FTTH - GPON
GPON (Gigabito pasyvūs optiniai tinklai) yra prieigos tinklų optinė sistema, pagrįsta ITU-T specifikacijomis G.984 serijoje. Naudodamas B klasės optiką su 1:32 padalijimo santykiu, jis gali pasiekti 20 km atstumą su 28 dB optiniu biudžetu (parodyta šioje iliustracijoje).
GPON sistema palaiko šiuos tarifus -
155 Mbps pasroviui, 1,24416 Gbps pasroviui
622 Mbps pasroviui, 1,24416 Gbps pasroviui
1,24416 Gbps pasroviui, 1,24416 Gbps pasroviui
155Mbps aukštyn, 2.48832 Gbps pasroviui
622 Mbps aukštyn, 2.48832 Gbps pasroviui
1.24416 Gbps aukštyn, 2.48832 Gbps pasroviui
2.48832 Gbps aukštyn, 2.48832 Gbps pasroviui
GPON palaiko ir bankomatų, ir GEM kapsulę. GEM (GPON Encapsulation Method) palaiko ir vietinį TDM, ir duomenis.
GPON savybės
Ši evoliucijos technologija pagrįsta BPON GEM. Toliau pateikiamos jo savybės -
Pasrovis
2,4 Gbps
Vienos ONT BW pakanka keliems HDTV signalams tiekti
QOS leidžia atidėti eismui (balsui)
Tiekimas aukščiau
1,24 Gbps
Gali būti garantuojamas minimalus BW
Nepanaudotus laiko tarpsnius galima priskirti sunkiems vartotojams
QoS leidžia atidėlioti jautrų srautą (balsą)
Kodėl GPON?
GPON teikia integruotus paslaugų sprendimus, tokius kaip -
Tai palaiko trigubo žaidimo paslaugas.
Norėdami suskaidyti prieigos per vytos poros kabelius pralaidumo barjerą, jis palaiko didelio pralaidumo duomenų perdavimą.
Tai sumažina tinklo mazgus.
Tai palaiko iki 20 km atstumą.
GPON standartai
GPON standartai yra sukurti remiantis ankstesnėmis BPON specifikacijomis. Specifikacijos yra -
G.984.1 - Šiame dokumente aprašomos bendrosios „Gigabito“ pasyviojo optinio tinklo charakteristikos.
G.984.2 - Šiame dokumente aprašoma nuo Gigabito galinčio pasyvaus optinio tinklo fizikinių laikmenų priklausoma sluoksnio specifikacija.
G.984.3 - Šiame dokumente aprašyta „Gigabito“ pasyviojo optinio tinklo perdavimo konvergencijos sluoksnio specifikacija.
G.984.4 - Šiame dokumente aprašyta „Gigabito“ pasyviojo optinio tinklo ONT valdymo ir valdymo sąsajos specifikacija (OMCI).
GPON architektūra
Optinis našumas, atsižvelgiant į duomenų perdavimo spartą.
Optinio pluošto komponentų klasė.
Laikas ir optinės galios valdymas.
Pirmyn klaidų taisymas.
A klasės optika: nuo 5 iki 20 dB
B klasės optika: nuo 10 iki 25 dB
C klasės optika: nuo 15 iki 30 dB
Paslaugų prievado sąsajos funkcija
Kryžminio sujungimo funkcija
Optinio paskirstymo tinklo (ODN) sąsaja
GPON OLT aptarnauja kelis ONT per PON prievadą. Pasrovis, ty iš OLT į ONT, paprastai yra TDM; kadangi srautas, ty nuo ONT iki OLT, paprastai yra TDMA.
PON sistema gali būti simetriška arba asimetriška. PON ir pluošto infrastruktūra taip pat gali būti naudojama palaikant bet kokias vienpuses platinimo paslaugas. Pvz., Vaizdo įrašas skiriasi bangos ilgiu.
