FTTH - شرح

مسافة الألياف التفاضلية هي الفرق في المسافة بين أقرب وأبعد ONU / ONT من OLT.

في GPON ، الحد الأقصى لمسافة الألياف التفاضلية هو 20 كم. يؤثر ذلك على حجم نافذة النطاق ويوفر التوافق مع [ITU-T G.983.1].

يُعرّف الوصول المنطقي بأنه المسافة القصوى التي يمكن تحقيقها لنظام نقل معين ، بغض النظر عن الميزانية البصرية. الامتداد المنطقي هو أقصى مسافة بين ONU / ONT و OLT باستثناء الحد من الطبقة المادية.

في GPON ، يتم تعريف الحد الأقصى للوصول المنطقي بأنه 60 كم.

التأخير المتوسط في نقل الإشارة هو متوسط قيم التأخير في المراحل الأولية والمصب بين النقاط المرجعية. يتم تحديد هذه القيمة عن طريق قياس تأخير رحلة الذهاب ثم قسمة على 2.

يجب أن تستوعب GPON الخدمات التي تتطلب الحد الأقصى لتأخير نقل الإشارة البالغ 1،5 مللي ثانية. يجب أن يحتوي نظام GPON على الحد الأقصى لمتوسط تأخير نقل الإشارة لمدة تقل عن 1،5 مللي ثانية بين النقاط المرجعية للتلفزيون.

OAN هي مجموعة روابط الوصول التي تشترك في نفس واجهات جانب الشبكة والتي تدعمها أنظمة نقل الوصول البصري. قد تتضمن OAN عددًا من ODNs المتصلة بنفس OLT.

في سياق PON ، عبارة عن شجرة من الألياف الضوئية في شبكة الوصول ، مع استكمالها بتقسيم الطاقة أو الطول الموجي أو المرشحات أو الأجهزة البصرية المنفعلة الأخرى.

جهاز ينهي نقطة النهاية (الجذر) الشائعة لـ ODN. بعد ذلك ينفذ بروتوكول PON كتلك المحددة بواسطة [ITU-T G.984] ؛ ثم يقوم بتكييف PONPDUs لاتصالات الإرسال عبر واجهة خدمة الموفر.

يوفر OLT وظائف الإدارة والصيانة لوحدات ODN و ONUs الفرعية.

جهاز مشترك واحد ينهي أي نقطة من نقاط النهاية الموزعة (الورقية) لـ ODN ، ويقوم بتنفيذ بروتوكول PON ، ويقوم بتكييف PON PDUs مع واجهات خدمة المشترك. ONT هي حالة خاصة من ONU.

مصطلح عام يشير إلى الجهاز الذي ينهي أي نقطة من نقاط النهاية الموزعة (الورقية) لـ ODN ، ويقوم بتنفيذ بروتوكول PON ، ويقوم بتعديل PON PDU.

يُعرّف الامتداد المادي بأنه أقصى مسافة مادية يمكن تحقيقها لنظام نقل معين. نظرًا لأن "الوصول الفعلي" هو أقصى مسافة مادية بين ONU / ONT و OLT. ومع ذلك ، في GPON ، يتم تحديد خيارين للوصول المادي: 10 كم و 20 كم. من المفترض أن 10 كم هي أقصى مسافة يمكن من خلالها استخدام FP-LD في وحدة ONU لمعدلات بت عالية مثل 1.25 جيجابت / ثانية أو أعلى.

يتم تعريف الخدمات في FTTH كخدمة شبكة مطلوبة من قبل المشغلين. يتم وصف الخدمة باسم يتم التعرف عليه بوضوح من قبل الجميع ، بغض النظر عما إذا كان اسم بنية إطار أو اسمًا عامًا.

تهدف GPON إلى سرعات نقل أكبر من أو تساوي 1.2 جيجابت / ثانية. وفقًا لذلك ، تحدد GPON مجموعتي سرعة إرسال كما يلي -

• 1.2 جيجابت في الثانية ، 2.4 جيجابت في الثانية

• 2.4 جيجابت في الثانية ، 2.4 جيجابت في الثانية

معدل البت الأكثر أهمية هو 1.2 جيجابت في الثانية ، وانخفاض 2.4 جيجابت في الثانية ، ويشكل ذلك تقريبًا جميع عمليات النشر المنشورة والمخطط لها لأنظمة GPON.

