Увођење различитих ПОН система
1. АПОН технологија
Средином 1990-их, неки велики мрежни оператери су основали Аллианце за приступ мрежи са пуним сервисом (ФСАН), чија је сврха да формулише јединствени стандард за ПОН опрему како би произвођачи опреме и оператери могли да уђу на тржиште ПОН опреме и да се такмиче заједно.Први резултат је спецификација стандарда ПОН система од 155Мбит/с у ИТУ-Т Г.983 серији препорука.Пошто се банкомат користи као протокол носиоца, овај систем се назива АПОН систем и често се погрешно схвата да пружа само услуге банкомата.Због тога је преименован у систем широкопојасне пасивне оптичке мреже (БПОН) како би показао да овај систем може да обезбеди Етхернет широкопојасне услуге као што су приступ мрежи, дистрибуција видеа и изнајмљене линије велике брзине.Међутим, за ову генерацију ФСАН система најчешће се користи назив АПОН.Касније је АПОН стандард побољшан и почео је да подржава брзине за довнлинк 622 Мбит/с, а додате су и нове функције у методама заштите, динамичкој алокацији пропусног опсега (ДБА) и другим аспектима.
АПОН користи АТМ као протокол носиоца.Низводни пренос је континуирани АТМ ток са брзином од 155,52Мбит/с или 622,08Мбит/с.Посебна ћелија за управљање радом и одржавањем физичког слоја (ПЛОАМ) је уметнута у ток података. Упстреам пренос је АТМ ћелије у бурст облику.Да би се постигао брзи пренос и пријем, 3-бајтна физичка надређеност се додаје испред сваке ћелије од 53 бајта.За основну брзину од 155,52 Мбит/с, протокол преноса се заснива на раму за довнлинк који садржи 56 АТМ ћелија (53 бајта по ћелији);када се брзина пријеноса повећа на 622,08 Мбит/с, оквир довнлинк-а се проширује на 224 ћелије.При основној брзини од 155,52 Мбит/с, формат оквира за узлазну везу је 53 ћелије, свака ћелија је 56 бајтова (53 бајта АТМ ћелије плус 3 бајта преко главе).Поред 54 ћелије са подацима у оквиру довнлинк-а, постоје две ПЛОАМ ћелије, једна на почетку оквира, а друга у средини оквира.Свака ПЛОАМ ћелија садржи ауторизацију преноса узлазне везе за одређену ћелију у узводном оквиру (53 ћелије узводног оквира имају 53 одобрења мапирана у ПЛОАМ ћелије) и ОАМ & П информације.АПОН пружа веома богате и комплетне ОАМ функције, укључујући праћење брзине грешке у битовима, алармирање, аутоматско откривање и аутоматско претраживање.Као безбедносни механизам, може да шифрује и шифрује податке за довнлинк.
Са становишта обраде података, у АПОН-у се кориснички подаци морају преносити у оквиру конверзије протокола (ААЛ1/2 за ТДМ и ААЛ5 за пренос пакета података).Ову конверзију је тешко прилагодити великом пропусном опсегу, а опрема која обавља ову функцију укључује и неку сродну помоћну опрему, као што су ћелијска меморија, Глуе Логиц, итд., Што такође много доприноси трошковима система.
Сада, било да је у питању језгра преносне мреже на велике удаљености или слој конвергенције приступне мреже градског подручја, дигитална комуникациона технологија је постепено прешла са АТМ-центричне на ИП базирану да би обезбедила видео, аудио и комуникацију података.Према томе, само структура приступне мреже која се може прилагодити како тренутном приступу тако и будућим технологијама језгра мреже може претворити будућу потпуно оптичку ИП мрежу у стварност.
АПОН се постепено повукао са тржишта због своје сложености и ниске ефикасности преноса података.
