FTTH - Guide rapide

Pour l'accès aux technologies de réseau, il y a normalement deux façons: Fixed et le second est le Wirelessfaçon. Dans ce tutoriel, nous discuterons de la méthode 'Fixed', techniquement appeléeFTTH La technologie.

Qu'est-ce que le FTTH?

Fiber to the Home ou simplement FTTHest une technologie qui utilise la fibre optique directement du point central aux locaux d'habitation (comme le montre l'image suivante). Il fournit un service Internet haute vitesse ininterrompu. Ici, «H» comprend à la fois la maison et la petite entreprise.

FTTH est la solution d'accès par fibre 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 à partir duOptical Line Termination (OLT) droit aux locaux de l'abonné.

Ce choix facilite les services et le contenu à bande passante élevée pour chaque client et garantit une bande passante maximale pour les demandes futures de 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.

En tant qu'accès à la maison via la fibre, le scénario Fiber to The Home (FTTH) est principalement destiné à l'unité unifamiliale (SFU), fournissant un nombre relativement petit de ports, y compris les types suivants - POTS, 10/100/1000 BASE- T et RF (18 dBmV).

La méthode de la fibre optique peut être déployée de deux manières: la méthode active et la méthode passive. Le déploiement FTTH de masse actuel est basé sur la méthode passive. Par conséquent, discutons de la méthode passive en détail.

Passive Method - Les deux technologies typiques utilisées dans cette méthode sont Ethernet Passive Optical Network (EPON) et Gigabit-capable Passive Optical Networks(GPON). Reportez-vous à l'image suivante.

  • Very high bit rate digital subscriber loop(VDSL) prend en charge un débit binaire maximal de 55 bps. VDSL2 a une meilleure qualité de service et un meilleur SNR.

  • L'ADSL (ligne d'abonné numérique asymétrique) prend en charge un débit binaire maximal de 8 Mbps, mais l'ADSL2 peut aller jusqu'à 12 Mbps.

  • SHDSL signifie symmetric high bit rate digital subscriber line. Plus le diamètre du téléphone est grand, plus la distance qu'il peut atteindre est longue. La vitesse de transmission dépend du diamètre du fil téléphonique.

  • Integrated service digital network (RNIS) est basé sur un réseau à commutation de circuits.

Pourquoi FTTH?

La fibre offre un certain nombre d'avantages par rapport aux technologies précédentes (cuivre). Les plus importants sont les suivants -

  • Une énorme capacité de transport d'informations
  • Facilement évolutif
  • Facile à installer
  • Permet des services entièrement symétriques
  • Réduit les coûts d'exploitation et de maintenance
  • Couvre de 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

Le tableau suivant répertorie les services avancés qui peuvent être fournis via FTTH avec leur bande passante.

Prestations de service Bande passante
Téléchargement de données 10 Mbps
VoIP et visioconférence 1 Mbps
Musique à la demande, contenus multimédias 2 Mbps
Jeux en ligne 1 Mbps
Télévision numérique SD 3 Mbps
Télévision numérique HD 8 Mbps
Chaînes de télévision supplémentaires 16 Mbps

FTTH contre xDSL

Le tableau suivant montre une comparaison typique entre les périphériques FTTH et xDSL en termes de bande passante et de distance (portée maximale) -

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

  • La distance affecte profondément les performances de xDSL.

  • La distance n'est pas un problème pour le FTTH, car la portée maximale est supérieure à 20 km.

  • FTTH prend en charge tous les services disponibles.

Distance et bande passante

Les points suivants expliquent les paramètres de distance et de bande passante -

  • RNIS - 2B + D = 2 × 64 + 16 = 144 Kbps
  • HDSDN - Norme américaine 0,51 mm, 2 M max 5 km.
  • ADSL - 3 à 5 km 8 Mbps
  • ADSL2 - 3 à 5 km 12 Mbps
  • ADSL2 + - 3 à 5 km 24 Mbps
  • VDSL - ≤ 1,3 km, 55 Mbps; VDSL2 amont / aval 100 Mbps

Terminologies FTTH

Voyons maintenant brièvement les terminologies normalement associées au FTTH.

Distance différentielle de fibre

Un OLT est connecté à plusieurs ONU / ONT. La distance différentielle des fibres est la différence de distance entre la ONU / ONT la plus proche et la plus éloignée de l'OLT. Dans GPON, lemaximum differential fiber distance is 20 kms. Cela affecte la taille de la fenêtre de télémétrie et est conforme à l'UIT-T G.983.1.

Portée logique

La portée logique est définie comme la distance maximale pouvant être parcourue pour un système de transmission particulier, quel que soit le budget optique. Puisque, la portée logique est la distance maximale entre ONU / ONT et OLT à l'exception de la limitation de la couche physique - Dans GPON, lemaximum logical reach is defined as 60 kms.

Délai moyen de transfert du signal

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 Mme. Plus précisément, le système GPON doit avoir un temps de retard de transfert de signal moyen maximal inférieur à 1,5 Ms entre les points de référence TV.

Réseau d'accès optique (OAN)

Le réseau d'accès optique est un réseau d'accès côté réseau, il est également connu sous le nom de SNI (Service Network Interface). Les ports de liaison ascendante de l'OLT se connectent à l'anneau de commutation L2 du réseau d'accès. Tous les autres composants intermédiaires tels que ODF / FDMS connectés vers SNI relèvent du réseau d'accès optique.

Réseau de distribution optique (ODN)

Dans une technologie PON vers l'aval, tous les composants passifs du port PON de l'OLT au port PON de l'ONT relèvent du réseau de distribution optique. Normalement, Splitter et ODF / FDMS entrent dans cette catégorie.

Terminaison de ligne optique (OLT)

Un équipement Central Office (CO) fournit au PON les différentes interfaces réseau. Un OLT dessert plusieurs ONT via une transmission PON en aval, c'est-à-dire que d'OLT à ONT est généralement TDM. Le trafic en amont, c'est-à-dire d'ONT à OLT, est généralement TDMA. Le système PON peut être symétrique ou asymétrique.

Terminaison de réseau optique (ONT) / Unité de réseau optique (ONU)

Une terminaison de réseau optique est un équipement des locaux du client qui fournit des interfaces utilisateur au client.

Portée physique

La portée physique est définie comme la distance physique maximale pouvant être atteinte pour un système de transmission particulier. La «portée physique» est la distance physique maximale entre l'ONU / ONT et l'OLT. Dans GPON, deux options sont définies pour la portée physique: 10 km et 20 km.

Un service

Le service est défini 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.

Débit binaire

GPON vise des vitesses de transmission supérieures ou égales à 1,2 Gbps. 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 Gbit / s en amont et de 2,4 Gbit / s en aval, constituant la quasi-totalité du déploiement déployé et prévu des systèmes GPON.

Rapport de division

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.

Split ratios of up to 1:64 are realistic for the physical layer, given current technology. 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.

Taux de données

PON DS (Mbps) États-Unis (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
EPON 1250 1250
10GEPON + 10312,5 10312,5

PON est Passive Optical Networken vedette avec une architecture un à plusieurs points. Comme le montre l'image suivante, il comprend un terminal de ligne optique (OLT), une unité de réseau optique et un séparateur optique passif.

