FTTH - EPON

FTTH - EPON

Ethernet-passiivinen optinen verkko (EPON) on PON: n kapseloima data Ethernet-verkkoon ja voi tarjota kapasiteetin 1 Gbps - 10 Gbps. EPON noudattaa PON: n alkuperäistä arkkitehtuuria. Tässä DTE liitettiin puun runkoon ja sitä kutsuttiin optiseksi linjapäätteeksi (OLT) seuraavan kuvan osoittamalla tavalla.

Se sijaitsee yleensä palveluntarjoajalla, ja puun kytkettyjä DTE-oksoja kutsutaan optiseksi verkkoyksiköksi (ONU), joka sijaitsee tilaajan tiloissa. OLT: n signaalit kulkevat passiivisen jakajan läpi ONU: n saavuttamiseksi ja päinvastoin.

Ethernet ensimmäisen mailin päässä

Standardisointiprosessi alkoi, kun marraskuussa 2000 perustettiin uusi tutkimusryhmä nimeltään Ethernet ensimmäisessä mailissa (EFM), jonka päätavoitteena oli tutkia Ethernet-point-to-multipoint (P2MP) -kuitua Ethernet-kuparilla. Ethernet over point-to-point (P2P) kuidun ja verkon käyttömekanismin, hallinnan ja ylläpidon (OAM) kautta verkon toiminnan ja vianetsinnän helpottamiseksi. EFM-työryhmä lopettaa normalisointiprosessin ratifioimalla IEEE Std 802.3ah kesäkuussa 2004.

EFM: n tuote (ethernet ensimmäisen mailin päässä). Ethernet-pohjainen PON-tekniikka. Se perustuu päästandardiin - IEEE 802.3ah. Perustuu MPCP: hen (MPCP), joka on määritelty MAC-ohjausalikerroksen funktiona, P2MP-topologiaan pääsyn hallitsemiseksi.

EPON / MPCP-protokollan perusta on point-to-point (P2P) -emuloinnin alikerros. Sen siirtonopeus on → symmetrinen 1,25G; etäisyys: 10KM / 20 km; jakosuhde ：> 1:32. EFM tuo esiin monia ethernetiin perustuvana EPON-tekniikana ydinteknologiana, mukaan lukien protokollien kypsyys, yksinkertainen tekniikka, laajennusjoustavuus ja käyttäjien suuntautuminen.

EPON-järjestelmä ei valitse kalliita ATM-laitteita ja SONET-laitteita, joten se on yhteensopiva nykyisen Ethernet-verkon kanssa. Se yksinkertaistaa järjestelmän rakennetta, vähentää kustannuksia ja tekee itsestään joustavan päivitykseen. Laitteiden myyjät keskittyvät toiminnan ja käytännöllisyyden optimointiin.

BPON ATM -järjestelmät

BPON ATM -pohjaiset järjestelmät ovat osoittautuneet erittäin tehottomiksi, koska suurin osa pääsyverkon kautta tapahtuvasta liikenteestä koostuu suurista IP-kehyksistä ja vaihtelevasta koosta. Se on luonut mahdollisuuden kehittää puhdasta Ethernet-pohjaista EPON: ta, GigE-salasanaa nauttia QoS: stä ja kustannustehokas integrointi muihin syntyviin Ethernet-laitteisiin. Ethernet on ajan myötä osoittautunut ihanteelliseksi kuljettajaksi IP-liikenteelle.

Vastaavasti IEEE 802.3ah -standardi 802.3 antoi "Ethernet ensimmäisessä mailissa" -työryhmälle ohjeita kehittää standardit point-to-point ja point-to-multipoint pääsyverkoille, jälkimmäisessä ilmoitettuna Ethernet PON. EPON on tällä hetkellä osa Ethernet-standardia.

