteļi, skolas, koledžas, slimnīcas vai korporatīvās biroji, kur jau ir ievietots CAT-5 vara kabelis, ONU var kalpot kā piemērotāks risinājums.
Optiskā izplatīšanas tīkls
GPON ODN, kas sastāv no vienmoda optiskās šķiedras un kabeļa; optisko šķiedru lentu kabeļi, savienojumi, optiskie savienotāji, pasīvie optiskie sadalītāji un pasīvās sazarotās sastāvdaļas ir ļoti pasīvas.
ODN optiskie sadalītāji sadala vienu šķiedru vairākās šķiedrās, dodoties uz dažādām ēkām un individuālām mājām. Sadalītājus var novietot jebkurā ODN vietā, sākot no Centrālā biroja (CO) / Vietējās apmaiņas (LE) līdz klienta telpām, un tie var būt jebkura izmēra. Sadalītāji tiek apzīmēti kā [n: m], kur “n” ir ieejas skaits (virzienā uz OLT) = 1 vai 2, un “m” ir izeju skaits (virzienā uz ONT) = 2,4,8,16 , 32,64.
GPON multipleksēšana / kadrēšana
GPON multipleksēšana vai kadrēšana tiek izskaidrota ar šādiem faktoriem.
GPON iekapsulēšanas metode (GEM)
Tā ir datu transporta shēma noteiktajā GPON pārraides konverģences slānī. GEM nodrošina uz savienojumu orientētu mainīga garuma kadru veidošanas mehānismu datu pakalpojumu transportēšanai pa pasīvo optisko tīklu (PON). GEM ir izveidots tā, lai tas būtu neatkarīgs no OLT pakalpojumu mezgla interfeisa veida, kā arī no UNI saskarņu veidiem ONU.
Pakārtotā satiksme (OLT virzienā uz ONU / ONT)
Pakārtotajai trafikai trafika multipleksēšanas funkcijas ir centralizētas OLT. GEM porta ID 12 bitu numura formā, ko OLT piešķir atsevišķiem loģiskiem savienojumiem, identificē GEM kadrus, kas pieder dažādiem pakārtotajiem loģiskajiem savienojumiem. Katrs ONU filtrē pakārtotos GEM kadrus, pamatojoties uz viņu GEM porta ID, un apstrādā tikai tos GEM kadrus, kas pieder ONU.
Iepriekšējā satiksme (ONU / ONT virzienā uz OLT)
Satiksmi ierobežojošām vienībām ONU piešķir augšupvērstu pārraides iespēju (vai joslas platuma piešķiršanu) OLT. Šīs satiksmi veicošās vienības identificē ar piešķiršanas ID (Alloc-ID). Piešķiršanas identifikators (Alloc-ID) ir 12 bitu numurs, ko OLT piešķir ONU, lai identificētu satiksmi nesošu entītiju. Tas ir saņēmējs augšpusē esošajiem joslas platuma piešķīrumiem ONU.
Joslas platuma piešķīrumi dažādiem Alloc-ID tiek reizināti laikā, kā norādīts OLT joslu platuma kartēs, kas tiek pārsūtītas pakārtotajā virzienā. Katrā joslas platuma iedalījumā ONU izmanto GEM Port-ID kā multipleksēšanas atslēgu, lai identificētu GEM kadrus, kas pieder dažādiem augšējiem loģiskajiem savienojumiem.
Pārraides konteiners (T-CONT) ir ONU objekts, kas pārstāv loģisko savienojumu grupu. PON joslas platuma piešķiršanai tas parādās kā viena vienība. Balstoties uz kartēšanas shēmu, pakalpojumu trafiks tiek pārvests uz dažādiem GEM portiem un pēc tam uz dažādiem T-CONT.
Kartēšana starp GEM portu un T-CONT ir elastīga. GEM ports var atbilst T-CONT; vai vairāki GEM porti var atbilst vienam un tam pašam T-CONT.
G-PON pārraides konverģences slānis (GTC)
G-PON protokola komplekta protokola slānis, kas atrodas starp fizisko datu nesēju (PMD) slāni un G-PON klientiem. GTC slānis sastāv no GTC ierāmēšanas apakšslāņa un GTC adaptācijas apakšslāņa.
Pakārtotajā virzienā GEM rāmji tiek pārvadāti GTC lietderīgajā kravā, kas nonāk visos ONU. ONU kadrēšanas apakšslānis ekstrahē kadrus, un GEM TC adapteris filtrē kadrus, pamatojoties uz to 12 bitu Port-ID. GEM klienta funkcijai ir atļauti tikai kadri ar atbilstošiem Port-ID.
Augšup virzienā GEM satiksme tiek pārnesta pa vienu vai vairākiem T-CONT. OLT saņem ar T-CONT saistīto pārraidi, un kadri tiek pārsūtīti uz GEM TC adapteri un pēc tam uz GEM klientu.
GTC slāņa ierāmēšana
Pakārtotā rāmja ilgums ir 125 mikrosekundi un ir 38880 baitu garš, kas atbilst pakārtotajam datu pārraides ātrumam 2.48832 Gbit / s. Pakārtotais GTC rāmis sastāv no fiziskās vadības bloka pakārtotajā (PCBd) un GTC lietderīgās slodzes sadaļas.
GPON pārraides konverģences kadri vienmēr ir 125 ms gari -
19440 baiti / kadrs likmei 1244,16
38880 baiti / kadrs 2488,32 likmei
Katrs GTC ietvars sastāv no fiziskās kontroles bloka pakārtotajā virzienā + lietderīgās kravas
PCBd satur sinhronizāciju, OAM, DBA informāciju utt.