2. ЕПОН
Готово истовремено са АПОН системом, ИЕЕЕ је такође основао истраживачку групу прве миље Етхернет (ЕФМ) која је лансирала ЕПОН (Етхернет Пассиве Оптицал Нетворк) засновану на Етхернету у смислу мрежа за приступ оптичким влакнима, што показује добру перспективу на тржишту.Студијска група припада групи ИЕЕЕ 802.3 која је развила Етхернет стандард.Слично томе, његов обим истраживања је такође ограничен на архитектуру и мора да буде у складу са постојећим 802.3 функцијама слоја контроле приступа медијима (МАЦ).У априлу 2004, истраживачка група је увела ИЕЕЕ 802.3ах стандард за ЕПОН, са брзином уплинк-а и довнлинк-а од 1 Гбит/с (користећи 8Б/10Б кодирање и линијском брзином од 1,25 Гбит/с), чиме је прекинута производња ЕПОН-а. коришћење приватних протокола за развој стандардног статуса опреме.
ЕПОН је широкопојасни приступни систем заснован на Етхернет технологији.Користи ПОН топологију за имплементацију Етхернет приступа.Кључне технологије слоја везе података углавном укључују: Протокол вишеструке контроле приступа (МПЦП) за канал узлазне везе, проблем плуг анд плаи ОНУ-а, протоколе за компензацију распона и кашњења ОЛТ-а и проблеме компатибилности протокола.
Физички слој ИЕЕЕ 802.3ах укључује и оптичка влакна повезана од тачке до тачке (П2П) и бакарне жице, као и сценарије ПОН мреже за поинт-то-мултипоинт (П2МП).Да би се олакшао рад мреже и поправка кварова, ОАМ механизам је такође укључен.За топологију мреже П2МП, ЕПОН је заснован на механизму који се зове Мултипоинт Цонтрол Протоцол (МПЦП), који је функција унутар МАЦ подслоја.МПЦП користи поруке, аутомате стања и тајмере за контролу приступа топологији мреже П2МП.Свака оптичка мрежна јединица (ОНУ) у топологији мреже П2МП има ентитет МПЦП протокола који комуницира са ентитетом МПЦП протокола у ОЛТ-у..
Основа ЕПОН/МПЦП протокола је подслој симулације од тачке до тачке, који чини да П2МП мрежа изгледа као колекција П2П веза ка вишим слојевима протокола.
Да би се смањила цена ОНУ-а, кључне технологије физичког слоја ЕПОН су концентрисане на ОЛТ, укључујући брзу синхронизацију бурст сигнала, мрежну синхронизацију, контролу снаге оптичких примопредајних модула и адаптивни пријем.
ЕПОН комбинује предности ПОН и Етхернет производа за пренос података да би формирао многе јединствене предности.ЕПОН систем може да обезбеди уплинк и довнлинк пропусни опсег до 1 Гбит/с, што може да задовољи потребе корисника у будућности на дуже време.ЕПОН користи технологију мултиплексирања како би подржао више корисника, а сваки корисник може уживати у већој пропусности.ЕПОН систем не користи скупу АТМ опрему и СОНЕТ опрему, и компатибилан је са постојећим Етхернетом, што у великој мери поједностављује структуру система, има ниску цену и лако се надогради.Због дугог века трајања пасивних оптичких уређаја, трошкови одржавања спољних водова су знатно смањени.Истовремено, стандардни Етхернет интерфејси могу да искористе предности постојеће јефтине Етхернет опреме и уштеде трошкове.Сама ПОН структура одређује да је мрежа високо скалабилна.Све док је терминална опрема замењена, мрежа се може надоградити на 10 Гбит/с или више.ЕПОН не може само да интегрише постојеће кабловске телевизије, услуге преноса података и гласа, већ и да буде компатибилан са будућим услугама као што су дигитална ТВ, ВоИП, видео конференције и ВОД, итд., како би се постигао интегрисани приступ услугама.
Свеобухватна употреба ЕПОН носиоца и других приступних технологија додатно обогаћује технолошка решења широкопојасног приступа.
Коришћење ЕПОН-а може учинити да ДСЛ прекине традиционално ограничење удаљености и прошири покривеност.Када се ОНУ интегрише у мултиплексер приступа дигиталној претплатничкој линији (ДСЛАМ), домет ДСЛ-а и његове потенцијалне корисничке групе ће се значајно повећати.
