FTTH - EPON

- Sep 09, 2019-

FTTH - EPON

Ethernet Pasif Optik Ağı (EPON), Ethernet ile veriyi içine alan bir PON'dur ve 1 Gbps ila 10 Gbps kapasite sunabilir. EPON, bir PON'un orijinal mimarisini izler. Burada, DTE ağacın gövdesine bağlandı ve aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi Optik Hat Terminali (OLT) olarak adlandırıldı.

Ethernet Pasif Optik Ağı

Genellikle servis sağlayıcıda bulunur ve bağlı olan ağacın DTE dalları, abonenin tesislerinde bulunan Optik Ağ Birimi (ONU) olarak adlandırılır. OLT'den gelen sinyaller, ONU'yu elde etmek için pasif bir ayırıcıdan geçer ve bunun tersi de geçerlidir.

First Mile'da Ethernet

Standardizasyon süreci, Kasım 2000'de First Mile'da Ethernet adı verilen yeni bir çalışma grubu kurulduktan sonra temel hedefler olarak Ethernet bakırdan çok noktaya (P2MP) fiberin çalışılmasıyla başladı. Ethernet üzerinden noktadan noktaya (P2P) fiber ve bir ağ işletim mekanizması üzerinden, ağ çalışmasını ve sorun gidermeyi kolaylaştırmak için Yönetim ve Bakım (OAM). EFM çalışma grubu, Haziran 2004’te IEEE Std 802.3ah’ın onaylanmasıyla normalleşme sürecine son veriyor.

EFM'den bir ürün (ilk milde Ethernet). Ethernet tabanlı bir PON teknolojisi. Ana standarda dayanır - IEEE 802.3ah. Bir P2MP topolojisine erişimi kontrol etmek için MAC kontrol alt katmanı içindeki bir işlev olarak tanımlanan Çok Noktalı Kontrol Protokolüne (MPCP) dayanarak.

EPON / MPCP protokolünün temeli noktadan noktaya (P2P) öykünme alt katmanında yatmaktadır. İletim hızı → simetrik 1.25G; mesafe: 10km / 20km; ayırıcı oranı :> 1:32. EFM, protokollerin olgunluğu, basit teknoloji, genişletme esnekliği ve kullanıcı odaklı olmak üzere çekirdek teknoloji olarak Ethernet tabanlı EPON'un birçok avantajına işaret ediyor.

EPON sistemi pahalı ATM donanımlarını ve SONET ekipmanlarını seçerek mevcut Ethernet ağına uyumlu hale getirir. Sistem yapısını basitleştirir, maliyeti düşürür ve kendini yükseltmek için esnek yapar. Ekipman satıcıları, işlevi ve uygulanabilirliği optimize etmeye odaklanır.

BPON ATM Sistemleri

BPON ATM tabanlı sistemler, erişim ağındaki trafiğin büyük çoğunluğunun büyük IP Çerçeveleri ve değişken boyutlardan oluştuğundan, çok yetersiz olduğunu kanıtladı. Saf Ethernet tabanlı EPON, QoS'den zevk alan GigE şifresi ve yeni ortaya çıkan diğer Ethernet ekipmanlarıyla düşük maliyetli entegrasyon geliştirme fırsatı yarattı. Ethernet, IP trafiği için ideal taşıyıcı olarak zaman içinde kanıtlamıştır.

Buna göre, IEEE 802.3ah standardı 802.3, "Pile" işaretini belirleyen son noktaya erişim ağları için noktadan noktaya ve noktadan noktaya erişim ağları için standartların geliştirilmesiyle "Birinci Aşamada Ethernet" çalışma grubunu talimat verdi. EPON şu anda Ethernet standardının bir parçasıdır.

Pasif Optik Ağın (GPON) geliştirilmesi, yani Gigabit donanımlı standart (G.984 serisi), bir ATM / Ethernet PON çözümü için FSAN üyelerinin (Quantum Bridge, Al) önerileri sonrasında gerçekten başladı. Protokolden bağımsız olan Gbps, IEEE 802.3ah çalışma grubu içinde pek popüler değildi. FSAN, bunu ITU için farklı bir rekabet standardı olarak sürdürmeye karar verdi.