Histoire de PON

La première activité de réseau optique passif (PON) a été lancée par le groupe FSAN au milieu des années 1990. La norme initiale couvrait une transmission de 155 Mbps basée sur ATM connue sous le nom deAPON/BPONla norme. Plus tard, la norme s'est améliorée pour couvrir 622 Mbps.

En 2001, l'IEEE a commencé le développement d'une norme basée sur Ethernet connue sous le nom de EPON.

En 2001, le groupe FSAN a commencé le développement d'une norme de vitesse gigabit, à savoir, GPON, à ratifier par l'UIT-T.

Architecture de réseau PON

L'illustration suivante montre l'architecture réseau de PON -

Où,

  • SNI - Interface de nœud de service

  • IFPON - Interface pour PON

  • UNI - Interface du nœud utilisateur

Comme le montre l'illustration ci-dessus, l'ODN peut être configuré avec un ou plusieurs séparateurs avec plusieurs cascades.

PON - Multiplexage

PON utilise WDM pour réaliser un transport bidirectionnel sur une seule fibre (voir l'illustration ci-dessous) -

Afin de distinguer les signaux dans deux directions différentes, deux technologies de multiplexage sont adoptées, qui sont -

  • TDM

  • TDMA

Parlons-en en détail -

Time Division Multiplexing (TDM)pour l'aval - Il s'agit d'une technique de transmission et de réception de signaux séparés sur un chemin de signal commun. Pour cela, il utilise des commutateurs synchronisés à chaque extrémité de la ligne de transmission; par conséquent, chaque signal n'apparaît sur la ligne qu'une fraction de temps dans un motif alterné.

Time Division Multiple Access () pour l'amont - Cette technique permet à de nombreux utilisateurs de partager le même canal de fréquence en divisant le signal en différentes tranches de temps.

PON: en aval

Broadcasting mode- Les données en aval sont diffusées vers toutes les unités ONU. Mais, à l'unité ONU, seul le paquet spécifique est traité et les autres paquets sont rejetés.

PON: en amont (mode TDMA)

L'illustration suivante décrit le mode TDMA.

L'illustration suivante montre les deux technologies ensemble -

Terminologies PON

Voici les terminologies PON -

  • ODN(Réseau de distribution optique) - Un ODN réalise la transmission optique de l'OLT vers les utilisateurs et vice versa. Il utilise des composants optiques passifs.

  • OLT (Terminaison de ligne optique) - Un OLT est le point d'extrémité du fournisseur de services d'un PON et est placé dans un CO ou une tête de réseau.

  • ONT/ONU(Terminaison de réseau optique) - Un ONT est un périphérique qui termine le PON et présente des interfaces de service natives à l'utilisateur. Un ONT est généralement situé dans les locaux du client.

Réseau d'accès PON

Le réseau optique passif (PON) est essentiellement un système d'accès à fibre optique rentable qui fournit des services triple play (voix, vidéo et données) aux entreprises et aux clients résidentiels. En outre, la topologie simple montrée dans l'illustration suivante, PON peut fonctionner dans d'autres topologies. Par exemple - Bus ou linéaire, division distribuée, etc.

Les différents types de topologie utilisés dépendent du profil de distribution client.

Un ONT peut être connecté à PON de n'importe quelle manière tant que -

  • Le budget optique de ONT à OLT et vice-versa est respecté.

  • La spécification de la distance différentielle maximale entre les différents ONT est respectée.

  • La longueur de fibre d'ONT à OLT est dans la plage autorisée.

  • La limite du nombre maximum d'ONT que le système PON peut prendre en charge n'est pas dépassée.

Modules passifs dans PON

Voici les modules passifs du système PON -

  • Coupleur WDM
  • Séparateur 1 × N
  • Fibre optique et câble
  • Connector
  • ODF/Cabinet/Subrack

Modules actifs dans PON

Voici les modules actifs du système PON -

In OLT −

  • Émetteur laser (1490 nm)
  • Récepteurs laser (1310 nm)
  • Pour l'application CATV
  • Amplificateur laser (1550 nm)
  • EDFA pour amplifier le signal vidéo

In ONU −

  • X`Power / Batterie pour ONU
  • Émetteur laser (1310 nm)
  • Récepteurs laser (1490 nm)
  • Récepteurs pour signal CATV (1550 nm)

Dans le chapitre suivant, nous comprendrons ce que sont les réseaux optiques passifs Gigabit.

GPON (Gigabit Passive Optical Networks) est un système optique pour les réseaux d'accès, basé sur les spécifications ITU-T G.984séries. Il peut fournir une portée de 20 km avec un budget optique de 28 dB (illustré dans l'illustration suivante) en utilisant des optiques de classe B + avec un rapport de division de 1:32.

Le système GPON prend en charge les taux suivants -

  • 155 Mbps en amont, 1,24416 Gbps en aval
  • 622 Mbps en amont, 1,24416 Gbps en aval
  • 1,24416 Gbps en amont, 1,24416 Gbps en aval
  • 155Mbps en amont, 2.48832 Gbps en aval
  • 622 Mbps en amont, 2,48832 Gbps en aval
  • 1,24416 Gbps en amont, 2,48832 Gbps en aval
  • 2.48832 Gbps en amont, 2.48832 Gbps en aval

GPON prend en charge l'encapsulation ATM et GEM. GEM (GPON Encapsulation Method) prend en charge à la fois le TDM natif et les données.

Fonctionnalités GPON

Cette technologie évolutive est basée sur BPON GEM. Voici ses caractéristiques -

Transmission en aval

  • 2,4 Gbit / s
  • BW pour un ONT est suffisant pour fournir plusieurs signaux HDTV
  • QOS permet un trafic sensible au retard (voix)

Transmission en amont

  • 1,24 Gbit / s
  • Un BW minimum peut être garanti
  • Les plages horaires inutilisées peuvent être attribuées à des utilisateurs lourds
  • QoS permet de retarder le trafic sensible (voix)

Pourquoi GPON?

GPON fournit une solution de services intégrés tels que -

  • Il prend en charge les services Triple Play.

  • Pour briser l'obstacle de bande passante de l'accès sur des câbles à paires torsadées, il prend en charge la transmission à bande passante élevée.

  • Cela réduit les nœuds du réseau.

  • Il prend en charge une couverture de service jusqu'à 20 km.

Normes GPON

Les normes GPON sont basées sur les spécifications BPON précédentes. Les spécifications sont -

  • 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 de réseau optique passif à capacité Gigabit.
  • G.984.4 - Ce document décrit la spécification OMCI (interface de gestion et de contrôle du réseau optique passif à capacité Gigabit).

Architecture GPON

GPON OLT sert plusieurs ONT via le port PON. La transmission en aval, c'est-à-dire d'OLT à ONT, est généralement TDM; tandis que le trafic en amont, c'est-à-dire d'ONT à OLT, est généralement TDMA.

Le système PON peut être symétrique ou asymétrique. L'infrastructure PON et fibre peut également être utilisée pour prendre en charge tout service de distribution unidirectionnel. Par exemple - Vidéo à une longueur d'onde différente.

