Воведување на различни PON системи
1. APON технологија
Во средината на 1990-тите, некои големи мрежни оператори ја основаа Алијансата на мрежата за пристап до целосна услуга (FSAN), чија цел е да формулира унифициран стандард за опремата PON, така што производителите и операторите на опремата можат да влезат на пазарот на опремата PON и да се натпреваруваат заедно.Првиот резултат е спецификацијата на стандардот PON системот од 155 Mbit/s во серијата препораки ITU-T G.983.Бидејќи банкоматот се користи како протокол на носител, овој систем се нарекува APON систем, и често погрешно се сфаќа дека дава само услуги на банкомати.Затоа, тој е преименуван во Broadband Passive Optical Network (BPON) систем за да покаже дека овој систем може да обезбеди Ethernet широкопојасни услуги како што се пристап до мрежа, видео дистрибуција и изнајмени линии со голема брзина.Сепак, за оваа генерација на FSAN системи, најчесто користеното име е APON.Подоцна, стандардот APON беше подобрен и почна да поддржува стапки на надолна врска 622 Mbit / s, а беа додадени нови функции во методите за заштита, динамичка распределба на пропусниот опсег (DBA) и други аспекти.
APON користи банкомат како протокол на носител.Преносот низводно е континуиран проток на банкомат со бит-стапка од 155,52Mbit/s или 622,08Mbit/s.Посебна ќелија за управување и одржување на работењето на физичкиот слој (PLOAM) е вметната во протокот на податоци.Со цел да се постигне рафален пренос и прием, пред секоја ќелија од 53 бајти се додава физичко надземје од 3 бајти.За основна брзина од 155,52 Mbit/s, протоколот за пренос се заснова на рамка за надолна врска која содржи 56 ATM ќелии (53 бајти по ќелија);кога бит-стапката е зголемена на 622,08 Mbit/s, рамката на долната врска се проширува на 224 Cell.Со основна брзина од 155,52 Mbit / s, форматот на рамката за надоврзување е 53 ќелии, секоја ќелија е 56 бајти (53 бајти на ќелии на ATM плус 3 бајти над глава).Покрај 54-те податочни ќелии во рамката за надолна врска, има две ќелии PLOAM, едната на почетокот на рамката, а другата во средината на рамката.Секоја ќелија на PLOAM содржи овластување за пренос на горната врска за специфичната ќелија во горната рамка (53 ќелии на рамката нагоре имаат 53 грантови мапирани во ќелиите PLOAM) и информации за OAM & P.APON обезбедува многу богати и целосни функции на OAM, вклучително и следење на стапката на грешка во бит, алармирање, автоматско откривање и автоматско пребарување.Како безбедносен механизам, може да се мешаат и шифрираат податоците за надолна врска.
Од перспектива на обработка на податоци, во APON, корисничките податоци мора да се пренесат со конверзија на протокол (AAL1 / 2 за TDM и AAL5 за пренос на пакети со податоци).Оваа конверзија е тешко да се прилагоди на високата пропусност, а опремата што ја извршува оваа функција вклучува некоја поврзана помошна опрема, како што се мобилната меморија, Glue Logic итн., што исто така додава многу на трошоците на системот.
Сега, без разлика дали се работи за основна преносна мрежа на долги растојанија или слој за конвергенција на пристап до мрежата на метрополите, дигиталната комуникациска технологија постепено се префрли од банкомат-центрична кон IP-базирана за да обезбеди видео, аудио и податочни комуникации.Затоа, само структурата на пристапната мрежа која може да се прилагоди и на сегашниот пристап и на идните основни мрежни технологии може да ја направи идната целосно оптичка IP мрежа реалност.
APON постепено се повлекува од пазарот поради неговата сложеност и ниската ефикасност на пренос на податоци.