EPON ve GPON, iyi çalışan genel kavramlar söz konusu olduğunda (PON Optik Dağıtım Ağı (ODN), dalga boyu planı ve uygulaması) söz konusu olduğunda, BPON standardı olan G.983'ten yoğun bir şekilde faydalanmaktadır. Her ikisi de değişken oranlarda Gbps hızında daha iyi boyutta IP / Ethernet çerçeveleri barındıracak kendi geliştirme sürümlerini sunar.

IEEE 802.3ah Ethernet standardı belirlenmiş bir erişim ağı ve aynı zamanda First Mile'da Ethernet olarak da bilinir. IEEE802.3ah'ın beşinci bölümü, hizmetlerin ve protokol öğelerinin tanımına karşılık gelen IEEE Std 802.3'ü oluşturur. Bir abone erişim ağındaki istasyonlar arasında IEEE 802.3 format çerçevelerinin değiş tokuşunu sağlar.

EPON Kavramı

EFM, pasif optik ayırıcılarla noktadan noktaya (P2MP) bir ağ topolojisinin uygulandığı EPON kavramını ortaya koydu. Ancak, Ethernet noktadan noktaya fiber makul bir maliyetle en yüksek bant genişliğini sunar. Ethernet Noktadan çok noktaya fiber, daha düşük maliyetle nispeten yüksek bant genişliği sağlar. IEEE Std 802.3ah’ın amacı, Ethernet’in uygulamasını, işletme ve bakım ekipmanlarını en aza indirirken performansta önemli bir artış sağlamak için erişim abone ağlarını içerecek şekilde genişletmektir.

IEEE 802.3ah EFM standardının sonucu, erişim ve metro ağlarında kullanım için Ethernet taşımacılığının menzilini ve erişimini önemli ölçüde genişletmektedir. Bu standart, servis sağlayıcılara, erişimde ve metro ağlarında geniş bant Ethernet hizmetleri sağlamak için çeşitli esnek ve uygun maliyetli çözümler sunar.

EFM, ortam türüne ve sinyal hızına göre farklılık gösteren bir teknoloji ailesini kapsar - karışık / 10/100/1000/10000 Mb ile etkileşime girmenin yanı sıra, bir veya birden fazla FSM ortam ağına dağıtılmak üzere tasarlanmıştır. / s Ethernet ağları. IEEE 802.3'te tanımlanan herhangi bir ağ topolojisi, abonenin tesislerinde kullanılabilir ve daha sonra bir Ethernet abone erişim ağına bağlanabilir. EFM teknolojisi, maksimum esneklik elde etmek için farklı topoloji türlerine izin verir.

IEEE Std 802.3ah

IEEE Std 802.3ah, abonenin Ethernet erişim ağları için spesifikasyonları içerir ve IEEE Std 802.3ah EPON, her kanal için yaklaşık 1 Gb / s (10 Gb / s'ye kadar genişletilebilir) nominal hızını destekler. Bunlar iki dalga boyu ile tanımlanır: aşağı akış dalga boyu ve biri kullanıcı cihazları arasındaki paylaşılan yukarı akış yönü için.

EFM, tam çift yönlü bağlantıları destekler, böylece tam çift yönlü basitleştirilmiş Ortam Erişim Denetimi (MAC) tanımlanabilir. Ethernet mimarisi, fiziksel katmanı bir Fiziksel Ortam Bağımlı (PMD), Fiziksel Ortam Bağlantısı (PMA) ve Fiziksel Kodlama Alt Katmanı (PCS) olarak ayırır.

EPON, astar ve mutabakat alt katmanı MAC kontrolüne uygun uzantılara sahip bir P2MP ağ topolojisi ve bu topolojiyi desteklemek için fiziksel ortama bağımlı (PMD) katmanlar altında optik fiber uygular.

