FTTH - Guia rápido

Para o acesso às tecnologias de rede, normalmente existem duas formas, ou seja Fixed e o segundo é o Wirelesscaminho. Neste tutorial, discutiremos o método 'Fixo', tecnicamente chamado deFTTH Tecnologia.

O que é FTTH?

Fiber to the Home ou simplesmente FTTHé uma tecnologia que utiliza fibra ótica diretamente do ponto central até as residências (conforme imagem a seguir). Ele fornece serviço de Internet de alta velocidade ininterrupto. Aqui, “H” inclui tanto a casa como a pequena empresa.

FTTH é a solução definitiva de acesso à fibra, onde cada assinante é conectado a uma fibra óptica. As opções de implantação discutidas neste tutorial são baseadas em um caminho de fibra óptica completo doOptical Line Termination (OLT) às instalações do assinante.

Essa escolha facilita serviços e conteúdo de alta largura de banda para cada cliente e garante largura de banda máxima para futuras demandas de novos serviços. Portanto, as opções híbridas envolvendo redes de infraestrutura "parcial" de fibra e "parte" de cobre não estão incluídas.

Como um acesso à casa por fibra, o cenário Fibra para casa (FTTH) é principalmente para a unidade familiar (SFU), fornecendo um número comparativamente pequeno de portas, incluindo os seguintes tipos - POTS, 10/100/1000 BASE- T e RF (18dBmV).

O Método de Fibra Ótica pode ser implantado de duas maneiras: Método Ativo e Método Passivo. A atual implantação em massa de FTTH é baseada no método passivo. Portanto, vamos discutir o Método Passivo em detalhes.

Passive Method - As duas tecnologias típicas usadas neste método são Ethernet Passive Optical Network (EPON) e Gigabit-capable Passive Optical Networks(GPON). Consulte a imagem a seguir.

  • Very high bit rate digital subscriber loop(VDSL) suporta uma taxa de bits máxima de 55 bps. VDSL2 tem melhor QoS e melhor SNR.

  • ADSL (linha de assinante digital assimétrica) suporta uma taxa de bits máxima de 8 Mbps, no entanto, ADSL2 pode ir até 12 Mbps.

  • SHDSL significa symmetric high bit rate digital subscriber line. Quanto maior o diâmetro do telefone, maior a distância que ele pode alcançar. A taxa de transmissão depende do diâmetro do fio telefônico.

  • Integrated service digital network (ISDN) é baseado em rede comutada por circuito.

Por que FTTH?

A fibra oferece uma série de vantagens sobre as tecnologias anteriores (cobre). Os mais importantes são os seguintes -

  • Enorme capacidade de transporte de informações
  • Facilmente atualizável
  • Fácil de instalar
  • Permite serviços totalmente simétricos
  • Reduz os custos de operação e manutenção
  • Cobre distâncias muito longas
  • Forte, flexível e confiável
  • Permite cabos de pequeno diâmetro e leves
  • Seguro e protegido
  • Imune a interferência eletromagnética (EMI)
  • Custo mais baixo

A tabela a seguir lista os serviços avançados que podem ser fornecidos por meio de FTTH junto com sua largura de banda.

Serviços Largura de banda
Download de dados 10 Mbps
VoIP e videoconferência 1 Mbps
Música sob demanda, conteúdo multimídia 2 Mbps
Jogo on line 1 Mbps
SD TV Digital 3 Mbps
TV digital HD 8 Mbps
Canais de TV adicionais 16 Mbps

FTTH vs xDSL

A tabela a seguir mostra uma comparação típica entre dispositivos FTTH e xDSL em termos de largura de banda e distância (alcance máximo) -

Transporte ADSL ADSL2 ADSL2 + VDSL VDSL2 FTTH PON
Max bandwidth D: 8M 12 milhões 24M 55M 100 milhões 100+
U: 1M 3,5 milhões 1M 19M 100 milhões 100+
Distance 3-5KM <= 1,3 km <= 100KM

  • A distância afeta profundamente o desempenho do xDSL.

  • A distância não é um problema para FTTH, pois o alcance máximo é superior a 20 kms.

  • FTTH suporta todos os serviços disponíveis.

Distância e largura de banda

Os pontos a seguir explicam os parâmetros de distância e largura de banda -

  • ISDN - 2B + D = 2 × 64 + 16 = 144 Kbps
  • HDSDN - padrão americano 0,51 mm, 2M máx. 5 km.
  • ADSL - 3-5 km 8 Mbps
  • ADSL2 - 3-5 km 12 Mbps
  • ADSL2 + - 3-5 km 24 Mbps
  • VDSL - ≤ 1,3 km, 55 Mbps; VDSL2 upstream / downstream 100 Mbps

Terminologias FTTH

Vamos agora discutir brevemente sobre as terminologias normalmente associadas ao FTTH.

Distância diferencial da fibra

Uma OLT está conectada a vários ONU / ONTs. A distância diferencial da fibra é a diferença na distância entre a ONU / ONT mais próxima e a mais distante da OLT. No GPON, omaximum differential fiber distance is 20 kms. Isso afeta o tamanho da janela de variação e está de acordo com ITU-T G.983.1.

Alcance Lógico

O alcance lógico é definido como a distância máxima que pode ser percorrida por um determinado sistema de transmissão, independentemente do orçamento óptico. Visto que, Alcance lógico é a distância máxima entre ONU / ONT e OLT, exceto pela limitação da camada física - No GPON, omaximum logical reach is defined as 60 kms.

Atraso médio de transferência de sinal

O atraso médio de transferência do sinal é a média dos valores de atraso upstream e downstream entre os pontos de referência. Este valor é determinado medindo o atraso de ida e volta e depois dividindo por 2. O GPON deve acomodar serviços que exigem um atraso médio de transferência de sinal máximo de 1,5 Ms. Especificamente, o sistema GPON deve ter um tempo de atraso médio de transferência de sinal máximo de menos de 1,5 Ms entre os pontos de referência da TV.

Rede de acesso óptico (OAN)

A Optical Access Network é uma rede de acesso ao lado da rede, também conhecida como SNI (Service Network Interface). As portas up-link da OLT se conectam com o Switch Ring L2 da rede de acesso. Todos os outros componentes intermediários, como ODF / FDMS conectado ao SNI, vêm sob a Rede de Acesso Ótico.

Rede de distribuição óptica (ODN)

Em uma tecnologia PON voltada para o lado downstream, todos os componentes passivos da porta PON da OLT para a porta PON da ONT estão sob a rede de distribuição óptica. Normalmente, Splitter e ODF / FDMS estão nesta categoria.

Terminação de linha óptica (OLT)

Um equipamento de Central Office (CO) fornece ao PON as várias interfaces de rede. Um OLT atende a vários ONTs por meio da transmissão PON Downstream, ou seja, de OLT para ONT geralmente é TDM. O tráfego upstream, ou seja, de ONT para OLT é geralmente TDMA. O sistema PON pode ser simétrico ou assimétrico.

Terminação de rede óptica (ONT) / Unidade de rede óptica (ONU)

Uma terminação de rede óptica é um equipamento nas instalações do cliente que fornece interfaces de usuário ao cliente.

Alcance Físico

O alcance físico é definido como a distância física máxima que pode ser alcançada para um determinado sistema de transmissão. 'Alcance físico' é a distância física máxima entre a ONU / ONT e a OLT. No GPON, são definidas duas opções para o alcance físico: 10 km e 20 km.

Serviço

O serviço é definido como um serviço de rede exigido pelas operadoras. O serviço é descrito por um nome que é claramente reconhecido por todos, independentemente de ser um nome de estrutura de quadro ou um nome geral.

Taxa de bits

GPON visa velocidades de transmissão maiores ou iguais a 1,2 Gbps. Assim, o GPON identifica duas combinações de velocidade de transmissão da seguinte forma -

  • 1,2 Gbps para cima, 2,4 Gbps para baixo
  • 2,4 Gbps para cima, 2,4 Gbps para baixo

A taxa de bits mais importante é 1,2 Gbps upstream e 2,4 Gbps downstream, constituindo quase todas as implementações planejadas e implementadas dos sistemas GPON.

