Tên đầy đủ của gpon là mạng quang thụ động gigabit (gpon) mạng quang thụ động gigabit. gpon là một giải pháp thay thế cho chuyển mạch ethernet trong các mạng của trường. gpon thay thế các thiết kế Ethernet ba lớp truyền thống bằng các mạng quang hai lớp bằng cách loại bỏ các bộ chuyển mạch Ethernet truy cập và phân phối bằng thiết bị quang thụ động. Cisco giới thiệu gpon với nền tảng chuyển đổi gpon chất xúc tác.
thuật ngữ mạng gpon Mạng gpon được tạo thành từ các thiết bị khác nhau, được kết nối với mạng và internet thông qua cáp quang, điều rất quan trọng là phải hiểu từng thiết bị là gì và dùng để làm gì, các bạn có thể đọc chi tiết của tất cả các thiết bị được sử dụng, đã sử dụng, nó hoạt động khi chúng ta nói về gpon. – Gigabit Passive Optical Network (gpon): Chuẩn mạng quang thụ động (pon) do itu-t công bố. – Mạng phân phối quang (odn): Đây là các thiết bị sợi quang vật lý phân phối tín hiệu đến các thuê bao trong mạng viễn thông. odn bao gồm các thành phần (pos) quang thụ động như sợi quang và một hoặc nhiều bộ tách quang thụ động. – Optical Network Terminals (ont)/Optical Network Units (onu): Đây là các thiết bị được lắp đặt cho người dùng cuối (máy tính để bàn, điện thoại,…) để kết nối vào mạng gpon. Chúng cung cấp chuyển đổi từ tín hiệu quang sang điện. ont cũng cung cấp mã hóa AES thông qua các khóa ont. – Bộ tách – Được sử dụng để thêm hoặc ghép tín hiệu sợi quang vào một sợi cáp quang ngược dòng duy nhất. Nói chung, tỷ lệ được sử dụng phổ biến nhất là 1:32. – Thiết bị đầu cuối đường quang (OLT): Thiết bị kết hợp tất cả các tín hiệu quang từ onts thành một chùm tổng hợp duy nhất, sau đó được chuyển đổi thành tín hiệu điện, được định dạng theo tiêu chuẩn gói Ethernet tpe, để chuyển tiếp lớp 2 hoặc lớp 3 Sử dụng riêng của các bước sóng khác nhau (tức là màu sắc) của ánh sáng. – phương thức đóng gói đá quý g-pon (gem): Đây là sơ đồ truyền khung dữ liệu cho hệ thống mạng quang thụ động (g-pon), hỗ trợ gigabit hướng kết nối và hỗ trợ khung dữ liệu phân mảnh. Dữ liệu người dùng trong các phần luồng có kích thước khác nhau. – Fiber x (fttx): fttx được tóm tắt là các cấu hình triển khai cáp quang khác nhau, được chia thành hai nhóm: fttp / ftth / fttb (đặt cáp quang đến cuối cơ sở/nhà/tòa nhà) và fttc/n (đặt cáp quang đến tủ / nút, dây đồng hoàn thành kết nối). – t-cont/tcont: Là container vận chuyển. – omcc: là kênh điều khiển và quản lý của khối mạng quang. – omci: là giao diện điều khiển và quản lý của Khối mạng quang. – pcbd : Là khối điều khiển vật lý hạ nguồn. – ct : ghép kênh phân chia theo thời gian. – tdma: Đa truy cập phân chia theo thời gian.
Sơ đồ hệ thống:
Tổng quan về kỹ thuật:
Đầu tiên, olt được kết nối với bộ chia quang thông qua một sợi quang, sau đó bộ chia quang sẽ được kết nối với onu/ont. Sau đó, gpon sẽ truyền dữ liệu có bước sóng tiến/lùi khác nhau trên cùng một odn qua wdm. Phạm vi bước sóng là 1290-1330 nm theo hướng đi lên và 1480-1500 nm theo hướng đi xuống. Nó sẽ bắt đầu truyền dữ liệu theo hướng tải xuống, tiếp theo là tải lên liên tục ở chế độ tdma (dựa trên khoảng thời gian). Cuối cùng, truyền dẫn điểm-đa điểm (p2mp) sẽ được hỗ trợ.
giới hạn phạm vi logic tối đa của gpon: 60 km (đây là khoảng cách tối đa được quản lý bởi lớp trên của hệ thống (mac, tc, phạm vi), từ góc độ của các thông số kỹ thuật trong tương lai, kết hợp phụ thuộc vào phương tiện vật lý (pmd)) .Điểm gửi/nhận (s /r) đến điểm nhận/gửi (r/s): 20 km. Khoảng cách sợi vi sai tối đa: 20km. Tỷ lệ phân chia: hạn chế mất định tuyến, pon với bộ chia thụ động (16, 32 hoặc 64 lần chia). Tốc độ: tải lên 1,24416 gbps, tải xuống 2,48832 gbps. Ngân sách năng lượng là một phần của gpon và việc mất năng lượng quang phải được xem xét. Mất mát này có thể được đưa ra theo nhiều cách khác nhau, ví dụ: mất mát trong một dải phân cách. Suy hao sợi quang trên mỗi km (khoảng 0,35 d
B/km đối với 1310 và 1490 nm). Suy hao mối nối (>0,2 db). Sợi uốn cong.
Như thể hiện trong hình, lượng tổn thất do sử dụng các bộ chia khác nhau:
Như trong hình, suy hao đường truyền quang tối thiểu và tối đa của mỗi lớp:
Nguyên lý làm việc của truyền gói tin trong công nghệ gpon Đường dẫn gói tin xuôi dòng (từ olt đến ont) được thể hiện trong hình, gói tin được xuôi dòng từ olt đến onu hoặc ont khác nhau.