Couche dépendante du support physique GPON

G.984.2 est la spécification de la couche physique du système GPON. La couche physique concerne des domaines tels que -

  • Performances optiques en termes de débit de données.
  • La classe des composants de fibre optique.
  • La synchronisation et le contrôle de la puissance optique.
  • Correction d'erreur avant.

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

Terminal de ligne optique (OLT)

L'OLT fournit l'interface de nœud de service (SNI) (généralement des interfaces LAN Ethernet 1 Gbit / s et / ou 10 Gbit / s) vers le réseau central et contrôle le GPON. L'OLT se compose de trois parties principales -

  • Fonction d'interface du port de service
  • Fonction de connexion croisée
  • Interface de réseau de distribution optique (ODN)

L'illustration suivante montre le schéma de principe fonctionnel OLT typique.

Coquille PON Core

La coque PON Core se compose de deux parties. La première partie estODN interface function et la partie est PON TC function. La fonction PON TC comprend l'OAM, le contrôle d'accès au support, le cadrage, le DBA, la délimitation de l'unité de données de protocole (PDU) pour la fonction d'interconnexion et la gestion de l'unité ONU.

  • Cross-connect shell - Ce shell fournit un chemin de communication entre le core shell PON et le service shell.

  • Service shell - Ce shell sert à la traduction entre les interfaces de service et l'interface de trame TC de la section PON.

ONU / ONT

le Optical Network Unit(ONU) fonctionne avec une seule interface PON ou au maximum deux interfaces à des fins de protection de liaison. Dans le cas où une fibre parmi ces deux fibres est coupée, l'unité ONU est accessible via une autre fibre. C'est ce qu'on appelle la protection PON ou Link Protection. La protection des liens est également appeléelink aggregation, qui peut protéger le lien et en même temps, il peut également agréger le trafic.

Le service MUX et DEMUXLa fonction connecte les appareils client au côté PON. Le terminal de réseau optique (ONT) est conçu pour une utilisation par un seul abonné, tandis que l'ONU (unité de réseau optique) est conçue pour une utilisation par plusieurs abonnés. Les répartiteurs permettent au PON d'être partagé par jusqu'à 128 ONT ou ONU.

Interfaces ONT / ONU

Le terminal de réseau optique (ONT), qui est connecté à l'OLT côté liaison montante pour l'interface réseau de service, possède de nombreux ports d'interface utilisateur-réseau. En règle générale, il y aura quatre ports FE / GE vers UNI.

  • UNI Ports for Residential ONT - En règle générale, les interfaces de service d'abonné telles que 10 / 100Base-T High Speed ​​Internet (HSI) et vidéo sur IP, coaxiale RF pour les systèmes de superposition vidéo RF et interfaces téléphoniques FXS analogiques pour la voix VoIP PSTN.

  • UNI ports for a business ONT - En plus de ce qui précède, peut également inclure des routeurs 10/100 / 100Base-T et des interfaces de commutateurs L2 / L3 et DS1 / E1 PBX pour les systèmes clés.

L'unité de réseau optique (ONU) termine la fibre GPON et a beaucoup plus d'interface réseau utilisateur (UNI) pour plusieurs abonnés. L'interface UNI peut êtreADSL2+, VDSL2, Power Line, MoCA ou HPNA, et la distance à l'abonné (10/100 Base-T est limité à 100 m, soit 330 pieds).

Selon le type de ports d'interface, UN UNIpeut ne pas être en mesure de se connecter directement à un équipement CPE d'abonné. Dans ce cas, l'UN UNI se connecte à une terminaison de réseau (NT), qui est placée à l'emplacement final de l'abonné. NT met fin à l'équipement CPE de l'abonné, tel qu'un PC, un routeur sans fil, un téléphone, un décodeur vidéo IP ou un décodeur, une vidéo RF, etc.

Essentiellement, un ONT combine la fonction d'une ONU et d'un NT dans un seul appareil. Cette combinaison des deux; ensemble fait de l'ONT la solution la plus rentable pour fournir des services GPON aux entreprises locales et unifamiliales, petites et moyennes. Cependant, si un client sur le campus en tant qu'étudiants, auberges, écoles, collèges, hôpitaux ou bureaux d'entreprise, où il y a déjà un câble en cuivre CAT-5 est posé, ONU peut servir de solution plus appropriée.

Réseau de distribution optique

Le GPON ODN, composé d'une fibre optique monomode et d'un câble; les câbles ruban en fibre optique, les épissures, les connecteurs optiques, les répartiteurs optiques passifs et les composants de dérivation passifs sont très passifs.

Les séparateurs optiques ODN divisent la fibre unique en plusieurs fibres destinées à différents bâtiments et maisons individuelles. Les séparateurs peuvent être placés à n'importe quel endroit de l'ODN, du bureau central (CO) / central local (LE) aux locaux du client et peuvent être de n'importe quelle taille. Les séparateurs sont désignés par [n: m], où 'n' est le nombre d'entrées (vers OLT) = 1 ou 2, et 'm' est le nombre de sorties (vers ONT) = 2,4,8,16 , 32,64.

Multiplexage / cadrage GPON

Le multiplexage ou le cadrage GPON est expliqué avec les facteurs suivants.

Méthode d'encapsulation GPON (GEM)

Il s'agit du schéma de transport de données dans la couche de convergence de transmission GPON spécifiée. GEM fournit un mécanisme de trame de longueur variable orienté connexion pour le transport de services de données sur le réseau optique passif (PON). GEM est conçu pour être indépendant du type d'interface de nœud de service au niveau de l'OLT ainsi que des types d'interfaces UNI au niveau des ONU.

Trafic en aval (OLT vers ONU / ONT)

Pour downstream traffic, les fonctions de multiplexage du trafic sont centralisées dans OLT. Un ID de port GEM, sous la forme d'un numéro de 12 bits attribué par l'OLT aux connexions logiques individuelles, identifie les trames GEM qui appartiennent à différentes connexions logiques en aval. Chaque ONU filtre les trames GEM en aval en fonction de leurs ID de port GEM et traite uniquement les trames GEM qui appartiennent à l'unité ONU.

Trafic en amont (ONU / ONT vers OLT)

Les entités porteuses de trafic au sein de l'unité ONU se voient accorder une opportunité de transmission en amont (ou une allocation de bande passante) par l'OLT. Ces entités porteuses de trafic sont identifiées par leallocation IDs(Alloc-IDs). L'identificateur d'allocation (Alloc-ID) est un numéro de 12 bits que l'OLT attribue à une ONU pour identifier une entité de trafic. Il s'agit d'un destinataire d'allocations de bande passante en amont au sein de l'unité ONU.

Les allocations de bande passante à différents Alloc-ID sont multiplexées dans le temps comme spécifié par l'OLT dans les cartes de bande passante transmises en aval. Dans chaque allocation de bande passante, l'unité ONU utilise l'ID de port GEM comme clé de multiplexage pour identifier les trames GEM qui appartiennent à différentes connexions logiques en amont.

UNE Transmission container(T-CONT) est un objet ONU représentant un groupe de connexions logiques. Il apparaît comme une seule entité aux fins de l'attribution de bande passante en amont sur le PON. Sur la base du schéma de mappage, le trafic de service est acheminé vers différents ports GEM, puis vers différents T-CONT.

