FTTH - EPON

FTTH - EPON

Mae'r Rhwydwaith Optegol Goddefol Ethernet (EPON) yn ddata crynhoi PON gydag Ethernet a gall gynnig capasiti 1 Gbps i 10 Gbps. Mae EPON yn dilyn pensaernïaeth wreiddiol PON. Yma, cysylltodd y DTE â chefnffordd y goeden a'i galw'n Derfynell Llinell Optegol (OLT) fel y dangosir yn y llun canlynol.

Mae fel arfer wedi'i leoli yn y darparwr gwasanaeth, a gelwir y canghennau DTE cysylltiedig o'r goeden yn Uned Rhwydwaith Optegol (ONU), a leolir yn adeilad y tanysgrifiwr. Mae'r signalau o'r OLT yn pasio trwy holltwr goddefol i gyflawni'r ONU ac i'r gwrthwyneb.

Ethernet yn y Filltir Gyntaf

Dechreuodd y broses safoni pan sefydlwyd grŵp astudio newydd o'r enw Ethernet yn y Filltir Gyntaf (EFM) ym mis Tachwedd 2000, ac fel prif amcanion astudio ffibr pwynt-i-aml-bwynt Ethernet (P2MP) gyda chopr Ethernet. Ethernet dros ffibr pwynt-i-bwynt (P2P) a thros fecanwaith gweithredu rhwydwaith, Gweinyddu a Chynnal a Chadw (OAM) i hwyluso gweithrediad rhwydwaith a datrys problemau. Mae gweithgor EFM yn dod â'r broses normaleiddio i ben trwy gadarnhau'r IEEE Std 802.3ah ym mis Mehefin 2004.

Cynnyrch gan EFM (Ethernet yn y filltir gyntaf). Technoleg PON wedi'i seilio ar Ethernet. Mae'n seiliedig ar safon Fawr - IEEE 802.3ah. Yn seiliedig ar Brotocol Rheoli Aml-Bwynt (MPCP), a ddiffinnir fel swyddogaeth yn is-haen reoli MAC, i reoli mynediad i dopoleg P2MP.

Mae sail protocol EPON / MPCP yn yr is-haen efelychu pwynt i bwynt (P2P). Ei gyfradd drosglwyddo yw → cymesur 1.25G; pellter ： 10KM / 20KM; cymhareb hollti ：> 1:32. Mae'r EFM yn tynnu sylw at lawer o fanteision EPON yn seiliedig ar Ethernet fel technoleg graidd, gan gynnwys aeddfedrwydd protocolau, technoleg syml, hyblygrwydd estyniad, a chanolbwynt defnyddwyr.

Nid yw system EPON yn dewis caledwedd ATM drud ac offer SONET, gan ei gwneud yn gydnaws â'r rhwydwaith Ethernet presennol. Mae'n symleiddio strwythur y system, yn lleihau cost, ac yn gwneud ei hun yn hyblyg i'w uwchraddio. Mae gwerthwyr offer yn canolbwyntio ar optimeiddio'r swyddogaeth ac ymarferoldeb.

Systemau ATM BPON

Mae systemau ATM BPON wedi profi i fod yn aneffeithlon iawn, gan fod mwyafrif helaeth y traffig ar draws y rhwydwaith mynediad yn cynnwys Fframiau IP mawr a meintiau amrywiol. Mae wedi creu'r cyfle i ddatblygu EPON pur wedi'i seilio ar Ethernet, cyfrinair GigE sy'n mwynhau QoS, ac integreiddio cost-effeithiol ag offer Ethernet eraill sy'n dod i'r amlwg. Mae Ethernet wedi profi dros amser i fod y cludwr delfrydol ar gyfer traffig IP.

Yn unol â hynny, cyfarwyddodd safon 802.3ah IEEE 802.3 y gweithgor "Ethernet yn y Filltir Gyntaf" i ddatblygu safonau ar gyfer rhwydweithiau mynediad pwynt i bwynt a phwynt i aml-bwynt, gyda'r olaf yn nodi Ethernet PON. Ar hyn o bryd mae EPON yn rhan o'r safon Ethernet.

