Sieci i systemy FTTx. Sławomir Kula Instytut Telekomunikacji Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych Politechnika Warszawska. listopad 2014 r.

Transkrypt

1 Sieci i systemy FTTx Sławomir Kula Instytut Telekomunikacji Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych Politechnika Warszawska listopad 2014 r.

2 Sławomir Kula IT PW 2 Optyczne systemy dostępowe FTTx Warianty FTTx FTTEx FTTA Rozwinięcie skrótu x Exchange Area Inna nazwa/skrót Fiber To The Central Office/FTTCO FTTArea Fiber To The Zone/FTTZ FTTCab Cabinet - FTTC Curb FTTCurb FTTH Home Fiber To The Premises/FTTP Fiber To The User/FTTU FTTB Building Fiber To The Office

3 Wybrane warianty optycznych sieci dostępowych FTTx Topologia sieci gwiazda pierścień Architektura pasywna aktywna Elementy sieci ODN Splitter mocy WDM filtr Filtr + splitter Kaskada RN Stacked TDMA TDM PON OFDM PON CDMA PON WDM PON WDM xxma WDM PON +L1/L2 AON Technologia EPON BPON elektr. optyczne CWDM WDM+TDMA 10GEPON GPON DWDM WDM+OFDMA Realizacja XGPON UWDM WDM+CDMA WDM+SCMA Sławomir Kula IT PW 3

4 Sławomir Kula IT PW 4 Ogólny model odniesienia AF /ONT /ONT ODN OLT UNI R/S S/R SNI System zarządzania optyczna jednostka sieciowa ONT zakończenie sieci optycznej OLT optyczne zakończenie linii ODN optyczna pasywna sieć dystrybucyjna SNI interfejs usługowy UNI interfejs użytkownika AF - funkcje adaptacji

5 Rodzaje transmisji dwukierunkowej w sieciach ODN Rodzaje transmisji dwukierunkowej w sieciach ODN Rodzaj transmisji Liczba włókien Długość fali Rodzaj multipleksacji Simplex 2 jedna SDM Diplex 1 jedna TDM Duplex 1 dwie WDM Sławomir Kula IT PW 5

6 Sławomir Kula IT PW 6 Optyczne systemy dostępowe xpon Topologia Architektura Elementy sieci ODN Technologia Realizacja

7 Sławomir Kula IT PW 7 Architektura a topologia Architektura sieci określa sposoby realizacji przekazu informacji pomiędzy urządzeniami końcowymi. Przeważnie organizowana warstwowo tworząc warstwową architekturę sieci. Topologia fizyczna sieci opisuje fizyczną realizację sieci, jej układu przewodów, mediów transmisyjnych.

8 Sławomir Kula IT PW 8 Topologia sieci xpon OLT S OLT S S magistrala gwiazda pierścień S OLT S OLT podwójna gwiazda

9 Sławomir Kula IT PW 9 Architektura sieci xpon Dedykowane włókno Dzielone włókno Point to point Point to multipoint OLT OLT Spliter pasywny 1:N

10 Pasywny rozdzielacz Sławomir Kula IT PW 10 OLT Jak rozwiązać problem transmisji dwukierunkowej? WDM Wavelength Division Multiplexing 1 2 λ 1 λ λ 3 4 λ 4 Transmisja do OLT

11 Pasywny rozdzielacz Sławomir Kula IT PW 11 OLT Jak rozwiązać problem transmisji dwukierunkowej? TDMA Time Division Multiple Access Transmisja do OLT

12 Sławomir Kula IT PW 12 Systemy i sieci xpon Systemy BPON Broadband Passive Optical Networks 1998 ITU-T G.983.x

13 Sławomir Kula IT PW 13 Używane zakresy fal - BPON 100 nm 100 nm jedno włókno [nm] w górę w dół 100 nm dwa włókna [nm] w górę i w dół 100 nm 20 nm 26 nm jedno włókno [nm] w górę w dół w dół, w tym wideo

