Fiber to the Home (FTTH) est la solution d'accès par fibre optique ultime où chaque abonné est connecté à une fibre optique. Les options de déploiement décrites dans ce didacticiel sont basées sur un chemin de fibre optique complet de l'OLT jusqu'aux locaux de l'abonné. Ce choix permet de fournir des services et du contenu à haut débit à chaque client et garantit une bande passante maximale pour les futures demandes des nouveaux services. Par conséquent, les options hybrides impliquant des réseaux d'infrastructure «en partie» en fibre et en «partie» en cuivre ne sont pas incluses.
La distance différentielle de fibre est la différence de distance entre l'unité ONU / ONT la plus proche et la plus éloignée de l'OLT.
En GPON, la distance différentielle maximale des fibres est de 20 km. Cela affecte la taille de la fenêtre de télémétrie et assure la conformité avec [UIT-T G.983.1].
La portée logique est définie comme la distance maximale pouvant être atteinte pour un système de transmission particulier, quel que soit le budget optique. La portée logique est la distance maximale entre ONU / ONT et OLT, sauf pour la limitation de la couche physique.
Dans GPON, la portée logique maximale est définie à 60 km.
Le retard moyen de transfert de signal est la moyenne des valeurs de retard amont et aval entre les points de référence. Cette valeur est déterminée en mesurant le délai aller-retour, puis en divisant par 2.
GPON doit prendre en charge les services qui nécessitent un délai de transfert de signal moyen maximal de 1,5 ms. Un système GPON doit avoir un temps de retard de transfert de signal moyen maximum inférieur à 1,5 ms entre les points de référence TV.
L'OAN est l'ensemble des liaisons d'accès partageant les mêmes interfaces côté réseau et prises en charge par les systèmes de transmission d'accès optique. L'OAN peut inclure un certain nombre d'ODN connectés au même OLT.
Dans le contexte PON, un arbre de fibres optiques dans le réseau d'accès, complété par des séparateurs de puissance ou de longueur d'onde, des filtres ou d'autres dispositifs optiques passifs.
Un périphérique qui termine le point de terminaison commun (racine) d'un ODN. Implémente ensuite un protocole PON tel que celui défini par [UIT-T G.984]; puis adapte les PONPDU pour les communications de liaison montante via l'interface de service du fournisseur.
L'OLT fournit des fonctions de gestion et de maintenance pour l'ODN et les ONU sous-tendus.
Un dispositif d'abonné unique qui termine l'un quelconque des points d'extrémité distribués (feuille) d'un ODN, met en œuvre un protocole PON et adapte les PDU PON aux interfaces de service d'abonné. Un ONT est un cas particulier d'une ONU.
Terme générique désignant un périphérique qui termine l'un des points d'extrémité distribués (feuille) d'un ODN, met en œuvre un protocole PON et adapte PON PDU.
La portée physique est définie comme la distance physique maximale pouvant être atteinte pour un système de transmission particulier. Depuis, la «portée physique» est la distance physique maximale entre l'unité ONU / ONT et l'OLT. Cependant, dans GPON, deux options sont définies pour la portée physique: 10 km et 20 km. On suppose que 10 km est la distance maximale sur laquelle FP-LD peut être utilisé dans l'unité ONU pour des débits binaires élevés tels que 1,25 Gbit / s ou plus.
Les services en FTTH sont définis comme un service réseau requis par les opérateurs. Le service est décrit par un nom clairement reconnu par tout le monde, qu'il s'agisse d'un nom de structure de trame ou d'un nom général.
GPON vise des vitesses de transmission supérieures ou égales à 1,2 Gbit / s. En conséquence, GPON identifie deux combinaisons de vitesses de transmission comme suit -
- 1,2 Gbps en hausse, 2,4 Gbps en baisse
- 2,4 Gbps en hausse, 2,4 Gbps en baisse
Le débit binaire le plus important est de 1,2 Gbps en hausse, 2,4 Gbps en baisse, constituant la quasi-totalité du déploiement déployé et prévu des systèmes GPON.
Plus le rapport de division est grand pour GPON, plus il est économique du point de vue des coûts. Cependant, un rapport de division plus important implique une plus grande puissance optique et une plus grande division de la bande passante, ce qui crée la nécessité d'un budget de puissance accru pour prendre en charge la portée physique. Des rapports de division allant jusqu'à 1:64 sont réalistes pour la couche physique, compte tenu de la technologie actuelle. Cependant, en prévision de l'évolution continue des modules optiques, la couche TC doit prendre en compte des rapports de division allant jusqu'à 1: 128.