2. ЕПОН
Речиси истовремено со системот APON, IEEE, исто така, ја основаше истражувачката група на Ethernet (EFM) од првата милја за да го лансира EPON (Ethernet пасивна оптичка мрежа) базирана на етернет во однос на мрежите за пристап со влакна, што покажува добра перспектива на пазарот.Студиската група припаѓа на групата IEEE 802.3 која го разви Ethernet стандардот.Слично на тоа, неговиот опсег на истражување е исто така ограничен на архитектурата и мора да одговара на постојните 802.3 функции на слојот за контрола на пристап до медиумите (MAC).Во април 2004 година, истражувачката група го воведе стандардот IEEE 802.3ah за EPON, со брзина на нагоре и надолу од 1 Gbit / s (со користење на кодирање 8B / 10B и брзина на линија од 1,25 Gbit / s), со што се стави крај на производителите на EPON. употреба на приватни протоколи за развој на стандарден статус на опремата.
EPON е систем за широкопојасен пристап заснован на етернет технологија.Ја користи топологијата PON за имплементирање на етернет пристап.Клучните технологии на слојот за податочна врска главно вклучуваат: Протокол за повеќекратна контрола на пристап (MPCP) за каналот за довршување, проблемот со приклучување и репродукција на ONU, протоколите за компензација на опсег и одложување на OLT и проблеми со компатибилноста на протоколот.
Физичкиот слој на IEEE 802.3ah вклучува и оптички влакна поврзани од точка до точка (P2P) и бакарни жици, како и сценарија на PON мрежа за точка-до-повеќеточка (P2MP).Со цел да се олесни работата на мрежата и поправка на дефекти, вклучен е и механизмот OAM.За P2MP мрежна топологија, EPON се заснова на механизам наречен Multipoint Control Protocol (MPCP), кој е функција во подслојот MAC.MPCP користи пораки, машини за состојби и тајмери за да го контролира пристапот до топологијата на мрежата P2MP.Секоја оптичка мрежна единица (ONU) во топологијата на мрежата P2MP има ентитет на протокол MPCP кој комуницира со ентитетот на протоколот MPCP во OLT..
Основата на протоколот EPON / MPCP е подслој за симулација од точка до точка, што прави мрежата P2MP да изгледа како збирка од P2P врски до повисоките слоеви на протокол.
Со цел да се намалат трошоците за ONU, клучните технологии на физичкиот слој EPON се концентрирани на OLT, вклучително и брза синхронизација на сигналите на рафал, мрежна синхронизација, контрола на моќноста на модулите за оптички трансивер и адаптивен прием.
EPON ги комбинира предностите на PON и Ethernet податочните производи за да формира многу уникатни предности.Системот EPON може да обезбеди пропусен опсег на нагорна и надолна врска до 1 Gbit/s, што може да ги задоволи потребите на корисниците во иднина долго време.EPON користи технологија за мултиплексирање за да поддржи повеќе корисници и секој корисник може да ужива во поголема пропусност.Системот EPON не користи скапа опрема за банкомати и SONET опрема и е компатибилен со постоечкиот етернет, што значително ја поедноставува структурата на системот, ниската цена и лесно се надградува.Поради долгиот век на траење на пасивните оптички уреди, трошоците за одржување на надворешните линии се значително намалени.Во исто време, стандардните етернет интерфејси можат да ги искористат предностите на постоечката евтина етернет опрема и да заштедат трошоци.Самата PON структура одредува дека мрежата е многу скалабилна.Сè додека терминалната опрема е заменета, мрежата може да се надгради до 10 Gbit / s или повеќе.EPON не само што може да ги интегрира постоечките кабловска телевизија, податочни и гласовни услуги, туку и да биде компатибилен со идните услуги како дигитална телевизија, VoIP, видео конференции и VOD итн., за да постигне интегриран пристап до услугите.
Сеопфатната употреба на носителот на EPON и другите технологии за пристап дополнително ги збогатува технолошките решенија за широкопојасен пристап.
Користењето на EPON може да го натера DSL да го прекине традиционалното ограничување на растојанието и да ја прошири покриеноста.Кога ONU е интегриран во мултиплексерот за пристап до дигитална претплатничка линија (DSLAM), достапниот опсег на DSL и неговата потенцијална група корисници ќе се зголеми значително.