Le mappage entre le port GEM et le T-CONT est flexible. Un port GEM peut correspondre à un T-CONT; ou plusieurs ports GEM peuvent correspondre au même T-CONT.

Couche de convergence de transmission G-PON (GTC)

Une couche de protocole de la suite de protocoles G-PON qui est positionnée entre le physical media dependent(PMD) et les clients G-PON. La couche GTC est composée d'une sous-couche de trame GTC et d'une sous-couche d'adaptation GTC.

Dans le sens aval, les trames GEM sont transportées dans la charge utile GTC, qui arrivent à toutes les ONU. La sous-couche de trame ONU extrait les trames et l'adaptateur GEM TC filtre les trames en fonction de leur ID de port 12 bits. Seules les trames avec les ID de port appropriés sont autorisées à accéder à la fonction client GEM.

Dans le sens amont, le trafic GEM est acheminé sur un ou plusieurs T-CONT. L'OLT reçoit la transmission associée au T-CONT et les trames sont transmises à l'adaptateur GEM TC puis au client GEM.

Encadrement de couche GTC

le downstream framea une durée de 125 microsecondes et une longueur de 38880 octets, ce qui correspond au débit de données en aval de 2,48832 Gbit / s. La trame GTC aval se compose du bloc de commande physique aval (PCBd) et de la section de charge utile GTC.

Les trames de convergence de transmission GPON ont toujours une longueur de 125 ms -

  • 19440 octets / trame pour un taux de 1244,16
  • 38880 octets / trame pour un taux de 2488,32

Chaque trame GTC se compose d'un bloc de contrôle physique en aval + charge utile

  • PCBd contient des informations de synchronisation, OAM, DBA, etc.

La charge utile peut avoir des partitions ATM et GEM (l'une ou les deux)

le upstream GTC framela durée est de 125 μs. Dans les systèmes G-PON avec la liaison montante à 1,24416 Gbit / s, la taille de trame GTC en amont est de 19440 octets. Chaque trame amont contient un certain nombre de rafales de transmission provenant d'une ou plusieurs ONU.

Chaque rafale de transmission amont contient une section de surdébit de couche physique amont (PLOu) et un ou plusieurs intervalles d'allocation de bande passante associés aux ID d'allocations individuelles. La trame GTC aval fournit la référence de temps commune pour le PON et la signalisation de commande commune pour l'amont.

Charges utiles GPON

La charge utile GTC a potentiellement deux sections -

  • Partition ATM (Alen * 53 octets de longueur)
  • Partition GEM (méthode désormais préférée)

Partition ATM

La partition ATM présente les caractéristiques suivantes.

  • Alen (12 bits) est spécifié dans le PCBd.
  • Alen spécifie le nombre de cellules 53B dans la partition ATM.
  • Si Alen = 0, pas de partition ATM.
  • Si Alen = longueur de la charge utile / 53, alors pas de partition GEM.
  • Les cellules ATM sont alignées sur la trame GTC.
  • Les ONU acceptent les cellules ATM basées sur le VPI dans l'en-tête ATM.

Partition GEM

La partition GEM présente les caractéristiques suivantes.

  • Contrairement aux cellules ATM, les trames délimitées GEM peuvent avoir n'importe quelle longueur.
  • N'importe quel nombre de trames GEM peut être contenu dans la partition GEM.
  • Les ONU acceptent les trames GEM basées sur l'ID de port 12b dans l'en-tête GEM.

Mode d'encapsulation GPON

Une plainte courante contre BPON était l'inefficacité due à la taxe sur les cellules ATM. GEM est similaire à ATM. Il a un en-tête protégé par HEC de taille constante. Cependant, cela évite une surcharge importante en autorisant des trames de longueur variable. GEM est générique - tout type de paquet (et même TDM) pris en charge. GEM prend en charge la fragmentation et le réassemblage.

GEM est basé sur GFP et l'en-tête contient les champs suivants -

  • Indicateur de longueur de charge utile - longueur de charge utile en octets.
  • ID de port - identifie l'unité ONU cible.
  • Indicateur de type de charge utile (GEM OAM, indication d'encombrement / fragmentation).
  • Champ de correction d'erreur d'en-tête (code BCH (39,12,2) + 1b parité paire)

L'en-tête GEM est XOR'ed avec B6AB31E055 avant la transmission.

Ethernet / TDM sur GEM

Lors du transport du trafic Ethernet sur GEM

  • Seule la trame MAC est encapsulée (pas de préambule, SFD, EFD)
  • La trame MAC peut être fragmentée (voir la diapositive suivante).

Ethernet sur GEM

Lors du transport du trafic TDM via GEM -

  • Tampon d'entrée TDM interrogé toutes les 125 ms.
  • Les octets PLI de TDM sont insérés dans le champ de charge utile.
  • La longueur du fragment TDM peut varier de ± 1 octet en raison du décalage de fréquence.
  • Latence aller-retour limitée à 3 msec.

TDM sur GEM

GEM peut fragmentsa charge utile. Par exemple, une trame Ethernet non fragmentée, comme indiqué dans l'illustration suivante.

L'illustration suivante représente une trame Ethernet fragmentée.

GEM fragmente les charges utiles pour l'une des deux raisons suivantes:

Reason 1 - Le cadre GEM ne peut pas chevaucher le cadre GTC.

Reason 2 - La trame GEM peut être préemptée pour les données sensibles au retard.

Chiffrement GPON

OLT crypte en utilisant AES-128 en mode compteur. Seule la charge utile est chiffrée (pas les en-têtes ATM ou GEM). Les blocs de chiffrement sont alignés sur la trame GTC. Le compteur est partagé par OLT et toutes les unités ONU comme suit -

  • 46b = 16b intra-trame + 30 bits inter-trame.
  • Le compteur intra-trame s'incrémente tous les 4 octets de données.
  • Remise à zéro au début de la trame DS GTC.

OLT et chaque ONU doivent s'entendre sur une clé symétrique unique. OLT demande à ONU un mot de passe (dans PLOAMd). ONU envoie le mot de passe US en clair (en PLOAMu) -

  • Clé envoyée 3 fois pour la robustesse

OLT informe l'ONU de l'heure précise pour commencer à utiliser une nouvelle clé.

QoS - GPON

GPON traite explicitement la qualité de service. Les cadres de longueur constante facilitent la qualité de service pour les applications sensibles au temps. Il existe 5 types de conteneurs de transport -

  • Type 1 - BW fixe.
  • Type 2 - BW assuré.
  • Type 3 - BW alloué + BW non assuré.
  • Type 4 - meilleur effort.
  • Type 5 - sur-ensemble de tout ce qui précède.

GEM ajoute plusieurs fonctionnalités QoS de couche PON -

  • La fragmentation permet la préemption de grandes trames de faible priorité.
  • PLI - la longueur de paquet explicite peut être utilisée par des algorithmes de mise en file d'attente.
  • Les bits PTI portent des indications d'encombrement.

Dans le chapitre suivant, nous comprendrons ce qu'est un réseau optique passif Ethernet.

le Ethernet Passive Optical Network(EPON) est un PON encapsule des 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 commeOptical Line Terminal (OLT) comme indiqué dans l'illustration suivante.