GPON priklausomas nuo fizinės terpės sluoksnis
G.984.2 yra fizinio GPON sistemos sluoksnio specifikacija. Fizinis sluoksnis skirtas tokioms sritims kaip -
Vienas pagrindinių optinės sistemos reikalavimų yra pateikti pakankamos talpos komponentus, kad optinis signalas būtų išplėstas iki numatomo diapazono. Yra trys komponentų kategorijos arba klasės, pagrįstos galia ir jautrumu. Komponentų klasės yra:
Optinis linijos terminalas (OLT)
OLT teikia paslaugų mazgo sąsają (SNI) (paprastai 1 Gbps ir / arba 10 Gbps Ethernet LAN sąsajos) link pagrindinio tinklo ir valdo GPON. OLT sudaro trys pagrindinės dalys -
Toliau pateiktoje iliustracijoje parodyta tipinė OLT funkcinio bloko schema.
„PON Core Shell“
„PON Core“ apvalkalas susideda iš dviejų dalių. Pirmoji dalis yra ODN sąsajos funkcija, o dalis - PON TC funkcija. „PON TC“ funkciją sudaro OAM, prieigos prie laikmenos kontrolė, įrėminimas, DBA, kryžminio sujungimo funkcijos ir ONU valdymo protokolo duomenų vieneto (PDU) apibrėžimas.
Kryžminis sujungimo apvalkalas - šis apvalkalas suteikia ryšio kelią tarp PON branduolio apvalkalo ir paslaugų apvalkalo.
Paslaugos apvalkalas - šis apvalkalas skirtas vertimui tarp paslaugų sąsajų ir PON skyriaus TC rėmelio sąsajos.
ONU / ONT
Optinio tinklo blokas (ONU) veikia su viena PON sąsaja arba daugiausia dviem sąsajomis, kad apsaugotų ryšius. Jei bet kuris iš šių dviejų pluoštų yra supjaustytas, ONU galima pasiekti per kitą pluoštą. Tai vadinama PON apsauga arba nuorodų apsauga. Apsauga nuo saito dar vadinama saito kaupimu, kuris gali apsaugoti saitą, tuo pat metu jis gali kaupti ir srautą.
Aptarnavimo MUX ir DEMUX funkcijos jungia Kliento įrenginius į PON pusę. Optinio tinklo terminalas (ONT) yra skirtas naudoti vienam abonentui, o ONU (optinio tinklo vienetas) yra skirtas naudoti kelis abonentus. Skirstytojai leidžia PON dalytis iki 128 ONT arba ONU.
ONT / ONU sąsajos
Optinio tinklo terminalas (ONT), prijungtas prie OLT iš aukščiau esančios tarnybinės tinklo sąsajos pusės, turi daug vartotojo tinklo sąsajos prievadų. Paprastai UNI link bus keturi FE / GE prievadai.
UNI prievadai, skirti gyvenamųjų namų ONT - paprastai tokios abonento paslaugų sąsajos kaip 10 / 100Base-T didelės spartos internetas (HSI) ir vaizdas per IP, RF bendraašiai RF vaizdo perdangos sistemoms ir FXS telefono sąsajos, analogiškos „VoIP PSTN“ balsui.
UNI prievadai verslo ONT - Be to, kas išdėstyta aukščiau, taip pat gali būti 10/100 / 100Base-T maršrutizatorių ir L2 / L3 jungiklių sąsajos bei DS1 / E1 PBX pagrindinėms sistemoms.
Optinio tinklo blokas (ONU) nutraukia GPON skaidulą ir turi daug daugiau vartotojo tinklo sąsajų (UNI) keliems abonentams. UNI sąsaja gali būti ADSL2 +, VDSL2, maitinimo linija, MoCA ar HPNA, o atstumas iki abonento (10/100 Base-T yra ribojamas iki 100 m, o tai yra 330 pėdų).
Atsižvelgiant į sąsajos prievadų tipą, UN UNI gali nesugebėti tiesiogiai prisijungti prie abonento CPE įrangos. Tokiu atveju JT UNI jungiasi prie tinklo pabaigos (NT), kuri yra galutinėje abonento vietoje. NT nutraukia abonento CPE įrangą, pavyzdžiui, asmeninį kompiuterį, belaidį maršrutizatorių, telefoną, IP vaizdo priedėlį ar priedėlį, RF vaizdo įrašą ir kt.