كلما كانت نسبة الانقسام أكبر بالنسبة إلى GPON ، كلما كانت اقتصادية أكثر من منظور التكلفة. ومع ذلك ، تنطوي نسبة الانقسام الأكبر على قدر أكبر من الطاقة البصرية وتقسيم النطاق الترددي ، مما يخلق الحاجة إلى زيادة ميزانية الطاقة لدعم الوصول الفعلي. تعد نسب الانقسام التي تصل إلى 1:64 واقعية للطبقة المادية ، نظرًا للتكنولوجيا الحالية. ومع ذلك ، توقعًا للتطور المستمر للوحدات الضوئية ، يجب أن تراعي طبقة TC نسبة الانقسام إلى 1: 128.

فوائد الألياف الضوئية -

• مسافات طويلة جدا

• قوية ومرنة وموثوقة

• يسمح قطر صغير وخفيف الوزن الكابلات

• آمن ومضمون

• مناعة ضد التداخل الكهرومغناطيسي (EMI)

• أقل تكلفة

وحدات / مكونات مختلفة في تكنولوجيا PON هي -

• WDM المقرنة

• 1 × ن الفاصل

• الألياف البصرية والكابلات

• الموصل

• ODF / مجلس الوزراء / Subrack

الوحدات / المكونات النشطة في تكنولوجيا PON هي -

في OLT -

• الارسال الليزر (1490 نانومتر) و

• مستقبلات الليزر (1310 نانومتر)

لتطبيق الكيبل التلفزيوني -

• مضخم الليزر (1550 نانومتر) و

• EDFA لتضخيم إشارة الفيديو

في ONU -

• الطاقة / البطارية ل ONU

• جهاز إرسال الليزر (1310 نانومتر)

• مستقبلات الليزر (1490 نانومتر)

• مستقبلات إشارة الكيبل التلفزيوني (1550 نانومتر)

الشكل الكامل ل GPON هو - شبكة جيجابت السلبية

GPON هو نظام بصري لشبكات الوصول ، يستند إلى سلسلة المواصفات ITU-T G.984. يمكن أن يوفر الوصول إلى 20 كم بميزانية بصرية تبلغ 28 ديسيبل باستخدام بصريات الفئة ب + مع نسبة تقسيم 1:32.

الميزات الأكثر شيوعًا في GPON مدرجة أدناه.

انتقال المصب -

• 2.4Gbps

• BW لأحد ONT كافية لتوفير إشارات HDTV متعددة

• QOS يسمح لتأخير حركة المرور الحساسة (صوت)

انتقال المنبع -

• 1 24 جيجابت في الثانية

• يمكن ضمان الحد الأدنى من الأسلحة البيولوجية

• يمكن تعيين جداول زمنية غير مستخدمة للمستخدمين الثقيلة

• QOS يسمح لتأخير حركة المرور الحساسة (صوت)

تعتمد معايير GPON على مواصفات BPON السابقة. هذه المواصفات كلها مذكورة أدناه -

• G.984.1 - تصف هذه الوثيقة الخصائص العامة لشبكة Gigabit-Capable Passive Optical.

• G.984.2 - تصف هذه الوثيقة مواصفة الطبقة المادية المعتمدة على الوسائط المادية لشبكة جيجابت-قادرة.

• G.984.3 - تصف هذه الوثيقة مواصفة طبقة التقارب الخاصة بنقل شبكة الاتصال الضوئية السلبية لشبكة جيجابت.

• G.984.3 - تصف هذه الوثيقة مواصفة طبقة التقارب الخاصة بنقل شبكة الاتصال الضوئية السلبية لشبكة جيجابت.

تحتوي أنظمة GPON بشكل أساسي على نفس المكونات المادية التي تم تكوينها بنفس طريقة تكوين شبكات PON الأخرى. بالطبع ، تم تصميم المنتجات التي تم تطويرها لأنظمة GPON خصيصًا لـ GPON وهي غير قابلة للتبديل باستخدام أدوات EPON أو BPON.

تتمتع أنظمة GPON أيضًا بالعديد من القدرات الأساسية التي تمتلكها أنظمة PON الأخرى. الاختلافات الرئيسية في الهندسة المعمارية هي GPON في سرعة نقل البيانات. تسمح طرق تغليف Gigabit GPON بحمل مجموعة متنوعة من الخدمات بما في ذلك أجهزة الصراف الآلي ATM و TDM والصوت والإيثرنت.

أحد المتطلبات الأساسية للنظام البصري هو تزويد المكونات بسعة كافية لتوسيع الإشارة الضوئية إلى النطاق المتوقع. هناك ثلاث فئات أو فئات من مكونات تقوم على القوة والحساسية.