Слично на тоа, со интегрирање на CMTS (Cable Modem Termination System) на ONU, EPON може да обезбеди пропусен опсег на постоечките кабелски врски и да им овозможи на кабелските оператори да имплементираат вистински интерактивни услуги, истовремено намалувајќи ги трошоците за изградба и работа.
Во двата случаи, операторите можат да ја зголемат својата корисничка база врз основа на нивната постоечка мрежна структура и инвестиции.EPON исто така може да ги прошири MSPP од точка до точка (Платформа за обезбедување повеќе услуги) и IP / Ethernet.
Дополнително, технологијата EPON може да се користи и за да се реши проблемот со податоците за довршување на базната станица во технологијата за безжичен пристап здружена во основната мрежа.
3.GPON
Во 2001 година, FSAN започна нов напор за стандардизирање на PON мрежите кои работат над 1 Gbit/s.Покрај поддршката за високи стапки, целиот протокол е отворен со цел да се преиспита и да се најде најдоброто и најефективното решение во однос на поддршката на мулти-услуги, OAM & P функции и приспособливост.Како дел од работата на GPON, FSAN прво ги собра барањата на сите свои членови (вклучувајќи ги и главните оператори ширум светот), потоа врз основа на ова, напиша документ наречен Gigabit Service Requirements (GSR) и го направи формална препорака (G.GON. GSR) до ITU-T.Главните барања за GPON опишани во датотеката GSR се како што следува.
l Поддржува целосни услуги, вклучувајќи глас (TDM, SONET / SDH), етернет (10/100 Base-T), банкомат, изнајмени линии итн.
l Поминатото физичко растојание е најмалку 20km, а логичното растојание е ограничено на 60km.
l Поддржува различни брзини на битови со користење на истиот протокол, вклучувајќи симетрични 622 Mbit/s, симетрични 1,25 Gbit/s, низводно 2,5 Gbit/s и горе 1,25 Gbit/s и други битови.
l OAM & P моќни функции кои можат да обезбедат управување со услуги од крај до крај.
l Поради карактеристиките на емитување на PON, безбедноста на услугите за долна врска мора да се гарантира на ниво на протокол.
FSAN предложи дизајнот на стандардот GPON да ги исполнува следните цели.
l Структурата на рамката може да се прошири од 622Mbit/s на 2,5Gbit/s и поддржува асиметрична бит-стапка.
l Гарантира голема искористеност на пропусниот опсег и висока ефикасност за секој бизнис.
l Капсулирајте која било услуга (TDM и пакет) во рамка од 125 ms преку GFP.
l Ефикасен и бесплатен пренос на чисти TDM услуги.
l Динамична распределба на пропусниот опсег за секој ONU преку покажувач на пропусниот опсег.
Бидејќи GPON ја преиспита апликацијата и барањата на PON од дното нагоре, ги постави темелите за новото решение и повеќе не се заснова на претходниот APON стандард, па затоа некои производители го нарекуваат мајчин PON (природен режим PON).Од една страна, GPON задржува многу функции кои не се директно поврзани со PON, како што се OAM пораки, DBA, итн. Од друга страна, GPON се базира на нов TC (конвергенција на пренос) слој.GFP (општа процедура за кадрирање) избрана од FSAN е протокол заснован на рамка кој ги прилагодува информациите за услугата од клиентите на високо ниво на транспортната мрежа преку општ механизам.Транспортната мрежа може да биде секаков тип на мрежа, како што се SONET / SDH и ITU-T G.709 (OTN), итн. Информациите за клиентите можат да бидат базирани на пакети (како што се IP / PPP, т.е. IP / протокал од точка до точка , или Ethernet MAC рамки, итн. ), Може да биде и постојан проток на бит-стапки или други видови деловни информации.GFP е официјално стандардизиран како ITU-T стандард G.7041.Бидејќи GFP обезбедува ефикасен и едноставен начин за пренос на различни услуги на синхроната преносна мрежа, идеално е да се користи како основа на слојот GPON TC.Дополнително, кога се користи GFP, GPON TC е во суштина синхрони и користи стандардни рамки SONET / SDH 8 kHz (125ms), што му овозможува на GPON директно да поддржува TDM услуги.Во официјално објавениот стандард G.984.3, беше усвоен предлогот на FSAN за GFP како технологија за адаптација на TC слој, и беше направена понатамошна поедноставена обработка, наречена метод на енкапсулација GPON (GEM, GPONEncapsulationMethod).