Relação de divisão

Quanto maior a proporção de divisão do GPON, mais econômico é do ponto de vista de custo. No entanto, uma razão de divisão maior implica em maior potência ótica e divisão de largura de banda, o que cria a necessidade de um orçamento de potência maior para suportar o alcance físico.

Split ratios of up to 1:64 are realistic for the physical layer, given current technology. No entanto, antecipando a evolução contínua dos módulos ópticos, a camada TC deve considerar relações de divisão de até 1: 128.

Taxas de dados

PON DS (Mbps) EUA (Mbps)
BPON 155,52 155,52
Amd 1 622,08 155,52
622,08 622,08
Amd 2 1244,16 155,52
1244,16 622,08
GPON 1244,16 155,52
1244,16 622,08
1244,16 1244,16
2488,32 155,52
2488,32 622,08
2488,32 1244,16
2488,32 2488,32
ÉPON 1250 1250
10GEPON + 10312,5 10312,5

PON é Passive Optical Networkcaracterizado com arquitetura de um a vários pontos. Conforme mostrado na imagem a seguir, é composto por Terminal de Linha Ótica (OLT), Unidade de Rede Ótica e Divisor Ótico Passivo.

História da PON

A primeira atividade de Rede Ótica Passiva (PON) foi iniciada pelo grupo FSAN em meados da década de 1990. O padrão inicial cobria a transmissão de 155 Mbps com base no ATM conhecido comoAPON/BPONpadrão. Mais tarde, o padrão foi aprimorado para cobrir 622 Mbps.

Em 2001, o IEEE iniciou o desenvolvimento de um padrão baseado em Ethernet conhecido como EPON.

Em 2001, o grupo FSAN iniciou o desenvolvimento de um padrão de velocidade gigabit, ou seja, GPON, a ser ratificado pelo ITU-T.

Arquitetura de rede PON

A ilustração a seguir mostra a arquitetura de rede do PON -

Onde,

  • SNI - Interface de nó de serviço

  • IFPON - Interface para PON

  • UNI - Interface do Nó do Usuário

Conforme mostrado na ilustração acima, o ODN pode ser configurado com um ou vários divisores com várias cascatas.

PON - Multiplexing

A PON usa WDM para realizar o transporte bidirecional em uma única fibra (veja a ilustração abaixo) -

A fim de distinguir os sinais em duas direções diferentes, duas tecnologias de multiplexação são adotadas, que são -

  • TDM

  • TDMA

Vamos discuti-los em detalhes -

Time Division Multiplexing (TDM)para downstream - é uma técnica de transmissão e recepção de sinais separados em um caminho de sinal comum. Para isso, utiliza chaves sincronizadas em cada extremidade da linha de transmissão; consequentemente, cada sinal aparece na linha apenas uma fração de tempo em um padrão alternado.

Time Division Multiple Access () para upstream - Esta técnica facilita que muitos usuários compartilhem o mesmo canal de frequência, dividindo o sinal em diferentes intervalos de tempo.

PON: Downstream

Broadcasting mode- Os dados downstream são transmitidos para todas as ONUs. Mas, na ONU, apenas o pacote específico é processado, e os demais são descartados.

PON: Upstream (modo TDMA)

A ilustração a seguir descreve o modo TDMA.

A ilustração a seguir mostra as duas tecnologias juntas -

Terminologias PON

A seguir estão as terminologias PON -

  • ODN(Rede de distribuição óptica) - Um ODN realiza a transmissão óptica da OLT para os usuários e vice-versa. Ele utiliza componentes ópticos passivos.

  • OLT (Terminação de linha óptica) - Um OLT é o terminal do provedor de serviço de uma PON e é colocado em um CO ou head end.

  • ONT/ONU(Terminação de rede óptica) - Um ONT é um dispositivo que termina o PON e apresenta interfaces de serviço nativas para o usuário. Um ONT normalmente está localizado nas instalações do cliente.

Rede de acesso PON

A Rede Ótica Passiva (PON) é essencialmente um sistema de acesso baseado em fibra óptica de baixo custo que fornece serviços triple play (voz, vídeo e dados) para os clientes comerciais e residenciais. Além disso, pela topologia simples mostrada na ilustração a seguir, o PON pode funcionar em outras topologias. Por exemplo - Barramento ou linear, divisão distribuída, etc.

Os diferentes tipos de topologia usados ​​dependem do perfil de distribuição do cliente.

Um ONT pode ser conectado a PON de qualquer maneira, desde que -

  • O orçamento óptico de ONT para OLT e vice-versa é atendido.

  • A especificação da distância diferencial máxima entre diferentes ONTs é atendida.

  • O comprimento da fibra de ONT a OLT está dentro da faixa permitida.

  • O limite do número máximo de ONTs que o sistema PON pode suportar não foi excedido.

Módulos passivos em PON

A seguir estão os módulos passivos no sistema PON -

  • WDM Coupler
  • Divisor 1 × N
  • Fibra ótica e cabo
  • Connector
  • ODF/Cabinet/Subrack

Módulos ativos em PON

A seguir estão os módulos ativos no sistema PON -

In OLT −

  • Transmissor de laser (1490 nm)
  • Receptores de laser (1310 nm)
  • Para aplicação CATV
  • Amplificador de laser (1550 nm)
  • EDFA para amplificar o sinal de vídeo

In ONU −

  • X`Power / Bateria para ONU
  • Transmissor de laser (1310 nm)
  • Receptores de laser (1490 nm)
  • Receptores para sinal CATV (1550 nm)

No próximo capítulo, entenderemos o que são Redes Óticas Passivas Gigabit.

GPON (Gigabit Passive Optical Networks) é um sistema óptico para redes de acesso, baseado nas especificações ITU-T G.984Series. Ele pode fornecer um alcance de 20 km com um orçamento ótico de 28dB (mostrado na ilustração a seguir) usando ótica classe B + com proporção de divisão de 1:32.

O sistema GPON suporta as seguintes taxas -

  • 155 Mbps a montante, 1,24416 Gbps a jusante
  • 622 Mbps upstream, 1,24416 Gbps downstream
  • 1.24416 Gbps upstream, 1.24416 Gbps downstream
  • 155 Mbps para cima, 2,48832 Gbps para baixo
  • 622 Mbps para cima, 2,48832 Gbps para baixo
  • 1.24416 Gbps up, 2.48832 Gbps downstream
  • 2,48832 Gbps de upload, 2,48832 Gbps de downstream

GPON suporta encapsulamento ATM e GEM. GEM (método de encapsulamento GPON) oferece suporte a TDM e dados nativos.

Recursos GPON

Esta tecnologia evolutiva é baseada no BPON GEM. A seguir estão seus recursos -

Transmissão a jusante

  • 2,4 Gbps
  • BW para um ONT é suficiente para fornecer vários sinais HDTV
  • QOS permite tráfego sensível a atrasos (voz)

Transmissão upstream

  • 1,24 Gbps
  • BW mínimo pode ser garantido
  • Os intervalos de tempo não utilizados podem ser atribuídos a usuários pesados
  • QoS permite atrasar o tráfego sensível (voz)

Por que GPON?

GPON fornece solução de serviços integrados, como -

  • Suporta serviços Triple Play.

  • Para quebrar o obstáculo da largura de banda do acesso por cabos de par trançado, ele suporta a transmissão de alta largura de banda.

  • Reduz os nós da rede.

  • Suporta cobertura de serviço de até 20 km.

Padrões GPON

Os padrões GPON são baseados nas especificações BPON anteriores. As especificações são -

  • G.984.1 - Este documento descreve as características gerais da rede óptica passiva com capacidade para Gigabit.