فئات المكونات -

• بصريات الفئة أ: من 5 إلى 20 ديسيبل

• بصريات الفئة B: من 10 إلى 25 ديسيبل

• بصريات الفئة C: من 15 إلى 30 ديسيبل

الشكل الكامل لـ EPON هو - شبكة الإيثرنت البصرية السلبية.

شبكة الإيثرنت البصرية السلبية (EPON) عبارة عن PON لتغليف البيانات باستخدام الإيثرنت ويمكن أن توفر سعة 1 جيجابت في الثانية إلى 10 جيجابت في الثانية. يتبع EPON الهندسة المعمارية الأصلية لـ PON. هنا ، يتم توصيل DTE بجذع الشجرة ويُطلق عليه اسم Terminal Line Terminal (OLT).

عادة ما يكون موجودا في مزود الخدمة ، وتسمى فروع DTE المتصلة بالشجرة الضوئية Network Unit Unit (ONU) ، الموجودة في مقر المشترك. تمر الإشارات الصادرة عن OLT عبر الفاصل السلبي لتحقيق ONU والعكس بالعكس.

تتطلب العديد من تطبيقات PON جودة خدمة عالية (مثل IPTV).

يترك EPON جودة الخدمة إلى طبقات أعلى -

• علامات VLAN

• P بت أو DiffServ DSCP

بالإضافة إلى ذلك ، هناك فرق كبير بين LLID و Port-ID -

• هناك دائما 1 LLID لكل ONU

• يوجد معرف منفذ واحد لكل منفذ إدخال - قد يكون هناك العديد لكل وحدة ONU

• وهذا يجعل جودة الخدمة القائمة على المنفذ سهلة التنفيذ عند طبقة PON

يوضح الجدول التالي الفرق بين GPON و EPON.

تُعرف خوارزمية يتم تنفيذها في OLT ، باستخدام رسائل التقرير والبوابة لإنشاء برنامج إرسال وتمرير وحدات ONU باسم خوارزمية تخصيص عرض النطاق الترددي الحيوي (DBA).

تعتمد عملية EPON على إطارات Ethernet MAC و EPON (بناءً على إطارات GbE) ، ولكن هناك حاجة إلى امتدادات -

• MultiPoint Control Protocol PDUs - هذا هو بروتوكول التحكم الذي ينفذ المنطق المطلوب.

• محاكاة المضاهاة من نقطة إلى نقطة (المصالحة) - وهذا يجعل EPON يبدو وكأنه رابط من نقطة إلى نقطة ، وأن أجهزة EPON MAC لديها بعض القيود الخاصة.

• بدلا من CSMA / CD ، فإنها تنقل عند منحها.

• يجب أن يكون الوقت عبر مكدس MAC ثابتًا (bit مدة 16 بت).

• يجب الحفاظ على التوقيت المحلي الدقيق.

يبدأ إيثرنت قياسي مع ديباجة 8B خالية من المحتوى بشكل أساسي -

• 7B بالتناوب منها والأصفار 10101010

• 1B من SFD 10101011

من أجل إخفاء رأس PON الجديد ، تقوم EPON بالكتابة فوق بعض وحدات البايت التمهيد.

يتم بث حركة مرور DS إلى جميع وحدات ONU ، وبالتالي فإن التشفير سهل للغاية للمستخدم الخبيث لإعادة برمجة ONU والتقاط الإطارات المطلوبة. حركة المرور في الولايات المتحدة لم تشاهدها وحدات ONU الأخرى ، وبالتالي فإن التشفير غير مطلوب. لا تفكر في مصنوعات الألياف لأن EPON لا توفر أي طريقة تشفير قياسية ، ولكن -

• يمكن أن تكمل مع IPsec أو MACsec.

• أضاف العديد من البائعين آليات تستند إلى AES.

استخدمت BPON آلية تسمى churning - كان Churning عبارة عن حل منخفض التكلفة للأجهزة (مفتاح 24b) مع العديد من العيوب الأمنية -

• كان المحرك خطي - هجوم نص بسيط بسيط

• تحول المفتاح 24b إلى اشتقاق في 512 محاولة

لذلك ، أضاف G.983.3 دعم AES - يستخدم الآن في GPON.

XPON هو الجيل التالي من PON ، والذي يمكنه دعم معدل بيانات يصل إلى 10G. يمكن تقسيم XPON إلى فئتين ، أي XG-PON1 و XG-PON2. XG-PON1 متوافق مع GPON ، في حين XG-PON2 هو تطور جديد تمامًا.

شكل كامل من WDM-PON هو - الطول الموجي تقسيم Multiplex PON.