14 Sławomir Kula IT PW 14 Szybkość transmisji BPON Kierunek transmisji Szybkość transmisji [Mb/s] 155,52 w dół 622, ,16 w górę 155,52 622,08

15 Sławomir Kula IT PW 15 Szybkość transmisji BPON Kierunek transmisji Szybkość transmisji [Mb/s] 155,52x(54/56)= 149,97 w dół w górę 622,08x(54/56)= 599, ,16x(54/56)=1192, ,2 588,8

16 Sławomir Kula IT PW 16 Ramka transmisyjna BPON kierunek w dół szybkości 155,52 Mb/s 56 komórek (2 PLOAM + 54 ATM) = µs PLOAM komórka (1) ATM komórka (2) ATM komórka (27) PLOAM komórka (2) ATM komórk a (28) ATM Komórka (56) PLOAM - Physical Layer OAM

17 Sławomir Kula IT PW 17 Ramka transmisyjna BPON kierunek w górę szybkości 155,52 Mb/s 53 komórki + 53 nagłówki 3 bajtowe = µs ATM albo PLOAM ATM albo PLOAM ATM albo PLOAM Czas ochronny (1 B) Preambuła (1 B) Wzór fazowania (1 B) Czas ochronny minimalnie 4 bity, wstawiane między kolejne komórki albo minisloty Preambuła - faza, względem lokalnego (OLT) zegara odbieranych komórek albo minislotów Wzór fazowania unikalny wzór pozwalający na synchronizację bajtową Wymienione parametry są ustawiane w fazie konfiguracji jednostki OLT

18 Sławomir Kula IT PW 18 Format komórki PLOAM przesyłanej w dół - BPON IDENT: identyfikator SYNCH: bajty synchronizacji CRC: reszta kodu CRC BIP: bitowa przeplotowa kontrola parzystości LCF: pole sterowania laserem RXCF: pole sterowania odbiornikiem Bajty pole (Grants 27B + CRC 4B) nagłówek przydział (1-7) Przydział (22-27) Pola wiadomości (1-10) IDENT SYNCH CRC CRC Message_ID Message_PON_ID CRC BIP

19 Format komórki PLOAM przesyłanej w górę - BPON IDENT: identyfikator SYNCH: bajty synchronizacji CRC: reszta kodu CRC BIP: bitowa przeplotowa kontrola parzystości LCF: pole sterowania laserem RXCF: pole sterowania odbiornikiem Bajty pole nagłówek Pola wiadomości (1-10) LCF (1-17) RXCF (1-16) IDENT Message_ID CRC BIP Message_PON_ ID Sławomir Kula IT PW 19

20 Sławomir Kula IT PW 20 Zasięg fizyczny a zasięg logiczny Fizyczny zasięg systemu - maksymalna dopuszczalna długość toru światłowodowego łączącego jednostkę OLT z jednostką Logiczny zasięg systemu - maksymalna dopuszczalna długość toru światłowodowego łączącego jednostkę OLT z jednostką, gdyby pominąć ograniczenia wprowadzane przez warstwę fizyczną. Uwaga: zasięg logiczny nie może być mniejszy niż zasięg fizyczny. W przypadku systemu BPON zasięg fizyczny wynosi 10 albo 20 km a zasięg logiczny 20 km..

21 Sławomir Kula IT PW 21 Systemy i sieci xpon Systemy EPON Ethernet Passive Optical Networks czerwiec 2004, IEEE802.3ah

22 Sławomir Kula IT PW 22 Używane zakresy fal - EPON 80 nm 20 nm [nm] w górę w dół

23 Sławomir Kula IT PW 23 Szybkość transmisji EPON Kierunek transmisji Szybkość transmisji [Mb/s] w dół 1244,16 w górę 1244,16

24 Sławomir Kula IT PW 24 Pasywny rozdzielacz PON TDM OLT Transmisja do abonenta

25 Sławomir Kula IT PW 25 Pasywny rozdzielacz PON TDMA OLT Transmisja do OLT

26 Sławomir Kula IT PW 26 TDMA - diagram czasowy transmisji okres ochronny t AGC t CDR dane t AGC t CDR dane włączanie lasera wyłączanie lasera włączanie lasera wyłączanie lasera