Слично, интеграцијом ЦМТС-а (Систем за завршну обраду кабловског модема) ОНУ-а, ЕПОН може да обезбеди пропусни опсег постојећим кабловским везама и омогући кабловским оператерима да имплементирају заиста интерактивне услуге уз смањење трошкова изградње и рада.
У оба случаја, оператери могу повећати своју корисничку базу на основу постојеће структуре мреже и улагања.ЕПОН такође може проширити поинт-то-поинт МСПП (Мултипле Сервицес Провисионинг Платформ) и ИП / Етхернет.
Поред тога, ЕПОН технологија се такође може користити за решавање проблема уплинк података базне станице у технологији бежичног приступа која се обједињује у језгру мреже.
3.ГПОН
2001. године, ФСАН је покренуо нови напор да стандардизује ПОН мреже које раде изнад 1 Гбит/с.Поред подршке високим стопама, цео протокол је отворен како би се поново размислило и пронашло најбоље и најефикасније решење у смислу подршке мулти-сервис, ОАМ & П функција и скалабилности.Као део рада ГПОН-а, ФСАН је прво прикупио захтеве свих својих чланова (укључујући велике оператере широм света), а затим је на основу тога написао документ под називом Захтеви за гигабитну услугу (ГСР) и направио од њега формалну препоруку (Г.ГОН. ГСР) према ИТУ-Т.Главни ГПОН захтеви описани у ГСР датотеци су следећи.
л Подржава комплетне услуге, укључујући говор (ТДМ, СОНЕТ / СДХ), Етхернет (10/100 Басе-Т), АТМ, изнајмљене линије, итд.
л Пређена физичка удаљеност је најмање 20 км, а логичка удаљеност је ограничена на 60 км.
л Подржава различите брзине преноса користећи исти протокол, укључујући симетричне 622 Мбит/с, симетричне 1,25 Гбит/с, низводне 2,5 Гбит/с и упстреам 1,25 Гбит/с, и друге брзине преноса.
л ОАМ & П моћне функције које могу да обезбеде управљање услугама од краја до краја.
л Због карактеристика емитовања ПОН-а, сигурност довнлинк услуга мора бити загарантована на нивоу протокола.
ФСАН је предложио да дизајн ГПОН стандарда треба да испуни следеће циљеве.
л Структура оквира може да се прошири са 622Мбит/с на 2,5Гбит/с и подржава асиметричну брзину преноса.
л Гарантује високу искоришћеност пропусног опсега и високу ефикасност за било које пословање.
л Инкапсулирајте било коју услугу (ТДМ и пакет) у оквир од 125 мс преко ГФП-а.
л Ефикасан и бесплатан пренос чистих ТДМ услуга.
л Динамичка алокација пропусног опсега за сваки ОНУ преко показивача пропусног опсега.
Пошто је ГПОН преиспитао примену и захтеве ПОН-а одоздо према горе, поставио је темеље за ново решење и више није заснован на претходном АПОН стандарду, па га неки произвођачи називају нативни ПОН (природни режим ПОН).С једне стране, ГПОН задржава многе функције које нису директно повезане са ПОН-ом, као што су ОАМ поруке, ДБА, итд. Са друге стране, ГПОН је заснован на новом слоју ТЦ (конвергенција преноса).ГФП (генерална процедура уоквиривања) коју је одабрао ФСАН је протокол заснован на оквирима који прилагођава услужне информације од корисника на високом нивоу транспортне мреже кроз општи механизам.Транспортна мрежа може бити било која врста мреже, као што су СОНЕТ / СДХ и ИТУ-Т Г.709 (ОТН), итд. Информације о кориснику могу бити засноване на пакетима (као што су ИП / ППП, тј. ИП / Поинт то Поинт протокол , или Етхернет МАЦ оквири, итд. ), такође може бити ток константне брзине преноса или друге врсте пословних информација.ГФП је званично стандардизован као ИТУ-Т стандард Г.7041.Пошто ГФП пружа ефикасан и једноставан начин за пренос различитих услуга на синхроној мрежи преноса, идеално је користити га као основу ГПОН ТЦ слоја.Поред тога, када се користи ГФП, ГПОН ТЦ је у суштини синхрони и користи стандардне СОНЕТ / СДХ 8кХз (125мс) оквире, што омогућава ГПОН-у да директно подржава ТДМ услуге.У званично објављеном стандарду Г.984.3 усвојен је ФСАН-ов предлог о ГФП-у као технологији прилагођавања ТЦ слоја и урађена је даља поједностављена обрада под називом ГПОН енкапсулациони метод (ГЕМ, ГПОНЕнцапсулатионМетход).
