Co to jest PON?Technologia dostępu szerokopasmowego zyskuje na popularności i ma stać się polem bitwy, na którym dym nigdy się nie rozproszy.Obecnie krajowym nurtem pozostaje technologia ADSL, jednak coraz więcej producentów i operatorów sprzętu zwraca uwagę na technologię dostępu do sieci optycznych.
Ceny miedzi stale rosną, ceny kabli spadają, a rosnący popyt na usługi IPTV i gry wideo napędza rozwój FTTH.Wyraźna staje się piękna perspektywa zastąpienia kabla miedzianego i przewodowego kabla koncentrycznego kablem optycznym, telefonem, telewizją kablową i potrójnym szerokopasmowym przesyłaniem danych.
Rysunek 1: Topologia PON
Pasywna sieć optyczna PON (pasywna sieć optyczna) to główna technologia realizacji światłowodu FTTH w domu, zapewniająca dostęp światłowodowy typu punkt-wielopunkt, jak pokazano na rysunku 1. Jest to OLT (terminal linii optycznej) i strona użytkownika strona biurowa.Składają się z ONU (jednostki sieci optycznej) i ODN (sieci dystrybucji optycznej). Ogólnie rzecz biorąc, łącze w dół przyjmuje tryb transmisji TDM, a łącze w górę przyjmuje tryb TDMA (wielokrotny dostęp z podziałem czasu), tworząc topologię drzewa punkt-wielopunkt .Największą zaletą PON jako technologii dostępu optycznego jest „pasywna”.Na terenie ODN nie znajdują się żadne aktywne urządzenia elektroniczne ani zasilacze elektroniczne.Wszystkie składają się z elementów pasywnych, takich jak splittery, które charakteryzują się niskimi kosztami zarządzania i eksploatacji.
Historia rozwoju PON
Badania nad technologią PON rozpoczęły się w 1995 r. W październiku 1998 r. ITU przyjęło standard technologii PON oparty na ATM, G, zalecany przez organizację FSAN (sieć dostępu z pełnym zakresem usług).983. Znany również jako BPON (BroadbandPON).Szybkość wynosi 155 Mb/s i opcjonalnie może obsługiwać 622 Mb/s.
EFMA (Ethernetin the First Mile Alliance) wprowadziła pod koniec 2000 roku koncepcję Ethernet-PON (EPON) z szybkością transmisji 1 Gbps i warstwą łącza opartą na prostej enkapsulacji Ethernet.
GPON (Gigabit-CapablePON) został zaproponowany przez organizację FSAN we wrześniu 2002 r., a ITU przyjęła umowę G w marcu 2003 r. 984. 1 i G. 984. 2.G. 984.1 Określono ogólną charakterystykę systemu dostępu GPON.G.984.2 określa podwarstwę związaną z dystrybucją fizyczną ODN (optyczna sieć dystrybucyjna) GPON. W czerwcu 2004 r. ITU ponownie przeszło ocenę G.984 ust. 3, który określa wymagania dla warstwy konwergencji przesyłu (TC).
Porównanie produktów EPON i GPON
EPON i GPON to dwaj główni uczestnicy dostępu do sieci optycznych, każdy z nich ma swoje zalety, konkurując ze sobą, uzupełniając się i ucząc od siebie.Poniżej porównuje się je pod różnymi względami:
Wskaźnik
EPON zapewnia stałe łącze w górę i w dół o szybkości 1,25 Gb/s, przy użyciu kodowania liniowego 8b/10b, a rzeczywista szybkość wynosi 1 Gb/s.
GPON obsługuje wiele stopni prędkości i może obsługiwać asymetryczne prędkości łącza w górę i w dół, prędkość pobierania 2,5 Gb/s lub 1,25 Gb/s oraz prędkość wysyłania 1,25 Gb/s lub 622 Mb/s.W zależności od rzeczywistego zapotrzebowania określane są szybkości łącza w górę i w dół, a następnie wybierane są odpowiednie moduły optyczne, aby zwiększyć stosunek prędkości urządzenia optycznego do ceny.
Wniosek: GPON jest lepszy niż EPON.
Współczynnik podziału
Współczynnik podziału to liczba jednostek ONU (użytkowników) obsługiwanych przez jeden port OLT (biuro).
Standard EPON definiuje współczynnik podziału wynoszący 1:32.
