FTTH - GPON
GPON (Gigabit Passive Optical Networks) adalah Sistem Optik untuk Access Networks, berdasarkan spesifikasi ITU-T G.984 series. Ini dapat memberikan jangkauan 20 km dengan anggaran optik 28dB (ditunjukkan dalam ilustrasi berikut) dengan menggunakan optik kelas B + dengan rasio split 1:32.
Sistem GPON mendukung tarif berikut -
155 Mbps upstream, 1,24416 Gbps downstream
622 Mbps hulu, hilir 1,24416 Gbps
1,24416 Gbps hulu, 1,24416 Gbps hilir
155Mbps ke atas, downstream 2,48832 Gbps
622 Mbps ke atas, downstream 2,48832 Gbps
1,24416 Gbps naik, 2,48832 Gbps downstream
2.48832 Gbps naik, 2.48832 Gbps downstream
GPON mendukung enkapsulasi ATM dan GEM. GEM (Metode Enkapsulasi GPON) mendukung TDM dan Data asli.
Fitur GPON
Teknologi evolusi ini didasarkan pada BPON GEM. Berikut ini adalah fitur-fiturnya -
Transmisi hilir
2,4 Gbps
BW untuk satu ONT cukup untuk memasok beberapa sinyal HDTV
QOS memungkinkan untuk trafik sensitif suara (suara)
Transmisi hulu
1,24 Gbps
Minimum BW dapat dijamin
Slot waktu yang tidak digunakan dapat digunakan untuk pengguna berat
QoS memungkinkan untuk menunda traffic sensitif (suara)
Mengapa GPON
GPON menyediakan solusi layanan terintegrasi seperti -
Ini mendukung layanan Triple Play.
Untuk memecah rintangan bandwidth dari akses melalui kabel twisted pair, ini mendukung transmisi bandwidth tinggi.
Ini mengurangi node jaringan.
Ini mendukung jangkauan layanan hingga 20 km.
Standar GPON
Standar GPON dibangun berdasarkan spesifikasi BPON sebelumnya. Spesifikasinya adalah -
G.984.1 - Dokumen ini menjelaskan karakteristik umum Jaringan Optik Pasif Gigabit-Mampu.
G.984.2 - Dokumen ini menjelaskan spesifikasi Jaringan Optik Pasif Gigabit yang Mampu-media-layer Ketergantungan.
G.984.3 - Dokumen ini menjelaskan Spesifikasi Lapisan Konvergensi Jaringan Optik Pasif Gigabit-Mampu.
G.984.4 - Dokumen ini menjelaskan Spesifikasi Jaringan Optik Pasif Kontrol Jaringan Gigabit-Mampu Pasif dan Spesifikasi Antarmuka Kontrol (OMCI).
Arsitektur GPON
GPON OLT melayani beberapa ONT melalui port PON. Transmisi hilir, yaitu, dari OLT ke ONT biasanya TDM; sedangkan lalu lintas hulu, yaitu, dari ONT ke OLT biasanya TDMA.
Sistem PON mungkin simetris atau asimetris. PON dan infrastruktur serat juga dapat digunakan untuk mendukung layanan distribusi satu arah. Misalnya - Video pada panjang gelombang yang berbeda.
Lapisan Ketergantungan Fisik-Media GPON
G.984.2 adalah spesifikasi dari lapisan fisik sistem GPON. Lapisan fisik membahas bidang-bidang seperti -
Kinerja optik dalam hal kecepatan data.
Kelas komponen serat optik.
Pengaturan waktu dan kontrol daya optik.
Teruskan koreksi kesalahan.
Salah satu persyaratan dasar dari sistem optik adalah untuk menyediakan komponen dengan kapasitas yang cukup untuk memperluas sinyal optik ke kisaran yang diharapkan. Ada tiga kategori atau kelas komponen, yang didasarkan pada kekuatan dan sensitivitas. Kelas komponen adalah -
Optik Kelas A: 5 hingga 20dB
Optik Kelas B: 10 hingga 25dB
Optik Kelas C: 15 hingga 30dB
Terminal Jalur Optik (OLT)
OLT menyediakan antarmuka simpul layanan (SNI) (biasanya antarmuka Ethernet LAN 1 Gbps dan / atau 10 Gbps) menuju jaringan inti, dan mengendalikan GPON. OLT terdiri dari tiga bagian utama -
Fungsi antarmuka port layanan
Fungsi cross-connect
Antarmuka jaringan distribusi optik (ODN)
Ilustrasi berikut menunjukkan diagram blok fungsional OLT yang khas.
