FTTH - GPON
GPON (شبكات جيجابت الضوئية المنفعلة) هو نظام بصري لشبكات الوصول ، يعتمد على سلسلة مواصفات G.984 لقطاع تقييس الاتصالات. يمكن أن يوفر الوصول إلى 20 كم بميزانية بصرية تبلغ 28 ديسيبل (كما هو موضح في الرسم التوضيحي التالي) باستخدام بصريات الفئة ب + مع نسبة تقسيم 1:32.
يدعم نظام GPON الأسعار التالية -
155 ميجا بت في الثانية ، و 1.24416 جيجابت في الثانية
622 ميغابت في الثانية في اتجاه التيار ، 1.24416 جيجابت في الثانية
1.24416 جيجابت في الثانية في اتجاه التيار ، و 1.24416 في الثانية في اتجاه التيار
155Mbps للأعلى ، 2.48832 Gbps في اتجاه المصب
622 ميغابت في الثانية ، 2.48832 جيجابت في الثانية
1.24416 جيجابت في الثانية ، 2.48832 جيجابت في الثانية
2.48832 جيجابت في الثانية ، 2.48832 جيجابت في الثانية
يدعم GPON كلاً من تغليف ATM و GEM. يدعم GEM (طريقة تغليف GPON) كل من TDM والبيانات الأصلية.
ميزات GPON
تعتمد هذه التكنولوجيا التطورية على BPON GEM. فيما يلي معالمه -
انتقال المصب
2.4 جيجابت في الثانية
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 فترات زمنية غير مستخدمة للمستخدمين الثقيل
جودة الخدمة تسمح لتأخير حركة المرور الحساسة (صوت)
لماذا GPON؟
توفر GPON حل الخدمات المتكاملة مثل -
وهو يدعم الروايات ثلاثية اللعب سر.
لكسر حاجز عرض النطاق الترددي الخاص بالوصول عبر كبلات الزوج الملتوية ، فإنه يدعم إرسال النطاق الترددي العالي.
أنه يقلل من عقد الشبكة.
وهو يدعم ما يصل إلى 20 كم تغطية الخدمة.
معايير GPON
تعتمد معايير GPON على مواصفات BPON السابقة. المواصفات هي -
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 من شبكة النقل الضوئية المنفعلة لشبكة جيجابت.
G.984.4 - تصف هذه الوثيقة مواصفات واجهة الشبكة الضوئية السلبية لشبكة Gigabit-Capable وواجهة التحكم (OMCI).
GPON العمارة
يخدم GPON OLT ONTs متعددة من خلال منفذ PON. عادةً ما يكون الإرسال في اتجاه مجرى النهر ، أي من OLT إلى ONT TDM ؛ في حين أن الحركة في المنبع ، أي من ONT إلى OLT عادةً تكون TDMA.
قد يكون نظام PON متماثلًا أو غير متماثل. يمكن أيضًا استخدام PON والبنية التحتية للألياف البصرية لدعم أي خدمة توزيع أحادية الاتجاه. على سبيل المثال - فيديو بطول موجة مختلفة.
طبقة GPON للوسائط المادية
G.984.2 هي مواصفات الطبقة المادية لنظام GPON. تتناول الطبقة المادية مناطق مثل -
الأداء البصري من حيث معدل البيانات.
فئة مكونات الألياف البصرية.
توقيت والتحكم في الطاقة الضوئية.
تصحيح الخطأ المرسل.
أحد المتطلبات الأساسية للنظام البصري هو تزويد المكونات بسعة كافية لتوسيع الإشارة الضوئية إلى النطاق المتوقع. هناك ثلاث فئات أو فئات من المكونات ، والتي تستند إلى 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
الخط البصري الطرفي (OLT)
يوفر OLT واجهة عقدة الخدمة (SNI) (عادةً 1 جيجابت في الثانية و / أو 10 جيجابت في الثانية من شبكات LAN لشبكة إيثرنت) نحو الشبكة الأساسية ، ويتحكم في GPON. يتكون OLT من ثلاثة أجزاء رئيسية -
وظيفة واجهة منفذ الخدمة
عبر ربط وظيفة
شبكة التوزيع البصري (ODN)
يوضح الرسم التوضيحي التالي الرسم البياني النموذجي للكتلة الوظيفية OLT.