Mẹo để hiểu sơ đồ: Hạ lưu được nhìn từ quan điểm của bộ chia, chúng ta có thể coi đó là lưu lượng truy cập đến onu/ont hoặc người dùng cuối. Gói dữ liệu đường xuống được chuyển tiếp dưới dạng vượt qua, cùng một dữ liệu được gửi đến cùng một onu/ont và dữ liệu khác nhau được xác định bởi id cổng đá quý. Cho phép onu/ont tìm nạp dữ liệu cần thiết theo id onu. Phạm vi bước sóng phóng điện là 1480 – 1500 nm. Hoạt động ở chế độ liên tục theo hướng hạ lưu – ngay cả khi không có lưu lượng người dùng trên gpon, sẽ có tín hiệu liên tục trừ khi tắt laser.
Như minh họa trong hình, quá trình chuyển tiếp gói dữ liệu đi xuống.
Quá trình giao tiếp olt gửi các khung Ethernet từ cổng đường lên tới mô-đun trình xử lý dịch vụ gpon dựa trên quy tắc được định cấu hình cho cổng pon. Mô-đun xử lý dịch vụ gpon đóng gói khung Ethernet trong gói dữ liệu cổng đá quý để tải xuống. Khung hội tụ vận chuyển gpon (gtc) chứa đá quý pdu được vận chuyển tới tất cả các ont/onu được kết nối với cổng gpon. Ont/onu lọc dữ liệu nhận được theo id cổng đá quý có trong tiêu đề đá quý pdu và chỉ giữ lại dữ liệu quan trọng cho cổng đá quý trong ont/onu này. ont giải mã dữ liệu và gửi khung Ethernet tới người dùng cuối thông qua cổng dịch vụ.
Cấu trúc khung đóng gói phía sau khung gpon định hướng xả với chiều dài cố định là 125 giây bao gồm hai phần: khối điều khiển vật lý (pcbd) cho hướng xả và tải trọng. olt truyền pcbd tới tất cả các onu/ont. ONU/ONT nhận PCBD và thực hiện các hoạt động dựa trên thông tin nhận được. pcbd bao gồm tiêu đề gtc và bwmap tiêu đề gtc – để phân chia khung, điều chỉnh thời gian và chuyển tiếp (fec). bwmap: Trường thông báo cho onu về phân bổ băng thông ngược dòng của chính nó. Chỉ định khoảng thời gian bắt đầu và kết thúc tăng dần cho mỗi t-cont của onu, điều này đảm bảo rằng tất cả onu gửi dữ liệu theo khoảng thời gian được chỉ định bởi olt để tránh xung đột dữ liệu. Như trong hình, chế độ xem phóng to của pcbd và nội dung chứa trong tải trọng gtc.
Từ khóa psync (dài 4 byte): trường đồng bộ hóa vật lý, cho biết phần đầu của mỗi pcbd. ident (dài 4 byte): đề cập đến cấu trúc khung lớn hơn, bao gồm bộ đếm siêu khung được sử dụng bởi hệ thống mã hóa. ploamd (dài 13 byte) – Trường xuôi dòng của lớp vật lý oam (ploam), có thể được coi là kênh quản lý và vận hành dựa trên thông báo giữa olt và onu/ont. bip (độ dài 1 byte): tính chẵn lẻ xen kẽ bit, số lỗi trong liên kết được đo bởi bộ thu. plend (dài 4 byte): Trường để giảm độ dài của tải trọng. Đường dẫn gói ngược dòng (từ ONT đến OLT) được hiển thị trong hình và gói ngược dòng chảy từ nhiều ONU đến OLT.
Mẹo để hiểu biểu đồ: Bạn có thể nghĩ ngược dòng về bộ chia hoặc lưu lượng được gửi từ onu/ont, người dùng cuối đến olt. Việc truyền gói đường lên diễn ra thông qua tdma (đa truy cập phân chia theo thời gian). Đo khoảng cách giữa olt và ont/onu. Các vị trí được chỉ định dựa trên khoảng cách ont/onu và lưu lượng được gửi ngược dòng dựa trên vị trí được chỉ định. Phân bổ băng thông động (dba) cho phép OLT giám sát tắc nghẽn, sử dụng băng thông và cấu hình trong thời gian thực. Phát hiện và ngăn chặn va chạm trong phạm vi. Bước sóng ngược dòng nằm trong khoảng từ 1290 đến 1330 nm.
Như thể hiện trong hình, quá trình chuyển tiếp gói ngược dòng.
Giao tiếp ont/onu gửi các khung Ethernet đến cổng đá quý theo các quy tắc được định cấu hình để ánh xạ cổng dịch vụ và cổng đá quý. Cổng đá quý đóng gói các khung Ethernet trong đá quý pdus và thêm các pdus này vào hàng đợi tcont theo sự phân công cổng đá quý và kỷ luật hàng đợi tcont. Hàng đợi tcont sử dụng các vị trí dựa trên dba và sau đó ngược dòng đá quý pdu tới olt. olt giải mã đá quý pdu và hiện hiển thị các khung ethernet thô. OLT gửi các khung Ethernet từ cổng đường lên được chỉ định theo quy tắc phân bổ cổng đường lên và cổng dịch vụ. Cấu trúc khung gói ngược dòng Mỗi khung gpon ngược dòng có thời lượng cố định là 125 giây. Mỗi khung ngược dòng chứa dữ liệu được mang bởi một hoặc nhiều t-conts/tconts. Tất cả onu được kết nối với cổng gpon chia sẻ băng thông ngược dòng. Tất cả các onu gửi dữ liệu ngược dòng theo các khoảng thời gian riêng của chúng theo yêu cầu của bản đồ băng thông (bwmap). Mỗi ONU sử dụng các khung ngược dòng để báo cáo trạng thái của dữ liệu sẽ được gửi đến OLT. olt sử dụng dba để chỉ định các vị trí ngược dòng cho onu và gửi các bản cập nhật trên mọi khung hình.