Avantages de la fibre optique -
- Très longues distances
- Solide, flexible et fiable
- Permet des câbles de petit diamètre et légers
- Sûr et sécurisé
- Immunité aux interférences électromagnétiques (EMI)
- Moindre coût
Différents modules / composants de la technologie PON sont -
- Coupleur WDM
- Séparateur 1 × N
- Fibre optique et câble
- Connector
- ODF/Cabinet/Subrack
Les modules / composants actifs dans la technologie PON sont -
In OLT −
- Émetteur laser (1490 nm) et
- Récepteurs laser (1310 nm)
For CATV application −
- Amplificateur laser (1550 nm) et
- EDFA pour amplifier le signal vidéo
In ONU −
- Alimentation / batterie pour ONU
- Émetteur laser (1310 nm)
- Récepteurs laser (1490 nm)
- Récepteurs pour signal CATV (1550 nm)
La forme complète de GPON est - Réseau optique passif Gigabit
GPON est un système optique pour les réseaux d'accès, basé sur les spécifications ITU-T série G.984. Il peut fournir une portée de 20 km avec un budget optique de 28 dB en utilisant des optiques de classe B + avec un rapport de division de 1:32.
Les fonctionnalités les plus connues de GPON sont répertoriées ci-dessous.
Downstream transmission −
- 2.4Gbps
- BW pour un ONT est suffisant pour fournir plusieurs signaux HDTV
- QOS permet un trafic sensible au retard (voix)
Upstream transmission −
- 1 24 Gbit / s
- Un BW minimum peut être garanti
- Les plages horaires inutilisées peuvent être attribuées aux gros utilisateurs
- QOS permet un trafic sensible au retard (voix)
Les normes GPON s'appuient sur les spécifications BPON précédentes. Ces spécifications sont toutes énumérées ci-dessous -
G.984.1 - Ce document décrit les caractéristiques générales du réseau optique passif à capacité Gigabit.
G.984.2 - Ce document décrit la spécification de la couche dépendant du support physique du réseau optique passif à capacité Gigabit.
G.984.3 - Ce document décrit la spécification de la couche de convergence de transmission réseau optique passive à capacité Gigabit.
G.984.3 - Ce document décrit la spécification de la couche de convergence de transmission réseau optique passive à capacité Gigabit.
Les systèmes GPON ont essentiellement les mêmes composants physiques qui sont configurés de la même manière que dans les autres réseaux PON. Bien entendu, les produits développés pour les systèmes GPON sont spécifiquement conçus pour GPON et ne sont pas interchangeables avec les engrenages EPON ou BPON.
Les systèmes GPON ont également les mêmes capacités de base que les autres systèmes PON. Les principales différences dans l'architecture sont GPON dans le débit de données. Les méthodes d'encapsulation Gigabit GPON permettent de transporter une variété de services, notamment ATM, TDM voix et Ethernet.
L'une des exigences de base d'un système optique est de fournir des composants avec une capacité suffisante pour étendre le signal optique à la plage attendue. Il existe trois catégories ou classes de composants basées sur la puissance et la sensibilité.
Les classes de composants sont -
- Optique de classe A: 5 à 20 dB
- Optique de classe B: 10 à 25 dB
- Optique de classe C: 15 à 30 dB
La forme complète d'EPON est - Ethernet Passive Optical Network.
Le réseau optique passif Ethernet (EPON) est un PON qui encapsule les données avec Ethernet et peut offrir une capacité de 1 Gbps à 10 Gbps. EPON suit l'architecture originale d'un PON. Ici, l'ETTD connecté au tronc de l'arbre et appelé comme terminal de ligne optique (OLT).
Il est généralement situé chez le fournisseur de services, et les branches DTE connectées de l'arborescence sont appelées unité de réseau optique (ONU), située dans les locaux de l'abonné. Les signaux de l'OLT passent par un séparateur passif pour atteindre l'unité ONU et vice versa.
De nombreuses applications PON nécessitent une qualité de service élevée (par exemple IPTV).
EPON leaves QoS to higher layers −
- Balises VLAN
- P bits ou DiffServ DSCP
De plus, il existe une différence cruciale entre LLID et Port-ID -
- Il y a toujours 1 LLID par ONU
- Il y a 1 ID de port par port d'entrée - il peut y en avoir plusieurs par ONU
- Cela rend la QoS basée sur les ports simple à implémenter au niveau de la couche PON
Le tableau suivant explique la différence entre GPON et EPON.