Примена на ЕПОН системот
EPON, како нова технологија за пристап до широкопојасен интернет, е платформа за обезбедување на целосна услуга која може да поддржува услуги за податоци, како и услуги во реално време, како што се глас и видео.
Дизајнот на оптичката патека на EPON може да користи 3 бранови должини.Ако не размислувате за поддршка на CATV или DWDM услуги, обично се користат две бранови должини.Кога се користат 3 бранови должини, горната бранова должина е 1310 nm, долната бранова должина е 1490 nm и се додаваат дополнителни 1550 nm бранова должина.Зголемената бранова должина од 1550 nm се користи за директно пренос на аналогни видео сигнали.Бидејќи во сегашниот аналоген видеосигнал сè уште доминираат радио и телевизиски услуги, се проценува дека тој нема целосно да биде заменет со дигитални видео услуги до 2015 година. Затоа, тековно дизајнираниот систем ЕПОН треба да поддржува и дигитални видео услуги и аналогни видео услуги.Оригиналните 1490nm сè уште носат податоци за надоле, дигитални видео и гласовни услуги, а 1310nm пренесува говорни сигнали од корисникот нагоре, дигитално видео на барање (VOD) и информации за барање за преземање податоци.
Гласовните сигнали имаат строги барања за доцнење и нервоза, а Ethernet не обезбедува доцнење на пакети од крај до крај, стапка на загуба на пакети и способности за контрола на пропусниот опсег.Затоа, како да се обезбеди квалитет на услугата кога EPON ги наметнува гласовните сигнали е итен проблем што треба да се реши.
1. TDM бизнис
Во моментов, најсомнителната способност за повеќе услуги на EPON е неговата способност да пренесува традиционални TDM услуги.
Услугите TDM споменати овде вклучуваат два вида говорни услуги (POTS, Популарна стара телефонска услуга) и услуги за кола (T1 / El, N´64 kbit / s изнајмени линии).
Кога EPON системите носат линиски услуги наменети за податоци (2048 kbit / s или 13´64 kbit / s услуги за податоци), се препорачува TDM преку етернет.Системот EPON може да примени префрлување на кола или VolP кога врши гласовни услуги.
Во следните неколку години, бидејќи побарувачката на пазарот за услуги на кола е сè уште многу голема, од системот EPON се бара да носи и услуги со комутација на пакети и услуги со комутација на кола.Како EFM го носи TDM на EPON и како да се обезбеди квалитетот на TDM услугите.Нема конкретни одредби во технологијата, но тие мора да бидат компатибилни со форматот на Ethernet рамката.Мулти-сервисниот EPON (MS-EPON) ја усвојува технологијата E1 преку етернет, која ефикасно го решава проблемот на адаптација на TDM услугите на Ethernet рамки, овозможувајќи му на EPON да реализира пренос и пристап со повеќе услуги.Во исто време, MS-EPON го надминува јазот помеѓу OLT и ONU.Феноменот на расправија за споделена пропусност им обезбедува на корисниците на етернет гарантирана гаранција за пропусниот опсег.
Методот на енкапсулација на Ethernet ја прави технологијата EPON многу погодна за пренос на IP услуги, но исто така се соочува со голем проблем - тешко е да се пренесуваат TDM услуги како што се гласовни или коло податоци.EPON е асинхрона преносна мрежа базирана на етернет.Нема високопрецизен часовник синхронизиран низ мрежата и тешко е да се задоволат барањата за тајминг и синхронизација на TDM услугите.За да го решиме проблемот со тајминг синхронизацијата на TDM услугите, а истовремено да обезбедиме технички тешкотии како QoS на TDM услугите, не само што мораме да го подобриме дизајнот на самиот систем EPON, туку треба да усвоиме и некои специфични технологии.