Lưu ý: Các khung đường lên được gửi theo cụm bao gồm tiêu đề lớp vật lý đường lên (plou) và một hoặc nhiều vị trí phân bổ băng thông được liên kết với một id cấp phát cụ thể. Như thể hiện trong hình, sự khác biệt giữa khung xuống và khung lên.
Thuật ngữ chính Quá tải lớp vật lý ngược dòng (plou) – Quá tải lớp vật lý ngược dòng. lớp vật lý oam ngược dòng (ploamu) – Dữ liệu bản tin ploam ngược dòng. Hãy coi đây là một kênh quản lý và vận hành dựa trên thông báo giữa olt và onu/onts. trình tự nâng cấp mức năng lượng (plsu) – Trình tự nâng cấp mức năng lượng. Báo cáo băng thông ngược dòng động (dbru) – Báo cáo băng thông ngược dòng động. Tải trọng: dữ liệu người dùng. khối chức năng công nghệ gpon khối chức năng olt olt bao gồm ba phần chính: chức năng giao diện cổng dịch vụ – nó cung cấp chuyển đổi giữa giao diện dịch vụ và giao diện khung tc của phần pon. Tính năng kết nối chéo – Cung cấp đường dẫn giao tiếp giữa vỏ pon và vỏ dịch vụ, cũng như tính năng kết nối chéo. Giao diện mạng phân phối quang (odn) – được chia thành hai phần:
Chức năng giao diện pon chức năng pon tc – Các trách nhiệm bao gồm căn chỉnh khung, kiểm soát truy cập phương tiện, nhận dạng oam, dba và đơn vị dữ liệu giao thức (pdu) để kết nối và quản lý onu.
các chức năng giao diện pon Các chức năng pon tc – Các trách nhiệm bao gồm nhận dạng khung, kiểm soát truy cập phương tiện, oam, dba và đơn vị dữ liệu giao thức (pdu) cho chức năng kết nối chéo và quản lý onu. Khối chức năng onu/olt là một khối chức năng tương tự như olt. Nếu onu/olt sử dụng một giao diện pon đơn (tối đa 2 cho mục đích bảo vệ), chức năng phân tần sẽ bị bỏ qua. Thay vì chức năng này, các dịch vụ mux và demux hiện đảm nhận lưu lượng.
Giao thức ngăn xếp giao thức gpon có ngăn xếp giao thức riêng, chỉ ethernet hoặc ip. Như trong hình, đây là stacking protocol của gpon:
mức độ quan trọng pmd – tương đương với giao diện gpon giữa olt và onu. lớp gtc – chịu trách nhiệm gói trọng tải bằng cách sử dụng đơn vị atm hoặc khung đá quý. Hộp đá quý có thể mang thiết bị ethernet, xe tăng, e1 và t1. ánh xạ lưu lượng: ethernet phân tích khung ethernet và ánh xạ dữ liệu khung ethernet trực tiếp tới tải trọng đá quý. Khung đá quý tự động đóng gói thông tin tiêu đề. Căn chỉnh 1:1 giữa khung ethernet và khung đá quý. Khung ethernet được ánh xạ tới khung đá quý như được hiển thị:
Thông báo bảng điều khiển và quản lý omci onu (omci) được sử dụng để khám phá ont/onu để quản lý và kiểm soát. Những tin nhắn riêng tư này được gửi qua một cổng đá quý chuyên dụng được thiết lập giữa olt và ont/onu. Giao thức omci cho phép olt: thiết lập và giải phóng các kết nối với ont. Quản lý Đại học Ontario. Yêu cầu thông tin cấu hình và thống kê hiệu suất. Cảnh báo tự động về các sự kiện như lỗi liên kết. Quan trọng: Giao thức chạy trên kết nối đá quý giữa olt và ont. Kết nối đá quý được thiết lập khi khởi tạo ont. Giao thức hoạt động không đồng bộ – bộ điều khiển olt đóng vai trò là bộ điều khiển chính và bộ điều khiển ont đóng vai trò là bộ điều khiển phụ.
Công nghệ khóa cấp Để tránh xung đột dữ liệu (xung đột), olt phải có khả năng đo chính xác khoảng cách giữa chính nó và từng onu/ont, để cung cấp khoảng thời gian chính xác để cung cấp dữ liệu đường lên dữ liệu. Điều này cho phép onu gửi dữ liệu theo các khoảng thời gian được chỉ định để tránh các sự cố ngược dòng. Quá trình này được thực hiện thông qua một kỹ thuật gọi là xếp hạng. Quá trình xếp hạng olt bắt đầu với onu khi onu lần đầu tiên đăng ký với olt và nhận được độ trễ khứ hồi (rtd) từ onu. Dựa trên rtd, các thành phần chính khác được xác định để tính toán phạm vi vật lý của onu cụ thể đó vì olt này cần cung cấp độ trễ cân bằng thích hợp (eqd) cho mỗi onu dựa trên phạm vi vật lý. rtc và eqd đồng bộ hóa tất cả các khung dữ liệu do onu gửi. Như được hiển thị, việc triển khai được minh họa, đặt tất cả các onu/olt ở cùng một khoảng cách ảo với olt.