Standard GPON definiuje współczynnik podziału w następujący sposób: 1:32;1:64;1:128
W rzeczywistości techniczne systemy EPON mogą również osiągnąć wyższe współczynniki podziału, takie jak 1:64, 1:128. Protokół sterowania EPON może obsługiwać więcej jednostek ONU. Współczynnik drogi jest głównie ograniczony specyfikacjami wydajności modułu optycznego i dużym podziałem współczynnik spowoduje znaczny wzrost kosztu modułu optycznego.Ponadto tłumienność wtrąceniowa PON wynosi od 15 do 18 dB, a duży współczynnik podziału zmniejsza odległość transmisji.Zbyt duża przepustowość współdzielona przez użytkowników jest również kosztem dużego współczynnika podziału.
Wniosek: GPON zapewnia wielokrotną selektywność, ale uwzględnienie kosztów nie jest oczywiste.Maksymalna odległość fizyczna, jaką może obsłużyć system GPON.Gdy współczynnik podziału optycznego wynosi 1:16, powinna być obsługiwana maksymalna odległość fizyczna wynosząca 20 km.Gdy współczynnik podziału optycznego wynosi 1:32, powinna być obsługiwana maksymalna odległość fizyczna 10 km.EPON jest taki sam,ten wniosek: równy.
QOS (jakość usług)
EPON dodaje 64-bajtowy protokół MPCP (protokół kontroli wielopunktowej) do nagłówka Ethernet nagłówka MAC. MPCP kontroluje dostęp do topologii punkt-wielopunkt P2MP za pośrednictwem komunikatów, maszyn stanowych i timerów w celu implementacji dynamicznej alokacji przepustowości DBA. MPCP obejmuje alokacja szczelin czasowych transmisji ONU, automatyczne wykrywanie i łączenie jednostek ONU oraz raportowanie przeciążenia do wyższych warstw w celu dynamicznego przydzielania przepustowości. MPCP zapewnia podstawową obsługę topologii P2MP.Jednakże protokół nie klasyfikuje priorytetów usług.Wszystkie usługi losowo konkurują o przepustowość.GPON ma pełniejszy DBA i doskonałe możliwości usług QoS.
GPON dzieli metodę alokacji przepustowości usługi na cztery typy.Najwyższy priorytet to Stały (Fixed), Assured, Non-Assured i BestEffort.DBA ponadto definiuje kontener ruchu (T-CONT) jako jednostkę planowania ruchu łącza zwrotnego, a każdy T-CONT jest identyfikowany przez Alloc-ID.Każdy T-CONT może zawierać jeden lub więcej identyfikatorów GEMPort-ID. T-CONT jest podzielony na pięć typów usług.Różne typy T-CONT mają różne tryby alokacji przepustowości, które mogą spełniać różne wymagania QoS różnych przepływów usług w zakresie opóźnień, wahań i współczynnika utraty pakietów. T-CONT Typ 1 charakteryzuje się stałym przedziałem czasowym o stałej przepustowości, odpowiadającym przydział pasma o stałej przepustowości, odpowiedni dla usług wrażliwych na opóźnienia, takich jak usługi głosowe.Typ 2 charakteryzuje się stałą szerokością pasma, ale nieokreślonym przedziałem czasowym.Odpowiedni przydział gwarantowanej przepustowości (zapewnionej) jest odpowiedni dla usług o stałej przepustowości, które nie wymagają dużych wahań, takich jak usługi wideo na żądanie.Typ 3 charakteryzuje się gwarancją minimalnej przepustowości i dynamicznym współdzieleniem nadmiarowej przepustowości oraz ma ograniczenie maksymalnej przepustowości odpowiadającej alokacji niezabezpieczonej przepustowości (niezapewnionej), odpowiedniej dla usług wymagających gwarancji usług i ruchu o dużej przepustowości.Takie jak pobieranie plików biznesowych. Typ 4 charakteryzuje się BestEffort, bez gwarancji przepustowości, odpowiedni dla usług o małych wymaganiach dotyczących opóźnień i jittera, takich jak usługi przeglądania sieci WWW.Typ 5 to typ kombinowany, po przydzieleniu przepustowości gwarantowanej i niegwarantowanej, dodatkowe wymagania dotyczące przepustowości są rozdzielane w możliwie najlepszy sposób.