Mae datblygu Rhwydwaith Optegol Goddefol (GPON) hy safon wedi'i gyfarparu â Gigabit (cyfres G.984) wedi cychwyn go iawn ar ôl cynigion aelodau FSAN (Quantum Bridge, Al) ar gyfer datrysiad ATM / Ethernet PON. Nid oedd Gbps, sy'n annibynnol ar y protocol, yn boblogaidd iawn o fewn gweithgor IEEE 802.3ah. Mae FSAN wedi penderfynu dilyn hyn fel safon gystadleuol wahanol i'r ITU.

Mae EPON a GPON yn tynnu'n helaeth o G.983, safon BPON, o ran cysyniadau cyffredinol sy'n gweithio'n dda (gweithredu Rhwydwaith Dosbarthu Optegol PON (ODN), cynllun tonfedd a chymhwysiad). Mae'r ddau ohonyn nhw'n cynnig eu fersiwn eu hunain o welliannau i ddarparu ar gyfer fframiau IP / Ethernet maint gwell ar gyfraddau amrywiol Gbps.

Rhwydwaith mynediad penodedig safonol IEEE 802.3ah Ethernet ac fe'i gelwir hefyd yn Ethernet yn y Filltir Gyntaf hefyd. Mae adran pump o IEEE802.3ah yn ffurfio'r IEEE Std 802.3 sy'n cyfateb i'r diffiniad o wasanaethau ac elfennau protocol. Mae'n caniatáu cyfnewid fframiau fformat IEEE 802.3 rhwng gorsafoedd mewn rhwydwaith mynediad tanysgrifiwr.

Cysyniad EPON

Mae EFM wedi cyflwyno'r cysyniad o EPON lle gweithredir topoleg rhwydwaith pwynt-i-aml-bwynt (P2MP) gyda holltwyr optegol goddefol. Fodd bynnag, mae'r ffibr pwynt-i-bwynt Ethernet yn cynnig y lled band uchaf am gost resymol. Mae ffibr pwynt-i-aml-bwynt Ethernet yn darparu lled band cymharol uchel am gost is. Pwrpas yr IEEE Std 802.3ah oedd ymestyn cymhwysiad Ethernet i gynnwys rhwydweithiau tanysgrifwyr mynediad i ddarparu cynnydd sylweddol mewn perfformiad wrth leihau costau gweithredu a chynnal a chadw offer.

Mae casgliad safon EFM IEEE 802.3ah yn ehangu ystod a chyrhaeddiad trafnidiaeth Ethernet yn sylweddol i'w ddefnyddio mewn rhwydweithiau mynediad a metro. Mae'r safon hon yn caniatáu i ddarparwyr gwasanaeth amrywiaeth o atebion hyblyg a chost-effeithiol ar gyfer darparu gwasanaethau Ethernet band eang yn y rhwydweithiau mynediad a'r metro.

Mae EFM yn cwmpasu teulu o dechnolegau sy'n wahanol yn y math o gyfryngau a chyflymder signalau - fe'i cynlluniwyd i'w ddefnyddio mewn rhwydweithiau o gyfryngau FSM math neu luosog (au) yn ogystal â rhyngweithio â 10/100/1000/10000 Mb cymysg. / s Rhwydweithiau Ethernet. Gellir defnyddio unrhyw dopoleg rhwydwaith a ddiffinnir yn IEEE 802.3 ar safle'r tanysgrifiwr ac yna ei gysylltu â rhwydwaith mynediad tanysgrifiwr Ethernet. Mae technoleg EFM yn caniatáu i wahanol fathau o dopolegau sicrhau'r hyblygrwydd mwyaf posibl.

IEEE Std 802.3ah

Mae IEEE Std 802.3ah yn cynnwys manylebau ar gyfer rhwydweithiau mynediad Ether-rwyd y tanysgrifiwr ac mae IEEE Std 802.3ah EPON yn cefnogi cyfradd enwol o ryw 1 Gb / s (y gellir ei ehangu i 10 Gb / s) ar gyfer pob sianel. Diffinnir y rhain gan ddwy donfedd: tonfedd i lawr yr afon ac un ar gyfer y cyfeiriad i fyny'r afon a rennir rhwng y dyfeisiau defnyddiwr.

Mae EFM yn cefnogi cysylltiadau deublyg llawn, fel y gellir diffinio Rheolaeth Mynediad Cyfryngau (MAC) dwplecs llawn. Mae pensaernïaeth Ethernet yn rhannu'r haen gorfforol mewn Dibynnydd Canolig Corfforol (PMD), Ymlyniad Canolig Corfforol (PMA), a Sublayer Codio Corfforol (PCS).

