FTTH - Erklärung
Was ist FTTH?
Fiber to the Home (FTTH) ist die ultimative Glasfaserzugangslösung, bei der jeder Teilnehmer an eine Glasfaser angeschlossen ist. Die in diesem Lernprogramm beschriebenen Bereitstellungsoptionen basieren auf einem vollständigen Glasfaserpfad vom OLT bis zum Teilnehmerstandort. Diese Auswahl ermöglicht die Bereitstellung von Diensten und Inhalten mit hoher Bandbreite für jeden Kunden und stellt die maximale Bandbreite für die zukünftigen Anforderungen der neuen Dienste sicher. Aus diesem Grund sind Hybridoptionen, die Netzwerke mit teilweiser Glasfaser- und teilweiser Kupferinfrastruktur umfassen, nicht enthalten.
Die Differenzfaserentfernung ist die Differenz zwischen der nächstgelegenen und der am weitesten entfernten ONU / ONT von der OLT. Bei GPON beträgt die maximale Differenzfaserentfernung 20 km. Dies wirkt sich auf die Größe des Bereichsfensters aus und gewährleistet die Einhaltung von [ITU-T G.983.1]. Die logische Reichweite ist definiert als die maximale Entfernung, die für ein bestimmtes Übertragungssystem erreicht werden kann, unabhängig vom optischen Budget. Die logische Reichweite ist der maximale Abstand zwischen ONU / ONT und OLT mit Ausnahme der Beschränkung der physischen Schicht. In GPON ist die maximale logische Reichweite als 60 km definiert. Die mittlere Signalübertragungsverzögerung ist der Durchschnitt der Verzögerungswerte stromaufwärts und stromabwärts zwischen Referenzpunkten. Dieser Wert wird durch Messung der Umlaufverzögerung und anschließende Division durch 2 ermittelt. GPON muss Dienste unterstützen, die eine maximale mittlere Signalübertragungsverzögerung von 1,5 ms erfordern. Ein GPON-System muss eine maximale mittlere Signalübertragungsverzögerungszeit von weniger als 1,5 ms zwischen TV-Referenzpunkten aufweisen. Das OAN ist eine Gruppe von Zugangsverbindungen, die dieselben netzseitigen Schnittstellen nutzen und von optischen Zugangsübertragungssystemen unterstützt werden. Das OAN kann eine Anzahl von ODNs enthalten, die mit demselben OLT verbunden sind. Im PON-Kontext ein Baum optischer Fasern im Zugangsnetzwerk, ergänzt durch Leistungs- oder Wellenlängensplitter, Filter oder andere passive optische Geräte. Ein Gerät, das den gemeinsamen (Stamm-) Endpunkt eines ODN beendet. Implementiert dann ein PON-Protokoll wie das in [ITU-T G.984] definierte. und passt dann PONPDUs für die Uplink-Kommunikation über die Provider-Service-Schnittstelle an. Das OLT bietet Verwaltungs- und Wartungsfunktionen für den unterstützten ODN und die ONUs. Ein einzelnes Teilnehmergerät, das einen der verteilten (Blatt-) Endpunkte eines ODN terminiert, ein PON-Protokoll implementiert und PON-PDUs an Teilnehmerdienstschnittstellen anpasst. Ein ONT ist ein Sonderfall einer ONU. Ein Oberbegriff, der ein Gerät bezeichnet, das einen der verteilten (Blatt-) Endpunkte eines ODN terminiert, ein PON-Protokoll implementiert und die PON-PDU anpasst. Die physische Reichweite ist definiert als die maximale physische Entfernung, die für ein bestimmtes Übertragungssystem erreicht werden kann. 