PON Core Shell
Cangkang Inti PON terdiri dari dua bagian. Bagian pertama adalah fungsi antarmuka ODN dan bagiannya adalah fungsi PON TC. Fungsi PON TC meliputi OAM, kontrol akses media, pembingkaian, DBA, penggambaran unit data protokol (PDU) untuk fungsi cross-connect, dan untuk manajemen ONU.
Cross-connect shell - Shell ini menyediakan jalur komunikasi antara shell inti PON dan shell layanan.
Shell layanan - Shell ini untuk terjemahan antara antarmuka layanan dan antarmuka bingkai TC pada bagian PON.
ONU / ONT
Unit Jaringan Optik (ONU) beroperasi dengan antarmuka PON tunggal atau maksimum dua antarmuka untuk tujuan perlindungan tautan. Dalam hal, salah satu serat dari dua serat ini terpotong, ONU dapat diakses melalui serat lainnya. Ini disebut perlindungan PON atau Perlindungan Tautan. Proteksi tautan juga dikenal sebagai agregasi tautan, yang dapat melindungi tautan dan pada saat yang sama, juga dapat mengagregasi lalu lintas.
Fungsi layanan MUX dan DEMUX menghubungkan perangkat Pelanggan ke sisi PON. Terminal Jaringan Optik (ONT) dirancang untuk penggunaan pelanggan tunggal, sedangkan ONU (Unit Jaringan Optik) dirancang untuk penggunaan banyak pelanggan. Pemisah memungkinkan PON untuk dibagikan hingga 128 ONTs atau ONUs.
Antarmuka ONT / ONU
Terminal jaringan optik (ONT), yang terhubung ke OLT pada sisi uplink untuk antarmuka jaringan layanan, memiliki banyak port antarmuka jaringan pengguna. Biasanya, akan ada empat port FE / GE menuju UNI.
Port UNI untuk Residential ONT - Biasanya, antarmuka layanan pelanggan seperti 10 / 100Base-T Internet Kecepatan Tinggi (HSI) dan video melalui IP, RF coaxial untuk sistem overlay video RF, dan antarmuka telepon FXS analog untuk suara VoIP PSTN.
Port UNI untuk ONT bisnis - Selain yang di atas, mungkin juga termasuk router 10/100 / 100Base-T dan antarmuka sakelar L2 / L3 dan DS1 / E1 PBX untuk sistem utama.
Unit jaringan optik (ONU) mengakhiri serat GPON dan memiliki lebih banyak antarmuka jaringan pengguna (UNI) ke beberapa pelanggan. Antarmuka UNI dapat berupa ADSL2 +, VDSL2, Power Line, MoCA atau HPNA, dan jarak ke pelanggan (10/100 Base-T terbatas pada 100m, yaitu 330 kaki).
Menurut jenis port antarmuka, UN UNI mungkin tidak dapat terhubung langsung ke peralatan CPE pelanggan. Dalam hal ini, UN UNI terhubung ke pemutusan jaringan (NT), yang ditempatkan di lokasi akhir pelanggan. NT mengakhiri peralatan CPE pelanggan, seperti PC, Router Nirkabel, Telepon, Kotak Set-Top Video IP, atau Kotak Set-Top, Video RF, dll.
Pada dasarnya, ONT menggabungkan fungsi ONU dan NT dalam satu perangkat. Kombinasi keduanya; bersama-sama menjadikan ONT solusi yang paling efektif untuk menyediakan layanan GPON bagi perusahaan lokal dan keluarga tunggal, kecil, dan menengah. Namun, jika klien di kampus sebagai siswa, hostel, sekolah, perguruan tinggi, rumah sakit, atau kantor perusahaan, di mana sudah ada kabel tembaga CAT-5 diletakkan, ONU dapat berfungsi sebagai solusi yang lebih tepat.
Jaringan Distribusi Optik
GPON ODN, terdiri dari serat optik mode tunggal dan kabel; kabel pita serat optik, sambungan, konektor optik, pembagi optik pasif dan komponen percabangan pasif sangat pasif.
Pemisah optik ODN membagi serat tunggal menjadi beberapa serat yang menuju ke berbagai bangunan dan rumah. Pemisah dapat ditempatkan di lokasi mana pun di ODN, dari Kantor Pusat (CO) / Pertukaran Lokal (LE) ke lokasi pelanggan dan dapat dari berbagai ukuran. Pemisah disebut sebagai [n: m], di mana 'n' adalah jumlah input (menuju OLT) = 1 atau 2, dan 'm' adalah jumlah output (menuju ONT) = 2,4,8,16 , 32,64.
Multiplexing / Pembingkaian GPON
Multiplexing atau framing GPON dijelaskan dengan faktor-faktor berikut.