| GPON (UIT-T G.984) | EPON (IEEE 802.3ah) | |
|---|---|---|
| Downlink/Uplink | 2,5 G / 1,25 G | 1,25 G / 1,25 G |
| Optical Link Budget | Classe B +: 28 dB; Classe C: 30 dB | PX20: 24 dB |
| 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 | Fonction OMCI complète + PLOAM + OAM intégré | Fonction OAM flexible et simple |
| TDM service & synchronized clock function | TDM natif, CESoP | CESoP |
| Upgradeability | 10G | 2,5 G / 10 G |
| QoS | Le programme DBA contient TCONT, PORT-ID; correction de la bande passante / bande passante garantie / bande passante non garantie / bande passante au mieux | Support DBA, QoS est pris en charge par LLID et VLAN |
| Cost | 10% ~ 20% de coût plus élevé que EPON actuellement, et presque le même prix en grand volume | - |
Un algorithme implémenté dans l'OLT, utilisant des messages de rapport et de porte pour construire un programme de transmission et transmettre les ONU est connu sous le nom d'algorithme d'allocation dynamique de bande passante (DBA).
Le fonctionnement EPON est basé sur les trames Ethernet MAC et EPON (basées sur les trames GbE), mais des extensions sont nécessaires -
PDU MultiPoint Control Protocol - Il s'agit du protocole de contrôle implémentant la logique requise.
Émulation point à point (réconciliation) - Cela donne à l'EPON l'apparence d'une liaison point à point et les MAC EPON ont des contraintes spéciales.
Au lieu de CSMA / CD, ils transmettent lorsqu'ils sont accordés.
Le temps à travers la pile MAC doit être constant (durées de ± 16 bits).
L'heure locale précise doit être maintenue.
Ethernet standard commence par un préambule 8B essentiellement sans contenu -
- 7B de uns et de zéros en alternance 10101010
- 1B de SFD 10101011
Afin de masquer le nouvel en-tête PON, EPON écrase certains octets du préambule.
Le trafic DS est diffusé vers toutes les unités ONU, de sorte que le chiffrement est essentiellement facile pour un utilisateur malveillant de reprogrammer l'unité ONU et de capturer les trames souhaitées. Trafic américain non vu par les autres unités ONU, le chiffrement n'est donc pas nécessaire. Ne considérez pas les tappers de fibre car EPON ne fournit aucune méthode de cryptage standard, mais -
- Peut compléter avec IPsec ou MACsec.
- De nombreux fournisseurs ont ajouté des mécanismes propriétaires basés sur AES.
BPON a utilisé un mécanisme appelé barattage - Le barattage était une solution matérielle à faible coût (clé 24b) avec plusieurs failles de sécurité -
- Le moteur était linéaire - attaque de texte connu simple
- La clé 24b s'est avérée être dérivable en 512 essais
Par conséquent, G.983.3 a ajouté le support AES - maintenant utilisé dans GPON.
XPON est le PON de nouvelle génération, qui peut prendre en charge des débits de données jusqu'à 10G. XPON peut être divisé en deux catégories, à savoir, XG-PON1 et XG-PON2. XG-PON1 est rétrocompatible avec GPON, tandis que XG-PON2 est un développement complètement nouveau.
La forme complète de WDM-PON est - Wavelength Division Multiplex PON.
En WDM-PON, une longueur d'onde différente est requise pour différents ONT; chaque ONT obtient une longueur d'onde exclusive et bénéficie des ressources de bande passante de longueur d'onde. En d'autres termes, WDM-PON fonctionne sur une topologie logique point à multipoint (P2MP).
La forme complète de ODSM-PON est - Spectre opportuniste et PON dynamique. Dans ODSM-PON, le réseau reste inchangé du CO vers les locaux de l'utilisateur, sauf un changement, qui est un séparateur WDM actif. Un séparateur WDM sera là entre OLT et ONT remplaçant le séparateur passif. Dans ODSM-PON, l'aval adopte WDM, signifie que les données vers ONT utilisent différentes longueurs d'onde pour différents ONT et en amont et ODSN-PON adopte la technologie dynamique TDMA + WDMA.
Le tableau suivant explique les normes XGPON -
| Temps de libération | Version | |
|---|---|---|
| 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 |
| Article | Exigence | Remarque |
|---|---|---|
| Vitesse en aval (DS) | Nominal 10 Gbit / s | |
| Vitesse en amont (US) | Nominal 2,5 Gbit / s | Le XG-PON avec une vitesse américaine de 10 Gbps est désigné par XG-PON2. C'est pour une étude future |
| Méthode de multiplexage | TDM (DS) / TDMA (États-Unis) | |
| Budget de perte | 29 dB et 31 dB (classes nominales) | La classe étendue est pour une étude future |
| Rapport de division | Au moins 1:64 (1: 256 ou plus dans la couche logique) | |
| Distance de fibre | 20 km (60 km ou plus de distance logique) | |
| Coexistence | Avec GPON (1310/1490 nm) Avec RF-Video (1550 nm) |
Le tableau suivant décrit la classe de puissance optique du XG-PON.