Passiivisen optisen verkon (GPON) eli Gigabit-varustetun standardin (G.984-sarja) kehittäminen on todella alkanut sen jälkeen, kun FSAN-jäsenet (Quantum Bridge, Al) ovat tehneet ehdotuksia ATM / Ethernet PON -ratkaisusta. Protokollista riippumaton Gbps ei ollut kovin suosittu IEEE 802.3ah -työryhmässä. FSAN on päättänyt noudattaa tätä erilaisena kilpailevana standardina kuin ITU.

EPON ja GPON vetoavat voimakkaasti BPON-standardin G.983: sta, kun kyse on hyvin toimivista yleisistä konsepteista (ODN: n käyttö, aallonpituussuunnitelma ja sovellus). Molemmat tarjoavat oman versionsa parannuksista paremman kokoisten IP / Ethernet-kehysten mukauttamiseksi muuttuvalla nopeudella Gbps.

IEEE 802.3ah Ethernet -standardi määritteli pääsyverkon, ja se tunnetaan myös nimellä Ethernet ensimmäisessä mailissa. IEEE802.3ah: n viides osa muodostaa IEEE Std 802.3: n, joka vastaa palveluiden ja protokollaelementtien määritelmää. Se sallii IEEE 802.3 -muotoisten kehysten vaihtamisen tilaajayhteysverkon asemien välillä.

EPON-käsite

EFM on ottanut käyttöön EPON-käsitteen, jossa point-to-multipoint (P2MP) -verkkotopologia toteutetaan passiivisilla optisilla jakajilla. Ethernet-pistekuitu tarjoaa kuitenkin suurimman kaistanleveyden kohtuulliseen hintaan. Ethernet-piste-monipistekuitu tarjoaa suhteellisen suuren kaistanleveyden alhaisemmilla kustannuksilla. IEEE Std 802.3ah: n tarkoituksena oli laajentaa Ethernet-sovellus pääsytilaajaverkkoihin, jotta suorituskyky paranisi merkittävästi samalla, kun minimoidaan toiminnan ja ylläpidon laitekustannukset.

IEEE 802.3ah EFM -standardin päätelmät laajentavat merkittävästi Ethernet-siirtojen kantamaa ja ulottuvuutta pääsy- ja metroverkoissa käytettäväksi. Tämä standardi antaa palveluntarjoajille mahdollisuuden tarjota erilaisia joustavia ja kustannustehokkaita ratkaisuja laajakaistaisten Ethernet-palvelujen tarjoamiseen pääsy- ja metroverkoissa.

EFM kattaa joukon tekniikoita, jotka eroavat toisistaan mediatyyppien ja signalointinopeuden suhteen - se on suunniteltu käytettäväksi tyyppisen tai useamman FSM-median verkoissa sekä vuorovaikutuksessa sekoitetun 10/100/1000/10000 Mb: n kanssa. / s Ethernet-verkot. Mitä tahansa IEEE 802.3 -standardissa määriteltyä verkkotopologiaa voidaan käyttää tilaajan tiloissa ja yhdistää sitten Ethernet-tilaajan pääsyverkkoon. EFM-tekniikka mahdollistaa erityyppisten topologioiden maksimaalisen joustavuuden saavuttamisen.

IEEE Std 802.3ah

IEEE Std 802.3ah sisältää tilaajan Ethernet-liityntäverkkojen tekniset tiedot, ja IEEE Std 802.3ah EPON tukee nimellisnopeutta noin 1 Gb / s (laajennettavissa 10 Gb / s) jokaiselle kanavalle. Nämä määritellään kahdella aallonpituudella: alavirran aallonpituudella ja yhdellä käyttäjän laitteiden väliselle jaetulle ylävirran suunnalle.

EFM tukee täysdupleksiyhteyksiä, jotta yksilöity täysdupleksinen mediapääsy (MAC) voidaan määritellä. Ethernet-arkkitehtuuri jakaa fyysisen kerroksen fyysisestä väliaineesta riippuvaiseen (PMD), fyysiseen väliaineen kiinnitykseen (PMA) ja fyysisen koodauksen alakerrokseen (PCS).