Mae EPON yn gweithredu topoleg rhwydwaith P2MP gydag estyniadau priodol i reolaeth MAC yr is-gôt a chymodi, a ffibr optegol o dan haenau sy'n ddibynnol ar gyfrwng corfforol (PMD) i gefnogi'r topoleg hon.

Haen Gorfforol

Ar gyfer topolegau P2MP, cyflwynodd EFM deulu o systemau signalau ar gyfer yr haen gorfforol sy'n deillio o 1000BASE-X. Fodd bynnag, mae'n cynnwys estyniadau i'r RS, PCS, a PMA, gyda gallu cywiro gwallau ymlaen llaw dewisol (FEC). Mae is-haenwyr PCB a PMA 1000BASE-X yn mapio nodweddion y rhyngwyneb. Is-chwaraewr PMD (gan gynnwys MDI) y gwasanaethau a ddisgwylir gan y cysoniad is-gôt. Gellir ymestyn 1000BASE-X i gefnogi cyfryngau deublyg llawn eraill - dim ond bod yr amgylchedd yn gyson â lefel PMD sy'n ofynnol.

Rhyngwyneb Llwyth Canolig (MDI)

Dyma'r rhyngwyneb rhwng PMD a'r cyfryngau corfforol. Mae'n disgrifio'r signalau, y cyfryngau corfforol, a'r rhyngwynebau mecanyddol a thrydanol.

Dibynnol Canolig Corfforol (PMD)

Mae PMD yn gyfrifol am y rhyngwyneb i'r cyfrwng trosglwyddo. Mae PMD yn cynhyrchu signalau trydanol neu optegol yn dibynnu ar natur y cyfrwng corfforol cysylltiedig. Mae cysylltiadau 1000BASE-X dros PON io leiaf 10 cilomedr ac 20 cilomedr (is-cotiau 1000BASE-PX10 a 1000BASE-PX20 PMD) yn darparu P2MP.

Mewn Ethernet PON, mae ôl-ddodiadau D ac U yn nodi PMD ar bob pen i'r ddolen, sy'n trosglwyddo i'r cyfarwyddiadau hyn ac yn ei dderbyn i'r cyfeiriad arall, hy, nodir un PMD i lawr yr afon fel 1000BASE-PX10-D ac i fyny'r afon 1000BASE-PX10 U PMD. Defnyddir yr un ffibrau ar yr un pryd i'r ddau gyfeiriad.

Mae PMD 1000BASE-PX-U neu PMD 1000BASE-PX-D wedi'i gysylltu â'r PMA 1000BASE-X priodol ac i gefnogi trwy'r MDI. Mae PMD wedi'i gyfuno'n ddewisol â nodweddion rheoli y gellir eu cyrchu trwy'r rhyngwyneb rheoli. Er mwyn caniatáu i'r posibiliadau uwchraddio yn achos 10 km neu 20 km Pons, mae 1000BASE-PX20-D 1000BASE-PX10 PMD a PMDU yn rhyngweithredol â'i gilydd.

Ymlyniad Canolig Corfforol (PMA)

Mae PMA yn cynnwys y swyddogaethau trosglwyddo, derbyn, adfer cloc, ac alinio. Mae'r PMA yn darparu ffordd ganol annibynnol i PCS gefnogi'r defnydd o ystod o gyfresi cyfryngau corfforol sy'n canolbwyntio ar bit. Mae is-godio codio corfforol (PCS) yn cynnwys swyddogaethau didau codeiddio. Y rhyngwyneb PCS yw rhyngwyneb annibynnol cyfryngau Gigabit (GMII), sy'n darparu rhyngwyneb unffurf i'r is-gymodwr ar gyfer pob gweithrediad o 1000 Mb / s PHY.

Rhyngwyneb Annibynnol Gigabit Media (GMII)

Mae'r rhyngwyneb GMII yn cyfeirio at y rhyngwyneb rhwng haen Gigabit MAC a'r haen gorfforol. Mae'n caniatáu DTE lluosog wedi'i gymysgu ag amrywiaeth o weithrediadau o'r haen gorfforol gigabit cyflymder. Mae Rhyngwyneb Gwasanaeth PCS yn caniatáu i 1000BASE-X PCS drosglwyddo gwybodaeth i ac oddi wrth gwsmer PCS. Mae cwsmeriaid PCS yn cynnwys MAC (trwy'r is-gôt cymodi) ac ailadroddydd. Diffinnir rhyngwyneb PCS yn union fel Rhyngwyneb Annibynnol Gigabit Media (GMII).