| Classe 'Nominal1' (classe N1) | Classe 'Nominal2' (classe N2) | Classe 'Extended1' (classe E1) | Classe 'Extended2' (classe E2) | |
|---|---|---|---|---|
| Perte minimale | 14 dB | 16 dB | 18 dB | 20 dB |
| Perte maximale | 29 dB | 31 dB | 33 dB | 35 dB |
Le tableau suivant décrit la plage d'atténuation pour les classes A, B et C selon l'UIT.
| Paramètre | Unité | Classe A | Classe B | Classe C |
|---|---|---|---|---|
| Plage d'atténuation (Rec. UIT-T G.982) | dB | 5 - 20 | 10 - 25 | 15 - 30 |
Le tableau suivant explique la plage de transmission OLT pour les classes A, B et C selon l'UIT.
| Émetteur OLT | Unité | Classe A | Classe B | Classe C |
|---|---|---|---|---|
| Puissance moyenne lancée MIN | dBm | 0 | +5 | +3 |
| Puissance lancée moyenne MAX | dBm | +4 | +9 | +7 |
Le tableau suivant explique la portée du récepteur ONU pour les classes A, B et C selon l'UIT.
| Récepteur ONU | Unité | Classe A | Classe B | Classe C |
|---|---|---|---|---|
| Sensibilité minimale | dBm | -21 | -21 | -28 |
| Surcharge minimale | dBm | -1 | -1 | -8 |
Le tableau suivant explique la portée de l'émetteur ONU pour les classes A, B et C selon l'UIT.
| Émetteur ONU | Unité | Classe A | Classe B | Classe C |
|---|---|---|---|---|
| Puissance moyenne lancée MIN | dBm | -3 | -2 | +2 |
| Puissance lancée moyenne MAX | dBm | +2 | +3 | +7 |
Le tableau suivant décrit la gamme de récepteurs OLT pour les classes A, B et C selon l'UIT.
| Récepteur OLT | Unité | Classe A | Classe B | Classe C |
|---|---|---|---|---|
| Sensibilité minimale | dBm | -24 | -28 | -29 |
| Surcharge minimale | dBm | -3 | -sept | -8 |
La fibre unique à partir de l'OLT est divisée par des séparateurs optiques passifs pour desservir 64 ONT sur site client. La même fibre transporte à la fois les flux binaires en aval (OLT vers ONT) et en amont (ONT vers OLT) à savoir, 2,488 Mbps / 1490 nm (fenêtre 1480 - 1500 nm) et 1,244 Mbps / 1310 nm (fenêtre 1260-1360 nm) via WDM (Wavelength Division Multiplexing) pour un fonctionnement duplex (bidirectionnel).
La même transmission aval à fibre unique de l'OLT vers les ONT est diffusée avec un ONT n'acceptant que le trafic qui lui est adressé. La transmission en amont est un accès multiple par répartition dans le temps (TDMA), chaque ONT émettant à son tour.
Les signaux TV (dérivés d'une tête de réseau satellite) sont éventuellement diffusés sur une troisième longueur d'onde optique de 1550 nm sur la même fibre (ou supplémentaire) introduite dans le système FTTx via un sous-système RF Overlay. Le signal CATV peut être couplé au signal GPON après amplification par EDFA.
Les signaux RF CATV modulés sur la longueur d'onde de 1550 nm. Il est extrait via une fonction Demux intégrée à ONT et acheminé vers la connexion de service de fond de panier pour le STB / TV.
L'atténuation de puissance optique maximale admissible entre le port optique OLT et l'entrée ONT est de 28 dB en utilisant des éléments de réseau optique de classe B. Les classes ODN A, B et C se différencient principalement sur la «puissance de sortie de l'émetteur optique» et la «sensibilité du récepteur optique à débit binaire». La classe A donne le budget le moins optique et la classe C donne le plus élevé, tandis que les deux sont dans le même ordre en termes de coût. Pour un rapport de division maximal de 1:64, les optiques de classe B sont généralement déployées sur une base commerciale.
Les points suivants expliquent NGPON1 -
- La norme G.987 / G.988 XGPON a été publiée en 2011.
- Il a standardisé le XGPON avec 2,5 Gbps en amont / 10 Gbps en aval.
- GPON et XGPON utilisent des longueurs d'onde différentes pour coexister dans un même réseau.
Les points suivants expliquent NGPON2 -
Ne considère pas être compatible avec le réseau ODN existant, un standard plus ouvert de la technologie PON.
Se concentre sur WDM PON et 40G PON.