GPON

Pasivní optická síť s podporou gigabitu ( GPON ) je technologie telekomunikačního přístupu, která k dosažení předplatitele využívá optické vlákno . Jeho technické normy byly schváleny v letech 2003-2004 ITU-T v doporučeních G.984.1, G.984.2, G.984.3, G.984.4 a G.984.5. Všichni výrobci zařízení jej musí dodržovat, aby byla zajištěna interoperabilita. Jedná se o standardizace sítí PON při rychlostech vyšších než 1 Gbit /s. Následně byla upravena dvě nová doporučení: G.984.6 (rozšíření rozsahu) a G.984.7 (dlouhý dosah).

Cíle

Tento nový standard se objevil za účelem zavedení nových požadavků na síť: ^{[ pochvalné zmínky ]}

• Podpora všech služeb: přenos hlasu ( TDM , SONET i SDH ), Ethernet (10/100 BaseT), ATM ,…
• Maximální dojezd 20 km ]
• Podpora různých datových toků se stejným protokolem, včetně symetrických rychlostí 622 Mbit /s, 1,25 Gbit/s a asymetrických rychlostí 2,5 Gbit/s na downlinku a 1,25 Gbit/s na uplinku.
• End-to-end OAM&P .
• Zabezpečení na úrovni protokolu pro downlink, požadované kvůli multicastové povaze PON.
• Maximální počet uživatelů, kteří mohou viset ze stejného vlákna, je 128 ]

Technické vlastnosti

Informační multiplex

Jak po proudu, tak proti proudu se pohybují po stejném optickém vláknu. K tomu se používá multiplexování WDM ( Wavelength Division Multiplexing ).

Výkon a dosah

Dosah zařízení je dán maximálním útlumem , který je schopen podporovat bez ztráty služby. Maximální útlum podporovaný systémem bude dán maximálním výkonem zaručeným OLT (Optical Line Terminal) mínus minimální výkon, který je ONT (Optical Network Terminal) schopen vnímat. Standard GPON definuje různé typy laserů (měřeno v dBm ):

Po proudu – vysílání

Všechna data jsou přenášena do všech ONT (rozdělovač je pasivní prvek, který jednoduše replikuje vstupní data na všechny výstupy). Každý ONT filtruje přijatá data (uchovává pouze ta, která k němu směřují). Má problém, že provozovatel/uživatel může chtít důvěrnost dat, což je řešeno šifrováním dat.

Upstream – TDMA

Používá se technologie koncepčně podobná TDMA ( Time Division Multiple Access ). OLT řídí upstream kanál a přiřazuje časové sloty ONT. Řízení přístupu k médiím je vyžadováno, aby se předešlo kolizím a distribuovala se šířka pásma mezi uživatele.

Protože optický splitter je pasivní prvek, je nezbytná dokonalá synchronizace upstream paketů, které k němu dorazí, aby mohl tvořit rámec GPON. Je proto nutné, aby OLT znal vzdálenost mezi ONT, aby mohl vzít v úvahu zpoždění.

Identifikace uživatele

Všechny prvky umístěné mezi OLT a ONT (vláknová optika, rozbočovače, rozdělovače a konektory) jsou pasivní prvky, které nevyžadují napájení, ale ani „nereagují“. To znamená, že OLT potřebuje mechanismus, který mu umožní identifikovat každého z uživatelů, které má připojené ke stejnému vláknu. Za tímto účelem byl vytvořen prvek nazvaný sériové číslo ONT ^{[ citation required ]} , který musí být nakonfigurován v OLT i ONT. OLT musí mít záznam o sériových číslech ONT všech uživatelů a ke kterému portu patří (z jakého vlákna visí).

Sériové číslo se skládá z 8 bajtů (64 bitů). První 4 bajty identifikují výrobce a další 4 samotný ONT.

Aby to bylo lépe zvládnutelné, je číslo obvykle převedeno na ASCII (8 znaků ASCII) nebo šestnáctkové (16 hexadecimálních znaků).

Vzdálená konfigurace ONT

Jedním z hlavních problémů, které se v technologii GPON snažily vyřešit, bylo dosáhnout vzdálené správy uživatelského zařízení, protože každá návštěva v domě klienta s sebou nese vysoké ekonomické náklady. To umožňuje snížit provozní náklady.

K tomu byl v rámci standardu GPON vyvinut protokol nazvaný OMCI ( ONT Management and Control Interface ) podle doporučení ITU-T G.984.4 . Tento protokol umožňuje vzdálenou konfiguraci ONT. Pro každý ONT je vytvořen kanál správy mezi OLT a ONT. Zahrnuje správu, výkon, sledování alarmů, poruch a funkcí. Protokol OMCI je jedním ze základních aspektů pro zajištění interoperability mezi výrobci. Existují různé mechanismy pro přenos informací OMCI.