Metode Enkapsulasi GPON (GEM)
Ini adalah skema transportasi data dalam lapisan konvergensi transmisi GPON yang ditentukan. GEM menyediakan, mekanisme pembingkaian panjang variabel-berorientasi untuk koneksi layanan data melalui jaringan optik pasif (PON). GEM dirancang untuk independen dari jenis antarmuka simpul layanan di OLT serta jenis antarmuka UNI di ONU.
Lalu Lintas Hilir (OLT menuju ONU / ONT)
Untuk lalu lintas hilir, fungsi multiplexing lalu lintas terpusat di OLT. GEM Port-ID, dalam bentuk angka 12-bit yang ditetapkan oleh OLT untuk masing-masing koneksi logis, mengidentifikasi frame GEM yang dimiliki oleh koneksi logis hilir yang berbeda. Setiap ONU memfilter frame GEM hilir berdasarkan ID-GEM Port mereka dan hanya memproses frame GEM yang menjadi milik ONU.
Lalu Lintas Hulu (ONU / ONT menuju OLT)
Entitas bantalan lalu lintas dalam ONU diberikan kesempatan transmisi hulu (atau alokasi bandwidth) oleh OLT. Entitas pembawa lalu lintas ini diidentifikasi oleh ID alokasi (Alloc-IDs). Pengidentifikasi alokasi (Alloc-ID) adalah angka 12-bit yang ditetapkan OLT ke ONU untuk mengidentifikasi entitas yang menghasilkan lalu lintas. Ini adalah penerima alokasi bandwidth upstream dalam ONU.
Alokasi bandwidth untuk berbagai Alloc-ID berbeda dalam waktu seperti yang ditentukan oleh OLT dalam peta bandwidth yang ditransmisikan ke hilir. Dalam setiap alokasi bandwidth, ONU menggunakan GEM Port-ID sebagai kunci multiplexing untuk mengidentifikasi frame GEM yang dimiliki oleh koneksi logis hulu yang berbeda.
Wadah transmisi (T-CONT) adalah objek ONU yang mewakili sekelompok koneksi logis. Tampaknya sebagai entitas tunggal untuk tujuan penugasan bandwidth upstream pada PON. Berdasarkan skema pemetaan, lalu lintas layanan dilakukan ke berbagai port GEM dan kemudian ke T-CONT yang berbeda.
Pemetaan antara port GEM dan T-CONT fleksibel. Port GEM dapat sesuai dengan T-CONT; atau beberapa Port GEM dapat sesuai dengan T-CONT yang sama.
Lapisan Konvergensi Transmisi G-PON (GTC)
Lapisan protokol dari rangkaian protokol G-PON yang diposisikan antara lapisan ketergantungan media fisik (PMD) dan klien G-PON. Lapisan GTC terdiri dari sub-lapisan framing GTC dan sub-lapisan adaptasi GTC.
Dalam arah hilir, frame GEM dibawa dalam muatan GTC, yang tiba di semua ONU. Sub-layer framing ONU mengekstraksi frame, dan adaptor GEM TC memfilter frame berdasarkan Port-ID 12-bit mereka. Hanya frame dengan Port-ID yang sesuai diizinkan melalui fungsi klien GEM.
Dalam arah hulu, lalu lintas GEM dibawa melalui satu atau lebih T-CONT. OLT menerima transmisi yang terkait dengan T-CONT dan frame diteruskan ke adaptor TC GEM dan kemudian klien GEM.
GTC Layer Framing
Kerangka hilir memiliki durasi 125 mikrodetik dan panjang 38.880 byte, yang sesuai dengan laju data hilir 2,48832 Gbit / s. Bingkai GTC hilir terdiri dari blok kontrol fisik hilir (PCBd) dan bagian muatan GTC.
Frame Konvergensi Transmisi GPON selalu sepanjang 125 Msec -
19440 byte / bingkai untuk tingkat 1244,16
38880 byte / bingkai untuk tingkat 2488,32
Setiap frame GTC terdiri dari Blok Kontrol Fisik downstream + payload
PCBd berisi sinkronisasi, OAM, info DBA, dll.
Payload mungkin memiliki partisi ATM dan GEM (salah satu atau keduanya)
Durasi frame GTC hulu adalah 125 μs. Dalam sistem G-PON dengan uplink 1,24416 Gbit / s, ukuran frame upstream GTC adalah 19,440 byte. Setiap frame hulu berisi sejumlah semburan transmisi yang berasal dari satu atau lebih ONU.
Setiap semburan transmisi hulu berisi bagian overhead lapisan fisik hulu (PLOu) dan satu atau lebih interval alokasi bandwidth yang terkait dengan Alloc-ID masing-masing. Kerangka GTC hilir menyediakan referensi waktu umum untuk PON dan pensinyalan kontrol umum untuk hulu.