  • G.984.2 - Este documento descreve a especificação da camada dependente da mídia física da rede óptica passiva com capacidade para Gigabit.

  • G.984.3 - Este documento descreve a especificação da camada de convergência de transmissão da rede óptica passiva com capacidade para Gigabit.
  • G.984.4 - Este documento descreve a especificação de interface de controle e gerenciamento ONT de rede óptica passiva com capacidade para Gigabit (OMCI).

Arquitetura GPON

GPON OLT atende a vários ONTs por meio da porta PON. A transmissão downstream, ou seja, de OLT para ONT é geralmente TDM; enquanto o tráfego upstream, ou seja, de ONT para OLT, geralmente é TDMA.

O sistema PON pode ser simétrico ou assimétrico. A infraestrutura de PON e fibra também pode ser usada para oferecer suporte a qualquer serviço distributivo unilateral. Por exemplo - Vídeo em um comprimento de onda diferente.

Camada dependente de mídia física GPON

G.984.2 é a especificação da camada física do sistema GPON. A camada física aborda áreas como -

  • Desempenho óptico em termos de taxa de dados.
  • A classe de componentes de fibra óptica.
  • O tempo e o controle da potência óptica.
  • Continue Correção de Erro.

Um dos requisitos básicos de um sistema óptico é fornecer componentes com capacidade suficiente para estender o sinal óptico ao intervalo esperado. Existem três categorias ou classes de componentes, que se baseiam em potência e sensibilidade. As classes de componentes são -

  • Óptica Classe A: 5 a 20dB
  • Óptica Classe B: 10 a 25dB
  • Óptica Classe C: 15 a 30dB

Terminal de linha óptica (OLT)

A OLT fornece a interface de nó de serviço (SNI) (normalmente interfaces de LAN Ethernet de 1 Gbps e / ou 10 Gbps) para a rede central e controla o GPON. O OLT consiste em três partes principais -

  • Função de interface de porta de serviço
  • Função de conexão cruzada
  • Interface de rede de distribuição óptica (ODN)

A ilustração a seguir mostra o diagrama de blocos funcional OLT típico.

PON Core Shell

O shell PON Core consiste em duas partes. A primeira parte éODN interface function e a parte é PON TC function. A função PON TC inclui OAM, controle de acesso à mídia, enquadramento, DBA, delineamento da unidade de dados de protocolo (PDU) para a função de conexão cruzada e para o gerenciamento ONU.

  • Cross-connect shell - Este shell fornece um caminho de comunicação entre o shell do núcleo PON e o shell de serviço.

  • Service shell - Este shell é para tradução entre as interfaces de serviço e a interface do quadro TC da seção PON.

ONU / ONT

o Optical Network Unit(ONU) opera com uma única interface PON ou no máximo duas interfaces para fins de proteção de link. Caso alguma fibra dessas duas fibras seja cortada, a ONU pode ser acessada através de outra fibra. Isso é chamado de proteção PON ou Proteção de Link. A proteção de link também é conhecida comolink aggregation, que pode proteger o link e, ao mesmo tempo, pode agregar o tráfego também.

O serviço MUX e DEMUXfunção conecta os dispositivos do cliente ao lado PON. O Terminal de Rede Ótica (ONT) é projetado para uso de um único assinante, enquanto a ONU (Unidade de Rede Ótica) é projetada para uso de vários assinantes. Os divisores permitem que o PON seja compartilhado por até 128 ONTs ou ONUs.

Interfaces ONT / ONU

O terminal de rede óptica (ONT), que é conectado ao OLT no lado do uplink para a interface de rede de serviço, tem muitas portas de interface de rede do usuário. Normalmente, haverá quatro portas FE / GE para UNI.

  • UNI Ports for Residential ONT - Normalmente, as interfaces de serviço do assinante, como Internet de alta velocidade 10 / 100Base-T (HSI) e vídeo sobre IP, RF coaxial para sistemas de sobreposição de vídeo RF e interfaces de telefone FXS analógicas para voz VoIP PSTN.

  • UNI ports for a business ONT - Além do acima, também pode incluir roteadores 10/100 / 100Base-T e interfaces de switches L2 / L3 e PABX DS1 / E1 para sistemas principais.

A unidade de rede óptica (ONU) termina a fibra GPON e tem muito mais interface de rede de usuário (UNI) para vários assinantes. A interface UNI pode serADSL2+, VDSL2, Power Line, MoCA ou HPNA, e a distância até o assinante (10/100 Base-T é limitada a 100 m, que é 330 pés).

De acordo com o tipo de portas de interface, UN UNIpode não conseguir se conectar diretamente a um equipamento CPE de assinante. Nesse caso, o UNI se conecta a uma terminação de rede (NT), que é colocada na localização final do assinante. O NT termina o equipamento CPE do assinante, como um PC, roteador sem fio, telefone, set-top box de vídeo IP ou set-top box, vídeo RF, etc.

Essencialmente, um ONT combina a função de uma ONU e de um NT em um único dispositivo. Esta combinação dos dois; Juntos, o ONT é a solução mais econômica para fornecer serviços GPON para empresas locais e unifamiliares, pequenas e médias empresas. No entanto, se um cliente no campus como estudantes, albergues, escolas, faculdades, hospitais ou escritórios corporativos, onde já existe um cabo de cobre CAT-5 for colocado, a ONU pode servir como uma solução mais adequada.

Rede de Distribuição Ótica

O GPON ODN, que consiste em um cabo e fibra ótica de modo único; os cabos de fita de fibra óptica, emendas, conectores ópticos, divisores ópticos passivos e componentes de ramificação passivos são muito passivos.

Os divisores óticos ODN dividem a fibra única em várias fibras que vão para diferentes edifícios e residências. Os divisores podem ser colocados em qualquer local do ODN, desde o Escritório Central (CO) / Central Local (LE) até as instalações do cliente e podem ser de qualquer tamanho. Os divisores são designados como [n: m], onde 'n' é o número de entrada (para OLT) = 1 ou 2, e 'm' é o número de saídas (para ONT) = 2,4,8,16 , 32,64.

Multiplex / Framing GPON

A multiplexação ou enquadramento GPON é explicada com os seguintes fatores.

Método de encapsulamento GPON (GEM)

É o esquema de transporte de dados na camada de convergência de transmissão GPON especificada. O GEM fornece um mecanismo de enquadramento de comprimento variável orientado para conexão para o transporte de serviços de dados pela rede óptica passiva (PON). O GEM é projetado para ser independente do tipo de interface do nó de serviço na OLT, bem como dos tipos de interfaces UNI nas ONUs.

Tráfego Downstream (OLT para ONU / ONT)

Para downstream traffic, as funções de multiplexação de tráfego são centralizadas na OLT. Um GEM Port-ID, na forma de um número de 12 bits atribuído pela OLT às conexões lógicas individuais, identifica os quadros GEM que pertencem a diferentes conexões lógicas downstream. Cada ONU filtra os quadros GEM downstream com base em seus IDs de porta GEM e processa apenas os quadros GEM que pertencem à ONU.

Tráfego Upstream (ONU / ONT para OLT)

As entidades portadoras de tráfego dentro da ONU recebem oportunidade de transmissão upstream (ou alocação de largura de banda) pela OLT. Essas entidades portadoras de tráfego são identificadas peloallocation IDs(Alloc-IDs). O identificador de alocação (Alloc-ID) é um número de 12 bits que a OLT atribui a uma ONU para identificar uma entidade portadora de tráfego. É um receptor de alocações de largura de banda upstream dentro da ONU.

As alocações de largura de banda para diferentes Alloc-IDs são multiplexadas no tempo, conforme especificado pela OLT nos mapas de largura de banda transmitidos downstream. Dentro de cada alocação de largura de banda, a ONU usa o GEM Port-ID como uma chave de multiplexação para identificar os quadros GEM que pertencem a diferentes conexões lógicas upstream.