Link Protocols

Standard GPON zvažuje dvě možnosti týkající se protokolů spojení, které lze použít:

• Bankomat : je to ten, který používají APON a BPON, takže je to kontinuální řešení.
• GEM (GPON Encapsulation Method): jedná se o nový protokol definovaný G.984s pro GPON.

Navzdory existenci obou možností se výrobci rozhodli implementovat pouze řešení GEM. Zásobník protokolů by byl následující: Ethernet přes GEM a GEM přes TDM / TDMA

Implementace multicastu

GPON je technologie point-to-multipoint, ve které všichni uživatelé dostávají stejné informace, ale uchovávají pouze to, co je jim určeno. Pokud dva uživatelé požadují stejný televizní kanál, proč bych ho měl posílat dvakrát, když uživatelé obdrží všechny informace?

Multicast je síťový protokol používaný pro televizní vysílání, protože optimalizuje datové toky sítí. Nezaměňujte se službou videa na vyžádání . Tento protokol je integrován v ONT, OLT a dekodérech .

Standard GPON byl navržen tak, že část rámce GPON je vyhrazena pro multicastový provoz , a to takovým způsobem, aby byl přístupný všem uživatelům. Toto je způsob, jak odeslat jednu kopii každého kanálu bez ohledu na uživatele, kteří o to požádají.

Prvky

OLT (Optical Line Termination)

Jedná se o aktivní prvek umístěný v centrálním místě zařízení. Optická vlákna z něj odcházejí k uživatelům (každý OLT má obvykle kapacitu obsloužit několik tisíc uživatelů) ^{[ citace ]} (TPE LINK)

Toto zařízení agreguje provoz přicházející od klientů a směruje jej do agregační sítě . Provádí funkce routeru , aby mohl nabízet všechny služby požadované uživateli.

ONT (Ukončení optické sítě)

Uživatel optické sítě (ONU) v účastnickém terminálu.

ONT ( Optical Network Termination ) je prvek umístěný v domě uživatele, který ukončuje optické vlákno a nabízí uživatelská rozhraní. Tato rozhraní se vyvinula z rychlého ethernetu na gigabitový ethernet spolu s rychlostmi nabízenými uživatelům. V současné době neexistuje interoperabilita mezi prvky, takže musí být od stejného výrobce jako OLT. ^{[ pochvalná zmínka potřebovaný ]} Pracuje se na dosažení interoperability mezi výrobci, což by otevřelo trh a snížilo ceny (situace, kterou v současnosti dosahují technologie XDSL ). ^{[ vyžaduje citaci ]}

Detail konektorů ONT

V případě venkovních ONT musí být připraveny odolat nepřízni počasí a bývají vybaveny bateriemi. Existuje široká škála ONT v závislosti na nabízených službách a rozhraních nabízených uživateli:

• Rozhraní, která mohou dosahovat rychlosti až 1 Gbit/s. Obvykle je používají domácí uživatelé a společnosti k nabízení připojení k internetu a služeb IPTV .
• Rozhraní RJ11, která se používají pro připojení analogových telefonů a nabízí hlasové služby.
• Rozhraní E1 nebo STM-1 pro poskytování specifických služeb společnosti.

Pro rozvoj trhu je zásadní navrhnout standard interoperability mezi různými výrobci OLT a ONT, kde studie z roku 2013 ukázala, že interoperabilita byla druhým nejdůležitějším kritériem výběru (31 %) po ceně (41 %). ]

MDU (Multi Dwelling Unit)

Umožňuje nabízet službu více uživatelům ve srovnání s ONT, které poskytují službu jednomu klientovi. Existuje několik modelů MDU , mezi nimiž vynikají tyto dva: ]

• XDSL MOU:

Ukončuje optické vlákno, které přichází z telefonní ústředny. K nabízení služeb uživatelům využívá technologii XDSL . Jsou integrovány do skříně, která je umístěna ve společném prostoru budovy, se snadným přístupem k měděným párům, které se dostávají do pater. Základní výhodou, kterou nabízejí oproti ONT, je to, že umožňují použití vertikálních měděných sítí, které existují v budovách. Nevýhodou je, že mají všechna omezení xDSL technologií. ^{[ vyžaduje citaci ]}

• MDU s rychlým nebo Giga ethernet rozhraním:

Jsou vybaveny velkým množstvím ethernetových rozhraní a mohou sloužit jak budově, která je propojena UTP kabelem, nebo firmě.