Индексот на перформанси на говорната услуга со префрлување на колото покажува дека кога системот EPON користи метод на префрлување на коло за пренос на гласовни услуги, тој треба да ги исполнува барањата на YDN 065-1997 „Општа техничка спецификација за опрема за префрлување телефони на Министерството за пошти и телекомуникации " и YD / T 1128-2001 "Општа телефонска опрема за префрлување" Технички спецификации (Додаток 1) "барања за чист квалитет на глас со префрлување на кола.Затоа, EPON моментално ги има следниве проблеми со TDM услугите.
① TDM услуга QoS гаранција: Иако пропусниот опсег окупиран од услугата TDM е мал, тој има високи барања за индикатори како што се доцнење, нервоза, дрифт и стапка на грешка на битови.Ова бара не само да се разгледа како да се намали доцнењето на преносот и треперењето на услугата TDM за време на распределбата на динамичката пропусност на долната врска, туку и да се осигура дека услугата TDM строго ги контролира доцнењето и нервозата во стратегијата за контрола на пропусниот опсег на долната врска.
② Време и синхронизација на TDM услугите: TDM услугите имаат особено строги барања за тајмингот и синхронизацијата.EPON во суштина е асинхрона преносна мрежа базирана на етернет технологија.Нема високопрецизен телекомуникациски часовник синхронизиран низ мрежата.Точноста на часовникот дефинирана од Ethernet е ± 100´10, а точноста на часовникот што ја бараат традиционалните TDM услуги е ± 50´10.Дополнително, додека се обезбедува телекомуникацискиот часовник синхронизиран низ мрежата, TDM податоците мора да се пренесуваат што е можно по периодично за да се задоволат барањата за нервоза и грешка.
③ EPON преживување: TDM услугата исто така бара мрежата на носителот да има добра можност за преживување.Кога ќе се случи голем дефект, услугата може сигурно да се префрли во најкус можен рок.Бидејќи EPON главно се користи за изградба на пристапна мрежа, тој е релативно блиску до корисниците, а различните апликации и околините за употреба се сложени.Лесно е под влијание на непознати фактори како што е градската градба, предизвикувајќи несреќи како што се прекини на врската.Затоа, системот EPON е итно потребен за да обезбеди исплатливо решение за заштита на системот.
2. IP услуги
EPON пренесува IP пакети со податоци без конверзија на протокол и има висока ефикасност, што е многу погодно за податочни услуги.
Технологијата VolP, како жешка технологија во развој, постигна одреден обем на примена во последниве години и е ефективно средство за пренос на говорни услуги преку IP мрежи.Во системот EPON, исто така е можно да се имплементира пристап до традиционалните телефонски услуги со додавање одредена VoIP опрема или функции.Користејќи ја VoIP технологијата, сè додека карактеристиките на доцнењето и треперењето на гласовната услуга EPON се загарантирани, другите функции се препуштени на уредот за интегриран пристап од корисникот (IAD, Уред за интегриран пристап) и на уредот за централна пристапна порта за обработка на гласовната услуга Преносливост.Овој метод е релативно едноставен за имплементација и може директно да ги пренесе постоечките технологии, но бара скапа опрема за пристап до централната канцеларија, повисоки трошоци за изградба на мрежата и е ограничен од недостатоците на самата VoIP технологија.Дополнително, не може да се обезбедат услуги за податоци E1 и N´64kbit/s.
Кога системот EPON користи VoIP за пренос на говорни услуги, треба да ги исполнува следните индикатори за изведба за VoIP говорните услуги.
① Динамичкото време на префрлување на гласовното кодирање е помало од 60 ms.
② Треба да има капацитет за складирање на баферот од 80 ms за да се осигура дека нема да се појават говорни дисконтинуитети и треперење.