UMA Transmission container(T-CONT) é um objeto ONU que representa um grupo de conexões lógicas. Ele aparece como uma entidade única para o propósito de atribuição de largura de banda upstream no PON. Com base no esquema de mapeamento, o tráfego de serviço é transportado para diferentes portas GEM e, em seguida, para diferentes T-CONTs.

O mapeamento entre a porta GEM e o T-CONT é flexível. Uma porta GEM pode corresponder a um T-CONT; ou várias portas GEM podem corresponder ao mesmo T-CONT.

Camada de Convergência de Transmissão G-PON (GTC)

Uma camada de protocolo do conjunto de protocolos G-PON que está posicionada entre os physical media dependent(PMD) e os clientes G-PON. A camada GTC é composta pela subcamada de enquadramento GTC e pela subcamada de adaptação GTC.

No sentido downstream, os frames GEM são transportados na carga útil GTC, que chegam a todas as ONUs. A subcamada de enquadramento ONU extrai os quadros e o adaptador GEM TC filtra os quadros com base em seu Port-ID de 12 bits. Apenas os quadros com os Port-IDs apropriados são permitidos na função de cliente GEM.

Na direção upstream, o tráfego GEM é transportado por um ou mais T-CONTs. O OLT recebe a transmissão associada ao T-CONT e os quadros são encaminhados para o adaptador GEM TC e depois para o cliente GEM.

GTC Layer Framing

o downstream frametem uma duração de 125 microssegundos e 38880 bytes de comprimento, o que corresponde à taxa de dados de downstream de 2,48832 Gbit / s. O quadro GTC a jusante consiste no bloco de controle físico a jusante (PCBd) e na seção de carga útil GTC.

Os frames de Convergência de Transmissão GPON têm sempre 125 Msec de comprimento -

  • 19440 bytes / quadro para taxa de 1244,16
  • 38880 bytes / quadro para taxa de 2488,32

Cada quadro GTC consiste em Bloco de Controle Físico a jusante + carga útil

  • PCBd contém sincronização, OAM, informações de DBA, etc.

A carga útil pode ter partições ATM e GEM (uma ou ambas)

o upstream GTC framea duração é 125 μs. Em sistemas G-PON com uplink de 1.24416 Gbit / s, o tamanho do quadro GTC upstream é de 19.440 bytes. Cada quadro a montante contém uma série de rajadas de transmissão provenientes de uma ou mais ONUs.

Cada rajada de transmissão upstream contém uma seção de overhead da camada física upstream (PLOu) e um ou mais intervalos de alocação de largura de banda associados aos Alloc-IDs individuais. O quadro GTC downstream fornece a referência de tempo comum para o PON e a sinalização de controle comum para o upstream.

GPON Payloads

A carga útil do GTC tem potencialmente duas seções -

  • Partição ATM (Alen * 53 bytes de comprimento)
  • Partição GEM (agora método preferido)

Partição ATM

A partição ATM possui as seguintes características.

  • Alen (12 bits) é especificado no PCBd.
  • Alen especifica o número de células 53B na partição ATM.
  • Se Alen = 0, então nenhuma partição ATM.
  • Se Alen = comprimento da carga útil / 53, não há partição GEM.
  • As células ATM são alinhadas ao quadro GTC.
  • ONUs aceitam células ATM com base em VPI no cabeçalho ATM.

Partição GEM

A partição GEM possui as seguintes características.

  • Ao contrário das células ATM, os quadros delineados por GEM podem ter qualquer comprimento.
  • Qualquer número de quadros GEM pode estar contido na partição GEM.
  • ONUs aceitam quadros GEM com base em 12b Port-ID no cabeçalho GEM.

Modo de encapsulamento GPON

Uma reclamação comum contra o BPON foi a ineficiência devido ao imposto sobre células ATM. GEM é semelhante ao ATM. Possui cabeçalho protegido por HEC de tamanho constante. No entanto, ele evita grande sobrecarga, permitindo quadros de comprimento variável. GEM é genérico - qualquer tipo de pacote (e até mesmo TDM) é compatível. GEM suporta fragmentação e remontagem.

GEM é baseado em GFP, e o cabeçalho contém os seguintes campos -

  • Indicador de comprimento de carga útil - comprimento de carga útil em bytes.
  • ID da porta - identifica a ONU alvo.
  • Indicador de tipo de carga útil (GEM OAM, indicação de congestionamento / fragmentação).
  • Campo de correção de erro de cabeçalho (código BCH (39,12,2) + 1b paridade par)

O cabeçalho GEM é XOR'ed com B6AB31E055 antes da transmissão.

Ethernet / TDM sobre GEM

Ao transportar tráfego Ethernet sobre GEM

  • Apenas o quadro MAC é encapsulado (sem preâmbulo, SFD, EFD)
  • O frame MAC pode estar fragmentado (veja o próximo slide).

Ethernet sobre GEM

Ao transportar tráfego TDM sobre GEM -

  • Buffer de entrada TDM pesquisado a cada 125 msec.
  • Bytes PLI de TDM são inseridos no campo de carga útil.
  • O comprimento do fragmento TDM pode variar em ± 1 Byte devido ao desvio de frequência.
  • Latência de ida e volta limitada por 3 ms.

TDM sobre GEM

GEM pode fragmentsua carga útil. Por exemplo, quadro Ethernet não fragmentado, conforme mostrado na ilustração a seguir.

A ilustração a seguir descreve um quadro Ethernet fragmentado.

Cargas úteis de fragmentos GEM por um dos seguintes dois motivos -

Reason 1 - O quadro GEM não pode ultrapassar o quadro GTC.

Reason 2 - O quadro GEM pode ser antecipado para dados sensíveis a atrasos.

Criptografia GPON

OLT criptografa usando AES-128 no modo contador. Apenas a carga útil é criptografada (não os cabeçalhos ATM ou GEM). Os blocos de criptografia são alinhados ao quadro GTC. O contador é compartilhado pela OLT e todas as ONUs da seguinte forma -

  • 46b = 16b intraquadro + 30 bits interquadro.
  • O contador intra-frame aumenta a cada 4 bytes de dados.
  • Redefina para zero no início do quadro DS GTC.

OLT e cada ONU deve concordar em uma chave simétrica única. OLT pede uma senha à ONU (em PLOAMd). ONU envia senha dos EUA de forma clara (em PLOAMu) -

  • Chave enviada 3 vezes para robustez

OLT informa a ONU sobre o tempo preciso para começar a usar a nova chave.

QoS - GPON

GPON trata QoS explicitamente. Quadros de comprimento constante facilitam o QoS para aplicações sensíveis ao tempo. Existem 5 tipos de contêineres de transmissão -

  • Tipo 1 - BW fixo.
  • Tipo 2 - BW garantido.
  • Tipo 3 - BW alocado + BW não garantido.
  • Tipo 4 - melhor esforço.
  • Tipo 5 - superconjunto de todos os itens acima.

GEM adiciona vários recursos de QoS da camada PON -

  • A fragmentação permite a preempção de grandes quadros de baixa prioridade.
  • PLI - comprimento explícito de pacote pode ser usado por algoritmos de enfileiramento.
  • Os bits PTI carregam indicações de congestionamento.

No próximo capítulo, entenderemos o que é Rede Ótica Passiva Ethernet.

o Ethernet Passive Optical Network(EPON) é um PON encapsulado de dados com Ethernet e pode oferecer capacidade de 1 Gbps a 10 Gbps. EPON segue a arquitetura original de um PON. Aqui, o DTE conectado ao tronco da árvore e chamado deOptical Line Terminal (OLT) conforme mostrado na ilustração a seguir.

Geralmente está localizado no provedor de serviços, e os ramos DTE da árvore conectados são chamados Optical Network Unit(ONU), localizada nas instalações do assinante. Os sinais da OLT passam por um divisor passivo para atingir a ONU e vice-versa.

