FTTH - EPON

FTTH - EPON

Ethernet Passive Optical Network (EPON) er PON umlykja gögn með Ethernet og getur boðið 1 Gbps til 10 Gbps getu. EPON fylgir upprunalegum arkitektúr PON. Hér tengdist DTE við skottinu á trénu og kallaði sem Optical Line Terminal (OLT) eins og sýnt er á eftirfarandi mynd.

Það er venjulega staðsett hjá þjónustuveitunni og tengd DTE útibú trésins eru kölluð Optical Network Unit (ONU), staðsett í húsnæði áskrifanda. Merki frá OLT fara í gegnum óvirka skerandi til að ná ONU og öfugt.

Ethernet í fyrstu mílunni

Stöðlunarferlið hófst þegar nýr rannsóknarhópur, sem kallaður var Ethernet í First Mile (EFM), var stofnaður í nóvember 2000 og hafði sem meginmarkmið rannsókn á Ethernet-punkt-til-fjölpunkta (P2MP) trefjum með Ethernet kopar. Ethernet over point-to-point (P2P) trefjar og yfir netstýringarkerfi, Administration and Maintenance (OAM) til að auðvelda netrekstur og bilanaleit. EFM vinnuhópurinn lýkur eðlilegu ferli með fullgildingu IEEE Std 802.3ah í júní 2004.

Vara af EFM (Ethernet í fyrstu mílunni). PON tækni byggð á Ethernet. Það er byggt á Major staðli - IEEE 802.3ah. Byggt á Multi-Point Control Protocol (MPCP), skilgreint sem fall innan MAC stjórnunar undirlagsins, til að stjórna aðgangi að P2MP grannfræði.

Grunnurinn að EPON / MPCP samskiptareglum liggur í punkti-til-benda (P2P) eftirlíkingu undirlagsins. Flutningshraði þess er → samhverft 1,25G; vegalengd ： 10 KM / 20 KM; skerandi hlutfall ：> 1:32. EFM bendir á marga kosti EPON sem byggir á Ethernet sem kjarnatækni, þar með talin bókun þroska, einföld tækni, framlengingar sveigjanleiki og stilla notendum.

EPON kerfið velur ekki dýran hraðbanka vélbúnað og SONET búnað sem gerir það samhæft við núverandi Ethernet net. Það einfaldar uppbyggingu kerfisins, lækkar kostnað og gerir sig sveigjanlegan í uppfærslu. Tækjasalar einbeita sér að því að hámarka virkni og framkvæmanleika.

BPON hraðbankakerfi

BPON hraðbanka-byggð kerfi hafa reynst mjög óhagkvæm þar sem mikill meirihluti umferðar um aðgangsnetið samanstendur af stórum IP römmum og breytilegum stærðum. Það hefur skapað tækifæri til þróunar á hreinu Ethernet-byggðu EPON, GigE lykilorði sem njóta QoS og hagkvæmrar samþættingar við annan nýjan Ethernet búnað. Ethernet hefur með tímanum reynst kjörinn flutningsmaður fyrir IP-umferð.

Samkvæmt því leiðbeindi IEEE 802.3ah staðli 802.3 „Ethernet í First Mile“ vinnuhópnum um þróun staðla fyrir punkt-til-lið og punkt-til-fjölpunkta aðgangsnet, en það síðarnefnda gefur til kynna Ethernet PON. EPON er sem stendur hluti af Ethernet staðlinum.

Þróun óvirkra sjóntaugakerfis (GPON) þ.e. Gigabit-búinn staðli (G.984 röð) hefur raunverulega byrjað eftir tillögur FSAN meðlima (Quantum Bridge, Al) um ATM / Ethernet PON lausn. Gbps, sem er óháð siðareglunum, var ekki mjög vinsæll innan vinnuhópsins IEEE 802.3ah. FSAN hefur ákveðið að fylgja þessu eftir sem öðrum samkeppnisstaðli en ITU.

EPON og GPON draga mikið úr G.983, staðlinum fyrir BPON, þegar kemur að almennum hugmyndum sem virka vel (rekstur PON Optical Distribution Network (ODN), bylgjulengd áætlun og notkun). Þau bjóða bæði upp á sína eigin útgáfu af aukahlutum til að koma til móts við IP / Ethernet ramma í betri stærð á breytilegum hraða Gbps.

IEEE 802.3ah Ethernet staðlað tilgreint aðgangsnet og það einnig þekkt sem Ethernet í fyrstu mílunni. Hluti fimm í IEEE802.3ah samanstendur af IEEE Std 802.3 sem samsvarar skilgreiningunni á þjónustu og samskiptareglum. Það gerir það kleift að skiptast á ramma IEEE 802.3 sniða milli stöðva í aðgangsneti áskrifenda.