Công nghệ bùng nổ luồng gói đường lên được thực hiện thông qua cụm và mỗi onu/ont chịu trách nhiệm truyền dữ liệu trong khe thời gian được chỉ định của nó. Khi một onu/ont không nằm trong khe thời gian của nó, thiết bị sẽ tắt truyền bộ thu phát quang của nó để tránh các lần truy cập onu/ont khác. Mô-đun onu/ont hỗ trợ chức năng truyền liên tục. Tương thích với chức năng nhận liên tục của mô-đun olt. Khoảng cách khác nhau giữa mỗi onu/ont và olt gây ra sự suy giảm tín hiệu quang. Vì vậy, cường độ và mức độ của các gói mà olt nhận được sẽ thay đổi trong các khoảng thời gian khác nhau. Điều chỉnh ngưỡng động cho phép OLT tự động điều chỉnh ngưỡng của mức công suất quang. Điều này đảm bảo rằng tất cả các tín hiệu onu có thể được khôi phục. Như thể hiện trong hình, các dữ liệu khác nhau được truyền theo đợt và sau đó được khôi phục:
dba Phân bổ băng thông động (dba) cho phép mô-đun OLT giám sát tắc nghẽn mạng pon trong thời gian thực. Điều này cho phép OLT điều chỉnh băng thông dựa trên nhiều yếu tố, bao gồm tắc nghẽn, sử dụng băng thông và cấu hình. các điểm chính của dba Mô-đun dba được tích hợp trong olt liên tục thu thập các báo cáo dba, tính toán và thông báo cho onu thông qua trường bwmap trong khung hạ nguồn. Do thông tin bwmap, onu gửi dữ liệu ngược dòng trong khoảng thời gian được phân bổ, chiếm băng thông ngược dòng. Băng thông cũng có thể được phân bổ theo cách tĩnh/cố định.
Sử dụng dba có thể cải thiện việc sử dụng băng thông ngược dòng trên các cổng pon. Cung cấp băng thông cao hơn cho người dùng và hỗ trợ nhiều người dùng hơn trên một cổng pon. Chuyển tiếp sửa lỗi (fec). Truyền tín hiệu kỹ thuật số gây ra lỗi bit và jitter, làm giảm chất lượng truyền tín hiệu. gpon có thể tận dụng lợi thế của fec, cho phép các điểm cuối rx kiểm tra lỗi bit trong quá trình truyền. Lưu ý: fec là một chiều và không hỗ trợ nhận xét thông báo lỗi. Các điểm chính của FEC: Không cần truyền lại dữ liệu. Nó chỉ hỗ trợ fec theo hướng hạ lưu. Cải thiện chất lượng truyền pcbd và khả năng xử lý tải.
Mã hóa tất cả dữ liệu xuôi dòng được truyền tới tất cả các onu. Một rủi ro là nó không được phép. Onu nhận dữ liệu đường xuống của onu được ủy quyền. Để giải quyết vấn đề này, gpon sử dụng thuật toán aes128 để mã hóa các gói dữ liệu. Các điểm mã hóa chính thống sử dụng mã hóa trong dây mà không phải trả thêm phí hoặc giảm mức sử dụng băng thông. Sử dụng mã hóa dây không làm tăng độ trễ dây. Trao đổi khóa và công tắc olt bắt đầu yêu cầu trao đổi khóa tới onu. lhq đáp ứng yêu cầu bằng khóa mới. Sau khi olt nhận được khóa, nó sẽ mã hóa dữ liệu bằng khóa mới. Số khung tại đó olt gửi người dùng khóa mới tới onu. onu lấy số khung và chuyển khóa xác thực trên khung dữ liệu đến. Như minh họa trong hình, quy trình trao đổi khóa:
Các chế độ bảo vệ mạng trong công nghệ gpon Có một số loại chế độ bảo vệ mạng khác nhau mà gpon có thể sử dụng. Nhập một
Nó không yêu cầu một cổng olt pon bổ sung. Khi sợi chính bị lỗi, doanh nghiệp được chuyển sang sợi dự phòng. Thời gian mất điện phụ thuộc vào thời gian phục hồi của đường dây. Nếu sự cố xảy ra khi tách thành un, sẽ không có bản sao lưu. gõ b
olt cung cấp hai cổng gpon là cổng hợp lệ và được bảo vệ. Bảo vệ được giới hạn cho cáp quang từ OLT đến bộ chia và bo mạch OLT. Không có dự phòng thiết bị trên onu hoặc quang điện. Không có bảo vệ onu hoặc odn hoàn chỉnh. Nó sử dụng bộ chia 2 x n và không thêm bất kỳ suy hao quang học nào. Nhập c
Sao lưu cho (các) olt, odn và onu, cung cấp 2 liên kết dự phòng đầy đủ đến các cơ sở của khách hàng. Hai tùy chọn: bảo vệ tuyến tính 1+1 và tuyến tính 1:1. Bảo vệ 1+1: bảo vệ pon được dành riêng cho các pon hợp lệ. Lưu lượng bình thường được sao chép và gửi đến hai cầu bằng một cây cầu vĩnh viễn giữa hai olt. Lưu lượng được gửi đến onu đồng thời và việc lựa chọn giữa hai tín hiệu dựa trên các tiêu chí được xác định trước. Bảo vệ 1:1: Lưu lượng truy cập bình thường đi trên một pon hợp lệ hoặc được bảo vệ. Bảo vệ chuyển đổi tự động giữa các pons. Đắt hơn, nhưng cung cấp tính khả dụng tối đa.
GPON được viết tắt bởi
Gigabit Passive Optical Network (GPON) Mạng quang thụ động Gigabit. GPON là 1 giải pháp thay thế cho chuyển mạch Ethernet trong mạng lưới trường. GPON thay thế thiết kế Ethernet ba tầng truyền thống với mạng quang hai tầng bằng cách loại bỏ các thiết bị chuyển mạch Ethernet truy cập và phân phối với các thiết bị quang thụ động.Cisco giới thiệu GPON với nền tảng Catalyst GPON Switch.