Il est généralement situé chez le fournisseur de services, et les branches DTE de l'arborescence connectées sont appelées Optical Network Unit(ONU), situé dans les locaux de l'abonné. Les signaux de l'OLT passent par un séparateur passif pour atteindre l'unité ONU et vice versa.

Ethernet au premier kilomètre

Le processus de normalisation a commencé lorsqu'un nouveau groupe d'étude a appelé Ethernet in the First Mile(EFM) a été créé en novembre 2000, ayant comme principaux objectifs l'étude de la fibre Ethernet point à multipoint (P2MP) avec Ethernet cuivre. Ethernet sur fibre point à point (P2P) et sur un mécanisme de fonctionnement de réseau, administration et maintenance (OAM) pour faciliter le fonctionnement et le dépannage du réseau. Le groupe de travail EFM termine le processus de normalisation avec la ratification de laIEEE Std 802.3ah en juin 2004.

Un produit d'EFM (Ethernet au premier kilomètre). Une technologie PON basée sur Ethernet. Il est basé sur un standard majeur - IEEE 802.3ah. Basé sur le protocole MPCP (Multi-Point Control Protocol), défini comme une fonction dans la sous-couche de contrôle MAC, pour contrôler l'accès à une topologie P2MP.

La base du protocole EPON / MPCP réside dans la sous-couche d'émulation point à point (P2P). Son taux de transmission est → 1,25 G symétrique; distance ： 10KM / 20KM; rapport de séparation ：> 1:32. L'EFM souligne de nombreux avantages d'EPON basé sur Ethernet comme technologie de base, notamment la maturité des protocoles, la simplicité de la technologie, la flexibilité des extensions et l'orientation vers les utilisateurs.

Le système EPON ne choisit pas le matériel ATM coûteux et les équipements SONET, ce qui le rend compatible avec le réseau Ethernet existant. Il simplifie la structure du système, réduit les coûts et rend sa mise à niveau flexible. Les vendeurs d'équipement se concentrent sur l'optimisation de la fonction et de la praticabilité.

Systèmes ATM BPON

Les systèmes basés sur BPON ATM se sont révélés très inefficaces, car la grande majorité du trafic sur le réseau d'accès est constitué de grandes trames IP et de tailles variables. Il a créé l'opportunité pour le développement d'EPON basé sur Ethernet pur,GigE password enjoying QoSet une intégration économique avec d'autres équipements Ethernet émergents. Ethernet s'est avéré au fil du temps le transporteur idéal pour le trafic IP.

En conséquence, la norme IEEE 802.3ah 802.3 a chargé le groupe de travail "Ethernet in the First Mile" de développer des normes pour les réseaux d'accès point à point et point à multipoint, ce dernier indiquant Ethernet PON. EPON fait actuellement partie de la norme Ethernet.

Le développement du réseau optique passif (GPON), c'est-à-dire du standard équipé de Gigabit (série G.984) a vraiment commencé après les propositions du FSAN members (Quantum Bridge, Al)pour une solution ATM / Ethernet PON. Le Gbps, qui est indépendant du protocole, n'était pas très populaire au sein du groupe de travail IEEE 802.3ah. La FSAN a décidé de poursuivre cela comme une norme concurrente différente de l'UIT.

EPON et GPON s'inspirent largement de G.983, le standard de BPON, lorsqu'il s'agit de concepts généraux qui fonctionnent bien (fonctionnement PON Optical Distribution Network(ODN), plan de longueur d'onde et application). Ils offrent tous deux leur propre version d'améliorations pour accueillir des trames IP / Ethernet de meilleure taille à des débits variables Gbps.

Réseau d'accès spécifié par la norme Ethernet IEEE 802.3ah et également connu sous le nom d'Ethernet in the First Mile. La section cinq de IEEE802.3ah constitue la norme IEEE 802.3 qui correspond à la définition des services et des éléments de protocole. Il permet l'échange de trames au format IEEE 802.3 entre les stations d'un réseau d'accès abonné.

Concept d'EPON

EFM a introduit le concept d'EPON dans lequel une topologie de réseau point à multipoint (P2MP) est implémentée avec des séparateurs optiques passifs. Cependant, la fibre Ethernet point à point offre la bande passante la plus élevée à un coût raisonnable. Ethernet La fibre point à multipoint fournit une bande passante relativement élevée à un coût inférieur. Le but de l'IEEE Std 802.3ah était d'étendre l'application d'Ethernet pour inclure l'accès aux réseaux d'abonnés afin de fournir une augmentation significative des performances tout en minimisant les coûts de fonctionnement et de maintenance des équipements.

La conclusion de la norme EFM IEEE 802.3ah élargit considérablement la portée et la portée du transport Ethernet pour une utilisation dans les réseaux d'accès et de métro. Cette norme permet aux fournisseurs de services une variété de solutions flexibles et rentables pour la fourniture de services Ethernet à large bande dans les réseaux d'accès et de métro.

EFM couvre une famille de technologies qui diffèrent par le type de média et la vitesse de signalisation - il est conçu pour être déployé dans les réseaux d'un ou plusieurs médias FSM ainsi que pour interagir avec 10/100/1000/10000 Mb mixtes / s réseaux Ethernet. Toute topologie de réseau définie dans IEEE 802.3 peut être utilisée dans les locaux de l'abonné, puis connectée à un réseau d'accès d'abonné Ethernet. La technologie EFM permet à différents types de topologies d'atteindre une flexibilité maximale.

IEEE Std 802.3ah

IEEE Std 802.3ah inclut des spécifications pour les réseaux d'accès Ethernet de l'abonné et IEEE Std 802.3ah EPON prend en charge un débit nominal d'environ 1 Gb / s (extensible à 10 Gb / s) pour chaque canal. Celles-ci sont définies par deux longueurs d'onde: adownstream wavelength et un pour le partagé upstream direction entre les appareils utilisateurs.

EFM prend en charge les liaisons en duplex intégral, de sorte qu'un contrôle d'accès au support simplifié (MAC) en duplex intégral peut être défini. L'architecture Ethernet divise la couche physique en unPhysical Medium Dependent (PMD), Physical Medium Attachment (PMA), et Physical Coding Sublayer (PCS).

EPON implémente une topologie de réseau P2MP avec des extensions appropriées au contrôle MAC de la sous-couche et de la sous-couche de réconciliation, et la fibre optique sous les couches dépendant du support physique (PMD) pour prendre en charge cette topologie.

Couche physique

Pour les topologies P2MP, EFM a introduit une famille de systèmes de signalisation pour la couche physique dérivés de 1000BASE-X. Cependant, il comprend des extensions de RS, PCS et PMA, avec unforward error correction(FEC) capacité. Les sous-couches 1000BASE-X PCS et PMA cartographient les caractéristiques de l'interface. La sous-couche PMD (y compris MDI) les services attendus par le rapprochement de la sous-couche. 1000BASE-X peut être étendu pour prendre en charge d'autres supports duplex intégral - nécessite uniquement que l'environnement soit cohérent avec le niveau de PMD.

