Σχεδιασμός και Υλοποίηση Πρωτοκόλλου mac για Παθητικά Οπτικά Δίκτυα gpon




старонка3/25
Дата канвертавання24.04.2016
Памер2.32 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   25

1.3 Φυσικό υπόστρωμα και πολυπλεξία


Σε ένα PON η ανταλλαγή δεδομένων γίνεται μεταξύ του Οπτικού Τερματιστή Γραμμής (Optical Line Termination – OLT) και μιας Οπτικής Μονάδας Δικτύου (Optical Network Units – ONU) ή ενός Οπτικού Τερματιστή Δικτύου (Optical Network Termination – ONT). Η ανταλλαγή δεδομένων σε ένα PON είναι σημείου προς πολλαπλά σημεία για το ρεύμα καθόδου, δηλαδή μετάδοση από το OLT στο ONU, ενώ είναι πολλαπλών σημείων προς σημείο για το ρεύμα ανόδου. To OLT αποτελεί το σημείο προσαρμογής μεταξύ του PON και του δικτύου κορμού, που μπορεί να είναι IP, ATM ή SONET και βρίσκεται στο κέντρο μεταγωγής. To ONT βρίσκεται στο κτήριο του συνδρομητή και αποτελεί τον τερματιστή του δικτύου (FTTH, FTTB), όμως πιο συνηθισμένη είναι η χρήση ONU (FTTC), η οποία μπορεί κατόπιν να παρέχει σημεία προσαρμογής για να υποστηρίξει περισσότερους από ένα χρήστη και έτσι είναι πιο συμφέρουσα οικονομικά.

Ένα δίκτυο πρόσβασης που βασίζεται σε PON έχει να αντιμετωπίσει διάφορες προκλήσεις κατά το σχεδιασμό του, ανεξαρτήτως της φυσικής του τοπολογίας, δένδρου, αστέρα κ.τ.λ. Το πρώτο βήμα είναι η επιλογή του πρωτοκόλλου που θα χρησιμοποιηθεί για το στρώμα δεδομένων. Υπάρχουν τρεις διαφορετικές επιλογές : SONET, ATM, Ethernet, τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των οποίων φαίνονται στον πίνακα 2.




Πρωτόκολλο

Πλεονεκτήματα

Μειονεκτήματα

SONET

Ανοχή στα λάθη

Διαχείριση λαθών

Χρησιμοποιείται σε πολλά δίκτυα


Ακριβό υλικό (hardware)

Μεγάλο κόστος για τοπικό βρόχο

Μη αποδοτικό για κίνηση δεδομένων


ATM

Είναι δυνατή η παροχή διαφορετικών QoS (Quality of Service) και εγγυημένου εύρους ζώνης στα δεδομένα που υπάρχουν στο OLT και στο ONU ώστε να είναι εφικτή η μετάδοση δεδομένων πραγματικού χρόνου.

Επειδή τα δεδομένα τόσο στο OLT όσο και στο ONU είναι σε πακέτα IP, για τη μεταφορά μέσω PON είναι απαραίτητος ο τεμαχισμός των πακέτων και η επανασυναρμολόγησή τους στο άλλο άκρο. Αυτό δημιουργεί επιπρόσθετο κόστος και πολυπλοκότητα στο δίκτυο.

Ethernet

Είναι αποδοτικό στη μεταφορά πακέτων IP.

Διαδεδομένο και φθηνό υλικό.

Υποστηρίζει διάφορους ρυθμούς μεταφοράς δεδομένων (100Mbps, 1Gbps, 10 Gbps)


Απαιτεί την ανάπτυξη τεχνικών QoS για τη μεταφορά δεδομένων πραγματικού χρόνου.

Πίνακας 2 – Σύγκριση πρωτοκόλλων στρώματος δεδομένων

Ένα δεύτερο ζήτημα είναι ο διαχωρισμός των προς τα άνω καναλιών (από τα ONU στο OLT), ώστε να μην έχουμε σύγκρουση στην περίπτωση που δύο ONU μεταδώσουν σε τέτοιες χρονικές στιγμές που τα δεδομένα τους θα φτάσουν ταυτόχρονα στο OLT. Υπάρχουν τρεις δυνατοί τρόποι για την πολυπλεξία των δεδομένων: η πολυπλεξία μήκους κύματος (WDM), η πολυπλεξία χρόνου (TDM) και η πολυπλεξία κώδικα (CDM). Στον πίνακα 3 φαίνονται τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα καθεμιάς μεθόδου.