'Physische Reichweite' ist die maximale physische Entfernung zwischen ONU / ONT und OLT. In GPON sind jedoch zwei Optionen für die physische Reichweite definiert: 10 km und 20 km. Es wird angenommen, dass 10 km die maximale Entfernung ist, über die FP-LD in der ONU für hohe Bitraten wie 1,25 Gbit / s oder höher verwendet werden kann. Dienste in FTTH werden als Netzdienst definiert, der von Betreibern benötigt wird. Der Dienst wird durch einen Namen beschrieben, der von jedem eindeutig erkannt wird, unabhängig davon, ob es sich um einen Rahmenstrukturnamen oder einen allgemeinen Namen handelt. GPON strebt Übertragungsgeschwindigkeiten von mindestens 1,2 Gbit / s an. Dementsprechend identifiziert GPON zwei Übertragungsgeschwindigkeitskombinationen wie folgt: 1,2 Gbit / s hoch, 2,4 Gbit / s runter 2,4 Gbit / s hoch, 2,4 Gbit / s runter Die wichtigste Bitrate liegt bei 1,2 Gbit / s (aufwärts) und 2,4 Gbit / s (abwärts), was fast die gesamte bereitgestellte und geplante Bereitstellung der GPON-Systeme ausmacht. Je höher das Teilungsverhältnis für GPON ist, desto wirtschaftlicher ist es aus Kostengesichtspunkten. Ein größeres Aufteilungsverhältnis impliziert jedoch eine größere Aufteilung der optischen Leistung und Bandbreite, wodurch ein höheres Leistungsbudget erforderlich wird, um die physische Reichweite zu unterstützen. Split-Verhältnisse von bis zu 1:64 sind für die physikalische Schicht bei der gegenwärtigen Technologie realistisch. Um die weitere Entwicklung der optischen Module vorwegzunehmen, muss die TC-Schicht Teilungsverhältnisse von bis zu 1: 128 berücksichtigen. Vorteile der optischen Faser - Sehr lange Strecken Stark, flexibel und zuverlässig Ermöglicht Kabel mit kleinem Durchmesser und geringem Gewicht Gesichert und geladen Immun gegen elektromagnetische Störungen (EMI) Niedrigere Kosten Verschiedene Module / Komponenten in PON-Technologie sind - WDM-Koppler 1 × N Splitter Glasfaser und Kabel Verbinder ODF / Schrank / Baugruppenträger Die aktiven Module / Komponenten in PON-Technologie sind: In OLT - Lasersender (1490-nm) und Laserempfänger (1310 nm) Für CATV-Anwendung - Laserverstärker (1550 nm) und EDFA zur Verstärkung des Videosignals In ONU - Stromversorgung / Batterie für ONU Lasersender (1310-nm) Laserempfänger (1490 nm) Empfänger für CATV-Signal (1550 nm) Die vollständige Form von GPON ist - Gigabit Passive Optical Network GPON ist ein optisches System für Zugangsnetzwerke, das auf den ITU-T-Spezifikationen der G.984-Serie basiert. Durch die Verwendung von Optiken der Klasse B + mit einem Teilungsverhältnis von 1:32 kann eine Reichweite von 20 km mit einem optischen Budget von 28 dB erzielt werden. Die bekanntesten Funktionen von GPON sind nachfolgend aufgeführt. Downstream-Übertragung - 2,4 Gbit / s BW für ein ONT reicht aus, um mehrere HDTV-Signale zu liefern QOS ermöglicht verzögerungsempfindlichen Datenverkehr (Sprache) Upstream-Übertragung - 1 24 Gbit / s Minimum BW kann garantiert werden Nicht verwendete Zeitschlitze können schweren Benutzern zugewiesen werden QOS ermöglicht verzögerungsempfindlichen Datenverkehr (Sprache) GPON-Standards bauen auf den vorherigen BPON-Spezifikationen auf. Diese Spezifikationen sind alle unten aufgeführt - G.984.1 - Dieses Dokument beschreibt die allgemeinen Eigenschaften des Gigabit-fähigen passiven optischen Netzwerks. G.984.2 - In diesem Dokument wird die Spezifikation für die vom physischen Medium abhängige Schicht des passiven optischen Netzwerks mit Gigabit-Kapazität beschrieben. G.984.3 - In diesem Dokument wird die Spezifikation der Konvergenzschicht für die passive optische Netzwerkübertragung mit Gigabit-Fähigkeit beschrieben. G.984.3 - In diesem Dokument wird die Spezifikation der Konvergenzschicht für die passive optische Netzwerkübertragung mit Gigabit-Fähigkeit beschrieben. GPON-Systeme haben im Wesentlichen dieselben physischen Komponenten, die auf die gleiche Weise wie in anderen