PON كور شل
تتكون قذيفة PON Core من جزأين. الجزء الأول هو وظيفة واجهة ODN والجزء هو وظيفة PON TC. تتضمن وظيفة PON TC OAM ، والتحكم في الوصول إلى الوسائط ، والتأطير ، و DBA ، وتحديد وحدة بيانات البروتوكول (PDU) لوظيفة التوصيل المتقاطع ، وإدارة ONU.
shell cross-connect shell - توفر هذه الوعاء مسار اتصال بين غلاف PON الأساسي وقشرة الخدمة.
shell service - هذا shell للترجمة بين واجهات الخدمة وواجهة إطار TC الخاصة بقسم PON.
ONU / ONT
تعمل وحدة الشبكة الضوئية (ONU) مع واجهة PON واحدة أو كحد أقصى بين واجهات لأغراض حماية الارتباط. في حالة قطع أي ألياف من هذين الألياف يمكن الوصول إلى وحدة ONU من خلال ألياف أخرى. وهذا ما يسمى حماية PON أو حماية الرابط. تعرف حماية الرابط أيضًا باسم تجميع الارتباطات ، والذي يمكنه حماية الارتباط وفي الوقت نفسه ، يمكنه تجميع حركة المرور أيضًا.
تقوم وظيفة MUX و DEMUX بالخدمة بتوصيل أجهزة العميل بجانب PON. تم تصميم محطة الشبكة الضوئية (ONT) للاستخدام المشترك الواحد ، بينما تم تصميم وحدة الشبكات البصرية ONU للاستخدام المشترك المتعدد. تتيح التقسيمات مشاركة PON بما يصل إلى 128 ONTs أو ONUs.
ONT / ONU واجهات
يحتوي طرف الشبكة البصرية (ONT) ، المتصل بـ OLT في جانب الوصلة الصاعدة لواجهة شبكة الخدمة ، على العديد من منافذ واجهة شبكة المستخدم. عادة ، سيكون هناك أربعة منافذ FE / GE نحو UNI.
منافذ UNI لـ ONT السكنية - عادةً ما تكون واجهات خدمة المشتركين مثل الإنترنت عالي السرعة 10 / 100Base-T (HSI) والفيديو عبر IP ، ومحوري RF لأنظمة تراكب الفيديو RF ، وواجهات هاتف FXS التناظرية لصوت VoIP PSTN.
منافذ UNI للأعمال ONT - بالإضافة إلى ما سبق ، قد تشمل أيضًا أجهزة توجيه 10/100 / 100Base-T وواجهات تبديل L2 / L3 و DS1 / E1 PBX للأنظمة الرئيسية.
تقوم وحدة الشبكة البصرية (ONU) بإنهاء الألياف GPON ولديها أكثر بكثير من واجهة شبكة المستخدم (UNI) لعدة مشتركين. يمكن أن تكون واجهة UNI هي ADSL2 + أو VDSL2 أو Power Line أو MoCA أو HPNA ، والمسافة إلى المشترك (10/100 Base-T محددة بـ 100 متر ، أي 330 قدمًا).
وفقًا لنوع منافذ الواجهة ، قد لا تتمكن UN UNI من الاتصال مباشرة بأجهزة CPE للمشترك. في هذه الحالة ، تتصل UNI بـ إنهاء الشبكة (NT) ، والذي يتم وضعه في الموقع النهائي للمشترك. يقوم NT بإنهاء معدات CPE الخاصة بالمشترك ، مثل جهاز الكمبيوتر أو الموجه اللاسلكي أو الهاتف أو جهاز فك التشفير لفيديو IP أو Set-Top Box أو فيديو RF أو غير ذلك.