Interface de charge moyenne (MDI)

C'est l'interface entre PMD et le support physique. Il décrit les signaux, les supports physiques et les interfaces mécaniques et électriques.

Dépendant du support physique (PMD)

PMD est responsable de l'interface avec le support de transmission. PMD génère des signaux électriques ou optiques en fonction de la nature du support physique connecté. Les connexions 1000BASE-X via PON à au moins 10 kilomètres et 20 kilomètres (sous-couches 1000BASE-PX10 et 1000BASE-PX20 PMD) fournissent P2MP.

Dans un PON Ethernet, les suffixes D et U indiquent PMD à chaque extrémité de la liaison, qui transmet dans ces directions et reçoit dans le sens opposé, c'est-à-dire qu'un seul PMD aval est identifié comme 1000BASE-PX10-D et en amont 1000BASE-PX10 U PMD. Les mêmes fibres sont utilisées simultanément dans les deux sens.

Un PMD 1000BASE-PX-U ou 1000BASE-PX-D PMD est connecté au PMA 1000BASE-X approprié et pris en charge via le MDI. PMD est éventuellement combiné avec des fonctionnalités de gestion accessibles via l'interface de gestion. Pour permettre les possibilités de mise à niveau dans le cas de Pons de 10 km ou 20 km, les PMD et PMDU 1000BASE-PX20-D 1000BASE-PX10 sont interopérables.

Attachement de support physique (PMA)

PMA comprend les fonctions de transmission, de réception, de récupération d'horloge et d'alignement. Le PMA fournit un moyen intermédiaire indépendant pour PCS pour prendre en charge l'utilisation d'une gamme de séries de supports physiques orientés bits. La sous-couche de codage physique (PCS) comprend des fonctions de bit de codification. L'interface PCS estGigabit media independent interface (GMII), qui fournit une interface uniforme à la sous-couche Réconciliation pour toutes les implémentations de PHY à 1000 Mb / s.

Interface indépendante du média Gigabit (GMII)

L'interface GMII fait référence à l'interface entre le Gigabit MAC layer et le physical layer. Il permet plusieurs DTE mélangés avec une variété d'implémentations du gigabit de vitessephysical layer. L'interface de service PCS permet à 1000BASE-X PCS de transférer des informations vers et depuis un client PCS. Les clients PCS incluent MAC (via la sous-couche de réconciliation) et répéteur. L'interface PCS est définie précisément comme l'interface indépendante Gigabit Media (GMII).

le Reconciliation sublayer(RS) assure l'adaptation des signaux GMII définissant le support de contrôle d'accès au service. GMII et RS sont utilisés pour fournir des supports indépendants afin qu'un support identique de contrôleur d'accès puisse être utilisé avec tout type de cuivre et de PHY optique.

Couche de liaison de données (contrôle MAC multipoint)

Le protocole de contrôle MAC a été spécifié pour prendre en charge et de nouvelles fonctions à implémenter et à ajouter à la norme en même temps. C'est le cas du protocole de contrôle multipoint (MPCP). Le protocole de gestion vers P2MP est l'une des fonctions définies par le protocole de contrôle multipoint.

La fonctionnalité de commande MAC multipoint est mise en œuvre pour accéder aux dispositifs de l'abonné contenant des dispositifs de couche physique point à multipoint. Généralement, les juridictions d'émulation MAC fournissent un service point à point entre OLT et l'unité ONU, mais une instance supplémentaire est désormais incluse avec un objectif de communication pour toutes les unités ONU à la fois.

MPCP (protocole de contrôle multipoint)

MPCP est très flexible, facile à mettre en œuvre. MPCP utilise cinq types de messages (chaque message est une trame de contrôle MAC) et ONU / ONT signale plusieurs limites de paquet, OLT accorde sur une limite de paquet - pas de surdébit de délimitation.

Le MPCP indique un système entre un OLT et des ONU associés à une partie PON point à multipoint (P2MP) pour permettre une transmission productive d'informations dans le cap AMONT.

MPCP remplit les fonctions suivantes -

  • MPCP contrôle le processus de détection automatique.
  • Affectation des intervalles de temps / bande passante aux ONT.
  • Référence de synchronisation fournie pour synchroniser les ONT.

MPCP a introduit cinq nouveaux messages de contrôle MAC -

  • Porte, rapport
  • REQ enregistré
  • Register
  • ACK enregistré
  • Découverte automatique

Résumé de la séquence de détection des messages

L'illustration suivante présente le résumé de la séquence de détection des messages.

DBA EPON

Dans EPON, la communication entre OLT et ONY est considérée comme en aval, OLT diffuse des données en aval vers ONT en utilisant toute la bande passante et à l'autre extrémité ONT reçoit les fames en utilisant les informations disponibles sur les trames Ethernet. L'amont de ONT à OLT utilise une communication à canal unique, ce qui signifie qu'un canal sera utilisé par plusieurs ONT, ce qui signifie une collision de données.

Pour éviter ce problème, un schéma d'allocation de bande passante efficace est requis, qui peut attribuer des ressources de manière égale aux ONT tout en garantissant la qualité de service, ce schéma est connu sous le nom de Dynamic Bandwidth Allocation(DBA). Le DBA utilise des messages de rapport et de porte pour créer un programme de transmission à transmettre aux ONT.

Caractéristiques DBA

Une caractéristique importante d'EPON est de fournir différents services avec une qualité de service optimale et une allocation efficace de la bande passante en utilisant différentes allocations DBA pour répondre à la demande des applications actuelles et futures.

Actuellement, voici les deux types différents d'algorithmes DBA disponibles pour l'EPON -

  • Le premier est de s'adapter aux fluctuations du trafic.
  • Le second est de fournir une QoS à différents types de trafic.

Les autres caractéristiques sont d'éviter les collisions de trames, la gestion du trafic en temps réel grâce à la qualité de service et la gestion de la bande passante pour chaque abonné ainsi que la diminution du délai sur le trafic de faible priorité.

Format de trame EPON

Le fonctionnement EPON est basé sur les trames Ethernet MAC et EPON sont basées sur les trames GbE, mais des extensions sont nécessaires -

  • Clause 64 - Multi-Point Control PPDU rotocol. Il s'agit du protocole de contrôle mettant en œuvre la logique requise.

  • Clause 65- Émulation point à point (réconciliation). Cela fait que l'EPON ressemble à une liaison point à point et que 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 ± 16 bits).

  • L'heure locale précise doit être maintenue.

En-tête EPON

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.

LLID field contient les facteurs suivants -

MODE (1b) −

  • Toujours 0 pour ONU
  • 0 pour monodiffusion OLT, 1 pour multidiffusion / diffusion OLT

Actual Logical Link ID (15b) −

  • Identifie les unités ONU enregistrées
  • 7FFF pour diffusion

CRC protège de SLD (octet 3) par LLID (octet 7).

Sécurité

Downstream traffic diffuse vers toutes les unités ONU, il devient donc facile pour un utilisateur malveillant de reprogrammer l'unité ONU et de capturer les images souhaitées.

Upstream trafficn'a pas été exposé à d'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 et
  • De nombreux fournisseurs ont ajouté des mécanismes propriétaires basés sur AES.