Iš esmės ONT sujungia ONU ir NT funkcijas viename įrenginyje. Šis dviejų derinys; kartu ONT yra pats ekonomiškiausias sprendimas teikiant GPON paslaugas vietinėms ir vienos šeimos, mažoms ir vidutinėms įmonėms. Tačiau jei klientas universiteto miestelyje yra studentai, nakvynės namai, mokyklos, kolegijos, ligoninės ar įmonės biurai, kur jau nutiestas CAT-5 varinis kabelis, ONU gali būti tinkamesnis sprendimas.
Optinio paskirstymo tinklas
GPON ODN, sudarytas iš vienos rūšies optinio pluošto ir kabelio; optinio pluošto juostiniai kabeliai, jungtys, optinės jungtys, pasyvūs optiniai dalikliai ir pasyvūs šakos komponentai yra labai pasyvūs.
ODN optiniai dalikliai padalija vieną pluoštą į kelis pluoštus, einančius į skirtingus pastatus ir individualius namus. Skaldytuvai gali būti bet kurioje ODN vietoje, pradedant nuo Centrinio biuro (CO) / Vietinės biržos (LE) iki kliento patalpų, ir jie gali būti bet kokio dydžio. Skirstytuvai žymimi kaip [n: m], kur „n“ yra įėjimo skaičius (link OLT) = 1 arba 2, o „m“ yra išėjimų skaičius (link ONT) = 2,4,8,16 , 32,64.
GPON dauginimas / įrėminimas
GPON multipleksavimas arba įrėminimas paaiškinamas šiais veiksniais.
GPON kapsuliavimo metodas (GEM)
Tai duomenų perdavimo schema nurodytame GPON perdavimo konvergencijos sluoksnyje. GEM teikia į ryšį orientuotą, įvairaus ilgio kadravimo mechanizmą, skirtą duomenų paslaugoms perduoti pasyviajame optiniame tinkle (PON). GEM yra sukurtas taip, kad būtų nepriklausomas nuo OLT paslaugų mazgo sąsajos tipo ir nuo UNI sąsajų tipų ONU.
Eismas pasroviui (OLT link ONU / ONT)
Srauto srauto srauto tankinimo funkcijos yra centralizuotos OLT. GEM prievado ID, 12 bitų skaičiaus, kurį OLT priskiria individualiems loginiams ryšiams, pavidalu, identifikuoja GEM rėmus, priklausančius skirtingiems pasroviui priklausantiems loginiams ryšiams. Kiekvienas ONU filtruoja paskesnius GEM rėmus, remdamasis savo GEM prievadų ID, ir apdoroja tik tuos ONEM priklausančius GEM kadrus.
Aukštesnis srautas (ONU / ONT link OLT)
OLT suteikia eismą palaikantiems subjektams ONU pirminio perdavimo galimybę (arba pralaidumo paskirstymą). Šie srautą palaikantys subjektai identifikuojami paskirstymo ID (Alloc-ID). Paskirstymo identifikatorius (Alloc-ID) yra 12 bitų skaičius, kurį OLT priskiria ONU identifikuoti eismo dalyvius. Tai yra aukščiau esančio pralaidumo paskirstymo ONU gavėjas.
Juostos pločio paskirstymas skirtingiems „Alloc-ID“ yra dauginamas laiku, kaip nurodo OLT pralaidumo žemėlapiuose, perduodamuose pasroviui. Kiekviename pralaidumo paskirstyme ONU naudoja GEM prievado ID kaip multipleksavimo raktą, kad identifikuotų GEM rėmus, priklausančius skirtingoms aukščiau esančioms loginėms jungtims.
Perdavimo talpykla (T-CONT) yra ONU objektas, atstovaujantis loginių ryšių grupei. Jis rodomas kaip vienas subjektas, prieš pradedant paskirstyti pralaidumą PON. Remiantis žemėlapių sudarymo schema, paslaugų srautas yra perduodamas į skirtingus GEM prievadus, tada į skirtingus T-CONT.