Đang xem: Tìm hiểu về công nghệ gpon
Thuật ngữ mạng GPONCác mạng GPON được tạo thành từ các thiết bị khác nhau để thực hiện kết nối với mạng và Internet thông qua cáp quang, việc biết từng thiết bị là gì và nó dùng để làm gì là rất quan trọng, sau đó bạn có thể đọc chi tiết tất cả các thiết bị sử dụng nó, đã sử dụng, nó hoạt động khi chúng ta nói về GPON.- Mạng quang thụ động có khả năng Gigabit (GPON) : Tiêu chuẩn cho mạng quang thụ động (PON) do ITU-T xuất bản.- Mạng phân phối quang (ODN) : Chúng là các thiết bị cáp quang vật lý phân phối tín hiệu đến người dùng trong mạng viễn thông. ODN được tạo thành từ các thành phần quang thụ động (POS), chẳng hạn như sợi quang và một hoặc nhiều bộ tách quang thụ động.- Kết thúc mạng quang (ONT) / Đơn vị mạng quang (ONU) : Đây là những thiết bị được cài đặt cho người dùng cuối (máy tính để bàn, điện thoại, v.v.) để kết nối với mạng GPON. Chúng cung cấp chuyển đổi từ tín hiệu quang sang tín hiệu điện. ONT cũng cung cấp mã hóa AES thông qua khóa ONT.- Bộ tách – Được sử dụng để thêm hoặc ghép tín hiệu sợi quang vào một sợi cáp quang ngược dòng duy nhất. Nhìn chung, tỷ lệ được sử dụng nhiều nhất là 1:32.- Thiết bị đầu cuối đường dây quang (OLT) : Một thiết bị tổng hợp tất cả các tín hiệu quang từ ONTs thành một chùm ánh sáng đa hợp đơn lẻ, sau đó được chuyển đổi thành tín hiệu điện, được định dạng theo tiêu chuẩn TPE của gói Ethernet cho chuyển tiếp Lớp 2 hoặc Lớp 3.- Ghép kênh phân chia theo bước sóng (WDM) : Ghép kênh phân chia theo bước sóng (WDM) là công nghệ ghép nhiều tín hiệu sóng mang quang vào một sợi quang duy nhất sử dụng các bước sóng khác nhau (tức là màu) của ánh sáng.- Phương pháp đóng gói GEM G-PON (GEM) : Đây là một sơ đồ vận chuyển khung dữ liệu được sử dụng trong các hệ thống mạng quang thụ động (G-PON) hỗ trợ gigabit hướng kết nối và hỗ trợ phân mảnh các khung dữ liệu. dữ liệu người dùng trong các phần luồng có kích thước khác nhau.- Sợi quang X (FTTX) : FTTX là tổng quát cho các cấu hình triển khai cáp quang khác nhau, được tổ chức thành hai nhóm: FTTP / FTTH / FTTB (Sợi được đặt đến cuối cơ sở / nhà / tòa nhà) và FTTC / N (sợi được đặt tới tủ / nút, bằng đồng dây để hoàn thành kết nối).- T-CONT / TCONT : Nó là vật chứa truyền tải.- OMCC : Là kênh điều khiển và quản lý các đơn vị mạng quang.- OMCI : Là giao diện điều khiển và quản lý của đơn vị mạng quang.- PCBd : Nó là khối điều khiển vật lý xuôi dòng.- CT : Đó là ghép kênh phân chia theo thời gian.- TDMA : Đa truy cập phân chia theo thời gian.
Sơ đồ hệ thống:
Tổng quan về công nghệ:
Đầu tiên OLT được kết nối với bộ chia quang thông qua một sợi quang duy nhất, sau đó bộ chia quang sẽ được kết nối với ONU / ONT. Sau đó, GPON sẽ thông qua WDM để truyền dữ liệu của các bước sóng ngược / xuôi khác nhau trên cùng một ODN. Các bước sóng sẽ dao động từ 1290-1330 nm theo hướng lên và 1480-1500 nm theo hướng xuống. Nó sẽ bắt đầu truyền dữ liệu theo hướng tải xuống và lần lượt ở chế độ tải lên liên tục ở chế độ TDMA (dựa trên khoảng thời gian). Cuối cùng, truyền đa hướng điểm-đa điểm (P2MP) sẽ được hỗ trợ.
Giới hạn GPON Phạm vi logic tối đa: 60 km (đây là khoảng cách tối đa được quản lý bởi các lớp trên của hệ thống (MAC, TC, Ranging), theo quan điểm của một thông số kỹ thuật trong tương lai phụ thuộc vào phương tiện vật lý (PMD)). Khoảng cách cáp quang tối đa giữa điểm gửi / nhận (S / R) và điểm nhận / gửi (R / S): 20 km. Khoảng cách sợi vi sai tối đa: 20 km. Tỷ lệ phân chia: hạn chế mất tuyến, PON với bộ tách thụ động (16, 32 hoặc 64 cách chia). Tốc độ: 1.24416 Gbps tải lên, 2.48832 Gbps tải xuống.Ngân sách năng lượng
Là một phần của GPON, việc mất nguồn quang phải được tính đến. Sự mất mát này có thể được đưa ra theo nhiều cách khác nhau, chẳng hạn như: Tổn thất trong dải phân cách. Suy hao trên mỗi km sợi (khoảng 0.35 d
B mỗi km đối với 1310 và 1490 nm). Suy hao mối nối (> 0.2 d
B). Uốn sợi.
Như được hiển thị trong hình ảnh, số lượng tổn thất phát sinh từ việc sử dụng các bộ tách khác nhau:
Như trong hình, mức suy hao đường quang tối thiểu và tối đa cho mỗi lớp:
Cách truyền gói hoạt động trong công nghệ GPONĐường dẫn gói xuống (từ OLT đến ONT)Như trong hình, các gói đi xuống từ OLT đến các ONU hoặc ONT khác nhau.