Примена ЕПОН система
ЕПОН, као нова технологија широкопојасног приступа, је платформа за пружање комплетних услуга која може подржати услуге података као и услуге у реалном времену као што су глас и видео.
Дизајн оптичке путање ЕПОН-а може да користи 3 таласне дужине.Ако не размишљате о подршци ЦАТВ или ДВДМ услугама, обично се користе две таласне дужине.Када се користе 3 таласне дужине, узводна таласна дужина је 1310 нм, низводна таласна дужина је 1490 нм, а додаје се додатна таласна дужина од 1550 нм.Повећана таласна дужина од 1550 нм се користи за директан пренос аналогних видео сигнала.Будући да тренутним аналогним видео сигналом и даље доминирају радио и телевизијски сервиси, процењује се да га неће у потпуности заменити дигитални видео сервиси све до 2015. Стога би тренутно дизајнирани ЕПОН систем требало да подржава и дигиталне видео услуге и аналогне видео услуге.Оригинални 1490 нм и даље носи податке за довнлинк, дигиталне видео и гласовне услуге, а 1310 нм преноси корисничке гласовне сигнале узлазне везе, дигитални видео на захтев (ВОД) и информације захтева за преузимање података.
Гласовни сигнали имају строге захтеве у погледу кашњења и подрхтавања, а етернет не пружа могућност кашњења пакета од краја до краја, стопе губитка пакета и могућности контроле пропусног опсега.Стога је хитан проблем који треба решити како обезбедити квалитет услуге када ЕПОН преклапа гласовне сигнале.
1. ТДМ пословање
Тренутно, најсумњивија могућност мулти-сервиса ЕПОН-а је његова способност да преноси традиционалне ТДМ услуге.
ТДМ услуге које се овде помињу укључују две врсте говорних услуга (ПОТС, Популарна стара телефонска услуга) и сервисе кола (Т1/Ел, Н´64кбит/с изнајмљене линије).
Када ЕПОН системи носе услуге наменске линије за пренос података (2048кбит/с или 13´64кбит/с дата услуге), препоручује се ТДМ преко Етхернета.ЕПОН систем може усвојити пребацивање кола или ВолП када преноси говорне услуге.
У наредних неколико година, пошто је потражња на тржишту за услугама кола и даље веома велика, од ЕПОН система се захтева да преноси и услуге са комутацијом пакета и услуге са комутацијом кола.Како ЕФМ преноси ТДМ на ЕПОН и како обезбедити квалитет ТДМ услуга.Не постоје посебне одредбе у технологији, али оне морају бити компатибилне са форматом Етхернет оквира.Мулти-сервис ЕПОН (МС-ЕПОН) усваја Е1 Овер Етхернет технологију, која ефикасно решава проблем прилагођавања ТДМ сервиса на Етхернет оквирима, омогућавајући ЕПОН-у да реализује мулти-сервисни пренос и приступ.Истовремено, МС-ЕПОН превазилази јаз између ОЛТ-а и ОНУ-а.Феномен сукоба са дељеним пропусним опсегом пружа корисницима Етхернет-а загарантовану гаранцију пропусног опсега.
Метода енкапсулације Етернета чини ЕПОН технологију веома погодном за пренос ИП услуга, али се такође суочава са великим проблемом - тешко је пренети ТДМ услуге као што су гласовни подаци или подаци кола.ЕПОН је асинхрона мрежа за пренос заснована на Етхернету.Нема високо прецизан сат који је синхронизован широм мреже, и тешко је испунити захтеве времена и синхронизације ТДМ услуга.Да бисмо решили проблем временске синхронизације ТДМ услуга уз обезбеђивање техничких потешкоћа као што је КоС ТДМ услуга, не само да морамо побољшати дизајн самог ЕПОН система, већ морамо и да усвојимо неке специфичне технологије.