بشكل أساسي ، يجمع ONT بين وظيفة ONU و NT في جهاز واحد. هذا المزيج من الاثنين ؛ معا يجعل ONT الحل الأكثر فعالية من حيث التكلفة لتوفير خدمات GPON للمؤسسات المحلية والأسرية الواحدة والصغيرة والمتوسطة. ومع ذلك ، إذا تم وضع عميل في الحرم الجامعي كطلاب أو بيوت أو مدارس أو كليات أو مستشفيات أو مكاتب الشركات ، حيث يوجد بالفعل كابل نحاسي CAT-5 ، فيمكن أن تعمل ONU كحل أكثر ملاءمة.
شبكة التوزيع البصري
GPON ODN ، التي تتألف من الألياف البصرية وضع واحد وكابل. كبلات شريط الألياف الضوئية ، التوصيلات ، الموصلات البصرية ، مقسمات بصرية سلبية ومكونات متفرعة سلبية هي سلبية للغاية.
تقسم أدوات شق ODN الألياف المفردة إلى ألياف متعددة تذهب إلى مبان مختلفة ومنازل فردية. يمكن وضع الخائن في أي مكان في ODN ، من المكتب المركزي (CO) / التبادل المحلي (LE) إلى مقر العميل وقد يكون بأي حجم. تم تعيين التقسيمات كـ [n: m] ، حيث 'n' هو عدد المدخلات (باتجاه OLT) = 1 أو 2 ، و 'm' هو عدد المخرجات (نحو ONT) = 2،4،8،16 ، 32،64.
GPON مضاعفة / تأطير
وأوضح GPON تعدد الإرسال أو تأطير مع العوامل التالية.
طريقة تغليف GPON (GEM)
إنه مخطط نقل البيانات في طبقة التقارب المحددة لنقل GPON. يوفر GEM آلية تأطير متغيرة الطول موجهة للاتصال ، لنقل خدمات البيانات عبر الشبكة البصرية المنفعلة (PON). تم تصميم GEM لتكون مستقلة عن نوع واجهة عقدة الخدمة في OLT وكذلك أنواع واجهات UNI في ONUs.
حركة المرور في اتجاه المصب (OLT باتجاه ONU / ONT)
بالنسبة لحركة المرور المتلقين للمعلومات ، تتمركز وظائف مضاعفة حركة المرور في OLT. يعرّف GEM Port-ID ، في شكل رقم 12 بت يعينه OLT إلى الاتصالات المنطقية الفردية ، إطارات GEM التي تنتمي إلى اتصالات منطقية مختلفة. يقوم كل ONU بتصفية إطارات GEM المتلقية للمعلومات استنادًا إلى معرفات GEM Port ومعرفات إطارات GEM التي تنتمي إلى ONU فقط.
حركة المرور الأولية (ONU / ONT باتجاه OLT)
يتم منح الكيانات الحاملة للحركة ضمن ONU فرصة الإرسال في المنبع (أو تخصيص عرض النطاق الترددي) بواسطة OLT. يتم تحديد هذه الكيانات الحاملة للحركة بواسطة معرفات التخصيص (معرفات التخصيص). معرف التخصيص (Alloc-ID) هو رقم 12 بت يعيّنه OLT إلى ONU لتحديد كيان يحمل حركة مرور. وهو مستلم تخصيصات النطاق الترددي upstream ضمن ONU.
تتم مضاعفة تخصيصات النطاق الترددي لمختلف معرفات Alloc-ID في الوقت المحدد كما هو محدد في OLT في خرائط النطاق الترددي المرسلة إلى أسفل المصب. ضمن كل تخصيص للنطاق الترددي ، يستخدم ONU معرف منفذ GEM كمفتاح تعدد إرسال لتعريف إطارات GEM التي تنتمي إلى اتصالات منطقية مختلفة في المنبع.
حاوية النقل (T-CONT) هي كائن ONU يمثل مجموعة من الاتصالات المنطقية. يبدو ككيان واحد لغرض تخصيص عرض النطاق الترددي المنبع على PON. استنادًا إلى مخطط التعيين ، يتم نقل حركة الخدمة إلى منافذ GEM مختلفة ثم إلى T-CONTs مختلفة.