في WDM-PON ، يلزم الطول الموجي المختلف من أجل مختلف ONT ؛ يحصل كل ONT على طول موجي حصري ويتمتع بموارد النطاق الترددي لطول الموجة. بمعنى آخر ، يعمل WDM-PON على طوبولوجيا منطقي من نقطة إلى نقطة متعددة (P2MP).

الشكل الكامل لـ ODSM-PON هو - الطيف الانتهازي و PON الديناميكي. في ODSM-PON ، تظل الشبكة دون تغيير من CO إلى أماكن المستخدم باستثناء تغيير واحد ، وهو فاصل WDM نشط. سيكون هناك الفاصل WDM بين OLT و ONT استبدال الخائن السلبي. في ODSM-PON ، يعتمد المصب WDM ، ويعني أن البيانات باتجاه ONT تستخدم طول موجي مختلف لـ ONT وفي upstream و ODSN-PON تتبنى تقنية TDMA + WDMA الديناميكية.

يشرح الجدول التالي معايير XGPON -

يصف الجدول التالي فئة الطاقة الضوئية XG-PON.

يصف الجدول التالي نطاق التوهين للفئة A و B و C وفقًا للاتحاد الدولي للاتصالات.

يوضح الجدول التالي نطاق إرسال OLT للفئة A و B و C وفقًا للاتحاد الدولي للاتصالات.

يشرح الجدول التالي نطاق مستقبل ONU للفئة A و B و C وفقًا للاتحاد الدولي للاتصالات.

يشرح الجدول التالي نطاق مرسل ONU للفئة A و B و C وفقًا للاتحاد الدولي للاتصالات.

يصف الجدول التالي نطاق مستقبل OLT للفئة A و B و C وفقًا للاتحاد.

يتم تقسيم الألياف المفردة التي تبدأ من OLT من خلال مقسمات ضوئية سلبية لخدمة 64 مكتبًا لفرضية العملاء. يحمل الليف نفسه كلاً من التدفق السفلي (OLT باتجاه ONT) وتيارات بتات المنبع (ONT نحو OLT) ، أي 2.488 ميجابت في الثانية / 1490 نانومتر (1480 - 1500 نانومتر) و 1.244 ميجابت في الثانية / 1310 نانومتر (نافذة 1260 - 1360 نانومتر) من خلال WDM (مضاعفة تقسيم الطول الموجي) للتشغيل المزدوج (ثنائي الاتجاه).

يتم بث نفس الإرسال أحادي الاتجاه من المصب OLT إلى ONTs مع ONT يقبل فقط حركة المرور الموجهة إليه. الإرسال في المرحلة الأولية هو النفاذ المتعدد بتقسيم الوقت (TDMA) مع إرسال كل ONT بدوره.

تُبث إشارات التلفزيون (المستمدة من Head Head للأقمار الصناعية) اختياريًا على طول موجي ضوئي ثالث يبلغ 1550 نانومتر على نفس الألياف (أو الإضافية) التي يتم إدخالها في نظام FTTx من خلال نظام فرعي RF Overlay. يمكن أن يقترن إشارة الكيبل التلفزيوني مع إشارة GPON بعد التضخيم بواسطة EDFA.

إشارات RF CATV المعدلة على طول الموجة 1550 نانومتر. يتم استخراجها من خلال وظيفة Demux بنيت داخل ONT وتوجيهها لدعم اتصال خدمة الطائرة ل STB / TV.

يبلغ الحد الأقصى المسموح به للتوهين في الطاقة الضوئية بين منفذ OLT البصري وإدخال ONT 28 ديسيبل باستخدام عناصر الشبكة البصرية من الفئة B. يتم تمييز ODN Class A و B و C بشكل أساسي على "خرج طاقة المرسل البصري" و "حساسية مستقبل بصري بمعدل بت. توفر الفئة (أ) الميزانية الأقل بصرية ، بينما تمنح الفئة (ج) أعلى النسب ، في حين أن كلاً من التكلفة تكون بنفس الترتيب. للحصول على نسبة تقسيم تبلغ 1:64 كحد أقصى ، يتم نشر بصريات الفئة ب بشكل عام على أساس تجاري.

توضح النقاط التالية NGPON1 -

• تم إصدار G.987 / G.988 XGPON القياسي في عام 2011.

• انها موحدة XGPON مع 2.5Gbps المنبع / 10Gbps المصب.

• يستخدم GPON و XGPON طول موجة مختلف للتعايش في شبكة واحدة.

توضح النقاط التالية NGPON2 -

• لا يعتبر متوافقًا مع شبكة ODN الحالية ، وهو معيار أكثر انفتاحًا لتكنولوجيا PON.

• يركز على WDM PON و 40G PON.