Fiziksel katman

P2MP topolojileri için EFM, 1000BASE-X'ten türetilen fiziksel katman için bir sinyal sistemleri ailesi sundu. Bununla birlikte, isteğe bağlı bir ileri hata düzeltme (FEC) kapasitesine sahip RS, PCS ve PMA uzantılarını içerir. 1000BASE-X PCS ve PMA alt katmanları arayüzün özelliklerini eşler. PMD alt katmanı (MDI dahil), alt kat mutabakatından beklenen hizmetleri. Diğer tam çift yönlü ortamları desteklemek için 1000BASE-X genişletilebilir - yalnızca ortamın PMD düzeyiyle tutarlı olmasını gerektirir.

Orta Yük Arabirimi (MDI)

PMD ve fiziksel medya arasındaki arayüzdür. Sinyalleri, fiziksel ortamı ve mekanik ve elektriksel arayüzleri açıklar.

Fiziksel Orta Bağımlı (PMD)

PMD, aktarım ortamına olan arayüzden sorumludur. PMD, bağlı fiziksel ortamın yapısına bağlı olarak elektriksel veya optik sinyaller üretir. PON üzerinden en az 10 kilometre ve 20 kilometreye 1000BASE-X bağlantısı (1000BASE-PX10 ve 1000BASE-PX20 PMD astarları) P2MP sağlar.

Bir PON Ethernet'te, D ve U ekleri, bu yönlerde ileten ve ters yönde alan, bağlantının her bir ucunda PMD'yi belirtir, yani, bir tek aşağı akış PMD'si, 1000BASE-PX10-D ve yukarı akış 1000BASE-PX10 U olarak tanımlanır. PMD. Aynı lifler her iki yönde aynı anda kullanılır.

1000BASE-PX-U PMD veya 1000BASE-PX-D PMD uygun PMA 1000BASE-X'e bağlanır ve MDI ile desteklenir. PMD isteğe bağlı olarak yönetim arayüzü aracılığıyla erişilebilen yönetim özellikleri ile birleştirilir. 10 km veya 20 km Pons durumunda yükseltme olanaklarına izin vermek için, hem 1000BASE-PX20-D 1000BASE-PX10 PMD hem de PMDU birbirleriyle birlikte çalışabilir.

Fiziksel Orta Eklenti (PMA)

PMA, aktarım, makbuz, saat kurtarma ve hizalama işlevlerini içerir. PMA, PCS'nin bir dizi bit odaklı fiziksel medya dizisinin kullanımını desteklemesi için bağımsız bir orta yol sağlar. Fiziksel kodlamanın alt tabakası (PCS), kodlama bit fonksiyonlarını içerir. PCS arayüzü, 1000 Mb / sn PHY'nin tüm uygulamaları için Mutabakat alt katmanına düzgün bir arayüz sağlayan Gigabit ortam bağımsız arayüzüdür (GMII).

Gigabit Medya Bağımsız Arabirimi (GMII)

GMII arayüzü, Gigabit MAC katmanı ile fiziksel katman arasındaki arayüzü ifade eder. Speed gigabit fiziksel katmanından çeşitli uygulamalar ile karıştırılan çoklu DTE'ye izin verir. PCS Servis Arabirimi, 1000BASE-X PCS'in bir PCS müşterisine bilgi alışverişi yapmasını sağlar. PCS müşterileri arasında MAC (mutabakat astarı aracılığıyla) ve tekrarlayıcı bulunur. PCS arayüzü tam olarak Gigabit Media Independent Interface (GMII) olarak tanımlanır.

Mutabakat alt katmanı (RS), servis erişim kontrol ortamını tanımlayan GMII sinyallerinin eşleşmesini sağlar. GMII ve RS bağımsız bir ortam sağlamak için kullanılır, böylece bir erişim denetleyicisi aynı ortam herhangi bir bakır ve optik PHY türüyle kullanılabilir.

Veri Bağlantı Katmanı (Çok Noktalı MAC Kontrolü)

MAC kontrol protokolü desteklenecek ve aynı zamanda uygulanacak ve standarda eklenecek yeni fonksiyonlar belirlenmiştir. Çok noktalı kontrol protokolü (MPCP) söz konusudur. P2MP'ye yönelik yönetim protokolü, Çok Noktalı Kontrol Protokolü tarafından tanımlanan fonksiyonlardan biridir.