Hugtakið EPON

EFM hefur kynnt hugmyndina um EPON þar sem P2MP netkerfisfræði er beitt með aðgerðalausum sundrara. Hins vegar býður Ethernet benda-til-lið trefjar mesta bandbreiddina á sanngjörnu verði. Ethernet benda til margra punkta trefjar veitir tiltölulega mikla bandbreidd með lægri kostnaði. Tilgangurinn með IEEE Std 802.3ah var að auka umsókn Ethernet til að fela í sér aðgang áskrifendanets til að veita umtalsverða aukningu á afköstum og lágmarka búnaðskostnað við rekstur og viðhald.

Niðurstaða IEEE 802.3ah EFM staðalsins stækkar verulega svið og ná til Ethernet flutninga til notkunar í aðgangs- og neðanjarðarnetum. Þessi staðall gerir þjónustuaðilum kleift margvíslegar sveigjanlegar og hagkvæmar lausnir fyrir veitingu breiðbands Ethernet þjónustu í aðgangi og neðanjarðarlestakerfi.

EFM nær yfir fjölskyldu tækni sem er mismunandi að gerð fjölmiðla og merkishraða - hún er hönnuð til að vera sett á netkerfi af gerð eða margfeldi (r) FSM fjölmiðla sem og hafa samskipti við blandaða 10/100/1000/10000 Mb / s Ethernet netkerfi. Hægt er að nota sérhverjar netfræðilegar greiningar sem skilgreindar eru í IEEE 802.3 í húsnæði áskrifanda og síðan tengdar við Ethernet áskrifendur aðgangsnet. EFM-tæknin gerir kleift að fá mismunandi tegundir af grannfræði til að ná hámarks sveigjanleika.

IEEE Std 802.3ah

IEEE Std 802.3ah inniheldur upplýsingar um Ethernet aðgangsnet áskrifanda og IEEE Std 802.3ah EPON styður nafnhraða um 1 Gb / s (stækkanlegt til 10 Gb / s) fyrir hverja rás. Þetta er skilgreint með tveimur bylgjulengdum: bylgjulengd niður fyrir og og fyrir sameiginlega andstreymisstefnu milli notendatækja.

EFM styður fulla tvíhliða hlekki, svo að hægt sé að skilgreina fullan tvískiptan aðgang að stjórnun fjölmiðla (Media Access Control). Ethernet arkitektúr skiptir líkamlegu lagi í líkamlegu miðlungs háði (PMD), líkamlegu miðlungs viðhengi (PMA) og líkamlegu kóðunarundirlagi (PCS).

EPON útfærir P2MP netkerfi með viðeigandi viðbótum á undirhúðu og sátt undir undirlagsstýringu MAC, og ljósleiðara undir lögfræðilegum miðlungs háðum lögum (PMD) til að styðja þessa grannfræði.

Líkamleg lag

Fyrir P2MP grannfræði kynnti EFM fjölskyldu merkjakerfa fyrir líkamlega lagið sem eru unnar úr 1000BASE-X. Hins vegar felur það í sér viðbyggingar á RS, PCS og PMA, með valfrjálsri framvirkri leiðréttingargetu (FEC). 1000BASE-X PCS og PMA undirlagarar kortleggja einkenni viðmótsins. PMD undirlagið (þ.m.t. MDI) þjónustan sem sást er undir sokkinn. Hægt er að framlengja 1000BASE-X til að styðja við aðra fulla tvíhliða fjölmiðla - þarf aðeins að umhverfið sé í samræmi við stig PMD.

Miðlungs hleðslutæki (MDI)

Það er viðmótið milli PMD og líkamlegra fjölmiðla. Það lýsir merkjum, eðlisfræðilegum miðlum og vélrænni og rafmagns viðmóti.

Líkamlegur miðlungs háður (PMD)

PMD er ábyrgt fyrir tengi við sendimiðilinn. PMD býr til raf- eða sjónmerki eftir eðli líkamlega miðilsins sem er tengdur. 1000BASE-X tengingar yfir PON til að minnsta kosti 10 km og 20 km (undirfatnaður 1000BASE-PX10 og 1000BASE-PX20 PMD) veita P2MP.

Í PON Ethernet benda viðskeyti D og U til PMD í hvorum enda hlekkjarins, sem sendir í þessar áttir og fær í gagnstæða átt, þ.e.a.s., einn downstream PMD er auðkenndur sem 1000BASE-PX10-D og andstreymis 1000BASE-PX10 U PMD. Sömu trefjar eru notaðar samtímis í báðar áttir.