EPON toteuttaa P2MP-verkon topologian, jossa on asianmukaiset laajennukset aluskerroksen ja sovituksen alakerroksen MAC-ohjaukseen, ja optinen kuitu kerrosten fysikaalisesta väliaineesta riippuvaisten (PMD) alla tämän topologian tukemiseksi.

Fyysinen kerros

P2MP-topologioille EFM esitteli fyysisen kerroksen signalointijärjestelmien perheen, joka on johdettu 1000BASE-X: stä. Se sisältää kuitenkin RS-, PCS- ja PMA-laajennukset valinnaisella eteenpäin suuntautuvan virheenkorjauksen (FEC) kapasiteetilla. 1000BASE-X PCS- ja PMA-alikerrokset kuvaavat rajapinnan ominaisuuksia. PMD-alikerros (mukaan lukien MDI) palvelut, joita aluskerroksen yhteensovittaminen odottaa. 1000BASE-X voidaan laajentaa tukemaan muita täysdupleksia - vaatii vain, että ympäristö on yhdenmukainen PMD-tason kanssa.

Medium Load Interface (MDI)

Se on rajapinta PMD: n ja fyysisen median välillä. Se kuvaa signaaleja, fyysisiä välineitä sekä mekaanisia ja sähköisiä rajapintoja.

Fyysisesti keskipitkä (PMD)

PMD vastaa rajapinnasta siirtovälineelle. PMD tuottaa sähköisiä tai optisia signaaleja kytketyn fyysisen välineen luonteesta riippuen. 1000BASE-X-yhteydet PON: n välityksellä vähintään 10 ja 20 kilometriin (pohjakerrokset 1000BASE-PX10 ja 1000BASE-PX20 PMD) tarjoavat P2MP: n.

PON-ethernetissä D- ja U-liitteet osoittavat linkin molemmissa päissä PMD: tä, joka lähettää näihin suuntiin ja vastaanottaa vastakkaiseen suuntaan, ts. Yksi alavirran PMD tunnistetaan 1000BASE-PX10-D ja ylävirtaan 1000BASE-PX10 U PMD. Samaa kuitua käytetään samanaikaisesti molemmissa suunnissa.

1000BASE-PX-U PMD tai 1000BASE-PX-D PMD on kytketty oikeaan PMA 1000BASE-X: ään ja tukemaan MDI: n kautta. PMD yhdistetään valinnaisesti hallintaominaisuuksiin, joihin pääsee hallintarajapinnan kautta. Jotta päivitysmahdollisuudet olisivat 10 km tai 20 km poneja, sekä 1000BASE-PX20-D 1000BASE-PX10 PMD että PMDU ovat yhteentoimivia.

Fyysinen keskisuuri kiinnitys (PMA)

PMA sisältää lähetys-, vastaanotto-, kellokehitys- ja kohdistustoiminnot. PMA tarjoaa PCS: lle riippumattoman keskitielle bittisuuntautuneiden fyysisten mediasarjojen käytön tukemisen. Fyysisen koodauksen (PCS) alikerros käsittää kodifiointibittitoiminnot. PCS-rajapinta on gigabittinen mediariippumaton rajapinta (GMII), joka tarjoaa yhdenmukaisen rajapinnan täsmäytys-alikerrokselle kaikissa 1000 Mb / s PHY toteutuksissa.

Gigabitin media riippumaton käyttöliittymä (GMII)

Liittymä GMII viittaa rajapintaan Gigabit MAC -kerroksen ja fyysisen kerroksen välillä. Se sallii usean DTE: n sekoittamisen useisiin toteutuksiin nopean gigabitin fyysisestä kerroksesta. PCS-palveluliitäntä antaa 1000BASE-X-PCS: lle mahdollisuuden siirtää tietoja PCS-asiakkaalle ja PCS-asiakkaalta. PCS-asiakkaita ovat MAC (sovitteluvärin kautta) ja toistin. PCS-rajapinta määritellään tarkalleen Gigabit Media Independent Interface (GMII).