BPON a utilisé un mécanisme appelé churning - Le barattage était une solution matérielle à faible coût (clé 24b) avec plusieurs failles de sécurité, telles que -

  • Le moteur était linéaire - simple attaque de texte connu.
  • La clé 24b s'est avérée être dérivable en 512 essais.

Par conséquent, G.983.3 a ajouté le support AES, qui est maintenant utilisé dans GPON.

QoS - EPON

De nombreuses applications PON nécessitent une QoS élevée (par exemple IPTV) et EPON laisse la QoS aux couches supérieures telles que -

  • Balises VLAN.
  • P bits ou DiffServ DSCP.

En plus de cela, 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.

EPON contre GPON

Le tableau suivant illustre les caractéristiques comparatives d'EPON et de GPON -

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 T-CONT, PORTID; 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 -

L'image suivante montre les différentes structures d'EPON et de GPON -

L'illustration suivante représente l'évaluation XPON.

Le tableau suivant explique les différentes méthodes d'évaluation XPON.

Mode multiplex Technologie typique
Method A TDM 40G TDM PON OFDM PON
Method B WDM PtP WDM
Method C TDM + WDM 40G TWDM PON NG-EPON

Après le développement de GPON, FSAAN et ITU-T ont commencé à travailler sur NG-PON avec les fonctionnalités suivantes -

  • Produit à faible coût
  • Grande capacité
  • Large couverture
  • Rétrocompatibilité

Les NG-PON sont divisés en deux phases par le FSAN en fonction de la demande et de la technologie actuelles des applications -

  • NG PON1- NGPON1 est rétrocompatible avec les ODN GPON hérités. NG-PON1 dispose d'un système 10G asymétrique avec une vitesse de 10G en aval / téléchargement et 2,5G en amont / téléchargement. Ce NG-PON1 est un système TDM PON amélioré de GPON.

  • NG PON2 - NGPON2 est une évaluation PON à long terme, qui peut prendre en charge et être déployée sur les nouveaux ODN.

Il existe de nombreuses façons de développer NG-PON2 contrairement à NG-PON1 pour améliorer le débit de bande passante de 10G à 40G -

  • Utilisation de la technologie TDM identique à celle utilisée pour NG-PON1.

  • WDM PON (Utilisation du multiplexage par répartition en longueur d'onde grossière (CWDM) ou du multiplexage par répartition en longueur d'onde dense (DWDM).

  • ODSM PON (TDMA + WDMA).

  • OCDMA PON (utilisant la technologie CDMA).

  • O-OFDMA PON (Utilisation de la technologie FDMA).

Coexistence - NG-PON1

La principale caractéristique de NG-PON1 est de fournir une bande passante plus élevée que GPON en même temps. Il doit être rétrocompatible avec le réseau GPON existant, ce qui réduira le coût de l'opérateur. Ce NG-PON défini par le FSAN et l'UIT-T est appeléXG-PON1.

Le FSAN et l'UIT-T ont défini les débits de données suivants pour XG-PON1 -

  • Débit de données en aval - 10G
  • Débit de données en amont - 2,5 G

Le débit de données en amont de 2,5G est deux fois le débit de données en amont de GPON. Outre tous les éléments de GPON, l'ODN (réseau de distribution optique) peut être réutilisé dans le réseau XG-PON1.

En ajoutant uniquement une carte en aval 10G dans le GPON OLT existant, le GPON a été amélioré en XG-PON1.

Architecture de réseau et coexistence

Comme décrit ci-dessus, XG-PON1 est une amélioration du GPON existant qui peut prendre en charge différents déploiements GPON tels que -

  • Architecture point à multipoint (P2MP) de GPON
  • Fibre jusqu'à la maison (FTTH)
  • Fibre à la cellule (FTTCell)
  • Fibre jusqu'au bâtiment (FTTB)
  • Fibre jusqu'au trottoir (FTTCurb)
  • Fibre vers l'armoire (FTTCabinet)

L'illustration suivante montre les différents déploiements GPON, qui peuvent être encore améliorés avec XG-PON1 -

En règle générale, il existe deux types de déploiements -

  • Déploiement sur le terrain vert
  • Déploiement sur le terrain brun

Le champ vert est utilisé lorsqu'un nouveau déploiement complet est requis, tandis que dans le déploiement Brownfield, l'infrastructure existante sera utilisée. Ainsi, pour les déploiements Brown Field (uniquement du réseau GPON), XG-PON1 peut être utilisé. Dans le cas où le réseau cuivre doit être remplacé par le réseau fibre, il sera alors considéré dans le cadre du Green Field Network, car le réseau existant sera complètement remplacé par le nouveau réseau.

Couche physique

Les spécifications de la couche physique pour XG-PON1 ont été frisées en octobre 2009 et publiées en mars 2010 par l'UIT-T. La longueur d'onde en aval de 1575-1580 nm est sélectionnée par le FSAN. Bande C. La bande L et la bande O ont été comparées dans la sélection de la longueur d'onde en amont, mais la bande C a été éliminée en raison du chevauchement avec les canaux vidéo RF. Depuis, une protection de bande suffisante n'était pas disponible sur la bande L et pour cette raison, la même chose a également été éliminée et toute comparaison en ce qui concerne les avantages et les inconvénients de la bande O a été choisie parce que O + a une exigence plus élevée sur les filtres.

Article Caractéristiques
Fibre optique UIT-T G.652
Plan de longueur d'onde en amont 1260 à 1280 nm
Plan de longueur d'onde en aval 1575 à 1580 nm
Budget de puissance

XG-PON1: 14 à 29 dB

XG-PON2: 16 à 31 dB
Débit de données

En amont: 2,48832 Gbit / s

En aval: 9,95328 Gbit / s
Portée physique maximale 20 km
Portée logique maximale À 60 km

Comme indiqué dans le tableau ci-dessus, le débit en aval de XG-PON1 est de 10 Gbit / s avec un débit de données de 9,5328 Gbit / s pour conserver la cohérence avec les débits ITU-T typiques, ce qui est différent de IEEE 10GE-PON, qui est de 10,3125 Gbit / s.

HTC Layer

La couche de transmission (TC Layer) est appelée couche de convergence de transmission XGTC (XG-PON1), qui optimise le mécanisme de traitement de base. La couche de convergence de transmission améliore la structure de trame, le mécanisme d'activation et le DBA.

L'amélioration de la structure de trame XG-PON1 consiste à aligner la conception de trame et de champ avec les limites de mot en faisant correspondre le taux de XG-PON1. Le mécanisme DBA est plus flexible avec la mise à niveau, tandis que le mécanisme d'activation suit le même principe que GPON.

Les deux caractéristiques importantes des couches XGTC sont:

  • Economie d'énergie
  • Security

Le cryptage des données était une fonctionnalité facultative dans GPON, alors que dans xG-PON1, il existe trois méthodes d'authentification:

  • Le premier est basé sur l'ID d'enregistrement (ID logique)

  • Le second est basé sur les canaux OMCI (hérités de GPON)

  • Le troisième est basé sur les protocoles IEEE 802.1x, qui est un nouveau schéma d'authentification bidirectionnelle.

Le chiffrement en amont et le chiffrement multidiffusion en aval sont également fournis sur la couche XGTC.