Çok noktalı MAC kontrol işlevi, çok katlıya işaret eden fiziksel katman cihazları içeren abonenin cihazlarına erişmek için uygulanır. Genel olarak, MAC öykünme yargı bölgeleri OLT ve ONU arasında bir noktadan noktaya hizmet sağlar, ancak şimdi bir anda tüm ONU'lar için bir iletişim hedefine ek bir örnek eklenmiştir.

MPCP (Çok Noktalı Kontrol Protokolü)

MPCP çok esnektir, uygulaması kolaydır. MPCP beş tip mesaj kullanır (her mesaj bir MAC Kontrol çerçevesidir) ve ONU / ONT çoklu paket sınırlarını rapor eder, OLT bir paket sınırına izin verir - genel bir açıklama yapmaz.

MPCP, UPSTREAM başlığındaki bilgilerin verimli bir şekilde iletilmesine izin vermek için Noktadan Çok Noktaya (P2MP) PON bölümü ile ilişkili bir OLT ve ONU'lar arasındaki sistemi gösterir.

MPCP aşağıdaki işlevleri yerine getirir -

  • MPCP, Otomatik Bulma işlemini kontrol eder.

  • ONT'lere zaman aralığı / Bant genişliği tahsisi.

  • ONT'leri senkronize etmek için Zamanlama Referansı sağlanmıştır.

MPCP beş yeni MAC kontrol mesajı tanıttı -

  • Kapı, Rapor

  • Kayıtlı Req

  • Kayıt ol

  • Kayıtlı ACK

  • Otomatik Keşif

Mesaj Keşfi Dizisi Özeti

Aşağıdaki çizimde Mesaj Keşif Dizisi Özeti gösterilmektedir.

Mesaj Keşfi Dizisi Özeti

DBA EPON

EPON'da, OLT ve ONY arasındaki iletişim, aşağı akış olarak kabul edilir, OLT, tüm bant genişliğini kullanarak ONT'ye doğru aşağı veri yayınlar ve diğer uçta ONT, Ethernet Çerçevelerinde mevcut olan bilgileri kullanarak isimleri alır. ONT'den OLT'ye doğru yukarı akış, tek kanallı iletişim kullanıyor, yani bir kanal birden fazla ONT tarafından kullanılacak, yani veri çarpışması anlamına geliyor.

Bu problemden kaçınmak için, QoS'nin sağlanmasıyla aynı zamanda kaynakları ONT'lere eşit olarak atayabilen etkili bant genişliği tahsisi şeması gereklidir, bu şema Dinamik Bant Genişliği Tahsisi (DBA) algoritması olarak bilinir. DBA, ONT’lere iletilmek üzere iletim programı oluşturmak için rapor ve kapı mesajları kullanır.

DBA özellikleri

EPON'un önemli bir özelliği, mevcut ve gelecekteki uygulamaların talebini karşılamak için farklı DBA tahsisi kullanılarak, optimum QoS ve etkili bant genişliği tahsisi ile farklı hizmetler sunmaktır.

Halen, aşağıdaki EPON için kullanılabilen iki farklı DBA algoritması türü aşağıdadır -

  • Birincisi, trafik dalgalanmalarını barındırmak içindir.

  • İkincisi, farklı trafik türlerine QoS sağlamaktır.

Diğer özellikler ise, her bir Abone için Kare Çarpışmalarını, Gerçek Zamanlı Trafiği Yönetmelerini ve Bant Genişliği Yönetimini ve Düşük Öncelikli Trafiği Azaltma Gecikmesini düşürmekten kaçınmaktır.

EPON Çerçeve Biçimi

EPON işlemi Ethernet MAC'a dayanır ve EPON çerçeveleri GbE çerçevelerine dayanır, ancak uzantılar gerekir -

  • Madde 64 - Çok Noktalı Kontrol Protokolü PDU'ları. Bu gerekli mantığı uygulayan kontrol protokolüdür.

  • Madde 65 - Noktadan noktaya emülasyon (uzlaşma). Bu, EPON'un noktadan noktaya bir bağlantı gibi görünmesini sağlar ve EPON MAC'lerin bazı özel kısıtlamaları vardır.

  • CSMA / CD yerine, verildiğinde iletirler.

  • MAC yığınından geçen süre sabit olmalıdır (± 16 bit süreler).