Πλεονεκτήματα

Μειονεκτήματα

WDM

Παρέχει υψηλό εύρος ζώνης

Είναι εύκολο στην υλοποίηση



Υψηλό κόστος, αφού κάθε ONU πρέπει να έχει ένα διαχωριστή μήκους κύματος.

Δυσκολία αναβάθμισης, αφού το OLT έχει ένα πίνακα αντιστοίχησης για κάθε μήκος κύματος με κάθε ONU. Η προσθήκη ενός ONU θα ήταν δύσκολη.



TDM

Επιτρέπει σε κάθε ONU να χρησιμοποιεί ένα κλάσμα της χωρητικότητας του δικτύου.

Μόνο ένας μεταδότης είναι απαραίτητος στο OLT ανεξαρτήτως του αριθμού των ONU.



Μεγαλύτερη πολυπλοκότητα από το WDM.

Απαιτεί τον συγχρονισμό των ONU.



CDM

Δεν υπάρχει περιορισμός στον αριθμό των χρηστών.

Παρέχει ασφάλεια.



Οι παρεμβολές μεταξύ διαφορετικών καναλιών αυξάνονται όσο αυξάνουν οι χρήστες.

Το υλικό πρέπει να έχει τη δυνατότητα να χειριστεί ρυθμούς δεδομένων πολύ υψηλότερους από αυτούς των χρηστών.



Πίνακας 3 – Σύγκριση τεχνικών πολυπλεξίας

1.4 Τεχνολογίες Οπτικών Παθητικών Δικτύων

1.4.1 APON

1.4.1.1 Χαρακτηριστικά και λειτουργία


Ο συνδυασμός της τεχνολογίας ΡΟΝ με τον ασύγχρονο τρόπο μεταφοράς (ΑΤΜ) αναπτύχθηκε το 1995 από την FSAN, διότι θεωρήθηκε τότε ως η πιο πολλά υποσχόμενη τεχνολογία για να ικανοποιηθούν οι απαιτήσεις σε υπηρεσίες των διαφόρων χρηστών, οπότε δημιουργήθηκαν τα APON τα οποία υποστήριζαν διάφορες αρχιτεκτονικές όπως τις FTTH, FTTB/C και FTTH/CAB. Η θεώρηση αυτή βασίστηκε στο γεγονός ότι εκείνη την εποχή οι λογικότερες και πιο συμφέρουσες επιλογές ήταν για τον τρόπο μεταφοράς δεδομένων ο ΑΤΜ και για την τοπολογία των δικτύων πρόσβασης τα δίκτυα ΡΟΝ. Ο ΑΤΜ θεωρείτο ο καταλληλότερος για να υποστηρίξει πολλαπλά πρωτόκολλα και τα ΡΟΝ η οικονομικότερη ευρυζωνική οπτική λύση. Η πρόταση της FSAN έγινε αποδεκτή ως πρότυπο από την ITU και περιγράφεται στο ITU-T Rec.G.983, όπου δίνονται οι προδιαγραφές για την αρχιτεκτονική, τον εξοπλισμό και τη διαστρωμάτωση του APON, και συγκεκριμένα η περιγραφή του υποστρώματος σύγκλισης μετάδοσης δεδομένων και του φυσικού υποστρώματος.

Στο ΑΡΟΝ με κριτήρια την απλότητα και το κόστος επιλέχθηκαν η τεχνική TDM για την προς τα κάτω (downstream) ζεύξη και για την πολλαπλή προσπέλαση στο μέσο για την προς τα άνω (upstream) ζεύξη η TDMA τεχνική. Στo σχήμα 5 φαίνονται τα βασικά στοιχεία του δικτύου: OLT, ONU/ONT και παθητικός οπτικός διαιρέτης. Στο ΑΡΟΝ μία οπτική ίνα διαιρείται παθητικά μέχρι και

64 φορές με αποτέλεσμα 64

ONU/ΟΝΤ να μοιράζονται τη σχήμα 5 – Ρεύμα ανόδου – καθόδου δικτύου APON

χωρητικότητα της. Η παθητική διαίρεση επιτρέπει στους χρήστες να μοιράζονται το εύρος ζώνης και κατ’ επέκταση το κόστος. Το κόστος μειώνεται ακόμα περισσότερο με την ελάττωση του αριθμού των οπτο-ηλεκτρονικών στοιχείων που απαιτούνται για το OLT δεδομένου ότι μία διεπαφή μοιράζονται περισσότερα του ενός ONU/ΟΝΤ.