Gestion et configuration

Pour la gestion et la configuration, la recommandation ITU-T (G.984.4) a été adoptée dans XG-PON1, qui est également rétrocompatible avec le GPON. Comme GPON utilise la technologie OMCI pour la gestion et la configuration, de même XG-PON1 en utilise plus ou moins 90% avec des changements mineurs dans l'UIT-T (G.984.4).

Dans les deux cas (pour GPON et XG-PON1) où la technologie de couche inférieure est adoptée n'est pas une grande préoccupation en ce qui concerne le service. Le facteur important est de configurer le canal de couche 2 pour une bonne transmission des données de service. Toutes les configurations L2 du côté réseau au côté utilisateur sont couvertes par le modèle OMCI L2.

Le modèle OMCI L2 est utilisé pour les deux technologies, c'est-à-dire GPON et XG-PON1, car la définition du côté réseau et du côté utilisateur est la même pour les deux technologies.

Interopérabilité

La partie la plus impressionnante de GPON et XG-PON1 est l'interopérabilité. XG-PON1 est rétrocompatible avec GPON, en d'autres termes, un ONT / ONU connecté avec GPON OLT peut également fonctionner avec XG-PON1 OLT. Un groupe a été créé en 2008 par la FSAN, connue sous le nom d'OISG (OMSI Implementation Study Group).

Ce groupe a été limité à l'étude des recommandations (G.984.4) pour l'interopérabilité OMCI pour la gestion ONT et le canal de contrôle (OMCC), la gestion de la qualité de service, la configuration de multidiffusion, les mises à jour de version S / W et la configuration L2. Le numéro officiel de [G.984.4] est [UIT-T G.impl984.4] et est également appelé guide d'implémentation OMCI.

WDM-PON

L'illustration suivante concerne le WDM-PON, qui montre également un tableau de réseaux de guides d'ondes (AWG). Ceux-ci sont utilisés pour la longueur d'onde MUX et DEMUX.

P2MP WDM-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 la longueur d'onde. En d'autres termes, WDM-PON fonctionne sur une logiquePoint-to-Multi Point (P2MP) topologie.

Dans le WDM-PON, AWG doit être entre OLT et ONT. Chaque port de l'AWG dépend de la longueur d'onde et l'émetteur-récepteur optique sur chaque ONT transmet des signaux optiques dans une longueur d'onde spécifiée déterminée par le port sur l'AWG.

Dans la technologie WDM, les émetteurs-récepteurs avec des longueurs d'onde spécifiées sont appelés colored optical transceivers et l'émetteur-récepteur, qui peut être utilisé pour n'importe quelle longueur d'onde, est appelé colorless transceiver. L'utilisation d'émetteurs-récepteurs optiques colorés est complexe, dont le service de traitement fournit et conçoit le stockage.

Les composants AWG sont sensibles à la température pour cette raison, il existe certains défis pour WDMPON quant à la cohérence en temps réel entre la longueur d'onde des émetteurs-récepteurs optiques et le port AWG de connexion et entre les longueurs d'onde du port sur l'AWG local (au CO) et le port sur l'AWG distant.

ODSM-PON

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 placé entre OLT et ONT en remplacement du séparateur passif. Dans ODSM-PON, l'aval adopte WDM, signifie que les données vers ONT utilisent des longueurs d'onde différentes pour différents ONT et en amont, ODSN-PON adopte les technologies dynamiques TDMA + WDMA.

Normes XGPON

Le tableau suivant décrit 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

GPON - Normes ITU et FSAN en 2005, conformité aux normes de la série G.984 ×.

NGPON1 −

  • Les normes G.987 / G.988 XGPON ont été publiées 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.

NGPON2 −

  • N'envisagez pas d'être compatible avec le réseau ODN existant, un standard plus ouvert de la technologie PON.

  • Maintenant, concentrez-vous sur WDM PON et 40G PON.

Principales caractéristiques du XG-PON1

Le tableau suivant décrit les principales fonctionnalités de XG-PON1.

Article Exigence Remarque
Vitesse en aval (DS) Nominal 10 Gbit / s
Vitesse en amont (US) Nominal 2,5 Gbit / s XG-PON avec une vitesse US de 10 Gbit / s est désigné par XGPON2. 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 prolongée 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)

Classe de puissance optique XG-PON

Le tableau suivant décrit la perte minimale et maximale de la classe de puissance optique 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

Dans ce chapitre, laissez-nous comprendre ce que sont les rapports de division, la portée maximale et la gestion du trafic dans le réseau de distribution optique (ODN).

L'atténuation de puissance optique maximale autorisée entre les ports optiques OLT et l'entrée ONT est de 28 dB, en utilisant les 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 moindre budget optique et la classe C donne le plus élevé, tandis qu'en termes de coût, elles sont dans le même ordre. Pour un rapport de division maximal de 1:64, les optiques de classe B sont généralement déployées sur une base commerciale.

La comparaison des optiques ODN de classe A, B et C est indiquée dans le tableau ci-dessous -

Comparaison des optiques ODN de classe A, B et C

S.No. Paramètre Unité Classe A Classe B Classe C Remarques
1 Plage d'atténuation (Rec. UIT-T G.982) dB 5 - 20 10 - 25 15 - 30
2 2488 Mbps downstream direction
2.1 OLT Transmitter
2.1.1 Puissance moyenne lancée MIN dBm 0 +5 +3 Fibre unique
2.1.2 Puissance lancée moyenne MAX dBm +4 +9 +7 Fibre unique
2.1.3 Puissance moyenne lancée MIN dBm 0 +5 +3 Double fibre
2.1.4 2.1.4 Puissance lancée moyenne MAX dBm +4 +9 +7 Double fibre
2.2 ONU Receiver
2.2.1 Sensibilité minimale dBm -21 -21 -28 Fibre unique
2.2.2 Surcharge minimale dBm -1 -1 -8 Fibre unique
2.2.3 Sensibilité minimale dBm -21 -21 -28 Double fibre
2.2.4 Surcharge minimale dBm -1 -1 -8 Double fibre
3 1244 Mbps upstream direction
3.1 ONU Transmitter
3.1.1 Puissance moyenne lancée MIN dBm -3 -2 +2 Fibre unique
3.1.2 Puissance lancée moyenne MAX dBm +2 +3 +7 Fibre unique
3.1.3 Puissance moyenne lancée MIN dBm -3 -2 +2 Double fibre
3.1.4 Puissance lancée moyenne MAX dBm +2 +3 +7 Double fibre
3.2 OLT Receiver
3.2.1 Sensibilité minimale dBm -24 -28 -29 Fibre unique
3.2.2 Surcharge minimale dBm -3 -sept -8 Fibre unique
3.2.3 Sensibilité minimale dBm -24 -28 -29 Double fibre
3.2.4 Surcharge minimale dBm -3 -sept -8 Double fibre

Division du signal optique

Une fibre unique partant de l'OLT est divisée par des séparateurs optiques passifs pour desservir 64 ONT sur site client. La même fibre transporte à la fois des 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) .

Superposition RF pour les services TV

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 De-mux, construit à l'intérieur de l'ONT, et acheminé vers la connexion de service de fond de panier pour le STB / TV.