Payload GPON
GTC payload berpotensi memiliki dua bagian -
Partisi ATM (Panjang Alen * 53 byte)
Partisi GEM (metode yang sekarang disukai)
Partisi ATM
Partisi ATM memiliki karakteristik sebagai berikut.
Alen (12 bit) ditentukan dalam PCBd.
Alen menentukan jumlah sel 53B di partisi ATM.
Jika Alen = 0 maka tidak ada partisi ATM.
Jika Alen = panjang muatan / 53, maka tidak ada partisi GEM.
Sel ATM selaras dengan bingkai GTC.
ONU menerima sel ATM berdasarkan VPI di header ATM.
Partisi GEM
Partisi GEM memiliki karakteristik sebagai berikut.
Tidak seperti sel ATM, frame yang digambarkan dengan GEM mungkin memiliki panjang berapa pun.
Sejumlah frame GEM dapat dimuat dalam partisi GEM.
ONU menerima frame GEM berdasarkan 12b Port-ID di header GEM.
Mode Enkapsulasi GPON
Keluhan umum terhadap BPON adalah ketidakefisienan karena pajak sel ATM. GEM mirip dengan ATM. Ini memiliki header ukuran konstan yang dilindungi HEC. Namun, itu menghindari overhead yang besar dengan memungkinkan bingkai panjang variabel. GEM bersifat generik - semua jenis paket (dan bahkan TDM) didukung. GEM mendukung fragmentasi dan reassembly.
GEM didasarkan pada GFP, dan tajuk berisi bidang-bidang berikut -
Indikator Panjang Payload - panjang payload dalam Bytes.
Port ID - mengidentifikasi target ONU.
Indikator Jenis Muatan (GEM OAM, indikasi kemacetan / fragmentasi).
Bidang Koreksi Kesalahan Header (kode BCH (39,12,2) + paritas genap 1b)
Header GEM XOR'ed dengan B6AB31E055 sebelum transmisi.
Ethernet / TDM melalui GEM
Saat mengangkut lalu lintas Ethernet melalui GEM
Hanya bingkai MAC yang dienkapsulasi (tanpa pembukaan, SFD, EFD)
Bingkai MAC mungkin terfragmentasi (lihat slide berikutnya).
Ethernet melalui GEM
Saat mengangkut lalu lintas TDM melalui GEM -
Buffer input TDM disurvei setiap 125 Msec.
Byte PLI dari TDM dimasukkan ke dalam bidang payload.
Panjang fragmen TDM dapat bervariasi ± 1 Byte karena frekuensi offset.
Latensi pulang pergi dibatasi 3 msec.
TDM melalui GEM
GEM dapat memecah muatannya. Misalnya, bingkai Ethernet tidak terfragmentasi seperti yang ditunjukkan pada ilustrasi berikut.
Ilustrasi berikut menggambarkan bingkai Ethernet yang Terpecah.
GEM fragmen payload untuk salah satu dari dua alasan berikut -
Alasan 1 - Frame GEM mungkin tidak mengangkangi frame GTC.
Alasan 2 - Frame GEM mungkin disiapkan untuk data sensitif-delay.
Enkripsi GPON
OLT mengenkripsi menggunakan AES-128 dalam mode penghitung. Hanya payload yang dienkripsi (bukan tajuk ATM atau GEM). Blok enkripsi disejajarkan dengan bingkai GTC. Penghitung dibagikan oleh OLT dan semua ONU sebagai berikut -
46b = 16b intra-frame + 30 bit antar-frame.
Intra-frame counter bertambah setiap 4 byte data.
Atur ulang ke nol di awal frame DS GTC.
OLT dan setiap ONU harus menyetujui kunci simetris yang unik. OLT meminta ONU untuk kata sandi (dalam PLOAMd). ONU mengirimkan kata sandi AS secara jelas (dalam PLOAMu) -
Kunci dikirim 3 kali untuk ketahanan
OLT memberi tahu ONU waktu yang tepat untuk mulai menggunakan kunci baru.
QoS - GPON
GPON memperlakukan QoS secara eksplisit. Frame panjang konstan memfasilitasi QoS untuk aplikasi yang sensitif terhadap waktu. Ada 5 jenis Kontainer Transmisi -
Tipe 1 - BW tetap.
Tipe 2 - BW terjamin.
Tipe 3 - BW yang dialokasikan + BW yang tidak dijamin.
Tipe 4 - usaha terbaik.
Tipe 5 - superset dari semua hal di atas.
GEM menambahkan beberapa fitur QoS PON-layer -
Fragmentasi memungkinkan pre-emption dari frame prioritas rendah besar.
PLI - panjang paket eksplisit dapat digunakan dengan algoritma antrian.
Bit PTI membawa indikasi kemacetan.