Индекс перформанси говорне услуге са комутацијом кола показује да када ЕПОН систем користи метод комутације кола за пренос говорних услуга, он треба да испуни захтеве ИДН 065-1997 „Општа техничка спецификација за телефонску комутаторску опрему Министарства поште и телекомуникација ” и ИД / Т 1128-2001 Техничке спецификације „Опрема за општу телефонску комутацију” (Додатак 1) „захтеви за квалитет гласа са комутацијом кола.Стога, ЕПОН тренутно има следеће проблеме са ТДМ услугама.
① Гаранција КоС услуге ТДМ: Иако је пропусни опсег који заузима ТДМ услуга мали, он има високе захтеве за индикаторе као што су кашњење, подрхтавање, померање и стопа грешке у биту.Ово захтева не само да се размотри како да се смањи кашњење у преносу и подрхтавање ТДМ услуге током динамичке алокације пропусног опсега узлазне везе, већ и да се обезбеди да ТДМ услуга стриктно контролише кашњење и подрхтавање у стратегији контроле пропусног опсега на низу.
② Тајминг и синхронизација ТДМ услуга: ТДМ услуге имају посебно строге захтеве у погледу времена и синхронизације.ЕПОН је у суштини асинхрона преносна мрежа заснована на Етхернет технологији.Не постоји високопрецизан телекомуникациони сат који је синхронизован у целој мрежи.Тачност сата дефинисана Етхернетом је ± 100´10, а тачност сата потребна за традиционалне ТДМ услуге је ± 50´10.Поред тога, док обезбеђује телекомуникациони сат синхронизован у целој мрежи, ТДМ подаци морају да се преносе што је могуће периодично да би се испунили захтеви за подрхтавање и грешке.
③ Преживљавање ЕПОН-а: ТДМ услуга такође захтева да мрежа носиоца мора да има добру способност преживљавања.Када дође до већег квара, услуга се може поуздано пребацити у најкраћем могућем року.Пошто се ЕПОН углавном користи за изградњу приступне мреже, релативно је близак корисницима, а различите апликације и окружења коришћења су сложена.На њега лако утичу непознати фактори као што је урбана градња, што узрокује несреће као што су прекиди везе.Због тога је хитно потребан ЕПОН систем да обезбеди исплативо решење за заштиту система.
2. ИП услуге
ЕПОН преноси ИП пакете података без конверзије протокола и има високу ефикасност, што је веома погодно за услуге преноса података.
ВолП технологија, као врућа технологија у развоју, последњих година је достигла одређену скалу примене и представља ефикасно средство за пренос говорних услуга преко ИП мрежа.У ЕПОН систему је такође могуће имплементирати приступ традиционалним телефонским услугама додавањем одређене ВоИП опреме или функција.Користећи ВоИП технологију, све док су карактеристике кашњења и подрхтавања ЕПОН говорне услуге загарантоване, остале функције су препуштене интегрисаном приступном уређају на страни корисника (ИАД, Интегратед Аццесс Девице) и централном приступном гејтвеју за обраду говорне услуге Преношење.Овај метод је релативно једноставан за имплементацију и може директно да пренесе постојеће технологије, али захтева скупу опрему за приступ централној канцеларији, веће трошкове изградње мреже и ограничена је недостацима саме ВоИП технологије.Поред тога, услуге преноса података Е1 и Н´64кбит/с се не могу обезбедити.
Када ЕПОН систем користи ВоИП за пренос говорних услуга, требало би да испуни следеће индикаторе перформанси за ВоИП гласовне услуге.
① Динамичко време пребацивања кодирања гласа је мање од 60мс.
② Требало би да има капацитет складиштења бафера од 80 мс како би се осигурало да не дође до прекида говора и подрхтавања.