1000BASE-PX-U PMD eða 1000BASE-PX-D PMD er tengt við viðeigandi PMA 1000BASE-X og til að styðja í gegnum MDI. PMD er valfrjálst ásamt stjórnunaraðgerðum sem hægt er að nálgast í stjórnunarviðmótinu. Til að leyfa uppfærslumöguleika þegar um er að ræða 10 km eða 20 km Pons eru bæði 1000BASE-PX20-D 1000BASE-PX10 PMD og PMDU hægt að nota saman.

Líkamlegt miðlungs viðhengi (PMA)

PMA felur í sér sendingu, móttöku, endurheimt klukku og samræma aðgerðir. PMA veitir sjálfstæða miðju leið fyrir PCS til að styðja notkun á ýmsum bita-stilla líkamlega fjölmiðla röð. Undirlag líkamlegrar kóðunar (PCS) samanstendur af bitaaðgerðum í kóða. PCS viðmótið er Gigabit fjölmiðla óháð viðmót (GMII), sem veitir samræmt viðmót að undirlagi Viðreisnar fyrir allar útfærslur á 1000 Mb / s PHY.

Sjálfstætt viðmót Gigabit fjölmiðla (GMII)

Viðmótið GMII vísar til viðmótsins milli Gigabit MAC lagsins og líkamlega lagsins. Það gerir kleift DTE blandað með ýmsum útfærslum úr hraða gigabit líkamlegu laginu. PCS þjónustuviðmótið gerir 1000BASE-X PCS kleift að flytja upplýsingar til og frá PCS viðskiptavini. Viðskiptavinir PCS eru meðal annars MAC (í gegnum undirfatnað sátta) og hríðskotabyssa. PCS viðmótið er skilgreint nákvæmlega sem Gigabit Media Independent Interface (GMII).

Viðreisn undirlagið (RS) tryggir samsvörun GMII merkja sem skilgreina stjórnun miðils fyrir þjónustu. GMII og RS eru notaðir til að útvega sjálfstæða miðla þannig að hægt sé að nota sömu aðgangsstýringarmiðla með hvers konar kopar og sjón-PHY.

Gagnatengilag (Multipoint MAC stjórn)

MAC stjórnunarferli var tilgreint til að styðja og nýjar aðgerðir til að útfæra og bæta við staðalinn á sama tíma. Það er tilfellið um fjölpunkta stýringarferli (MPCP). Stjórnun samskiptareglna við P2MP er ein af þeim aðgerðum sem skilgreindar eru með fjölpunkta stýringarreglunni.

Margpunkta MAC stjórnunaraðgerðin er útfærð til að fá aðgang að tækjum áskrifanda sem innihalda líkamlega lag tæki sem benda til fjölpunkta. Algengt er að lögsöguumhverfi MAC-eftirbreytni bjóði til þjónustu sem berst á milli OLT og ONU, en aukatilvik er nú innifalið með samskiptamarkmið fyrir alla ONU í einu.

MPCP (Multi-Point Control Protocol)

MPCP er mjög sveigjanlegt, auðvelt í framkvæmd. MPCP notar fimm tegundir skilaboða (hver skilaboð eru MAC stýrikerfi) og ONU / ONT skýrir frá mörgum pakkamörkum, OLT veitir pakkamörk - engin afmörkun kostnaðar.

MPCP gefur til kynna kerfið milli OLT og ONU sem tengjast PONMP-hluta-til-fjölpunktahluta (PONMP) til að heimila afkastamikla sendingu upplýsinga í UPSTREAM fyrirsögninni.

MPCP sinnir eftirfarandi aðgerðum -

• MPCP stjórnar ferli sjálfvirkra uppgötvana.

• Timeslot / Bandwidth verkefni til ONTs.

• Tímasetning Tilvísun til að samstilla ONT.

MPCP hefur kynnt fimm ný MAC stjórnunarskilaboð -

• Hlið, skýrsla

• Skráð REQ

• Skráðu þig

• Skráð ACK

• Sjálfvirk uppgötvun

Samantekt um röð uppgötvana skilaboða

Eftirfarandi mynd sýnir myndatöku samantektar um skilaboð uppgötvunar.

DBA EPON

Í EPON er litið á samskiptin milli OLT og ONY sem downstream, OLT útvarpa gögnum í downstream í átt að ONT með því að nota allan bandbreiddina og í öðrum endanum fær ONT framsögurnar með upplýsingum sem eru fáanlegar um Ethernet ramma. Andstreymi frá ONT til OLT er að nota samskipta rás, þýðir að ein rás verður notuð af mörgum ONT, sem þýðir árekstur gagna.