يكون التعيين بين منفذ GEM و T-CONT مرنًا. يمكن أن يتوافق منفذ GEM مع T-CONT ؛ أو يمكن أن تتوافق منافذ GEM المتعددة مع نفس T-CONT.
طبقة تقارب الإرسال G-PON (GTC)
طبقة بروتوكول من مجموعة بروتوكولات G-PON يتم وضعها بين طبقة (PMD) المعتمدة على الوسائط الفعلية وعملاء G-PON. تتكون طبقة GTC من طبقة فرعية لتأطير GTC وطبقة فرعية لتكييف GTC.
في اتجاه المصب ، يتم حمل إطارات GEM في حمولة GTC ، والتي تصل إلى جميع وحدات ONU. تقوم الطبقة الفرعية لتأطير ONU باستخراج الإطارات ، ويقوم محول GEM TC بتصفية الإطارات بناءً على معرف المنفذ 12 بت الخاص بهم. يُسمح فقط باستخدام الإطارات التي تحمل هوية Port-IDs المناسبة لوظيفة عميل GEM.
في اتجاه المنبع ، يتم نقل حركة GEM عبر T-CONTs أو أكثر. يتلقى OLT الإرسال المرتبط بـ T-CONT وتتم إعادة توجيه الإطارات إلى محول GEM TC ثم عميل GEM.
GTC تأطير طبقة
يبلغ طول الإطار المتلقين للمعلومات 125 ميكروثانية ويبلغ طوله 38880 بايت ، وهو ما يتوافق مع معدل البيانات النهائية البالغ 2.48832 جيجابت / ثانية. يتكون إطار GTC المتلقين للمعلومات من كتلة التحكم المادي النهائية (PCBd) وقسم حمولة GTC.
إطارات تقارب ناقل الحركة GPON دائمًا 125 مللي ثانية طويلة -
19440 بايت / إطار لمعدل 1244.16
38880 بايت / إطار لمعدل 2488.32
يتكون كل رتل GTC من حمولة التحكم الفيزيائية المتلقية للكتل النهائية +
PCBd يحتوي على مزامنة ، OAM ، معلومات DBA ، إلخ.
قد تحتوي الحمولة على أقسام ATM و GEM (إما واحد أو كلاهما)
مدة الإطار GTC المنبع هي 125 μs. في أنظمة G-PON ذات الوصلة الصاعدة 1.24416 Gbit / s ، يبلغ حجم رتل GTC الأولي 1940 بايت. يحتوي كل رتل في المنبع على عدد من رشقات الإرسال القادمة من وحدة ONU أو أكثر.
تحتوي كل رشقة إرسال في المنبع على قسم للطبقة المادية للطبقة العلوية (PLOu) وواحد أو أكثر من فترات تخصيص عرض النطاق الترددي المرتبطة بمعرفات Alloc-ID الفردية. يوفر إطار GTC المتلقين للمعلومات مرجعًا زمنيًا مشتركًا لـ PON وإشارة تحكم مشتركة للمصدر.
الحمولات GPON
تحتوي حمولة GTC على قسمين -
قسم أجهزة الصراف الآلي (الطول * 53 بايت)
قسم GEM (الطريقة المفضلة الآن)
قسم أجهزة الصراف الآلي
قسم ATM له الخصائص التالية.
يتم تحديد Alen (12 بت) في PCBd.
يحدد Alen عدد الخلايا 53B في قسم ATM.
إذا كان Alen = 0 فلا يوجد قسم ATM.
إذا كان Alen = الحمولة النافعة / 53 ، فلا قسم GEM.
يتم محاذاة خلايا ATM إلى إطار GTC.
تقبل ONUs خلايا ATM بناءً على VPI في رأس ATM.
قسم جوهرة
يحتوي قسم GEM على الخصائص التالية.
على عكس خلايا ATM ، قد يكون للإطارات المحددة من GEM أي طول.
يمكن تضمين أي عدد من إطارات GEM في قسم GEM.
تقبل ONUs إطارات GEM استنادًا إلى 12B Port-ID في رأس GEM.