③ Целна евалуација на гласот: кога условите на мрежата се добри, просечната вредност на PSQM е помала од 1,5;кога условите на мрежата се лоши (стапка на загуба на пакети = 1%, треперење = 20ms, доцнење = 100ms), просечната вредност на PSQM е <1,8;Кога условите се лоши (стапка на загуба на пакети = 5%, треперење = 60ms, доцнење = 400ms), просечниот PSQM е помал од 2,0.
④ Субјективна проценка на говорот: кога условите на мрежата се добри, просечната вредност на MOS е> 4,0;кога условите на мрежата се лоши (стапка на загуба на пакети = 1%, треперење = 20ms, доцнење = 100ms), просечната вредност на MOS е <3,5;мрежа Кога условите се лоши (стапка на загуба на пакети = 5%, треперење = 60ms, доцнење = 400ms), просечната вредност на MOS <3,0.
⑤ Стапка на кодирање: G.711, брзина на кодирање = 64 kbit / s.За G.729a, потребната брзина на кодирање е <18 kbit/s.За G.723.1, брзината на кодирање G.723.1 (5.3) е <18 kbit/s, а стапката на кодирање G.723.1 (6.3) е <15 kbit/s.
⑥ Индекс на доцнење (одложување на враќање на јамката): доцнењето на VoIP вклучува доцнење на кодекот, доцнење на влезниот тампон на крајот на приемот и внатрешно доцнење на редот.Кога се користи кодирање G.729a, доцнењето на јамката е <150ms.Кога се користи кодирање G.723.1, доцнењето на јамката е <200ms.
3.CATV бизнис
За аналогни CATV услуги, EPON може да се носи на ист начин како GPON: додадете бранова должина (всушност ова е WDM технологија и нема никаква врска со EPON и самиот GPON).
PON технологијата е најдобриот начин да се постигне FTTx широкопојасен пристап.EPON е нова мрежна технологија за оптички пристап создадена со комбинирање на етернет технологија и PON технологија.Може да се користи за пренос на гласовни, податоци и видео услуги и е компатибилен.За некои нови услуги во иднина, EPON ќе стане доминантна технологија за целосен широкопојасен оптички пристап со своите апсолутни предности како што се високата пропусен опсег, високата ефикасност и лесното проширување.
Заштитна шема на PON системот
Со цел да се подобри доверливоста и опстанокот на мрежата, може да се користи механизам за префрлување за заштита на влакна во системот PON.Механизмот за префрлување за заштита на оптичките влакна може да се изврши на два начина: ① автоматско префрлување, активирано со откривање на дефекти;② принудно префрлување, предизвикано од настани за управување.
Постојат три главни типа на заштита на влакна: заштита од вишок влакна на 'рбетот, заштита од вишок на портата OLT PON и целосна заштита, како што е прикажано на слика 1.16.
Заштита од вишок влакна на 'рбетниот столб (Слика 1.16 (а)): користење на единечна PON порта со вграден 1´2 оптички прекинувач на OLT PON портот;користење 2: N оптички сплитер;OLT го открива статусот на линијата;Нема посебни барања за ONU.
Заштита од вишок на портата OLT PON (Слика 1.16 (б)): Пристаништето PON на подготвеност е во ладна состојба на подготвеност, користејќи оптички разделувач 2: N;OLT го детектира статусот на линијата, а префрлувањето го прави OLT, без посебни барања за ONU.
Целосна заштита (слика 1.16 (в)): и главниот и резервниот PON порт се во работна состојба;се користат два 2: N оптички разделувачи;оптички прекинувач е изграден пред ONU PON-портата, а ONU го детектира статусот на линијата и ја одредува главната употреба Линиите и префрлувањето ги врши ONU.
Заштитниот механизам за префрлување на PON системот може да поддржува автоматско враќање или рачно враќање на заштитените услуги.За режимот за автоматско враќање, откако ќе се елиминира неуспехот на префрлување, по одредено време на чекање за враќање, заштитената услуга треба автоматски да се врати на првобитната работна рута.Времето на чекање за враќање може да се постави.