  • Doğru yerel saat korunmalıdır.

EPON Başlığı

Standart Ethernet, temelde içeriksiz 8B girişiyle başlar -

  • 7B değişken olanlar ve sıfır 10101010

  • 1B of SFD 10101011

Yeni PON başlığını gizlemek için EPON, başlangıçtaki baytların bazılarının üzerine yazar.

LLID alanı aşağıdaki faktörleri içerir -

MOD (1b) -

  • ONU için her zaman 0

  • OLT tekli yayın için 0, OLT çok noktaya yayın / yayın için 1

Gerçek Mantıksal Bağlantı Kimliği (15b) -

  • Kayıtlı ONU’ları tanımlar

  • Yayın için 7FFF

CRC, SLD'den (bayt 3) LLID'ye (bayt 7) karşı korur.

EPON Başlığı

Güvenlik

Alt trafik, tüm ONU'lara yayın yapar, böylece kötü niyetli bir kullanıcının ONU'yu yeniden programlaması ve istenen kareleri yakalaması kolaylaşır.

Giriş yönü trafiği diğer ONU'lara maruz kalmadı, bu yüzden şifrelemeye gerek yok. Fiber taperleri dikkate almayın, çünkü EPON standart bir şifreleme yöntemi sunmaz, ancak -

  • IPsec veya MACsec ile destekleyebilir ve

  • Pek çok satıcı özel AES tabanlı mekanizmalar ekledi.

BPON çalkalama denilen bir mekanizma kullandı - çalkalama düşük maliyetli bir donanım çözümüdür (24b anahtar).

  • Motor doğrusaldı - bilinen basit metin saldırısı.

  • 24b anahtar 512 denemelerinde türetilebilir olduğu ortaya çıktı.

Bu nedenle, G.983.3, şimdi GPON'da kullanılan AES desteğini ekledi.

QoS - EPON

Birçok PON uygulaması, yüksek QoS (örneğin IPTV) gerektirir ve EPON, QoS'yi aşağıdakiler gibi daha yüksek katmanlara bırakır:

  • VLAN etiketleri.

  • P bit veya DiffServ DSCP.

Bunlara ek olarak, LLID ve Port-ID arasında çok önemli bir fark var.

  • ONU'da her zaman 1 LLID vardır.

  • Her giriş portu için 1 Port ID vardır - ONU başına birçok olabilir.

  • Bu, bağlantı noktası tabanlı QoS'yi PON katmanında uygulanması kolaylaştırır.

EPON vs GPON

Aşağıdaki tablo EPON ve GPON'un karşılaştırmalı özelliklerini göstermektedir -


GPON (ITU-T G.984) EPON (IEEE 802.3ah)
Downlink / Uplink 2.5 g / 1.25 g 1.25 g / 1.25 g
Optik Bağlantı Bütçesi B sınıfı +: 28dB, C sınıfı: 30dB PX20: 24dB
Bölünme oranı 1: 64 -> 1: 128 01:32
Gerçek downlink bant genişliği 2200 ~ 2300 Mbps% 92 980 Mbps% 72
Gerçek Uplink bant genişliği 1110Mbps 950Mbps
OAM Komple OMCI işlevi + PLOAM + OAM yerleştirme Esnek ve basit OAM işlevi
TDM servisi ve senkronize saat fonksiyonu Yerli TDM, CESoP CESoP
Yükseltilebilme 10G 2.5 g / 10G
QoS DBA programı T-CONT, PORTID; bant genişliği düzeltme / bant genişliği garanti / garanti dışı bant genişliği / en iyi çaba sağlayan bant genişliği DBA desteği, QoS, LLID ve VLAN tarafından desteklenir.
Maliyet Şu anda EPON'dan% 10 ~% 20 daha yüksek maliyet ve büyük hacimlerde neredeyse aynı fiyat -

Aşağıdaki resimde EPON ve GPON'un farklı yapıları gösterilmektedir.

EPON vs GPON

Bir çift:Çıplak Optik Fiber Makaralarından En İyi Şekilde Yararlanın Sonraki:FTTH Ağınızı Nasıl Ayırırsınız?