Mae'r is-chwaraewr Cysoni (RS) yn sicrhau bod signalau GMII yn cael eu paru sy'n diffinio'r cyfrwng rheoli gwasanaeth. Defnyddir GMII ac RS i ddarparu cyfryngau annibynnol fel y gellir defnyddio rheolydd mynediad yr un cyfryngau ag unrhyw fath o PHY copr ac optegol.

Haen Cyswllt Data (Rheoli MAC Aml-bwynt)

Nodwyd protocol rheoli MAC i gefnogi a gweithredu swyddogaethau newydd a'u hychwanegu at y safon ar yr un pryd. Mae'n achos protocol rheoli aml-bwynt (MPCP). Mae'r protocol rheoli i P2MP yn un o'r swyddogaethau a ddiffinnir gan y Protocol Rheoli Aml-Bwynt.

Gweithredir swyddogaeth reoli MAC aml-bwynt i gyrchu dyfeisiau'r tanysgrifiwr sy'n cynnwys dyfeisiau haen gorfforol pwyntio i aml-bwynt. Yn gyffredin, mae awdurdodaethau efelychu MAC yn darparu gwasanaeth pwynt i bwynt rhwng OLT a'r ONU, ond mae enghraifft ychwanegol bellach wedi'i chynnwys gyda nod cyfathrebu ar gyfer pob ONU ar y tro.

MPCP (Protocol Rheoli Aml-Bwynt)

Mae MPCP yn hyblyg iawn, yn hawdd ei weithredu. Mae MPCP yn defnyddio pum math o negeseuon (mae pob neges yn ffrâm Rheoli MAC) ac mae ONU / ONT yn adrodd am ffiniau pecyn lluosog, grantiau OLT ar ffin pecyn - dim amlinelliad uwchben.

Mae'r MPCP yn nodi system rhwng OLT ac ONUs sy'n gysylltiedig â dogn PON Pwynt-i-Aml-Bwynt (P2MP) i ganiatáu trosglwyddo gwybodaeth yn gynhyrchiol ym mhennawd UPSTREAM.

Mae MPCP yn cyflawni'r swyddogaethau canlynol -

• Mae MPCP yn rheoli'r broses Darganfod Auto.

• Aseiniad Timeslot / Bandwidth i ONTs.

• Amserlen Cyfeirnod wedi'i ddarparu i gydamseru ONTs.

Mae MPCP wedi cyflwyno pum neges reoli MAC newydd -

• Gate, Adroddiad

• REQ Cofrestredig

• Cofrestrwch

• ACK cofrestredig

• Darganfod Auto

Crynodeb Dilyniant Darganfod Neges

Mae'r llun canlynol yn darlunio Crynodeb Dilyniant Darganfod Negeseuon.

DBA EPON

Yn EPON, ystyrir bod y cyfathrebu rhwng OLT ac ONY yn is i lawr yr afon, mae OLT yn darlledu data i lawr yr afon tuag at ONT gan ddefnyddio'r lled band cyfan ac ar ben arall mae ONT yn derbyn y enwogrwydd gan ddefnyddio'r wybodaeth sydd ar gael ar Fframiau Ethernet. Mae'r i fyny'r afon o ONT i OLT yn defnyddio cyfathrebu un sianel, sy'n golygu y bydd un sianel yn cael ei defnyddio gan sawl ONT, sy'n golygu gwrthdrawiad data.

Er mwyn osgoi'r broblem hon, mae angen cynllun dyrannu lled band effeithiol, a all neilltuo adnoddau yn gyfartal i ONTs yr un pryd â sicrhau'r QoS, gelwir y cynllun hwn yn algorithm Dyraniad Lled Band Dynamig (DBA). Mae'r DBA yn defnyddio negeseuon adroddiad a giât i adeiladu amserlen drosglwyddo i'w cyfleu i'r ONTs.

Nodweddion DBA

Nodwedd bwysig o EPON yw darparu QoS gorau posibl i wahanol wasanaethau a dyrannu lled band yn effeithiol gan ddefnyddio dyraniad DBA gwahanol i ateb y galw am gymwysiadau cyfredol ac yn y dyfodol.