PON-Netzwerken konfiguriert sind. Selbstverständlich sind die für GPON-Systeme entwickelten Produkte speziell für GPON konzipiert und nicht gegen EPON- oder BPON-Getriebe austauschbar. GPON-Systeme haben auch viele der gleichen Grundfunktionen wie andere PON-Systeme. Die Hauptunterschiede in der Architektur sind GPON im Datendurchsatz. Die Gigabit-GPON-Kapselungsmethoden ermöglichen die Übertragung einer Vielzahl von Diensten, einschließlich ATM, TDM-Sprache und Ethernet. Eine der Grundanforderungen an ein optisches System besteht darin, Komponenten mit einer ausreichenden Kapazität bereitzustellen, um das optische Signal auf den erwarteten Bereich zu erweitern. Es gibt drei Kategorien oder Klassen von Komponenten, die auf Leistung und Empfindlichkeit basieren. Die Klassen von Komponenten sind - Klasse-A-Optik: 5 bis 20 dB Klasse-B-Optik: 10 bis 25 dB Klasse C-Optik: 15 bis 30 dB Die vollständige Form von EPON ist - Ethernet Passive Optical Network. EPON (Ethernet Passive Optical Network) ist ein PON, der Daten mit Ethernet kapselt und eine Kapazität von 1 Gbit / s bis 10 Gbit / s bietet. EPON folgt der ursprünglichen Architektur eines PON. Hierbei wird das DTE mit dem Stamm des Baumes verbunden und als Optical Line Terminal (OLT) bezeichnet. Sie befindet sich normalerweise beim Dienstanbieter, und die verbundenen DTE-Zweige des Baums werden als Optical Network Unit (ONU) bezeichnet und befinden sich in den Räumlichkeiten des Teilnehmers. Die Signale vom OLT durchlaufen einen passiven Splitter, um die ONU zu erreichen und umgekehrt. Viele PON-Anwendungen erfordern eine hohe QoS (z. B. IPTV). EPON überlässt QoS höheren Schichten - VLAN-Tags P Bits oder DiffServ DSCP Außerdem gibt es einen entscheidenden Unterschied zwischen LLID und Port-ID: Es gibt immer 1 LLID pro ONU Es gibt 1 Port-ID pro Eingangsport - es können viele pro ONU sein Dies vereinfacht die Implementierung von portbasierter QoS auf PON-Ebene In der folgenden Tabelle wird der Unterschied zwischen GPON und EPON erläutert. Ein im OLT implementierter Algorithmus, der Report- und Gate-Nachrichten verwendet, um ein Übertragungsprogramm zu erstellen und die ONUs weiterzuleiten, wird als dynamischer Bandbreitenzuweisungsalgorithmus (DBA-Algorithmus) bezeichnet. Der EPON-Betrieb basiert auf den Ethernet-MAC- und EPON-Frames (basierend auf GbE-Frames), es sind jedoch Erweiterungen erforderlich. MultiPoint Control Protocol PDUs - Dies ist das Steuerprotokoll, das die erforderliche Logik implementiert. Punkt-zu-Punkt-Emulation (Abgleich) - Dadurch sieht das EPON wie eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung aus und EPON-MACs unterliegen bestimmten Einschränkungen. Anstelle von CSMA / CD senden sie bei Erteilung. Die Zeit durch den MAC-Stack muss konstant sein (± 16 Bit Dauer). Die genaue Ortszeit muss eingehalten werden. Standard-Ethernet beginnt mit einer im Wesentlichen inhaltsfreien 8B-Präambel - 7B abwechselnder Einsen und Nullen 10101010 1B von SFD 10101011 Um den neuen PON-Header auszublenden, überschreibt EPON einige der Präambelbytes. DS-Verkehr wird an alle ONUs gesendet, sodass die Verschlüsselung für einen böswilligen Benutzer im Wesentlichen einfach ist, ONU neu zu programmieren und gewünschte Frames zu erfassen. US-Verkehr wird von anderen ONUs nicht gesehen, daher wird die Verschlüsselung nicht benötigt. Berücksichtigen Sie keine Fibre-Tapper, da EPON keine Standardverschlüsselungsmethode bietet, sondern: Kann mit IPsec oder MACsec ergänzen. Viele Anbieter