③ Објективна процена гласа: Када су услови мреже добри, просечна вредност ПСКМ је мања од 1,5;када су услови мреже лоши (стопа губитка пакета = 1%, подрхтавање = 20мс, кашњење = 100мс), просечна вредност ПСКМ је <1,8;Када су услови лоши (стопа губитка пакета = 5%, подрхтавање = 60 мс, кашњење = 400 мс), просечан ПСКМ је мањи од 2,0.
④ Субјективна процена говора: Када су услови мреже добри, просечна вредност МОС-а је> 4,0;када су услови мреже лоши (стопа губитка пакета = 1%, подрхтавање = 20мс, кашњење = 100мс), просечна вредност МОС-а је <3,5;мрежа Када су услови лоши (стопа губитка пакета = 5%, подрхтавање = 60мс, кашњење = 400мс), просечна вредност МОС-а <3.0.
⑤ Брзина кодирања: Г.711, брзина кодирања = 64кбит/с.За Г.729а, потребна брзина кодирања је <18кбит/с.За Г.723.1, Г.723.1 (5.3) брзина кодирања је <18кбит/с, а Г.723.1 (6.3) брзина кодирања је <15кбит/с.
⑥ Индекс кашњења (кашњење повратне петље): ВоИП кашњење укључује кашњење кодека, кашњење улазног бафера на крају пријема и кашњење унутрашњег реда.Када се користи Г.729а кодирање, кашњење повратне петље је <150мс.Када се користи Г.723.1 кодирање, кашњење повратне петље је <200мс.
3.ЦАТВ посао
За аналогне ЦАТВ услуге, ЕПОН се такође може преносити на исти начин као ГПОН: додајте таласну дужину (у ствари, ово је ВДМ технологија и нема никакве везе са ЕПОН-ом и самим ГПОН-ом).
ПОН технологија је најбољи начин за постизање ФТТк широкопојасног приступа.ЕПОН је нова технологија оптичке приступне мреже створена комбиновањем Етхернет технологије и ПОН технологије.Може се користити за пренос гласа, података и видео услуга и компатибилан је.За неке нове услуге у будућности, ЕПОН ће постати доминантна технологија за широкопојасни оптички приступ са пуном услугом са својим апсолутним предностима као што су велики пропусни опсег, висока ефикасност и лако проширење.
Шема заштите ПОН система
У циљу побољшања поузданости мреже и преживљавања, у ПОН систему се може користити механизам за комутацију за заштиту влакана.Преклопни механизам заштите оптичких влакана може се извести на два начина: ① аутоматско пребацивање, које се покреће детекцијом квара;② принудно пребацивање, покренуто догађајима управљања.
Постоје три главна типа заштите влакана: заштита од редундансе окосних влакана, заштита од редундансе ОЛТ ПОН порта и потпуна заштита, као што је приказано на слици 1.16.
Заштита од редундансе магистралних влакана (слика 1.16 (а)): коришћење једног ПОН порта са уграђеним 1´2 оптичким прекидачем на ОЛТ ПОН порту;коришћењем 2:Н оптичког разделника;ОЛТ детектује статус линије;За ОНУ нема посебних захтева.
Заштита од редундансе ОЛТ ПОН порта (Слика 1.16 (б)): ПОН порт у стању приправности је у хладном стању приправности, користећи 2: Н оптички разделник;ОЛТ детектује статус линије, а пребацивање врши ОЛТ, без посебних захтева за ОНУ.
Потпуна заштита (Слика 1.16 (ц)): и главни и резервни ПОН порт су у радном стању;користе се два 2: Н оптичких разделника;оптички прекидач је изграђен испред ОНУ ПОН порта, а ОНУ детектује статус линије и одређује главну употребу Линије и пребацивање врши ОНУ.
Механизам заштите ПОН система може подржати аутоматски или ручни повратак заштићених услуга.За режим аутоматског повратка, након отклањања квара на пребацивању, након одређеног времена чекања повратка, заштићена услуга треба аутоматски да се врати на првобитну радну руту.Време чекања повратка се може подесити.