Mẹo để hiểu sơ đồ: Luồng hạ lưu là từ quan điểm của bộ chia, chúng ta có thể coi nó là lưu lượng hướng tới ONU / ONT, hoặc người dùng cuối.Các gói xuống dòng được chuyển tiếp dưới dạng truyền, với cùng một dữ liệu được gửi đến cùng một ONU / ONT với dữ liệu khác nhau được xác định bởi ID cổng GEM. Cho phép ONU / ONT nhận dữ liệu mong muốn bằng ID ONU. Dải bước sóng cho sự phóng điện là 1480 – 1500 nm. Hoạt động chế độ liên tục theo hướng hạ lưu – ngay cả khi không có lưu lượng người dùng qua GPON, vẫn có tín hiệu liên tục, ngoại trừ khi tia laser đang tắt.
Như trong hình, quy trình chuyển tiếp gói xuống.
Quá trình giao tiếp OLT gửi các khung Ethernet từ các cổng đường lên tới mô-đun xử lý dịch vụ GPON dựa trên quy tắc được định cấu hình cho các cổng PON. Mô-đun xử lý dịch vụ GPON đóng gói các khung Ethernet trong các gói dữ liệu cổng GEM để truyền tải xuống. Các khung hội tụ truyền dẫn GPON (GTC) chứa các GEM PDU được truyền tới tất cả các ONT / ONU được kết nối với cổng GPON. ONT / ONU lọc dữ liệu nhận được dựa trên ID cổng GEM có trong tiêu đề của GEM PDU và giữ lại dữ liệu chỉ quan trọng đối với các cổng GEM trong ONT / ONU này. ONT giải mã dữ liệu và gửi các khung Ethernet đến người dùng cuối thông qua các cổng dịch vụ.
Cấu trúc khung gói hạ lưu
Một khung GPON theo hướng phóng điện có chiều dài cố định là 125 s, được tạo thành từ hai thành phần: khối điều khiển vật lý theo hướng phóng điện (PCBd) và tải trọng. OLT truyền PCBd tới tất cả các ONU / ONT. Các ONU / ONT nhận PCBd và thực hiện các hoạt động dựa trên thông tin nhận được. PCBd bao gồm tiêu đề GTC và BWmap Tiêu đề GTC – Được sử dụng để phân định khung hình, định thời gian và sửa lỗi chuyển tiếp (FEC). BWmap: trường thông báo cho chính ONU về việc phân bổ băng thông ngược dòng. Chỉ định khoảng thời gian bắt đầu và kết thúc tăng dần cho các T-CONT của mỗi ONU, điều này đảm bảo rằng tất cả các ONU đều gửi dữ liệu dựa trên các khoảng thời gian do OLT chỉ định để tránh xung đột dữ liệu. Như được hiển thị trong hình, một cái nhìn phóng to về PCBd và tải trọng GTC chứa những gì.
Điều khoản quan trọng Psync (Dài 4 byte): trường đồng bộ vật lý, cho biết thời điểm bắt đầu của mỗi PCBd. Ident (Dài 4 byte): dùng để chỉ các cấu trúc khung lớn hơn, chứa bộ đếm siêu khung được hệ thống mã hóa sử dụng. PLOAMd (Dài 13 byte) – Trường hạ lưu của Lớp vật lý OAM (PLOAM), hãy coi đây là một kênh quản lý và vận hành dựa trên thông điệp giữa OLT và ONU / ONT. BIP (Độ dài 1 byte): chẵn lẻ xen kẽ bit, bởi bộ thu để đo số lỗi trong liên kết. Plend (Dài 4 byte): Trường giảm dần độ dài của trọng tải.Đường dẫn gói ngược dòng (từ ONT đến OLT)Như trong hình, luồng gói ngược dòng từ nhiều ONU đến OLT.
Mẹo để hiểu sơ đồ: Bạn có thể nghĩ về ngược dòng từ quan điểm bộ chia, hoặc lưu lượng được gửi từ ONU / ONT, người dùng cuối đến OLT.Truyền gói ngược dòng xảy ra thông qua TDMA (Đa truy nhập phân chia theo thời gian). Khoảng cách giữa OLT và ONT / ONU được đo. Các khe được phân bổ dựa trên khoảng cách ONT / ONU gửi lưu lượng ngược dòng dựa trên khe thời gian được cấp. Phân bổ băng thông động (DBA) cho phép OLT giám sát tắc nghẽn, sử dụng băng thông và cấu hình trong thời gian thực. Phát hiện và ngăn chặn va chạm trong phạm vi. Bước sóng ngược dòng nằm trong khoảng từ 1290 đến 1330 nm.
Xem thêm: Vì sao lại có tên gọi nha trang ở đâu, có gì đáng khám phá, trải nghiệm?
Như trong hình, quy trình chuyển tiếp gói ngược dòng.
Quá trình giao tiếp ONT / ONU gửi các khung Ethernet đến các cổng GEM theo các quy tắc đã định cấu hình ánh xạ các cổng dịch vụ và cổng GEM. Cổng GEM đóng gói các khung Ethernet trong GEM PDU và thêm các PDU này vào hàng đợi TCONT theo các quy tắc gán cổng GEM và hàng đợi TCONT. Hàng đợi TCONT sử dụng các khe thời gian dựa trên DBA và sau đó truyền GEM PDU ngược dòng tới OLT. OLT giải mã GEM PDU, bây giờ khung Ethernet ban đầu được hiển thị. OLT gửi các khung Ethernet từ một cổng đường lên được chỉ định theo các quy tắc gán cổng dịch vụ và cổng đường lên.Cấu trúc khung gói ngược dòng
Mỗi khung GPON ngược dòng có thời gian cố định là 125 s. Mỗi khung ngược dòng chứa dữ liệu được mang bởi một hoặc nhiều T-CONT / TCONT. Tất cả các ONU được kết nối với cổng GPON đều chia sẻ băng thông ngược dòng. Tất cả các ONU gửi dữ liệu ngược dòng trong khoảng thời gian riêng theo yêu cầu của bản đồ băng thông (BWmap). Mỗi ONU báo cáo trạng thái của dữ liệu sẽ được gửi đến OLT bằng cách sử dụng các khung ngược dòng. OLT sử dụng DBA để gán các khe thời gian ngược dòng cho các ONU và gửi các bản cập nhật trên mọi khung hình.