Ethernet na primeira milha

O processo de padronização começou quando um novo grupo de estudo chamou Ethernet in the First Mile(EFM) foi fundada em novembro de 2000, tendo como principais objetivos o estudo de fibra Ethernet ponto-a-multiponto (P2MP) com Ethernet de cobre. Ethernet sobre fibra ponto a ponto (P2P) e sobre um mecanismo operacional de rede, Administração e Manutenção (OAM) para facilitar a operação e solução de problemas da rede. O grupo de trabalho EFM encerra o processo de normalização com a ratificação doIEEE Std 802.3ah em junho de 2004.

Um produto da EFM (Ethernet na primeira milha). Uma tecnologia PON baseada em Ethernet. É baseado em um padrão principal - IEEE 802.3ah. Baseado no protocolo de controle multiponto (MPCP), definido como uma função dentro da subcamada de controle MAC, para controlar o acesso a uma topologia P2MP.

A base do protocolo EPON / MPCP está na subcamada de emulação ponto a ponto (P2P). Sua taxa de transmissão é → simétrica 1,25 G; distância ： 10KM / 20KM; proporção do divisor:> 1:32. O EFM aponta muitas vantagens do EPON baseado em Ethernet como tecnologia central, incluindo maturidade de protocolos, tecnologia simples, flexibilidade de extensão e orientação ao usuário.

O sistema EPON não escolhe hardware ATM e equipamentos SONET caros, tornando-o compatível com a rede Ethernet existente. Ele simplifica a estrutura do sistema, diminui os custos e se torna flexível para atualização. Os fornecedores de equipamentos se concentram na otimização da função e praticidade.

BPON ATM Systems

Os sistemas baseados em ATM BPON provaram ser muito ineficientes, uma vez que a grande maioria do tráfego na rede de acesso consiste em grandes quadros IP e tamanhos variáveis. Ele criou a oportunidade para o desenvolvimento de EPON baseado em Ethernet pura,GigE password enjoying QoSe integração econômica com outros equipamentos Ethernet emergentes. Com o tempo, a Ethernet provou ser o transportador ideal para o tráfego IP.

Consequentemente, o padrão IEEE 802.3ah 802.3 instruiu o grupo de trabalho "Ethernet na primeira milha" com o desenvolvimento de padrões para redes de acesso ponto a ponto e ponto a multiponto, este último indicando Ethernet PON. EPON atualmente faz parte do padrão Ethernet.

O desenvolvimento de Rede Óptica Passiva (GPON), ou seja, padrão equipado com Gigabit (série G.984) realmente começou após as propostas do FSAN members (Quantum Bridge, Al)para uma solução ATM / Ethernet PON. Gbps, que é independente do protocolo, não era muito popular no grupo de trabalho IEEE 802.3ah. A FSAN decidiu perseguir isso como um padrão competitivo diferente do ITU.

EPON e GPON baseiam-se fortemente em G.983, o padrão de BPON, quando se trata de conceitos gerais que funcionam bem (operando PON Optical Distribution Network(ODN), plano de comprimento de onda e aplicação). Ambos oferecem sua própria versão de aprimoramentos para acomodar frames IP / Ethernet de melhor tamanho a taxas variáveis ​​Gbps.

Rede de acesso especificada do padrão Ethernet IEEE 802.3ah e também conhecida como Ethernet na Primeira Milha. A seção cinco do IEEE802.3ah compõe o IEEE Std 802.3 que corresponde à definição de serviços e elementos de protocolo. Ele permite a troca de quadros de formato IEEE 802.3 entre estações em uma rede de acesso de assinante.

Conceito de EPON

EFM introduziu o conceito de EPON no qual uma topologia de rede ponto-a-multiponto (P2MP) é implementada com divisores ópticos passivos. No entanto, a fibra Ethernet ponto a ponto oferece a maior largura de banda a um custo razoável. A fibra Ethernet ponto a multiponto oferece largura de banda relativamente alta a um custo menor. O objetivo do IEEE Std 802.3ah era estender a aplicação de Ethernet para incluir redes de assinantes de acesso para fornecer um aumento significativo no desempenho, minimizando os custos de operação e manutenção do equipamento.

A conclusão do padrão IEEE 802.3ah EFM expande significativamente o alcance e o alcance do transporte Ethernet para uso em redes de acesso e metrô. Este padrão permite aos provedores de serviço uma variedade de soluções flexíveis e econômicas para o fornecimento de serviços Ethernet de banda larga nas redes de acesso e metrô.

EFM cobre uma família de tecnologias que diferem no tipo de mídia e velocidade de sinalização - é projetado para ser implantado nas redes de um tipo ou vários (s) mídia FSM, bem como interagir com mídia mista 10/100/1000/10000 Mb / s redes Ethernet. Qualquer topologia de rede definida em IEEE 802.3 pode ser usada nas instalações do assinante e depois conectada a uma rede de acesso de assinante Ethernet. A tecnologia EFM permite que diferentes tipos de topologias alcancem o máximo de flexibilidade.

IEEE Std 802.3ah

IEEE Std 802.3ah inclui especificações para redes de acesso Ethernet do assinante e IEEE Std 802.3ah EPON suporta uma taxa nominal de cerca de 1 Gb / s (expansível até 10 Gb / s) para cada canal. Estes são definidos por dois comprimentos de onda: adownstream wavelength e um para o compartilhado upstream direção entre os dispositivos do usuário.

EFM suporta links full duplex, para que um controle de acesso de mídia simplificado full duplex (MAC) possa ser definido. A arquitetura Ethernet divide a camada física em umPhysical Medium Dependent (PMD), Physical Medium Attachment (PMA), e Physical Coding Sublayer (PCS).

O EPON implementa uma topologia de rede P2MP com extensões apropriadas para o controle MAC de subcamada e subcamada de reconciliação e fibra óptica sob camadas dependentes do meio físico (PMD) para oferecer suporte a essa topologia.

Camada física

Para topologias P2MP, EFM introduziu uma família de sistemas de sinalização para a camada física que são derivados de 1000BASE-X. No entanto, inclui extensões do RS, PCS e PMA, com um opcionalforward error correction(FEC) capacidade. As subcamadas 1000BASE-X PCS e PMA mapeiam as características da interface. A subcamada PMD (incluindo MDI) os serviços esperados pela reconciliação de subpêlo. 1000BASE-X pode ser estendido para suportar outras mídias full duplex - requer apenas que o ambiente seja consistente com o nível de PMD.

Interface de carga média (MDI)

É a interface entre o PMD e a mídia física. Ele descreve os sinais, a mídia física e as interfaces mecânicas e elétricas.

Dependente do meio físico (PMD)

O PMD é responsável pela interface com o meio de transmissão. O PMD gera sinais elétricos ou ópticos dependendo da natureza do meio físico conectado. Conexões 1000BASE-X sobre PON para pelo menos 10 quilômetros e 20 quilômetros (subcapa 1000BASE-PX10 e 1000BASE-PX20 PMD) fornecem P2MP.

Em uma Ethernet PON, os sufixos D e U indicam PMD em cada extremidade do link, que transmite nessas direções e recebe na direção oposta, ou seja, um único PMD downstream é identificado como 1000BASE-PX10-D e upstream 1000BASE-PX10 U PMD. As mesmas fibras são usadas simultaneamente em ambas as direções.

Um PMD 1000BASE-PX-U ou 1000BASE-PX-D PMD é conectado ao PMA 1000BASE-X apropriado e é compatível com o MDI. O PMD é opcionalmente combinado com recursos de gerenciamento que podem ser acessados ​​por meio da interface de gerenciamento. Para permitir as possibilidades de atualização no caso de 10 km ou 20 km Pons, ambos 1000BASE-PX20-D 1000BASE-PX10 PMD e PMDU são interoperáveis ​​um com o outro.