Täsmäytysalikerros (RS) varmistaa palvelun käyttöoikeuden ohjausvälineen määrittävien GMII-signaalien sovittamisen yhteen. GMII: tä ja RS: tä käytetään riippumattomien välineiden aikaansaamiseen, jotta identtistä pääsyohjainta voidaan käyttää minkä tahansa tyyppisen kuparin ja optisen PHY: n kanssa.

Tietolinkkikerros (monipiste MAC-ohjaus)

MAC-ohjausprotokolla määritettiin tukemaan ja uusia toimintoja, jotka otetaan käyttöön ja lisätään standardiin samanaikaisesti. Näin on monipisteohjausprotokollassa (MPCP). P2MP: n hallintaprotokolla on yksi monipisteohjausprotokollan määrittelemistä toiminnoista.

Monipiste MAC -ohjaustoiminto toteutetaan tilaajan pääsylaitteisiin, jotka sisältävät fyysisen kerroksen laitteet osoittavat monipisteeseen. Yleensä MAC-emulointialueet tarjoavat point-to-point-palvelun OLT: n ja ONU: n välillä, mutta lisäyksikkö sisältyy nyt kaikkien ONU: ien viestintätavoitteeseen kerrallaan.

MPCP (monipisteohjausprotokolla)

MPCP on erittäin joustava, helppo toteuttaa. MPCP käyttää viittä tyyppisiä viestejä (kukin viesti on MAC-ohjauskehys) ja ONU / ONT raportoi useita pakettirajoja, OLT myöntää pakettirajalle - ei rajausta yläpuolella.

MPCP osoittaa järjestelmän OLT: n ja ONU: ien välillä, jotka liittyvät P2MP: n PON-osaan, jotta tietojen tuottava siirto UPSTREAM-otsikossa olisi mahdollista.

MPCP suorittaa seuraavat toiminnot -

• MPCP ohjaa automaattista etsintää.

• Aikavälin / kaistanleveyden osoittaminen ONT: ille.

• Ajoitusviite toimitetaan ONT: ien synkronoimiseksi.

MPCP on tuonut viisi uutta MAC-ohjaussanomaa -

• Portti, raportti

• Rekisteröity REQ

• Rekisteröidy

• Rekisteröity ACK

• Automaattinen etsintä

Viestihakujaksojen yhteenveto

Seuraava kuva kuvaa viestien etsintosekvenssien yhteenvetoa.

DBA EPON

EPON: ssa OLT: n ja ONY: n välistä viestintää pidetään alavirran suuntaan, OLT lähetti loppupään dataa ONT: hen käyttämällä koko kaistanleveyttä ja toisessa päässä ONT vastaanottaa fameja käyttämällä Ethernet-kehyksissä olevia tietoja. Ylävirta ONT: stä OLT: hen käyttää yhden kanavan tiedonsiirtoa, mikä tarkoittaa sitä, että useat ONT käyttävät yhtä kanavaa, mikä tarkoittaa datan törmäystä.

Tämän ongelman välttämiseksi tarvitaan tehokas kaistanleveyden allokointimenetelmä, joka voi osoittaa resursseja yhtäläisesti ONT: ille samalla kun varmistetaan QoS. Tätä järjestelmää kutsutaan dynaamisen kaistanleveyden allokoinnin (DBA) algoritmiksi. DBA käyttää raportti- ja porttiviestejä rakentaakseen lähetysaikataulun, joka välitetään ONT: ille.

DBA-ominaisuudet

Tärkeä EPON-ominaisuus on tarjota erilaisia palveluita optimaalisella QoS: llä ja tehokkaalla kaistanleveyden allokoinnilla käyttämällä erilaista DBA-allokointia vastaamaan nykyisten ja tulevien sovellusten kysyntää.