Aplikace

• Fiber to X (FTTX)

• Regulováno FSAN
• Dosah: Ve vrstvě TC G-PON je maximální logický dosah definován na 60 km, přičemž maximální rozdíl vzdálenosti vlákna mezi nejvzdálenější a nejbližší ONU by měl být 20 km. ]

• Ethernet v první míli (EFM) (síťové spojení mezi objektem zákazníka a centrálou).

• Regulováno IEEE 802.03ah
• Dosah: 750 m – 2,7 km
• digitální televizní distribuce

Nabízené služby

GPON je velmi výkonný, ale zároveň velmi složitý standard pro implementaci, který nabízí:

• Globální podpora více služeb: včetně hlasu ( TDM , SONET , SDH ), Ethernet 10/100 Base T, ATM , Frame Relay a mnoha dalších
• Fyzický dosah 20 km
• Podpora různých přenosových rychlostí, včetně symetrického provozu 622 Mbit/s, symetrického provozu 1,25 Gbit/s a asymetrického 2,5 Gbit/s downstream a 1,25 Gbit/s upstream.
• Podpora různých přenosových rychlostí včetně symetrického provozu 622 MB/s, symetrického provozu 1 250 MB/s a symetrického provozu 2 500 MB/s
• Důležitá zařízení pro správu, provoz a údržbu, od hlavní stanice OLT až po uživatelské zařízení ONT.
• Zabezpečení na úrovni protokolu (šifrování) díky multicastové povaze protokolu.

Přehled hlavních parametrů

Architektura	Vrchol sestupného toku	Vrcholový vzestup průtoku	štípačka	Standardní protokol	Organismus
GPON	2,5 Gbit/s	1,25 Gbit/s	1x128	Bankomat G.984	ITU-T

Závěry a výhledy do budoucna

Většina dnešních velkých operátorů se rozhodla pro technologii GPON. V roce 2007 provedlo mnoho operátorů „pilotní testy“ s malým počtem uživatelů. Cílem těchto testů bylo začít odhalovat obtíže práce s vláknovou optikou. V průběhu roku 2008 se očekává „masivní“ spuštění služeb přes GPON. Například Verizon očekává, že bude mít v roce 2008 připojeno 6 milionů domácností (18 milionů do roku 2010) a France Telecom v roce 2008 připojí 200 000 uživatelů. V Argentině začal od roku 2010 používat tento typ technologie Telmex; K dnešnímu dni jej může používat více než 30 000 uživatelů a pokrývá více než 5 provincií v této zemi. V roce 2012 v Cali (Kolumbie) zahájila veřejná telekomunikační společnost Emcali službu IPTV přidanou k hlasovému a širokopásmovému internetu pomocí ADSL na této platformě, čímž dosáhla svých téměř 400 000 klientů v metropolitní oblasti. Ve Španělsku na začátku roku 2013 obsluhoval Movistar touto technologií přibližně 350 000 zákazníků, přičemž v prvním čtvrtletí roku 2014 jich bylo 701 000, což je prakticky dvojnásobek oproti předchozímu roku. ​Uruguay zahájila nasazení v roce 2012, aby dosáhla všech domácností v zemi pomocí optických vláken a v roce 2014 oslovila více než 60 % svých zákazníků. ^{[ citace ]} V roce 2017 na Kanárských ostrovech (Španělsko) zahájila telekomunikační společnost službu GPON, která nabízí globální návrhy pro hotelové řetězce ve Španělsku, od instalace vysokorychlostních optických linek až po údržbu pro správný provoz všech systémů. vždy pomocí jediného optického kabelu k poskytování IP služeb (hlas, IPTV, WIFI, video dohled) s přenosovou rychlostí 2,5 gigabitu. Konečným výsledkem pro hotely je infrastruktura a služby, které pokrývají všechny aktuální potřeby jejich klientů. Navíc zvýšení spokojenosti během pobytu hostů a tím i ziskovosti hotelové společnosti díky dobrému skóre a loajalitě jejích hostů.

Viz také

• terminál optické sítě
• 10G-PON

Externí odkazy

• Doporučení ITU-T G.984.1
• Doporučení ITU-T G.984.2
• Doporučení ITU-T G.984.3
• Doporučení ITU-T G.984.4
• Doporučení ITU-T G.984.5
• Příručka pro implementátory pro doporučení ITU-T G.984.3
• GPON pro hotely
• Vlákno pro každý hotelový pokoj s GPON