Anexo de meio físico (PMA)

O PMA inclui as funções de transmissão, recebimento, recuperação de relógio e alinhamento. O PMA fornece um meio independente para o PCS oferecer suporte ao uso de uma variedade de séries de mídia física orientada a bits. A subcamada de codificação física (PCS) compreende funções de bits de codificação. A interface PCS éGigabit media independent interface (GMII), que fornece uma interface uniforme para a subcamada de Reconciliação para todas as implementações de 1000 Mb / s PHY.

Interface independente de mídia Gigabit (GMII)

A interface GMII se refere à interface entre o Gigabit MAC layer e a physical layer. Ele permite vários DTE combinados com uma variedade de implementações do gigabit de velocidadephysical layer. A interface de serviço PCS permite que 1000BASE-X PCS transfira informações de e para um cliente PCS. Os clientes PCS incluem MAC (através do subcapa de reconciliação) e repetidor. A interface PCS é definida precisamente como Gigabit Media Independent Interface (GMII).

o Reconciliation sublayer(RS) garante a correspondência dos sinais GMII definindo o meio de controle de acesso de serviço. GMII e RS são usados ​​para fornecer mídia independente, de forma que uma mídia idêntica de controlador de acesso possa ser usada com qualquer tipo de cobre e PHY óptico.

Camada de enlace de dados (controle MAC multiponto)

O protocolo de controle MAC foi especificado para suportar e novas funções a serem implementadas e adicionadas ao padrão ao mesmo tempo. É o caso do protocolo de controle multiponto (MPCP). O protocolo de gerenciamento para P2MP é uma das funções definidas pelo Multi-Point Control Protocol.

A funcionalidade de controle de MAC multiponto é implementada para acessar dispositivos do assinante contendo dispositivos de camada física ponto a multiponto. Normalmente, as jurisdições de emulação de MAC fornecem um serviço ponto a ponto entre a OLT e a ONU, mas uma instância adicional agora está incluída com um objetivo de comunicação para todas as ONUs de uma vez.

MPCP (protocolo de controle multiponto)

O MPCP é muito flexível e fácil de implementar. MPCP usa cinco tipos de mensagens (cada mensagem é um quadro de controle MAC) e ONU / ONT relata vários limites de pacote, OLT concede em um limite de pacote - sem sobrecarga de delineamento.

O MPCP indica sistema entre uma OLT e ONUs associados a uma porção PON Ponto-a-Multi-Ponto (P2MP) para permitir a transmissão produtiva de informações no cabeçalho UPSTREAM.

MPCP executa as seguintes funções -

  • O MPCP controla o processo de descoberta automática.
  • Atribuição de timeslot / largura de banda para ONTs.
  • Referência de tempo fornecida para sincronizar ONTs.

MPCP introduziu cinco novas mensagens de controle MAC -

  • Portão, Relatório
  • REQ registrado
  • Register
  • ACK registrado
  • Auto Discovery

Resumo da sequência de descoberta de mensagens

A ilustração a seguir descreve o Resumo da sequência de descoberta de mensagens.

DBA EPON

No EPON, a comunicação entre OLT e ONY é considerada como downstream, OLT transmite dados downstream para ONT usando toda a largura de banda e, na outra extremidade, o ONT recebe as chamas usando informações disponíveis em quadros Ethernet. O upstream de ONT para OLT está usando comunicação de canal único, o que significa que um canal será usado por vários ONTs, o que significa colisão de dados.

Para evitar esse problema, é necessário um esquema de alocação de largura de banda eficaz, que pode atribuir recursos igualmente aos ONTs, garantindo ao mesmo tempo a QoS, esse esquema é conhecido como Dynamic Bandwidth Allocation(DBA) algoritmo. O DBA usa mensagens de relatório e porta para construir um cronograma de transmissão a ser transmitido aos ONTs.

Características DBA

Um recurso importante do EPON é fornecer serviços diferentes com QoS ideal e alocação eficaz de largura de banda usando alocação de DBA diferente para atender à demanda de aplicativos atuais e futuros.

Atualmente, a seguir estão os dois tipos diferentes de algoritmos de DBA disponíveis para o EPON -

  • O primeiro é para acomodar as flutuações do tráfego.
  • O segundo é fornecer QoS para diferentes tipos de tráfego.

As outras características são evitar colisões de quadros, gerenciamento de tráfego em tempo real por meio de QoS e gerenciamento de largura de banda para cada assinante, juntamente com diminuição do atraso no tráfego de baixa prioridade.

Formato de quadro EPON

A operação do EPON é baseada na Ethernet MAC e os frames EPON são baseados nos frames GbE, mas as extensões são necessárias -

  • Clause 64 - Multi-Punta Control PPDUs rotocol. Este é o protocolo de controle que implementa a lógica necessária.

  • Clause 65- Emulação ponto a ponto (reconciliação). Isso faz com que o EPON pareça um link ponto a ponto e os MACs do EPON tenham algumas restrições especiais.

  • Em vez de CSMA / CD, eles transmitem quando concedidos.

  • O tempo através da pilha MAC deve ser constante (durações de ± 16 bits).

  • A hora local precisa deve ser mantida.

Cabeçalho EPON

Ethernet padrão começa com um preâmbulo 8B essencialmente livre de conteúdo -

  • 7B de uns e zeros alternados 10101010
  • 1B de SFD 10101011

Para ocultar o novo cabeçalho PON, EPON substitui alguns dos bytes do preâmbulo.

LLID field contém os seguintes fatores -

MODE (1b) −

  • Sempre 0 para ONU
  • 0 para unicast OLT, 1 para multicast / broadcast OLT

Actual Logical Link ID (15b) −

  • Identifica ONUs registradas
  • 7FFF para transmissão

CRC protege de SLD (byte 3) através de LLID (byte 7).

Segurança

Downstream traffic transmite para todas as ONUs, então fica fácil para um usuário malicioso reprogramar a ONU e capturar os quadros desejados.

Upstream trafficnão foi exposto a outras ONUs, portanto, a criptografia não é necessária. Não considere os extratores de fibra porque o EPON não fornece nenhum método de criptografia padrão, mas -

  • Pode complementar com IPsec ou MACsec e
  • Muitos fornecedores adicionaram mecanismos proprietários baseados em AES.

BPON usou um mecanismo chamado churning - Churning era uma solução de hardware de baixo custo (chave 24b) com várias falhas de segurança, como -

  • O motor era linear - ataque simples de texto conhecido.
  • A chave 24b acabou sendo derivável em 512 tentativas.

Portanto, G.983.3 adicionou suporte AES, que agora é usado no GPON.

QoS - EPON

Muitos aplicativos PON requerem alta QoS (por exemplo, IPTV) e EPON deixa QoS para camadas superiores, como -

  • Tags de VLAN.
  • Bits P ou DiffServ DSCP.

Além disso, há uma diferença crucial entre LLID e Port-ID -

  • Sempre há 1 LLID por ONU.
  • Há 1 porta-ID por porta de entrada - pode haver muitas por ONU.
  • Isso torna o QoS baseado em porta simples de implementar na camada PON.

EPON vs GPON

A tabela a seguir ilustra os recursos comparativos de EPON e GPON -

GPON (ITU-T G.984) EPON (IEEE 802.3ah)
Downlink/Uplink 2,5G / 1,25G 1.25G / 1.25G
Optical Link Budget Classe B +: 28dB; Classe C: 30dB PX20: 24dB
Split ratio 1:64 -> 1: 128 1:32
Actual downlink bandwidth 2200 ~ 2300 Mbps 92% 980 Mbps 72%
Actual Uplink bandwidth 1110 Mbps 950 Mbps
OAM Função OMCI completa + PLOAM + OAM incorporado Função OAM flexível e simples
TDM service & synchronized clock function TDM nativo, CESoP CESoP
Upgradeability 10G 2,5G / 10G
QoS A programação do DBA contém T-CONT, PORTID; consertar largura de banda / largura de banda garantida / largura de banda sem garantia / largura de banda de melhor esforço Suporte DBA, QoS é compatível com LLID e VLAN
Cost Custo 10% ~ 20% maior do que o EPON atualmente, e quase o mesmo preço em grande volume -

A imagem a seguir mostra as diferentes estruturas de EPON e GPON -

A ilustração a seguir descreve a avaliação XPON.