Žemėlapiai tarp GEM ir T-CONT yra lankstūs. GEM prievadas gali atitikti T-CONT; arba keli GEM prievadai gali atitikti tą patį T-CONT.
G-PON perdavimo konvergencijos sluoksnis (GTC)
G-PON protokolų rinkinio protokolinis sluoksnis, esantis tarp fizinės laikmenos priklausomo (PMD) sluoksnio ir G-PON klientų. GTC sluoksnis yra sudarytas iš GTC rėminimo antrinio sluoksnio ir GTC adaptacijos papildomo sluoksnio.
Žemiau esančia kryptimi GEM rėmai yra vežami GTC naudingojoje apkrovoje, kuri atkeliauja į visus ONU. ONU kadravimo papildomas sluoksnis ištraukia rėmus, o GEM TC adapteris filtruoja rėmus pagal jų 12 bitų „Port-ID“. GEM kliento funkcijai leidžiama naudoti tik kadrus su atitinkamais prievadų ID.
Aukščiau esančia kryptimi GEM srautas yra perduodamas per vieną ar daugiau T-CONT. OLT priima su T-CONT susijusį perdavimą ir kadrai perduodami į GEM TC adapterį, o po to į GEM klientą.
GTC sluoksnio įrėminimas
Tolesnio kadro trukmė yra 125 mikrosekundės ir yra 38880 baitų ilgio, o tai atitinka duomenų srauto greitį 2.48832 Gbit / s. Žemiau esantis GTC rėmas susideda iš fizinio valdymo bloko pasroviui (PCBd) ir GTC naudingoji apkrovos dalis.
GPON perdavimo konvergencijos kadrai visada yra 125 ms ilgio -
19440 baitai / kadras, skirtas 1244,16 greičiui
38880 baitai / kadras, skirtas 2488,32 greičiui
Kiekvieną GTC rėmą sudaro fizinio valdymo blokas pasroviui + naudingoji apkrova
PCBd yra sinchronizavimas, OAM, DBA informacija ir kt.
Naudingas krovinys gali turėti bankomatų ir GEM skaidinius (vieną arba abu)
Aukščiau esančio GTC kadro trukmė yra 125 μs. „G-PON“ sistemose, turinčiose 1,24416 Gbit / s uplink, aukščiau esančio GTC kadro dydis yra 19 440 baitų. Kiekviename aukščiau esančiame kadre yra keletas perdavimo impulsų, gaunamų iš vieno ar daugiau ONU.
Kiekviename aukščiau esančiame perdavimo žurnale yra aukščiau esančio fizinio sluoksnio pridėtinė (PLOu) sekcija ir vienas ar keli pralaidumo paskirstymo intervalai, susieti su atskirais „Alloc-ID“. Žemiau esantis GTC rėmas pateikia bendrą PON laiko atskaitą ir bendrą valdymo signalizaciją aukštupyje.
GPON naudingos apkrovos
GTC naudingąją gali sudaryti dvi dalys -
Bankomatų skaidinys (Alen * 53 baitų ilgio)
GEM skaidinys (dabar tinkamiausias metodas)
Bankomatų skaidinys
ATM skaidinys pasižymi šiomis savybėmis.
Alenas (12 bitų) nurodytas PCBd.
Alen nurodo 53B langelių skaičių ATM skaidinyje.
Jei Alen = 0, tada ATM skaidinio nėra.
Jei Alen = naudingo krovinio ilgis / 53, tada GEM skaidinio nėra.
ATM ląstelės yra suderintos su GTC rėmeliu.
ONU priima ATM langelius, pagrįstus VPI ATM antraštėje.
GEM skaidinys
GEM skaidinys pasižymi šiomis savybėmis.
Skirtingai nuo ATM langelių, GEM apibrėžti rėmai gali būti bet kokio ilgio.
GEM skaidinyje gali būti bet koks skaičius GEM kadrų.
ONU priima GEM rėmus pagal 12b prievado ID GEM antraštėje.