Wniosek: GPON jest lepszy niż EPON
Obsługa i konserwacja OAM
EPON nie przywiązuje zbyt dużej wagi do OAM, ale po prostu definiuje zdalną sygnalizację usterek ONT, monitorowanie pętli zwrotnej i łącza oraz stanowi opcjonalną obsługę.
GPON definiuje PLOAM (PhysicalLayerOAM) w warstwie fizycznej, a OMCI (ONTMagmentandControlInterface) jest zdefiniowany w górnej warstwie w celu zarządzania OAM na wielu poziomach. PLOAM służy do szyfrowania danych, wykrywania stanu i monitorowania błędów.Protokół kanału OMCI służy do zarządzania usługami zdefiniowanymi przez warstwę wyższą, w tym zestawem parametrów funkcyjnych jednostki ONU, rodzajem i ilością usługi T-CONT, parametrami QoS, informacjami o konfiguracji żądań i statystykami wydajności oraz automatycznie powiadamia o bieżących zdarzeniach systemu w celu wdrożenia konfiguracji OLT do ONT.Zarządzanie diagnostyką usterek, wydajnością i bezpieczeństwem.
Wniosek: GPON jest lepszy niż EPON
Hermetyzacja warstwy łącza i obsługa wielu usług
Jak pokazano na rysunku 2, EPON wykorzystuje prosty format danych Ethernet, ale dodaje 64-bajtowy protokół sterujący MPCP punkt-wielopunkt do nagłówka Ethernet w celu wdrożenia alokacji przepustowości, działania okrężnego przepustowości i automatycznego wykrywania w systemie EPON.Ranking i inne prace.Niewiele jest badań na temat obsługi usług innych niż usługi transmisji danych (takich jak usługi synchronizacji TDM).Wielu dostawców EPON opracowało pewne niestandardowe produkty, aby rozwiązać ten problem, ale nie są one idealne i trudno jest spełnić wymagania QoS klasy operatorskiej.
Rysunek 2: Porównanie stosów protokołów GPON i EPON
GPON opiera się na zupełnie nowej warstwie konwergencji transportu (TC), która może zakończyć adaptację usług różnorodności na wysokim poziomie.Jak pokazano na rysunku 2, definiuje on enkapsulację ATM i enkapsulację GFP (ogólny protokół ramkowania).Możesz wybrać oba.Jeden dotyczy enkapsulacji biznesowej.Ze względu na obecną popularność aplikacji ATM dostępny jest GPON obsługujący wyłącznie enkapsulację GFP.Powstało urządzenie lite, usuwające ATM ze stosu protokołów w celu zmniejszenia kosztów.
GFP to ogólna procedura warstwy łącza dla wielu usług, zdefiniowana przez ITU jako G. 7041. W GFP w GPON wprowadzono niewielką liczbę modyfikacji, a na początku ramki GFP wprowadzono PortID w celu obsługi multipleksowania wieloportowego.Wprowadzono również wskazanie segmentacji Frag (Fragment), aby zwiększyć efektywną przepustowość systemu.Obsługuje tylko tryb przetwarzania danych dla danych o zmiennej długości i nie obsługuje trybu przetwarzania danych przezroczystych dla bloków danych.GPON ma potężną zdolność przenoszenia wielu usług.Warstwa TC GPON jest zasadniczo synchroniczna i wykorzystuje standardowe 8 kHz (125μm) ramki o stałej długości, co pozwala GPON na obsługę taktowania typu end-to-end i innych usług quasi-synchronicznych, w szczególności do bezpośredniego wspierania usług TDM, tzw. NativeTDM.GPON posiada „naturalne” wsparcie dla usług TDM.
Wniosek: warstwa TC obsługująca GPON w przypadku wielu usług jest silniejsza niż MPCP EPON.
Wniosek
EPON i GPON mają swoje zalety.GPON jest lepszy od EPON pod względem wskaźników wydajności.Zaletą EPON jest jednak czas i koszty.GPON nadrabia zaległości.Oczekiwanie na przyszły rynek dostępu szerokopasmowego nie może zastępować, lecz powinien się uzupełniać.W przypadku przepustowości, wielu usług, wysokich wymagań dotyczących jakości usług i bezpieczeństwa oraz technologii ATM jako klienta szkieletowego, bardziej odpowiedni będzie GPON.Dla klientów o niskiej wrażliwości na koszty, wymaganiach dotyczących jakości usług i bezpieczeństwa, EPON stał się dominującym czynnikiem.