haben proprietäre AES-basierte Mechanismen hinzugefügt. BPON verwendete einen Mechanismus namens Churning - Churning war eine kostengünstige Hardwarelösung (24b-Schlüssel) mit mehreren Sicherheitslücken - Die Engine war linear - ein einfacher bekannter Textangriff Der 24b-Schlüssel erwies sich in 512 Versuchen als ableitbar Daher hat G.983.3 die AES-Unterstützung hinzugefügt, die jetzt in GPON verwendet wird. XPON ist das PON der nächsten Generation, das Datenraten von bis zu 10 G unterstützt. XPON kann in zwei Kategorien unterteilt werden, nämlich XG-PON1 und XG-PON2. XG-PON1 ist abwärtskompatibel mit GPON, während XG-PON2 eine komplette Neuentwicklung ist. Die vollständige Form von WDM-PON ist - Wavelength Division Multiplex PON. Bei WDM-PON ist für unterschiedliche ONT eine unterschiedliche Wellenlänge erforderlich. Jeder ONT erhält eine exklusive Wellenlänge und genießt die Bandbreitenressourcen der Wellenlänge. Mit anderen Worten, WDM-PON arbeitet mit einer logischen Point-to-Multi-Point-Topologie (P2MP). Die vollständige Form von ODSM-PON ist - Opportunistisches Spektrum und dynamisches PON. In ODSM-PON bleibt das Netzwerk von CO bis auf eine Änderung, bei der es sich um einen aktiven WDM-Splitter handelt, unverändert. Zwischen OLT und ONT wird ein WDM-Splitter vorhanden sein, der den passiven Splitter ersetzt. In ODSM-PON übernimmt der Downstream WDM, dh Daten in Richtung ONT verwenden unterschiedliche Wellenlängen für unterschiedliche ONT und in Upstream und ODSN-PON übernimmt die dynamische TDMA + WDMA-Technologie. In der folgenden Tabelle werden die XGPON-Standards erläutert. Die folgende Tabelle beschreibt die optische Leistungsklasse XG-PON. Die folgende Tabelle beschreibt den Dämpfungsbereich für Klasse A, B und C gemäß ITU. In der folgenden Tabelle wird der OLT-Übertragungsbereich für Klasse A, B und C gemäß ITU erläutert. In der folgenden Tabelle wird der ONU-Empfängerbereich für Klasse A, B und C gemäß ITU erläutert. In der folgenden Tabelle wird der ONU-Senderbereich für Klasse A, B und C gemäß ITU erläutert. In der folgenden Tabelle wird die Reichweite des OLT-Empfängers für Klasse A, B und C gemäß ITU beschrieben. Die von OLT ausgehende Einzelfaser wird durch passive optische Splitter aufgeteilt, um 64 ONTs am Kundenstandort zu bedienen. Dieselbe Faser überträgt sowohl die Bitströme stromabwärts (OLT in Richtung ONT) als auch stromaufwärts (ONT in Richtung OLT), nämlich 2,488 Mbit / s / 1490 nm (Fenster von 1480 bis 1500 nm) und 1,244 Mbit / s / 1310 nm (Fenster von 1260 bis 1360 nm). durch WDM (Wavelength Division Multiplexing) für Duplexbetrieb (bidirektional). Dieselbe Einzelfaser-Downstream-Übertragung vom OLT zu den ONTs wird rundgesendet, wobei ein ONT nur den an ihn adressierten Verkehr akzeptiert. Bei der Aufwärtsübertragung handelt es sich um TDMA (Time Division Multiple Access), wobei jedes ONT der Reihe nach sendet. Die Fernsehsignale (von einem Satelliten-Head-End abgeleitet) werden optional auf einer dritten optischen Wellenlänge von 1550 nm auf derselben (oder einer zusätzlichen) Faser ausgestrahlt, die über ein RF-Overlay-Subsystem in das FTTx-System eingeführt wird. Das CATV-Signal kann nach Verstärkung durch EDFA mit dem GPON-Signal gekoppelt werden. Die HF-CATV-Signale modulieren auf die Wellenlänge von 1550 nm. Es wird über eine in ONT integrierte Demux-Funktion extrahiert und an die Backplane-Serviceverbindung für STB / TV weitergeleitet. Die maximal zulässige Dämpfung der optischen Leistung