Lưu ý: Các khung hướng lên được gửi dưới dạng cụm, được tạo thành từ chi phí lớp vật lý ngược dòng (PLOu) và một hoặc nhiều khe phân bổ băng thông được liên kết với một Alloc-ID cụ thể.Như hình ảnh cho thấy, sự khác biệt giữa khung hình giảm dần và tăng dần.
Điều khoản quan trọng Quá tải lớp vật lý ngược dòng (PLOu) – Ngược dòng Quá tải lớp vật lý. Tầng vật lý OAM ngược dòng (PLOAMu) – Ngược dòng dữ liệu tin nhắn PLOAM. Hãy coi đây là một kênh quản lý và vận hành dựa trên thông điệp giữa OLT và các ONU / ONT. Trình tự nâng cấp mức năng lượng (PLSu) – Trình tự nâng cấp mức năng lượng. Báo cáo băng thông ngược dòng động (DBRu) – Băng thông ngược dòng động Bài báo cáo. Payload: dữ liệu người dùng.Các khối chức năng của công nghệ GPONKhối chức năng OLTMột OLT bao gồm ba phần chính: Chức năng giao diện cổng dịch vụ – Cung cấp bản dịch giữa các giao diện dịch vụ và giao diện khung TC của phần PON. Chức năng kết nối chéo – Cung cấp một đường dẫn giao tiếp giữa PON shell và service shell, cũng như chức năng kết nối chéo. Giao diện mạng phân phối quang (ODN) – Được chia nhỏ thành hai phần:
Chức năng giao diện PON Chức năng PON TC – Các trách nhiệm bao gồm căn chỉnh khung, kiểm soát truy cập phương tiện, phân định OAM, DBA và Đơn vị dữ liệu giao thức (PDU) cho chức năng kết nối và quản lý ONU.
Chức năng giao diện PONChức năng PON TC – Các trách nhiệm bao gồm phân định khung, kiểm soát truy cập phương tiện, OAM, DBA và đơn vị dữ liệu giao thức (PDU) cho chức năng kết nối chéo và quản lý ONU.Khối chức năng ONU / OLTCác khối chức năng tương tự như OLT. Trong trường hợp ONU / OLT hoạt động với một giao diện PON duy nhất (tối đa 2 cho mục đích bảo vệ), chức năng chéo sẽ bị bỏ qua. Thay vì tính năng này, dịch vụ MUX và DEMUX hiện chịu trách nhiệm về lưu lượng truy cập.
Giao thức xếp chồng
Giao thức GPON có ngăn xếp riêng của nó, chỉ Ethernet hoặc IP. Như trong hình, đây là giao thức xếp chồng cho GPON:
Điều khoản quan trọng Lớp PMD – Tương đương với các giao diện GPON được tìm thấy giữa OLT và ONU. Lớp GTC – Chịu trách nhiệm đóng gói các tải trọng thông qua việc sử dụng các ô ATM hoặc khung GEM. Khung GEM có thể mang các ô Ethernet, POTS, E1 và T1.Lập bản đồ lưu lượng: Ethernet Nó phân giải các khung Ethernet và ánh xạ trực tiếp dữ liệu khung Ethernet tới tải trọng GEM. Khung GEM tự động đóng gói thông tin tiêu đề. Căn chỉnh 1: 1 giữa khung Ethernet và khung GEM.Như trong hình, khung Ethernet được ánh xạ tới khung GEM:
OMCICác thông báo Giao diện điều khiển và quản lý ONU (OMCI) được sử dụng để khám phá các ONT / ONU để quản lý và kiểm soát. Các thông điệp chuyên biệt này được gửi qua các cổng GEM chuyên dụng được thiết lập giữa OLT và ONT / ONU.Giao thức OMCI cho phép OLT: Thiết lập và giải phóng các kết nối với ONT. Quản lý các UNI trong ONT. Yêu cầu thông tin cấu hình và thống kê hiệu suất. Cảnh báo tự động về các sự kiện, chẳng hạn như lỗi liên kết.Những điểm chính: Giao thức chạy qua kết nối GEM giữa OLT và ONT. Kết nối GEM được thiết lập trong khi ONT đang khởi tạo. Giao thức hoạt động không đồng bộ – Bộ điều khiển OLT hoạt động như chính, bộ điều khiển ONT làm phụ.
Các kỹ thuật quan trọng
Cấp
Để tránh xung đột dữ liệu (va chạm), OLT phải có khả năng đo chính xác khoảng cách giữa chính nó và mỗi ONU / ONT để cung cấp khoảng thời gian phù hợp để cung cấp dữ liệu ngược dòng. Điều này cho phép các ONU gửi dữ liệu trong các khoảng thời gian xác định để tránh các sự cố ngược dòng. Quá trình này được thực hiện thông qua một kỹ thuật được gọi là xếp hạng.Quy trình xếp hạng
OLT bắt đầu quá trình tại một ONU khi ONU đăng ký lần đầu với OLT và nhận được độ trễ khứ hồi (RTD) từ ONU.Dựa trên RTD, các thành phần chính khác được xác định
Tính toán phạm vi vật lý của ONU cụ thể đó, vì OLT này yêu cầu độ trễ cân bằng (Eq
D) thích hợp cho mỗi ONU dựa trên phạm vi vật lý. RTC và Eq
D đồng bộ hóa các khung dữ liệu được gửi bởi tất cả các ONU. Như được hiển thị trong hình ảnh, một minh chứng về những gì quá trình đạt được, để đặt tất cả các ONU / OLT ở cùng một khoảng cách ảo từ OLT.