Til að forðast þetta vandamál þarf skilvirkt úthlutunarkerfi bandbreiddar, sem getur úthlutað auðlindum jafnt til ONTs eins og á sama tíma og tryggt QoS, þetta kerfi er þekkt sem DBA-reiknirit Dynamic Bandwidth Allocation. DBA notar skýrslu- og hliðarskilaboð til að byggja upp sendingaráætlun sem miðlað verður til ONT-kerfanna.

Einkenni DBA

Mikilvægur eiginleiki EPON er að veita mismunandi þjónustu með besta QoS og skilvirka úthlutun bandbreiddar með því að nota mismunandi DBA úthlutun til að mæta eftirspurn núverandi og framtíðar forrita.

Eftirfarandi eru tvær mismunandi gerðir af DBA reikniritum sem eru tiltækar fyrir EPON -

• Sú fyrri er til móts við sveiflur í umferðinni.

• Annað er að veita QoS fyrir mismunandi gerðir af umferð.

Önnur einkenni eru að forðast rammaárekstur, stjórnun rauntímaumferðar í gegnum QoS og stjórnun bandbreiddar fyrir hvern áskrifanda ásamt minnkandi seinkun á umferð með litla forgangsröðun.

EPON rammasnið

EPON aðgerð er byggð á Ethernet MAC og EPON rammar eru byggðir á GbE ramma, en eftirnafn er þörf -

• Ákvæði 64 - PDU-er fyrir fjölpunktaeftirlit með bókun. Þetta er stjórnunarprotokollurinn sem innleiðir nauðsynlega rökfræði.

• Ákvæði 65 - Eftirbreytni frá punkti til punktar (sátt). Þetta gerir það að verkum að EPON lítur út eins og punktur til punktur hlekkur og EPON MAC hafa nokkur sérstök takmörkun.

• Í staðinn fyrir CSMA / CD senda þeir þegar þeir eru veittir.

• Tími í gegnum MAC stafla verður að vera stöðugur (± 16 bita lengd).

• Halda þarf nákvæma staðartíma.

EPON haus

Standard Ethernet byrjar með í rauninni innihaldslausri 8B formála -

• 7B til skiptis og núll 10101010

• 1B af SFD 10101011

Til að fela nýja PON hausinn skrifar EPON yfir hluta af formálabætunum.

LLID reiturinn inniheldur eftirfarandi þætti -

MODE (1b) -

• Alltaf 0 fyrir ONU

• 0 fyrir OLT unicast, 1 fyrir OLT multicast / broadcast

Raunverulegt rökrétt tengiliður (15b) -

• Auðkennir skráða ONU

• 7FFF til útvarps

CRC verndar frá SLD (bæti 3) í gegnum LLID (bæti 7).

Öryggi

Eftirfarandi umferð sendir út til allra ONU, svo það verður auðvelt fyrir illgjarn notandi að endurforrita ONU og handtaka tilskilinn ramma.

Andstreymisumferð hefur ekki orðið fyrir öðrum ONU, svo ekki er þörf á dulkóðun. Íhugaðu ekki trefjarartæki þar sem EPON býður ekki upp á neina staðlaða dulkóðunaraðferð, heldur -

• Getur bætt við IPsec eða MACsec og

• Margir söluaðilar hafa bætt við sérgerðum AES-byggðum kerfum.

BPON notaði vélbúnað sem kallast ólgandi - Churning var ódýr vélbúnaðarlausn (24b lykill) með nokkrum öryggisgöllum, svo sem -

• Vélin var línuleg - einföld árás þekktra texta.

• 24b lykill reyndist vera afleiðanlegur í 512 tilraunum.

Þess vegna bætti G.983.3 við AES stuðningi, sem nú er notaður í GPON.

QoS - EPON

Mörg PON forrit þurfa mikla QoS (td IPTV) og EPON skilur QoS eftir í hærri lögum eins og -

• VLAN merki.

• P bitar eða DiffServ DSCP.

Til viðbótar við þetta er sköpum munur á LLID og Port-ID -

• Það er alltaf 1 LLID á hverja ONU.

• Það er 1 höfn auðkenni fyrir hverja inntakshátt - það geta verið margir á hverja ONU.

• Þetta gerir QoS sem byggir á höfn einfalt í framkvæmd í PON laginu.

EPON vs GPON

Eftirfarandi tafla sýnir samanburðareinkenni EPON og GPON -

Eftirfarandi mynd sýnir mismunandi uppbyggingu EPON og GPON -