A tabela a seguir explica os diferentes métodos de avaliação XPON.

Modo Multiplex Tecnologia Típica
Method A TDM 40G TDM PON OFDM PON
Method B WDM PtP WDM
Method C TDM + WDM 40G TWDM PON NG-EPON

Após o desenvolvimento do GPON, FSAAN e ITU-T começaram a trabalhar no NG-PON com os seguintes recursos -

  • Produto de baixo custo
  • Grande Capacidade
  • Ampla Cobertura
  • Compatibilidade com versões anteriores

NG-PONs são divididos em duas fases por FSAN com base na demanda e tecnologia de aplicação atual -

  • NG PON1- NGPON1 é compatível com versões anteriores de ODNs GPON legados. NG-PON1 tem um sistema 10G assimétrico com 10G downstream / download e 2,5G upstream / upload speed. Este NG-PON1 é um sistema TDM PON aprimorado da GPON.

  • NG PON2 - NGPON2 é uma avaliação de PON de longo prazo, que pode dar suporte e também ser implantada nos novos ODNs.

Existem muitas maneiras de desenvolver NG-PON2 ao contrário de NG-PON1 para melhorar a taxa de largura de banda de 10G para 40G -

  • Usando a tecnologia TDM igual à usada para NG-PON1.

  • WDM PON (usando multiplexação por divisão de comprimento de onda grosso (CWDM) ou multiplexação por divisão de comprimento de onda densa (DWDM).

  • ODSM PON (TDMA + WDMA).

  • OCDMA PON (usando tecnologia CDMA).

  • O-OFDMA PON (usando tecnologia FDMA).

Coexistência - NG-PON1

A principal característica do NG-PON1 é fornecer largura de banda maior do que GPON ao mesmo tempo. Deve ser compatível com as versões anteriores da rede GPON existente, o que reduzirá o custo da operadora. Este NG-PON definido pelo FSAN e ITU-T é conhecido comoXG-PON1.

FSAN e ITU-T definiram as seguintes taxas de dados para XG-PON1 -

  • Taxa de dados downstream - 10G
  • Taxa de dados upstream - 2,5 G

A taxa de dados upstream de 2,5 G é o dobro da taxa de dados upstream do GPON. Além de todos os elementos do GPON, ODN (rede de distribuição óptica) pode ser reutilizado na rede XG-PON1.

Ao adicionar apenas uma placa downstream 10G no GPON OLT existente, o GPON foi aprimorado para XG-PON1.

Arquitetura de rede e coexistência

Conforme descrito acima, o XG-PON1 é um aprimoramento do GPON existente que pode suportar diferentes implantações GPON, como -

  • Arquitetura ponto-a-multiponto (P2MP) do GPON
  • Fibra para casa (FTTH)
  • Fibra para a célula (FTTCell)
  • Fibra para o edifício (FTTB)
  • Fibra até o meio-fio (FTTCurb)
  • Fibra para o gabinete (FTTCabinet)

A ilustração a seguir mostra as diferentes implantações GPON, que podem ser aprimoradas ainda mais com XG-PON1 -

Geralmente, existem dois tipos de implantações -

  • Implantação de Green Field
  • Implantação de Brown Field

O campo verde é usado onde uma nova implantação completa é necessária, enquanto na implantação do campo marrom, a infraestrutura existente será usada. Portanto, para as implantações de Brown Field (apenas de rede GPON), o XG-PON1 pode ser usado. Caso a rede de cobre precise ser substituída pela rede de fibra, então ela será considerada na Rede Green Field, pois a rede existente será substituída pela nova rede completamente.

Camada física

As especificações da camada física para XG-PON1 foram quebradas em outubro de 2009 e publicadas em março de 2010 pela ITU-T. O comprimento de onda a jusante de 1575-1580 nm é selecionado por FSAN. Banda C. A banda L e a banda O foram comparadas na seleção do comprimento de onda upstream, mas a banda C foi eliminada devido à sobreposição com canais de vídeo RF. Visto que não havia proteção de banda suficiente disponível na banda L e, devido a isso, a mesma também foi eliminada e todas as comparações com relação aos prós e contras da banda O foram escolhidas porque O + tem maior exigência nos filtros.

Item Especificações
Fibra ótica ITU-T G.652
Plano de comprimento de onda upstream 1260 a 1280 nm
Plano de comprimento de onda downstream 1575 a 1580 nm
Orçamento de energia

XG-PON1: 14 a 29dB

XG-PON2: 16 a 31 dB
Taxa de dados

Upstream: 2,48832 Gbps

Downstream: 9,95328 Gbps
Máximo alcance físico 20 Km
Alcance lógico máximo 60 km

De acordo com a tabela acima, a taxa de downstream de XG-PON1 é de 10 Gbps com a taxa de dados de 9,5328 Gbps para manter a consistência com taxas ITU-T típicas, que é diferente de IEEE 10GE-PON, que é 10,3125 Gbps.

Camada htc

A camada de transmissão (TC Layer) é conhecida como camada de convergência de transmissão XGTC (XG-PON1), que otimiza o mecanismo básico de processamento. A camada de convergência de transmissão aprimora a estrutura de enquadramento, o mecanismo de ativação e o DBA.

O aprimoramento na estrutura de enquadramento do XG-PON1 ocorre ao alinhar o design do quadro e do campo com os limites das palavras, combinando a taxa de XG-PON1. O mecanismo DBA é mais flexível com a atualização, enquanto o mecanismo de ativação segue o mesmo princípio do GPON.

As duas características importantes das camadas XGTC são -

  • Economia de energia
  • Security

A criptografia de dados era um recurso opcional no GPON, enquanto no xG-PON1 existem três métodos de autenticação -

  • O primeiro é baseado no ID de registro (ID lógico)

  • O segundo é baseado em canais OMCI (herdados de GPON)

  • O terceiro é baseado nos protocolos IEEE 802.1x, que é um novo esquema de autenticação bidirecional.

A criptografia upstream e a criptografia downstream-multicast também são fornecidas na camada XGTC.

Gestão e Configuração

Para gerenciamento e configuração, a recomendação ITU-T (G.984.4) foi adotada no XG-PON1, que também é compatível com versões anteriores do GPON. Como o GPON usa a tecnologia OMCI para gerenciamento e configuração, da mesma forma o XG-PON1 usa mais ou menos 90% dela com pequenas alterações no ITU-T (G.984.4).

Em ambos os casos (para GPON e XG-PON1), onde a tecnologia de camada inferior é adotada, não é uma grande preocupação no que diz respeito ao serviço. O fator importante é configurar o canal da Camada 2 para o encaminhamento adequado dos dados de serviço. Toda a configuração L2 do lado da rede ao lado do usuário é coberta pelo modelo OMCI L2.

O modelo OMCI L2 é usado para ambas as tecnologias, ou seja, GPON e XG-PON1, pois a definição para o lado da rede e o lado do usuário é a mesma para ambas as tecnologias.

Interoperabilidade

A parte mais impressionante do GPON e do XG-PON1 é a interoperabilidade. O XG-PON1 é compatível com versões anteriores do GPON, em outras palavras, um ONT / ONU conectado com GPON OLT pode funcionar com o XG-PON1 OLT também. Um grupo foi estabelecido em 2008 pela FSAN, que é conhecido como OISG (OMSI Implementation Study Group).

Este grupo foi restrito a estudar as recomendações (G.984.4) para interoperabilidade OMCI para gerenciamento de ONT e canal de controle (OMCC), gerenciamento de QoS, configuração multicast, atualizações de versão S / W e configuração L2. O número oficial de [G.984.4] é [ITU-T G.impl984.4] e também é chamado de guia de implementação OMCI.