Tällä hetkellä seuraavat ovat kaksi erityyppistä DBA-algoritmia, jotka ovat saatavilla EPON: lle -

• Ensimmäinen on liikenteen vaihtelun huomioon ottamiseksi.

• Toinen on tarjota QoS erityyppiselle liikenteelle.

Muita ominaisuuksia on välttää kehyksen törmäyksiä, reaaliaikaisen liikenteen hallintaa QoS: n kautta ja kaistanleveyden hallintaa jokaiselle tilaajalle sekä vähentää viivettä alhaisen prioriteetin liikenteessä.

EPON-kehysmuoto

EPON-toiminta perustuu Ethernet MAC: iin ja EPON-kehykset perustuvat GbE-kehyksiin, mutta laajennuksia tarvitaan -

• Lause 64 - Monipisteohjausprotokollan PDU: t. Tämä on vaadittua logiikkaa toteuttava ohjausprotokolla.

• Lause 65 - Emäs-piste-emulointi (täsmäytyminen). Tämän vuoksi EPON näyttää point-to-point linkiltä ja EPON MAC -sovelluksilla on joitain erityisiä rajoituksia.

• CSMA / CD: n sijaan ne lähettävät, kun ne myönnetään.

• Ajan MAC-pinon läpi on oltava vakio (± 16-bittiset kestot).

• Tarkka paikallinen aika on pidettävä yllä.

EPON-otsikko

Vakio Ethernet alkaa käytännöllisesti katsoen sisällöttömällä 8B-johdannolla -

• 7B vuorottelevia ja nollia 10101010

• 1B SFD 10101011: stä

Uuden PON-otsikon piilottamiseksi EPON korvaa osan johdantotavuista.

LLID-kenttä sisältää seuraavat tekijät -

TILA (1b) -

• Aina 0 ONU: lle

• 0 OLT-yksilähetys, 1 OLT-monilähetys / lähetys

Todellinen loogisen linkin tunnus (15b) -

• Tunnistaa rekisteröidyt ONU: t

• 7FFF lähetystä varten

CRC suojaa SLD: ltä (tavu 3) LLID: n (tavu 7) kautta.

turvallisuus

Keskitason liikenne lähetetään kaikille ONU: ille, joten pahantahtoisen käyttäjän on helppo ohjelmoida ONU uudelleen ja siepata halutut kehykset.

Alkupään liikennettä ei ole altistettu muille ONU: ille, joten salausta ei tarvita. Älä harkitse kuitujen kerääjiä, koska EPON ei tarjoa mitään standardinmukaista salausmenetelmää, mutta -

• Voi täydentää IPsec: llä tai MACsec: llä ja

• Monet myyjät ovat lisänneet patentoituja AES-pohjaisia mekanismeja.

BPON käytti churning-nimistä mekanismia - Churning oli edullinen laitteistoratkaisu (24b-avain), jolla oli useita tietoturvavirheitä, kuten -

• Moottori oli lineaarinen - yksinkertainen tunnettu teksti-hyökkäys.

• 24b-avain osoittautui johdettavaksi 512 yrittäessä.

Siksi G.983.3 lisäsi AES-tuen, jota käytetään nyt GPON: ssa.

QoS - EPON

Monet PON-sovellukset vaativat korkeaa QoS: ää (esim. IPTV) ja EPON jättää QoS: n korkeammille tasoille, kuten -

• VLAN-tunnisteet.

• P bittiä tai DiffServ DSCP.

Näiden lisäksi LLID: n ja Port-ID: n välillä on ratkaiseva ero -

• ONU: ta kohden on aina 1 LLID.

• Tuloporttia kohden on 1 Port-ID - yhtä ONU: ta kohden voi olla useita.

• Tämä tekee porttipohjaisen QoS: n helpon toteuttamisen PON-kerroksessa.

EPON vs. GPON

Seuraava taulukko kuvaa EPON: n ja GPON: n vertailuominaisuuksia -

Seuraava kuva näyttää EPON: n ja GPON: n eri rakenteet -