Přístupové sítě. Druhy optických a hybridních sítí. Uspořádání metalických přípojek. Rozdělení optických přístupových sítí. FTTEx

Transkript

1 Přístupové sítě Ing. Jiří Vodrážka, Ph.D. Katedra telekomunikační techniky ČVUT-FEL Druhy optických a hybridních sítí Podle místa ukončení optického vlákna (Fibre to the ): Až do účastnické zásuvky (PON, AON): FTTH (Home), FTTU (User) FTTO (Office) Do rozvaděče (typicky CATV, VDSL): FTTB (Building), FTTP (Premises) FTTC (Curb) FTTcab (Cabinet) K ústředně (typicky ADSL, SHDSL) FTTExch (Exchange) Přístupové sítě 1 Přístupové sítě 6 Uspořádání metalických přípojek Uspořádání kombinované metalicko-optické sítě U ADSL a VDSL možnost zachování původní telefonní nebo ISDN přípojky (rozbočovač - splitter) FTTEx VDSL FTTCab VDSL2 ADSL2+ VDSL2 EoSDH 0,8 km - 25 / 25 Mbit/s ADSL2+ 1,8 km - 10 / 1 Mbit/s ADSL 10GbE 0,5 km - 50 / 50 Mbit/s 1 km - 20 / 1 Mbit/s 3 km - 2 / 2 Mbit/s SHDSL 3 km - 2 / 0,5 Mbit/s Max. 10 km - 1 / 1 Gbit/s FTTB 0,3 km / 100 Mbit/s Přístupové sítě 7 Přístupové sítě 8 Nárůst požadavků na přenosovou rychlost V páteřní síti výhradně optická vlákna s vlnovým multiplexováním WDM n x 100 Gbit/s Snižování významu metalického vedení Poslední šance přípojky VDSL2 s modulací VDMT Uplatňování optických vláken v přístupové síti 10GbE FTTH 1310 nm 1490 nm splitter PON aktivní AON Rozdělení optických přístupových sítí Mnohabodové PMP sítě OAN pasivní PON TDM FDM CWDM APON GPON EPON Optické prostředky vláknové Bod-bod P2P směrové spoje - FSO max. 10 (20) km - 1 / 1 Gbit/s - sdíleno Přístupové sítě 9 Přístupové sítě 10

2 Dělení optických sítí Optické přípojky bod-bod Mnohabodové optické sítě Aktivní(AON) Pasivní (PON) TDM (TDMA) ITU-T:» APON (BPON)» GPON» XG-PON IEEE:» EPON (GEPON)» 10GEPON WDM (WDMA) Hlavní znaky a funkční celky PON Sdílené přenosové médium Optická distribuční síť (Optical Distribution Network ODN), soubor optických přenosových prostředků (opt. vlákna, splittery, spojky, konektory) Zařízení v pasivní optické síti Optické linkové zakončení (Optical Line Termination OLT) Optická ukončující jednotka (Optical Network Termination ONT) - účastnické rozhraní Optická síťová jednotka (Optical Network Unit ONU), rozhraní mezi optickou a metalickou částí přístupové sítě Přístupové sítě 14 Jednostupňové rozbočení např. 1:8 OLT ONT 8 Základy PON - topologie ONT 1 Dvoustupňové rozbočení např. 1:4 / 1: nm 1550 nm OLT ONT 1 Schéma přenosu Obousměrný přenos dvojice vláken (méně časté) dvojice vlnových délek Zdvojnásobení dělicího poměru útlum 3 db 1:8 9 db; 1:16 12 db; 1:32 15 db ONT 16 Přístupové sítě 15 Přístupové sítě 17 Ve sdíleném prostředí nutno řešit: Přidělování kapacity jednotkám v obou směrech přenosu (vč. QoS) Rozdílnou dobu šíření k ONU časování, předcházení kolizí - ochranné intervaly Rozdílné útlumy k ONU nastavení vysílacích výkonů Přidávání a odebírání ONU za provozu Šifrování dat Komunikace koncových jednotek na principu Master Slave pro služební informace využití buněk PLOAM, rozšířeného záhlaví (B/GPON), ethernet rámce (EPON) 1. Jednotka OLT dotaz, příkaz Jednotka ONU odpověď proces ONU discover, proces ranging, 2. Jednotka ONU žádost, dotaz Jednotka OLT odpověď Jednotka ONU vysílání proces žádosti pro vysílání Přístupové sítě 19

3 PON - ITU-T APON (ATM) (G až 8), BPON (Broadband) ATM, až 32 účastníků 155 nebo 622 Mbit/s / 155 Mbit/s útlum 5-20 db (třída A), db (B), db (C) GPON (Gigabit) (G až 4) GEM (GPON Encapsulation Mode) / ATM 2488 Mbit/s /1244 nebo 2488 Mbit/s až 64 (128) účastníků útlum 5-20 db (třída A), db (B), db (C) XG-PON (G.987) 10 Gbit/s Využití spektra Vlnové délky - WDD 1260 až 1360 nm upstream (oba směry 2 vlákna) 1480 až 1500 nm downstream Dále volitelně zavedeno u BPON 1539 až 1565 nm -maximálně kanálů DWDM (odstup kanálů cca 0,8 nm) pro okruhy STM-1; 4; 16 nebo GbE (gigabitový Ethernet) 1550 až 1560 nm distribuce videosignálu XG-PON 1260 až 1280 nm upstream 1575 až 1580 nm downstream Přístupové sítě 20 Přístupové sítě 21 Další vlastnosti GPON Korekce chyb - FEC (Reed-Solomon) RS (255,239) Šifrování v sestupném směru AES (Advanced Encryption Standard) - bloková šifra délky 16 B - klíče typicky 128, 192 nebo 256 bitů Možnost zálohování - ochranného přepínání: 1+1, 1:1, M:N manuálně nebo automaticky Další generace XG-PON Koexistence s GPON WDM Podpora emulace okruhů (E1), Ethernet, VoIP, IPTV Varianty rychlostí XG-PON1 10 / 2,5 Gbit/s XG-PON2 10 / 10 Gbit/s Úspora energie (sleep mode) Útlumové třídy N db N db E Základní rozbočení 1:64, rozšiřitelné až na 1:128, 256 (extra rozbočení na straně OLT nebo ONU) Základní přehled EFM Ethernet v přístupové síti EFM IEEE 802.3ah - EFM (Ethernet in the First Mile) EFMC (Copper) EFMF (Fiber) P2P bod-bod EPON - sdílená kapacita Přenosové rychlosti 100 Mbit/s (10 Mbit/s EFMC) 1 Gbit/s 10 Gbit/s Přístupové sítě 30 Přístupové sítě 31