وضع تغليف GPON
كانت الشكوى الشائعة ضد BPON هي عدم الكفاءة بسبب ضريبة خلية أجهزة الصراف الآلي. جوهرة يشبه أجهزة الصراف الآلي. إنه ذو رأس ثابت بحجم HEC. ومع ذلك ، فإنه يتجنب الحمل الكبير عن طريق السماح بإطارات متغيرة الطول. يعد GEM عامًا - أي نوع من أنواع الحزم (وحتى TDM) مدعوم. يدعم GEM التجزئة وإعادة التجميع.
يعتمد GEM على GFP ، ويحتوي الرأس على الحقول التالية -
مؤشر طول الحمولة النافعة - طول الحمولة النافعة بالبايت.
معرف المنفذ - يحدد الهدف ONU.
مؤشر نوع الحمولة النافعة (GEM OAM ، مؤشر الازدحام / التجزئة).
حقل تصحيح خطأ الرأس (رمز BCH (39،12،2) + 1B حتى التماثل)
رأس GEM هو XOR'ed مع B6AB31E055 قبل الإرسال.
إيثرنت / TDM عبر جوهرة
عند نقل حركة مرور Ethernet عبر GEM
يتم تغليف إطار MAC فقط (بدون مقدمة ، SFD ، EFD)
قد يكون إطار MAC مجزأ (انظر الشريحة التالية).
إيثرنت عبر جوهرة
عند نقل حركة مرور TDM عبر GEM -
TDM المدخلات العازلة استطلعت كل 125 مللي ثانية.
يتم إدخال بايتات PLI لـ TDM في حقل الحمولة النافعة.
قد يختلف طول جزء TDM بمقدار ± 1 بايت بسبب إزاحة التردد.
زمن انتقال ذهابًا وإيابًا يحده 3 مللي ثانية.
TDM على جوهرة
يمكن جوهرة تجزئة الحمولة. على سبيل المثال ، إطار Ethernet غير المجزأ كما هو موضح في الرسم التوضيحي التالي.
يوضح الرسم التوضيحي التالي إطار إيثرنت مجزأ.
حمولات أجزاء GEM لأي من السببين التاليين -
السبب 1 - قد لا يتداخل إطار GEM مع إطار GTC.
السبب 2 - قد يتم استباق إطار GEM للبيانات الحساسة للتأخير.
تشفير GPON
يشفر OLT باستخدام AES-128 في وضع العداد. يتم تشفير الحمولة فقط (وليس رؤوس أجهزة الصراف الآلي أو GEM). تتم محاذاة كتل التشفير إلى إطار GTC. تتم مشاركة العداد بواسطة OLT وجميع وحدات ONU كما يلي -
46b = 16b داخل الإطار + 30 بت داخل الإطار.
يزيد العداد داخل الإطار كل 4 بايت من البيانات.
إعادة التعيين إلى الصفر في بداية إطار DS GTC.
يجب أن يتفق كل من OLT وكل ONU على مفتاح فريد متماثل. يسألك OLT ONU عن كلمة مرور (في PLOAMd). ONU يرسل كلمة المرور الولايات المتحدة في واضحة (في PLOAMu) -
أرسل مفتاح 3 مرات لقوة
يبلغ OLT ONU بالوقت المحدد لبدء استخدام مفتاح جديد.
جودة الخدمة - GPON
تعامل GPON جودة الخدمة بشكل صريح. تعمل الأطر ذات الطول الثابت على تسهيل جودة الخدمة للتطبيقات الحساسة للوقت. هناك 5 أنواع من حاويات النقل -
النوع 1 - الأسلحة البيولوجية الثابتة.
النوع 2 - أكد BW.
النوع 3 - تخصيص BW + BW غير مضمون.
اكتب 4 - أفضل جهد.
اكتب 5 - مجموعة شاملة من كل ما سبق.
يضيف GEM العديد من ميزات جودة الخدمة PON layer -
يتيح التجزئة تجزئة الإطارات الكبيرة ذات الأولوية المنخفضة.
PLI - طول الحزمة الصريح يمكن استخدامه عن طريق خوارزميات الانتظار.
تحمل بت PTI مؤشرات الازدحام.