GPON kapsuliavimo režimas
Bendras BPON skundas buvo neveiksmingumas dėl ATM ląstelių mokesčio. GEM yra panašus į bankomatą. Jis turi pastovaus dydžio HEC apsaugotą antraštę. Tačiau išvengiama didelių pridėtinių verčių leidžiant įvairaus ilgio rėmus. GEM yra bendras - palaikomas bet kokio tipo paketas (ir net TDM). GEM palaiko suskaidymą ir pakartotinį surinkimą.
GEM yra pagrįstas GFP, o antraštėje yra šie laukai -
Naudingo krovinio ilgio indikatorius - naudingo krovinio ilgis baitais.
Prievado ID - identifikuoja tikslą ONU.
Naudingo krovinio tipo indikatorius (GEM OAM, grūsties / suskaidymo indikacija).
Antraštės klaidų taisymo laukas (BCH (39,12,2) kodas + 1b lyginis paritetas)
Prieš perduodant GEM antraštę XOR žymima B6AB31E055.
Ethernet / TDM per GEM
Vežant Ethernet srautą per GEM
Tik MAC rėmelis yra inkapsuluotas (nėra preambulės, SFD, EFD)
MAC rėmelis gali būti suskaidytas (žr. Kitą skaidrę).
Ethernet per GEM
Vežant TDM srautą per GEM -
TDM įvesties buferis apklausiamas kas 125 ms.
PLI baitai TDM įterpiami į naudingo krovinio lauką.
Dėl dažnio poslinkio TDM fragmento ilgis gali skirtis ± 1 baitu.
Kelionės pirmyn ir atgal trukmė, apribota 3 ms.
TDM per GEM
GEM gali suskaidyti savo naudingą krovinį. Pvz., Nenuoseklus Ethernet rėmas, kaip parodyta šioje iliustracijoje.
Tolesnėje iliustracijoje pavaizduotas suskaidytas Ethernet rėmas.
GEM fragmentų naudingoji apkrova dėl vienos iš šių dviejų priežasčių -
1 priežastis - GEM rėmas gali neperžengti GTC rėmo.
2 priežastis - GEM rėmas gali būti iš anksto naudojamas duomenims, kurių jautrumas vėluojama.
GPON šifravimas
OLT užšifruoja, naudodamas AES-128 skaitiklio režime. Šifruojami tik naudingi kroviniai (ne bankomatų ar GEM antraštės). Šifravimo blokai yra suderinti su GTC rėmeliu. Skaičiuoklį bendrina OLT ir visi ONU taip:
46b = 16b vidinis kadras + 30 bitų tarp kadrų.
Vidiniame kadre skaitiklis didinamas kas 4 duomenų baitus.
Atkurkite nulį DS GTC kadro pradžioje.
OLT ir kiekvienas ONU turi susitarti dėl unikalaus simetrinio rakto. „OLT“ prašo ONU slaptažodžio („PLOAMd“). ONU siunčia slaptažodį JAV aiškiai (PLOAMu) -
Raktas atsiųstas 3 kartus už tvirtumą
OLT informuoja ONU apie tikslų laiką pradedant naudoti naują raktą.
„QoS“ - GPON
GPON aiškiai aiškina QoS. Pastovaus ilgio rėmeliai palengvina „QoS“ taikymą atsižvelgiant į laiką. Yra 5 transmisijos konteinerių tipai -
1 tipas - fiksuotas BW.
2 tipas - užtikrintas BW.
3 tipas - paskirta BW + neužtikrinta BW.
4 tipas - geriausios pastangos.
5 tipas - visų aukščiau išvardytų elementų rinkinys.
GEM prideda keletą PON sluoksnio QoS funkcijų -
Suskaidymas įgalina užkirsti kelią dideliems mažo prioriteto kadrams.
PLI - aiškų paketo ilgį galima naudoti eilės sudarymo algoritmams.
PTI bitai rodo grūstis.
Kitame skyriuje suprasime, kas yra „Ethernet“ pasyvusis optinis tinklas.