WDM-PON

A ilustração a seguir é para WDM-PON, que também mostra uma série de grades de guia de onda (AWGs). Eles são usados ​​para o comprimento de onda MUX e DEMUX.

P2MP WDM-PON

No WDM-PON, diferentes comprimentos de onda são necessários para diferentes ONT. Cada ONT obtém um comprimento de onda exclusivo e desfruta dos recursos de largura de banda do comprimento de onda. Em outras palavras, o WDM-PON funciona em uma lógicaPoint-to-Multi Point (P2MP) topologia.

No WDM-PON, AWG deve estar entre OLT e ONT. Cada porta do AWG é dependente do comprimento de onda e o transceptor óptico em cada ONT transmite sinais ópticos em um comprimento de onda especificado determinado pela porta no AWG.

Na tecnologia WDM, os transceptores com comprimentos de onda especificados são chamados colored optical transceivers e o transceptor, que pode ser usado para qualquer comprimento de onda, é conhecido como colorless transceiver. Há uma complexidade de usar transceptores ópticos coloridos, cujo serviço de processamento está provisionando e planejando armazenamento.

Os componentes AWG são sensíveis à temperatura devido a isso, existem certos desafios para WDMPON como lidar com a consistência em tempo real entre o comprimento de onda dos transceptores ópticos e a porta AWG de conexão e entre os comprimentos de onda da porta no AWG local (no CO) e a porta no AWG remoto.

ODSM-PON

No ODSM-PON, a rede permanece inalterada do CO para as instalações do usuário, exceto uma mudança, que é o divisor WDM ativo. Um divisor WDM será colocado entre o OLT e o ONT, substituindo o divisor passivo. Em ODSM-PON, o downstream adota WDM, significa que os dados para ONT usam diferentes comprimentos de onda para ONT diferente e em upstream, ODSN-PON adota tecnologias dinâmicas TDMA + WDMA.

Padrões XGPON

A tabela a seguir descreve os padrões XGPON.

Tempo de Liberação Versão
G.987 2010.01 1.0
2010.10 2.0
2012.06 3,0
G.987.1 2010.01 1.0
G.987.1Amd1 2012.04 1.0amd1
G.987.2 2010.01 1.0
2010.10 2.0
G.987.2Amd1 2012.02 2.0amd1
G.987.3 2010.10 1.0
G.987.3Amd1 2012.06 1.0amd1
G.988 2010.10 1.0
G.988Amd1 2011.04 1.0amd1
G.988Amd2 2012.04 1.0amd2

GPON - Padronização ITU e FSAN em 2005, em conformidade com os padrões da série G.984 ×.

NGPON1 −

  • Os padrões G.987 / G.988 XGPON foram lançados em 2011.

  • Ele padronizou o XGPON com 2,5 Gbps upstream / 10 Gbps downstream.

  • GPON e XGPON usam comprimentos de onda diferentes para coexistir em uma rede.

NGPON2 −

  • Não considere ser compatível com a rede ODN existente, um padrão mais aberto de tecnologia PON.

  • Agora concentre-se em WDM PON e 40G PON.

Principais recursos do XG-PON1

A tabela a seguir descreve os principais recursos do XG-PON1.

Item Requerimento Observação
Velocidade downstream (DS) Nominal 10 Gbit / s
Velocidade upstream (EUA) Nominal 2,5 Gbit / s XG-PON com velocidade US de 10 Gbit / s é denotado como XGPON2. É para estudo futuro.
Método de Multiplexação TDM (DS) / TDMA (EUA)
Perda de orçamento 29 dB e 31 dB (classes nominais) A aula estendida é para estudos futuros.
Relação de divisão Pelo menos 1:64 (1: 256 ou mais na camada lógica)
Distância da fibra 20 km (60 km ou mais distância lógica)
Coexistência Com GPON (1310/1490 nm) Com RF-Video (1550 nm)

Classe de potência óptica XG-PON

A tabela a seguir descreve a perda mínima e máxima da classe de potência óptica do XG-PON.

Classe 'Nominal1' (classe N1) Classe 'Nominal2' (classe N2) Classe 'Extended1' (classe E1) Classe 'Extended2' (classe E2)
Perda mínima 14 dB 16 dB 18 dB 20 dB
Perda máxima 29 dB 31dB 33 dB 35 dB

Neste capítulo, vamos entender o que são Razões Divididas, Alcance Máximo e Gerenciamento de Tráfego na Rede de Distribuição Ótica (ODN).

A atenuação de potência óptica máxima permitida entre as portas ópticas OLT para a entrada ONT é de 28dB, utilizando os chamados elementos de rede óptica Classe B. ODN Classe A, B e C são diferenciados principalmente na 'saída de potência do transmissor óptico' e 'sensibilidade do receptor óptico de taxa de bits. A Classe A oferece o menor orçamento óptico e a Classe C oferece o maior, embora em termos de custo estejam na mesma ordem. Para taxa de divisão máxima de 1:64, a ótica Classe B é comumente implantada em bases comerciais.

A comparação das ópticas das classes A, B e C ODN é mostrada na tabela abaixo -

Comparação de ODN Classe A, B e Ótica C

S.No. Parâmetro Unidade Classe A Classe B Classe C Observações
1 Faixa de atenuação (ITU-T Rec. G.982) dB 5 - 20 10-25 15-30
2 2488 Mbps downstream direction
2.1 OLT Transmitter
2.1.1 Potência média lançada MIN dBm 0 +5 +3 Fibra única
2.1.2 Potência média lançada MAX dBm +4 +9 +7 Fibra única
2.1.3 Potência média lançada MIN dBm 0 +5 +3 Fibra dupla
2.1.4 2.1.4 Potência média lançada MAX dBm +4 +9 +7 Fibra dupla
2.2 ONU Receiver
2.2.1 Sensibilidade mínima dBm -21 -21 -28 Fibra única
2.2.2 Sobrecarga mínima dBm -1 -1 -8 Fibra única
2.2.3 Sensibilidade mínima dBm -21 -21 -28 Fibra dupla
2.2.4 Sobrecarga mínima dBm -1 -1 -8 Fibra dupla
3 1244 Mbps upstream direction
3.1 ONU Transmitter
3.1.1 Potência média lançada MIN dBm -3 -2 +2 Fibra única
3.1.2 Potência média lançada MAX dBm +2 +3 +7 Fibra única
3.1.3 Potência média lançada MIN dBm -3 -2 +2 Fibra dupla
3.1.4 Potência média lançada MAX dBm +2 +3 +7 Fibra dupla
3.2 OLT Receiver
3.2.1 Sensibilidade mínima dBm -24 -28 -29 Fibra única
3.2.2 Sobrecarga mínima dBm -3 -7 -8 Fibra única
3.2.3 Sensibilidade mínima dBm -24 -28 -29 Fibra dupla
3.2.4 Sobrecarga mínima dBm -3 -7 -8 Fibra dupla

Divisão de Sinal Ótico

Uma única fibra a partir do OLT é dividida por divisores ópticos passivos para atender 64 ONTs nas instalações do cliente. A mesma fibra transporta fluxos de bits down-stream (OLT para ONT) e up-stream (ONT para OLT), a saber, 2,488 Mbps / 1490 nm (janela de 1480 - 1500nm) e 1,244 Mbps / 1310 nm (janela de 1260-1360 nm) .

Sobreposição RF para serviços de TV

Os sinais de TV (derivados de um Head End de satélite) são opcionalmente transmitidos em um terceiro comprimento de onda ótico de 1550 nm na mesma fibra (ou adicional) introduzida no sistema FTTx por meio de um subsistema RF Overlay. O sinal CATV pode ser acoplado ao sinal GPON após amplificação por EDFA. Os sinais RF CATV modulados no comprimento de onda de 1550 nm. Ele é extraído por meio de uma função De-mux, embutido no ONT e roteado para conexão de serviço backplane para o STB / TV.