Công nghệ bùng nổ
Luồng gói ngược dòng đạt được thông qua các cụm và mỗi ONU / ONT chịu trách nhiệm truyền dữ liệu trong các khe thời gian được chỉ định của nó. Khi một ONU / ONT không nằm trong khe thời gian của nó, thiết bị sẽ tắt truyền từ bộ thu phát quang của nó để tránh các lần truy cập ONU / ONT khác. Chức năng truyền liên tục được hỗ trợ bởi các mô-đun ONU / ONT. Chức năng nhận liên tục tương thích với các mô-đun OLT. Khoảng cách khác nhau giữa mỗi ONU / ONT và OLT dẫn đến sự suy giảm của tín hiệu quang. Do đó, sức mạnh và mức độ của các gói được nhận bởi một OLT thay đổi trong các khoảng thời gian khác nhau. Điều chỉnh ngưỡng động cho phép OLT tự động điều chỉnh ngưỡng cho các mức công suất quang. Điều này đảm bảo rằng tất cả các tín hiệu ONU có thể được phục hồi.Như được hiển thị trong hình ảnh, minh họa về các dữ liệu khác nhau được truyền theo từng đợt và sau đó được phục hồi:
Phân bổ băng thông động (DBA)DBA cho phép mô-đun OLT giám sát tắc nghẽn mạng PON trong thời gian thực. Điều này cho phép OLT điều chỉnh băng thông dựa trên nhiều yếu tố, bao gồm tắc nghẽn, sử dụng băng thông và cấu hình.Các điểm chính của DBAMô-đun DBA được tích hợp trong OLT liên tục thu thập các báo cáo DBA, thực hiện tính toán và thông báo cho ONU thông qua trường BWMap trong khung hạ lưu. Theo kết quả của thông tin BWMap, ONU gửi dữ liệu ngược dòng trong các khe thời gian được phân bổ để chiếm băng thông ngược dòng. Băng thông cũng có thể được phân bổ ở chế độ tĩnh / cố định.
Sử dụng DBA cho phép
Cải thiện việc sử dụng băng thông ngược dòng trên cổng PON. Băng thông cao hơn cho người dùng và hỗ trợ nhiều người dùng hơn trên một cổng PON. Sửa lỗi chuyển tiếp (FEC). Truyền tín hiệu kỹ thuật số có thể gây ra lỗi bit và chập chờn, có thể làm giảm chất lượng truyền của tín hiệu. GPON có thể tận dụng lợi thế của FEC, cho phép điểm cuối RX kiểm tra các bit lỗi trong quá trình truyền.Lưu ý: FEC là một chiều và không hỗ trợ nhận xét thông tin lỗi.Các điểm chính của FEC: Nó không yêu cầu truyền lại dữ liệu. Nó chỉ hỗ trợ FEC theo hướng hạ lưu. Cải thiện chất lượng truyền dẫn PCBd và xử lý tải trọng.
Xem thêm: Cách Trồng Hoa Mười Giờ Đẹp Và Kỹ Thuật Trồng Mười Giờ Bonsai
Mã hóa dòng
Tất cả dữ liệu xuôi dòng được truyền tới tất cả các ONU. Một rủi ro là nó không được ủy quyền. ONU nhận dữ liệu xuôi dòng dành cho các ONU được ủy quyền. Để chống lại điều này, GPON sử dụng thuật toán AES128 để mã hóa các gói dữ liệu.Các điểm mã hóa dòng chính Sử dụng mã hóa đường truyền không làm tăng chi phí hoặc giảm mức sử dụng băng thông. Sử dụng mã hóa đường truyền không kéo dài độ trễ đường truyền.Trao đổi khóa và chuyển đổi OLT bắt đầu một yêu cầu trao đổi khóa tới ONU. LHQ đáp ứng yêu cầu bằng một khóa mới. Sau khi nhận được khóa, OLT sử dụng khóa mới để mã hóa dữ liệu. OLT gửi số khung mà người dùng khóa mới gửi đến ONU. ONU nhận số khung và chuyển khóa xác minh trên các khung dữ liệu đến.Như trong hình ảnh, quá trình trao đổi khóa:
Các chế độ bảo vệ mạng trong công nghệ GPONCó một số loại chế độ bảo vệ mạng khác nhau mà GPON có thể sử dụng.Loại A
Nó không yêu cầu cổng OLT PON bổ sung. Khi sợi sơ cấp bị lỗi, các dịch vụ được chuyển sang sợi thứ cấp. Thời gian mất điện phụ thuộc vào thời gian khôi phục của đường dây. Nếu sự cố xảy ra trên đường chia tới UN, sẽ không có bản sao lưu.Loại B
OLT cung cấp hai cổng GPON làm OLT hợp lệ và bảo vệ. Việc bảo vệ bị hạn chế đối với sợi quang từ OLT đến bộ chia và bo mạch OLT. Dự phòng thiết bị không được cung cấp trên ONU hoặc sợi nguồn. Không có bảo vệ ONU hoặc ODN đầy đủ. Nó sử dụng bộ chia 2 x N và không có thêm bất kỳ tổn hao quang học nào.Loại C
Dự phòng cho (các) OLT, ODN và ONU Cung cấp 2 liên kết dự phòng đầy đủ đến các cơ sở thuê bao. Hai tùy chọn: 1 + 1 tuyến tính và 1: 1 bảo vệ tuyến tính.Bảo vệ 1 + 1: Bảo vệ PON dành riêng cho PON hợp lệ. Lưu lượng truy cập thông thường được sao chép và gửi đến cả hai PON, với cầu nối vĩnh viễn giữa hai OLT. Lưu lượng được gửi đến một ONU đồng thời, việc lựa chọn giữa hai tín hiệu dựa trên các tiêu chí xác định trước.Bảo vệ 1: 1: Lưu lượng bình thường được thực hiện trên PON hợp lệ hoặc bảo vệ. Bảo vệ tự động chuyển đổi giữa các PON. Đắt hơn, nhưng cung cấp khả dụng tối đa.