zwischen dem optischen OLT-Port und dem ONT-Eingang beträgt 28 dB, wenn sogenannte optische Netzelemente der Klasse B verwendet werden. Die ODN-Klassen A, B und C unterscheiden sich hauptsächlich in der optischen Sendeleistung und der optischen Empfängerempfindlichkeit mit Bitrate. Klasse A bietet das geringste optische Budget und Klasse C das höchste, während sich die Kosten in derselben Reihenfolge befinden. Für ein maximales Teilungsverhältnis von 1:64 werden Optiken der Klasse B üblicherweise auf kommerzieller Basis eingesetzt. Die folgenden Punkte erklären NGPON1 - Der XGPON-Standard G.987 / G.988 wurde 2011 veröffentlicht. Es standardisierte den XGPON mit 2,5 Gbit / s Upstream / 10 Gbit / s Downstream. GPON und XGPON verwenden unterschiedliche Wellenlängen für die Koexistenz in einem Netzwerk. Die folgenden Punkte erklären NGPON2 - Berücksichtigt nicht die Kompatibilität mit dem vorhandenen ODN-Netzwerk, einem offeneren Standard der PON-Technologie. Fokussiert auf WDM PON und 40G PON. GPON (ITU-T G.984) EPON (IEEE 802.3ah) Downlink / Uplink 2,5G / 1,25G 1,25G / 1,25G Optischer Link Budget Klasse B +: 28 dB, Klasse C: 30 dB PX20: 24 dB Split-Verhältnis 1:64 -> 1: 128 1:32 Tatsächliche Downlink-Bandbreite 2200 bis 2300 Mbit / s, 92% 980 Mbit / s 72% Tatsächliche Uplink-Bandbreite 1110 Mbit / s 950 Mbit / s OAM Vollständige OMCI-Funktion + PLOAM + OAM einbetten Flexible und einfache OAM-Funktion TDM-Service und synchronisierte Uhrfunktion Natives TDM, CESoP CESoP Aufrüstbarkeit 10G 2,5G / 10G QoS DBA-Zeitplan enthält TCONT, PORT-ID; Fixe Bandbreite / garantierte Bandbreite / nicht garantierte Bandbreite / Best-Effort-Bandbreite Support DBA, QoS wird von LLID und VLAN unterstützt Kosten 10% ~ 20% höhere Kosten als derzeit bei EPON und nahezu gleicher Preis bei großem Volumen - Veröffentlichkeitsdatum Ausführung G.987 2010.01 1,0 2010.10 2,0 2012.06 3.0 G.987.1 2010.01 1,0 G.987.1Amd1 2012.04 1.0amd1 G.987.2 2010.01 1,0 2010.10 2,0 G.987.2Amd1 2012.02 2.0amd1 G.987.3 2010.10 1,0 G.987.3Amd1 2012.06 1.0amd1 G.988 2010.10 1,0 G.988Amd1 2011.04 1.0amd1 G.988Amd2 2012.04 1.0amd2 Artikel Anforderung Anmerkung Downstream (DS) Geschwindigkeit Nominale 10 Gbit / s Upstream (US) Geschwindigkeit Nominale 2,5 Gbit / s XG-PON mit 10 Gbit / s US-Geschwindigkeit wird als XG-PON2 bezeichnet. Es ist für zukünftige Studien Multiplexing-Methode TDM (DS) / TDMA (US) Verlustbudget 29 dB und 31 dB (Nominalklassen) Die erweiterte Klasse ist für zukünftige Studien vorgesehen Split-Verhältnis Mindestens 1:64 (1: 256 oder mehr in der logischen Ebene) Faserabstand 20 km (60 km oder mehr logische Entfernung) Koexistenz Mit GPON (1310/1490 nm)
Mit RF-Video (1550 nm) Klasse 'Nominal1' (Klasse N1) Klasse 'Nominal2' (Klasse N2) Klasse 'Extended1' (Klasse E1) Klasse 'Extended2' (E2-Klasse) Minimaler Verlust 14 dB 16 dB 18 dB 20 dB Maximaler Verlust 29 dB 31dB 33 dB 35 dB Parameter Einheit Klasse a Klasse b Klasse C Dämpfungsbereich (ITU-T Rec. G.982) dB 5 - 20 10 - 25 15 - 30 OLT Sender Einheit Klasse a Klasse b Klasse C Mittlere Startleistung MIN dBm 0 +5 +3 Mittlere Startleistung MAX dBm +4 +9 +7 ONU Empfänger Einheit Klasse a Klasse b Klasse C Minimale Empfindlichkeit dBm -21 -21 -28 Minimale Überlastung dBm -1 -1 -8 ONU-Sender Einheit Klasse a Klasse b Klasse C Mittlere Startleistung MIN dBm -3 -2 +2 Mittlere Startleistung MAX dBm +2 +3 +7 OLT Empfänger Einheit Klasse a Klasse b Klasse C Minimale Empfindlichkeit dBm -24 -28 -29 Minimale Überlastung dBm -3 -7 -8