Ar hyn o bryd, isod mae'r ddau fath gwahanol o algorithm DBA sydd ar gael ar gyfer yr EPON -

• Mae'r un cyntaf ar gyfer darparu ar gyfer amrywiadau traffig.

• Yr ail un yw darparu QoS i wahanol fathau o draffig.

Y nodweddion eraill yw osgoi Gwrthdrawiadau Ffrâm, Rheoli Traffig Amser Real trwy QoS a Rheoli Lled Band ar gyfer pob Tanysgrifiwr ynghyd â Gostyngiad Oedi ar Draffig â Blaenoriaeth Isel.

Fformat Ffrâm EPON

Mae gweithrediad EPON yn seiliedig ar y Ethernet MAC ac mae fframiau EPON yn seiliedig ar fframiau GbE, ond mae angen estyniadau -

• Cymal 64 - PDUs Protocol Rheoli Aml-Bwynt. Dyma'r protocol rheoli sy'n gweithredu'r rhesymeg ofynnol.

• Cymal 65 - Efelychu pwynt i bwynt (cymodi). Mae hyn yn gwneud i'r EPON edrych fel cyswllt pwynt i bwynt ac mae gan MACs EPON rai cyfyngiadau arbennig.

• Yn lle CSMA / CD, maent yn trosglwyddo pan roddir hynny.

• Rhaid i'r amser trwy stac MAC fod yn gyson (± cyfnodau 16-did).

• Rhaid cynnal amser lleol cywir.

Pennawd EPON

Mae Ethernet safonol yn dechrau gyda rhaglith 8B di-gynnwys yn y bôn -

• 7B o rai eiledol a sero 10101010

• 1B o SFD 10101011

Er mwyn cuddio'r pennawd PON newydd, mae EPON yn trosysgrifo rhai o'r beitiau rhaglith.

Mae maes LLID yn cynnwys y ffactorau canlynol -

MODD (1b) -

• Bob amser 0 ar gyfer ONU

• 0 ar gyfer OLT unicast, 1 ar gyfer OLT multicast / Broadcast

ID Cyswllt Rhesymegol Gwirioneddol (15b) -

• Yn nodi ONUs cofrestredig

• 7FFF i'w ddarlledu

Mae CRC yn amddiffyn rhag SLD (beit 3) trwy LLID (beit 7).

Diogelwch

Mae traffig i lawr yr afon yn darlledu i bob ONU, felly mae'n hawdd i ddefnyddiwr maleisus ailraglennu ONU a chipio fframiau a ddymunir.

Nid yw traffig i fyny'r afon wedi bod yn agored i ONUs eraill, felly nid oes angen amgryptio. Peidiwch ag ystyried tapwyr ffibr oherwydd nad yw EPON yn darparu unrhyw ddull amgryptio safonol, ond -

• Yn gallu ategu gydag IPsec neu MACsec a

• Mae llawer o werthwyr wedi ychwanegu mecanweithiau perchnogol sy'n seiliedig ar AES.

Defnyddiodd BPON fecanwaith o'r enw corddi - Roedd corddi yn ddatrysiad caledwedd cost isel (allwedd 24b) gyda sawl diffyg diogelwch, fel -

• Roedd yr injan yn llinol - ymosodiad testun hysbys syml.

• Roedd allwedd 24b yn ddeilliadwy mewn 512 cais.

Felly, ychwanegodd G.983.3 gefnogaeth AES, a ddefnyddir bellach yn GPON.

QoS - EPON

Mae angen QoS uchel (ee IPTV) ar gyfer llawer o gymwysiadau PON ac mae EPON yn gadael QoS i haenau uwch fel -

• Tagiau VLAN.

• P darnau neu DiffServ DSCP.

Yn ogystal â'r rhain, mae gwahaniaeth hanfodol rhwng LLID a Port-ID -

• Mae 1 LLID bob ONU bob amser.

• Mae 1 Port-ID i bob porthladd mewnbwn - gall fod llawer i bob ONU.

• Mae hyn yn gwneud QoS wedi'i seilio ar borthladdoedd yn syml i'w weithredu ar haen PON.

EPON vs GPON

Mae'r tabl canlynol yn dangos nodweddion cymharol EPON a GPON -

Mae'r ddelwedd ganlynol yn dangos gwahanol strwythurau EPON a GPON -