Το ΑΡΟΝ χρησιμοποιεί τοπολογία διπλού αστέρα. Ο πρώτος αστέρας βρίσκεται στο OLT όπου η διεπαφή του δικτύου ευρείας ζώνης για τις υπηρεσίες διαιρείται λογικά και οδηγείται στη διεπαφή ΑΤΜ-ΡΟΝ. Ο δεύτερος αστέρας υλοποιείται στον διαιρέτη όπου η πληροφορία διαιρείται παθητικά και οδηγείται σε κάθε ΟΝΤ. To OLT, που τοποθετείται στο κέντρο μεταγωγής, είναι το σημείο διασύνδεσης μεταξύ του Δικτύου Πρόσβασης και των σημείων υπηρεσιών στο δίκτυο κορμού (backbone). Όταν δεδομένα από το δίκτυο φθάνουν στο OLT οδηγούνται στον παθητικό διαιρέτη χρησιμοποιώντας την τεχνική TDM. To OLT λειτουργεί ως ΑΤΜ τελικός μεταγωγέας με ΑΤΜ-σύγχρονη οπτική (SONET) διεπαφή από την πλευρά του δικτύου κορμού και ΑΤΜ-ΡΟΝ διεπαφή από την πλευρά του συνδρομητή.

Το κάθε ΟΝΤ φιλτράρει τα κελιά που φθάνουν και ανακτά μόνο αυτά που προορίζονται για αυτό. Κάθε κελί έχει ένα 28-bit πεδίο που καθορίζει τις τιμές που αφορούν στη νοητή διαδρομή και στο νοητό δίαυλο, που αναφέρονται ως VPI/VCI. Κάθε OLT αρχικά στέλνει ένα μήνυμα στο ΟΝΤ για να το προετοιμάσει να δεχτεί κελιά με συγκεκριμένες τιμές VPI/VCI. Τα πεδία VPI/VCI, της επικεφαλίδας του πακέτου ΑΤΜ, χρησιμοποιούνται για την επίτευξη της πολυπλεξίας πακέτων σε μια κοινή ζεύξη.

Δεδομένου ότι κατά το upstream κανάλι χρησιμοποιείται το πρωτόκολο TDMA, κάθε ΟΝΤ πρέπει να είναι συγχρονισμένο χρονικά με κάθε άλλο ΟΝΤ. Αυτό πραγματοποιείται με μία διαδικασία που ονομάζεται αποστασιομέτρηση (ranging) των ONU και βασίζεται στη λογική ότι το OLT πρέπει να καθορίσει πόσο μακριά του βρίσκεται το κάθε ΟΝΤ έτσι ώστε να του παραχωρήσει τη βέλτιστη χρονική σχισμή μέσα στην οποία θα πρέπει να εκπέμψει για να αποφευχθούν προβλήματα συγκρούσεων μετάδοσης. Στη συνέχεια το OLT στέλνει μήνυμα παραχώρησης μέσω των κελιών διαχείρισης PLOAM του φυσικού επιπέδου για να αναθέσει στο κάθε ΟΝΤ συγκεκριμένες χρονικές σχισμές. Τέλος το ΟΝΤ προσαρμόζει τη διεπαφή υπηρεσιών σε ΑΤΜ και στη συνέχεια για την επικοινωνία με το OLT θα χρησιμοποιήσει τη τεχνική TDMA.

Στο ΑΡΟΝ χρησιμοποιείται μία οπτική ίνα τόσο για το upstream όσο και για το downstream κανάλι οπότε χρησιμοποιούνται δύο μήκη κύματος-1550 nm για το downstream κανάλι και 1310nm για το upstream κανάλι. Συμπληρωματικά αναφέρουμε ότι θα ήταν δυνατό να χρησιμοποιηθεί ένα μήκος κύματος η επιλογή όμως για δύο παρέχει καλύτερη οπτική απομόνωση για τους πομπούς και τους δέκτες laser και εξαλείφει την ανάγκη των ακριβών διαιρετών δέσμης φωτός.

Τα κελιά ΑΤΜ μετατρέπονται απευθείας σε οπτικό κύμα και στέλνονται στο δίκτυο PON. Αυτό επιτυγχάνεται με τον κατάλληλο ηλεκτροοπτικό εξοπλισμό, ειδικό για τη μετάδοση κίνησης σε ταχύτητες Mbit/sec. Επιπλέον δεδομένου ότι υπάρχουν καθοδικά κανάλια κοινοποίησης (broadcast channels) στα ΡΟΝ χρησιμοποιούνται τεχνικές κρυπτογράφησης για να επιτευχθεί ασφάλεια.