27 Sławomir Kula IT PW 27 Proces pomiaru czasu RTT OLT T1 T1 T2 T3 (T3 T2) T5 T4 czas = T6 T1 T1 (T4 T1) T4 T4 czas zmiana czasu w jednostce na T1 RTT=T2 T1 + T5 T3 = T5 T4

28 Sławomir Kula IT PW 28 Proces autowykrywania jednostek okno wykrywania min RTT max RTT OLT brama wykrywania Slot wykrywania Slot wykrywania Slot wykrywania czas 1 Slot wykrywania czas 2 Slot wykrywania czas n Slot wykrywania czas

29 Sławomir Kula IT PW 29 Proces autowykrywania jednostek okno wykrywania OLT brama wykrywania czas kolizja i j czas czas

30 Sławomir Kula IT PW 30 Proces autoodkrywania jednostek Slot wykrywania opóźnienie losowe żądanie rejestracji dopełnienie do 64 bajtów

31 Sławomir Kula IT PW 31 Systemy i sieci xpon Systemy GPON Gigabit-capable Passive Optical Networks 2003 ITU-T G.984.x

32 Sławomir Kula IT PW 32 GPON a BPON interfejs Ethernet zwiększenie szybkości transmisji zwiększenie bezpieczeństwa ramki GTC (GPON Transmission Convergence) z GEM (GPON Encapsulation Method)

33 Sławomir Kula IT PW 33 Model odniesienia - GPON UNI AF NE /ONT R/S WDM ODN WDM S/R OLT NE SNI Węzeł usługowy System zarządzania AF funkcja adaptacji optyczna jednostka sieciowa optyczne zakończenie linii ODN optyczna sieć dystrybucyjna SNI interfejs usługowy UNI interfejs użytkownika

34 Sławomir Kula IT PW 34 Używane zakresy fal - GPON 100 nm 20 nm jedno włókno [nm] w górę w dół 100 nm dwa włókna [nm] w górę i w dół

35 Sławomir Kula IT PW 35 Szybkość transmisji w sieciach GPON Kierunek transmisji Szybkość transmisji [Mb/s] w dół 2488,32 w górę 1244, ,32

36 Sławomir Kula IT PW 36 Systemy i sieci xpon Systemy 10GPON 10Gigabit-capable Passive Optical Networks 2010 ITU-T G.987.x

37 XGPON1 GPON Sławomir Kula IT PW 37 GPON XGPON1 Używane zakresy fal - 10GPON 5 nm opcja 1 opcja 2 opcja x 1625 [nm] w górę w dół

38 Sławomir Kula IT PW 38 Szybkość transmisji - 10GPON Rodzaj systemu Szybkość transmisji w dół [Gb/s] Szybkość transmisji w górę [Gb/s] XGPON1 10 2,5 XGPON

39 Sławomir Kula IT PW 39 Systemy i sieci xpon Systemy 10GEPON 10Gigabit Ethernet Passive Optical Networks 2009 IEEE 802.3av

40 Sławomir Kula IT PW 40 : Proces standaryzacji Data Przebieg standaryzacji wrzesień 2006 Rozpoczęcie prac nad standardem IEEE 802.3av grudzień styczeń 2009 wrzesień 2009 Draft D 1.0, 2.0 i 3.0 Przyjęcie standardu

41 Sławomir Kula IT PW 41 Używane zakresy fal - 10GEPON 20 nm 5 nm [nm] w górę w dół

42 Sławomir Kula IT PW 42 Szybkość transmisji 10GEPON wraz z EPON Transmisja w dół Transmisja w górę Szybkość transmisji w dół [Gb/s] Szybkość transmisji w górę [Gb/s] 2 ƛ Jedna szybkość 1,25 10,3125 1,25 1,25 1 ƛ (1570- `1580nm) Dwie szybkości 10, ,3125 1,25 10, ƛ Dwie szybkości 1,25 10, ,3125 1,25 1,25 10,3125