Kravas kravai var būt ATM un GEM nodalījumi (viens vai abi)
Iepriekšējā GTC kadra ilgums ir 125 μs. G-PON sistēmās ar 1,24416 Gbit / s augšupsaiti augšupvērstais GTC rāmja izmērs ir 19 440 baiti. Katrā augšējā rāmī ir vairāki pārraides pārrāvumi, kas nāk no viena vai vairākiem ONU.
Katrā augšupējā pārraides sērijā ir augšpusē esošā fiziskā slāņa pieskaitāmā (PLOu) sadaļa un viens vai vairāki joslas platuma piešķiršanas intervāli, kas saistīti ar atsevišķiem Alloc-ID. Pakārtotais GTC rāmis nodrošina kopēju laika atskaiti PON un kopējo vadības signālu augšpus.
GPON kravas
GTC lietderīgajai kravai, iespējams, ir divas sadaļas -
Bankomāta nodalījums (Alen * 53 baitu garums)
GEM nodalījums (tagad vēlamā metode)
ATM nodalījums
ATM nodalījumam ir šādas īpašības.
Alen (12 biti) ir norādīts PCBd.
Alēns norāda 53B šūnu skaitu ATM nodalījumā.
Ja Alen = 0, tad ATM nodalījuma nav.
Ja Alen = kravas garums / 53, tad nav GEM nodalījuma.
ATM šūnas ir saskaņotas ar GTC rāmi.
ONU pieņem ATM šūnas, pamatojoties uz VPI ATM galvenē.
GEM nodalījums
GEM nodalījumam ir šādas īpašības.
Atšķirībā no ATM šūnām, GEM iezīmētajiem rāmjiem var būt jebkāds garums.
GEM nodalījumā var būt neierobežots skaits GEM kadru.
ONU pieņem GEM kadrus, pamatojoties uz 12b Port-ID GEM galvenē.
GPON iekapsulēšanas režīms
Kopējā sūdzība pret BPON bija neefektivitāte ATM šūnu nodokļa dēļ. GEM ir līdzīgs bankomātam. Tam ir nemainīga izmēra HEC aizsargāta galvene. Tomēr tas ļauj izvairīties no lielām pieskaitāmām cenām, atļaujot mainīga garuma kadrus. GEM ir vispārējs - tiek atbalstīts jebkurš pakešu tips (un pat TDM). GEM atbalsta sadrumstalotību un atkārtotu montāžu.
GEM pamatā ir GFP, un galvenē ir šādi lauki -
Kravas garuma indikators - kravnesības garums baitos.
Porta ID - identificē mērķa ONU.
Kravas veida indikators (GEM OAM, sastrēguma / sadrumstalotības indikācija).
Lauka galvenes kļūdu labojums (BCH (39,12,2) kods + 1b pat paritāte)
GEM galvene pirms nosūtīšanas ir XOR'ed ar B6AB31E055.
Ethernet / TDM over GEM
Pārvadājot Ethernet trafiku pa GEM
Tikai MAC ietvars ir iekapsulēts (preambula nav, SFD, EFD)
MAC rāmis var būt sadrumstalots (skatīt nākamo slaidu).
Ethernet pār GEM
Pārvadājot TDM satiksmi pa GEM -
TDM ievades buferis tika aptaujāts ik pēc 125 ms.
TDM PLI baiti tiek ievietoti kravas laukā.
TDM fragmenta garums var mainīties par ± 1 baitu frekvences nobīdes dēļ.
Latentums turp un atpakaļ, kuru ierobežo 3 ms.
TDM pār GEM
GEM var sadrumstalot savu lietderīgo slodzi. Piemēram, nesadalīts Ethernet rāmis, kā parādīts šajā attēlā.
Šajā ilustrācijā ir attēlots sadrumstalots Ethernet rāmis.
GEM fragmenti ir noslogojami divu iemeslu dēļ -
1. iemesls - GEM rāmis nedrīkst šķērsot GTC rāmi.
2. iemesls - GEM rāmi var izmantot pirms datumiem, kas ir jutīgi.
GPON šifrēšana
OLT šifrē, izmantojot AES-128 skaitītāja režīmā. Tiek šifrēta tikai derīgā krava (nevis bankomātu vai GEM galvenes). Šifrēšanas bloki ir saskaņoti ar GTC rāmi. Skaitītāju koplieto OLT un visi ONU šādi:
46b = 16b iekšējais kadrs + 30 bitu starpkadrs.
Rāmja iekšējais skaitītājs palielinās ik pēc 4 datu baitiem.
DS GTC kadra sākumā tiek atiestatīts uz nulli.
OLT un katram ONU ir jāvienojas par unikālu simetrisko atslēgu. OLT prasa ONU paroli (PLOAMd). ONU skaidri nosūta paroli ASV (PLOAMu) -
Atslēga tika nosūtīta 3 reizes par izturību
OLT informē ONU par precīzu laiku, kad jāsāk izmantot jaunā atslēga.
QoS - GPON
GPON tieši izturas pret QoS. Pastāvīga garuma rāmji atvieglo QoS lietojumprogrammām ar laiku. Pastāv 5 veidu transmisijas konteineri -
1. tips - fiksēts BW.
2. tips - nodrošināts BW.
3. tips - piešķirts BW + nenodrošināts BW.
4. tips - vislabākās pūles.
5. tips - visu iepriekš minēto superset.
GEM pievieno vairākas PON slāņa QoS funkcijas -
Sadrumstalotība ļauj novērst lielus zemas prioritātes kadrus.
PLI - izteiktu pakešu garumu var izmantot rindas veidošanas algoritmos.
PTI bitiem ir sastrēguma norādes.