4 Bod bod (P2P) 10 km 6 db (MM 550 m) 100BASE-BX10-1 SM vlákno (1310 / 1550 nm) 100BASE-LX10-2 SM vlákna (1310 nm) 1000BASE-BX10-1 SM vlákno (1310 / 1490 nm) 1000BASE-LX10-2 SM vlákna (1310 nm) EPON 1000BASE-PX10 - PMP - 1 SM vlákno do 10 km 1000BASE-PX20- PMP - 1 SM vlákno do 20 km EFMC 10PASS-TS - 10 až 100 Mbit/s 1 pár (VDSL) 750 m 2BASE-TL - 2 až 5,696 Mbit/s 1 pár (SHDSL) - 2,7 km Hybridní přístupová síť EFM EPON VDSL SHDSL Přístupové sítě 32 Přístupové sítě 33 Specifikace EPON Rychlost 1 Gbit/s Označení 1000BASE-PX jmenovitá přenosová rychlost 1250 Mbit/s upstream 1310 nm, downstream 1490 nm Typ 1 do 10 km (5-20 db) rozbočení 1:16 Typ 2 do 20 km (10-24 db) rozbočení i větší (1:32) Dynamické přidělování přenosové kapacity Emulace komunikace bod-bod i multicast Základní EPON rámec ve směru sestupném rámce následují jeden po druhém na základě cílové adresy jednotka ONU vybere jí určené rámce ve vzestupném směru jsou mezi jednotlivými rámci vloženy ochranné intervaly rámce služební - 64 B, uživatelské B (VLAN až 1522 B) Přístupové sítě 40 Přístupové sítě 41 Hlavní znaky EPON Komunikace master (OLT) slave (ONU) Podpora Point to Point Emulation (P2PE) OLT podporuje více LLID (Logical Link ID) a MAC klientů Podpora přenosu typu broadcast Dynamické přidělování kapacity - MPCP (Multi-Point Control Protocol) Podpora jednotného časování (32 bit timestamp) Podpora automatického přidávání ONU (discover processing) Zabezpečení FEC volitelně RS(255, 239) max. BER 10-4 Šifrování AES Přidělování kapacity MPCP (Multi-Point Control Protocol) GATE/REPORT Přístupové sítě 43

5 Porovnání PON Logická/fyzická 60/20 GPON maximální 10 EPON 1000BASE-PX10 vzdálenost [km] 20 EPON 1000BASE-PX20 Rozbočení 16/32/64 (128) GPON 16 EPON 1000BASE-PX10 16/32 EPON 1000BASE-PX20 Útlum ODN Třída A 5-20 GPON [db] B C ,5 20 EPON 1000BASE-PX ,5 24 EPON 1000BASE-PX20 Varianty 10GEPON Standard IEEE 802.3av (2009) Asymetrická (10 Gbit/s downstream + 1 Gbit/s upstream) Symetrická (10 Gbit/s downstream + 10 Gbit/s upstream) Vzdálenosti a rozbočení jako 1 Gbit/s navíc: Překlenutelný útlum 29 db 10/20km rozbočení 1:32 Pevné rychlosti na rozhraní (podpora 1 i 10G pomocí WDM) 10G symetricky - 10GBASE-PR 10G DS, 1G US - 10GBASE-PRX Dvourychlostní mód (dual-rate-burst mode) Přístupové sítě 47 Přístupové sítě 51 10GEPON EPON Shrnutí GPON vs. EPON standard přenosová rychlost na fyzické vrstvě kódování užitečná přenosová rychlost vlnové délky [nm] zabezpečení FEC IEEE 802.3av (2009) 10,3125 Gbit/s 1,25 Gbit/s 64B/66B (3%) symetricky 10/10 Gbit/s asymetricky 10/1 Gbit/s sestupný směr vzestupný směr nebo povinné RS(255, 223) IEEE 802.3ah (2004) 1,25 Gbit/s 8B/10B (20%) symetricky 1/1 Gbit/s sestupný směr vzestupný směr volitelné RS(255, 239) GPON standardizace Telco (FSAN, ITU-T) EPON standard Ethernet - EFM (IEEE) GPON kontinuální isochronní přenos EPON dávkový provoz (burst mode) GPON podpora různých služeb různými formáty dat EPON veškerý přenos přes Ethernet GPON komplexnější řešení, vyšší rychlost, více útlumových tříd a účastníků EPON jednodušší, levnější komponenty snazší začlenění do sítě EPON -větší režie oproti GPON Náskok IEEE ve variantě 10 Gbit/s 54 Předpověď vývoje