Το ΑΡΟΝ δεν εξαρτάται από τις διάφορες υπηρεσίες με αποτέλεσμα να μπορούν να υλοποιηθούν τόσο οι κλασικές όσο και μελλοντικές υπηρεσίες. Ενδεικτικά αναφέρουμε ότι μπορεί να μεταφέρει πακέτα Ethernet και να υποστηρίζει T1.

Τέλος, θα πρέπει να αναφερθούμε στον όρο Broadband PON (BPON) που με την πάροδο του χρόνου εισήχθη και χρησιμοποιείται, είναι ταυτόσημος με τον όρο ΑΡΟΝ με τη μοναδική διαφοροποίηση ότι περιγράφονται δίκτυα που έχουν τη δυνατότητα να υποστηρίζουν επιπλέον ευρυζωνικές υπηρεσίες , όπως υπηρεσίες video.

1.4.1.2 Οφέλη των ΑΡΟΝ


Η συντήρηση της οπτικής ίνας είναι οικονομικότερη από αυτή των συστημάτων που βασίζονται στο χαλκό με αποτέλεσμα οι παροχείς να μειώνουν το κόστος και να αυξάνεται το κέρδος τους ή να έχουν τη δυνατότητα να χαμηλώνουν τις τιμές με αποτέλεσμα να γίνονται πιο ανταγωνιστικοί.

Στα ΑΤΜ-ΡΟΝ οι οπτικές διεπαφές βρίσκονται στα OLT οπότε μία μόνο ίνα χρησιμοποιείται για να εξυπηρετήσει μέχρι 64 τελικές τοποθεσίες χρηστών. Συνεπώς έχουμε μείωση των οπτικών διεπαφών από 64 σε 1 σε σχέση με τα σημείο – προς – σημείο (point-to-point) οπτικά συστήματα.

Ένα ακόμα πλεονέκτημα είναι ότι στα ΑΡΟΝ πραγματοποιείται συσσώρευση κελιών ΑΤΜ στα OLT. Η συσσώρευση αυτή επιτρέπει στους παροχείς να εξυπηρετούν πολύ περισσότερους χρήστες από ότι στην περίπτωση που θα χρησιμοποιούνταν μόνο τεχνικές βασισμένες στο TDM. Έχει υπολογιστεί ότι η τεχνολογία ΑΡΟΝ μπορεί να είναι από 20 έως 40 τα εκατό οικονομικότερη από συστήματα πρόσβασης με κυκλώματα. Η οικονομία οφείλεται στην προαναφερθείσα συγκέντρωση του ΑΤΜ και τη στατιστική πολυπλεξία σε συνδυασμό με την από κοινού χρήση των ενεργητικών όπτο-ηλεκτρονικών εξαρτημάτων μεταξύ των διαιρετών.

Επιπλέον επειδή τα ΟΝΤ μοιράζονται την ίδια ίνα και οπτικό διαιρέτη, μοιράζονται κατ’ επέκταση και το εύρος ζώνης οπότε με κατάλληλα δυναμικής ανάθεσης του εύρους ζώνης πρωτόκολλα είναι δυνατό να εξυπηρετεί ο παροχέας ακόμα περισσότερους χρήστες.

Το ΑΡΟΝ έχει ως πυρήνα την τεχνολογία ΑΤΜ συνεπώς ένα απλό σύστημα διαχείρισης μπορεί να προβλέψει το απαιτούμενο εύρος από άκρο σε άκρο. Ακόμα κρίνεται εύκολη η αύξηση του εύρους ζώνης μιας δεδομένης ζεύξης αν αυτό απαιτηθεί μελλοντικά. Επιπλέον μπορεί να εξυπηρετήσει σχεδόν κάθε επιθυμητή υπηρεσία.

Τέλος τα ενεργητικά εξαρτήματα του ΑΡΟΝ τοποθετούνται στο κτήριο του πελάτη ή στο κέντρο μεταγωγής και όχι σε εξωτερικά εγκατεστημένα τερματικά. Με τον τρόπο αυτό εξαλείφονται οι δαπάνες για συστήματα εφεδρικών μπαταριών και τα ενεργητικά στοιχεία που πρέπει να είναι ανθεκτικά στις μεγάλες μεταβολές της θερμοκρασίας ([eLUM 00]).


1.4.2 ΕΡΟΝ

1.4.2.1 Χαρακτηριστικά και λειτουργία


Με το πέρασμα του χρόνου το ΑΡΟΝ θεωρήθηκε ως ακατάλληλη λύση για τον τοπικό βρόχο εξαιτίας της αδυναμίας του να υποστηρίξει υπηρεσίες video, το ανεπαρκές του εύρος, την πολυπλοκότητά του και το κόστος του. Η ευρεία χρήση του Ethernet έδινε την εντύπωση ότι η χρήση των Ethernet-ΡΟΝ (ΕΡΟΝ) θα εξάλειφε την ανάγκη για μετατροπή από ΑΤΜ σε ΙΡ πρωτόκολλο στην σύνδεση WAN/LAN. Οι κατασκευαστές ΕΡΟΝ εστίαζαν αρχικά στην ανάπτυξη FTTB και FTTC λύσεων με μακροπρόθεσμο στόχο την ανάπτυξη μίας FTTΗ λύσης για τη διανομή δεδομένων, video και φωνής πάνω από την ίδια πλατφόρμα. Το ΕΡΟΝ παρέχει μεγαλύτερο εύρος ζώνης, ελάττωση κόστους και ευρύτερες υπηρεσίες από το ΑΡΟΝ ενώ η αρχιτεκτονική του είναι παρόμοια και κληρονομεί πολλά χαρακτηριστικά του G.983 που αφορά στα ΑΡΟΝ.

Η κύρια διαφορά μεταξύ ΑΡΟΝ και ΕΡΟΝ είναι ότι τα δεδομένα στο ΕΡΟΝ μεταφέρονται σε πακέτα μεταβλητού μήκους ως και 1518 bytes σύμφωνα με το πρωτόκολλο της ΙΕΕΕ 802.3 για το Ethernet. Ενώ στο ΑΡΟΝ σε κελιά ΑΤΜ των 53 bytes όπως επιβάλλεται από το πρωτόκολλο ΑΤΜ, αυτό έχει ως αποτέλεσμα να είναι δύσκολη και όχι αποδοτική η μεταφορά σε ένα δίκτυο ΑΡΟΝ κίνησης που βασίζεται στο ΙΡ όπου τα δεδομένα χωρίζονται σε πακέτα μεταβλητού μήκους ως και 65535 bytes. Για να μεταφερθεί η ΙΡ κίνηση στο ΑΡΟΝ τα πακέτα θα πρέπει να κατατμηθούν σε κομμάτια των 48-bytes και στο κάθε ένα από αυτά να προσαρτηθεί επικεφαλίδα ΑΤΜ των 5-bytes. Η διαδικασία αυτή είναι χρονοβόρα, πολύπλοκη και προσθέτει επιπλέον κόστος στα ΟΝΤ και OLT. Επιπλέον για κάθε τμήμα δεδομένων των 48-bytes έχουμε σπατάλη εύρους 5-bytes. Αντίθετα το Ethernet είναι φτιαγμένο για να καλύψει κίνηση ΙΡ και μειώνει δραστικά τις επικεφαλίδες σε σχέση με το ΑΤΜ.

Στο ΕΡΟΝ η διαδικασία εκπομπής δεδομένων προς τα κάτω από το OLT στα ONU είναι διαφορετική από την αντίστοιχη προς τα άνω. Οι διαφορετικές αυτές διαδικασίες φαίνονται στα σχήματα 6 και 7.



σχήμα 6 – Ρεύμα καθόδου δικτύου EPON

Συγκεκριμένα στο σχήμα 6 τα δεδομένα εκπέμπονται από το OLT προς τα ONU σε πακέτα μεταβλητού μήκους με μέγιστο μήκος 1518 bytes, σύμφωνα με το πρωτόκολλο της ΙΕΕΕ 802.3. Κάθε πακέτο φέρει μία επικεφαλίδα που καθορίζει το ONU στο οποίο προορίζεται το πακέτο. Επιπλέον κάποια πακέτα είναι δυνατό να προορίζονται για όλα τα ONU (broadcast packets) ενώ άλλα για μία δεδομένη ομάδα ONU (multicast packets). Στο δεδομένο σχήμα η κίνηση χωρίζεται στον διαιρέτη σε τρία διαφορετικά σήματα που κάθε ένα φέρει όλα τα πακέτα. Όταν τα πακέτα φτάσουν σε ένα ONU τότε αυτό δέχεται μόνο τα πακέτα που προορίζονται για αυτό ενώ απορρίπτει όλα τα υπόλοιπα πακέτα. Συγκεκριμένα στο παράδειγμά μας το ONU-1 δέχεται τα πακέτα 1,2 και 3 αλλά διανέμει στο τελικό χρήστη-1 μόνο το πακέτο 1. Όσον αφορά την προς τα άνω ζεύξη η λειτουργία της οποίας συνοψίζεται στο σχήμα 7, χρησιμοποιείται τεχνική TDM, κατά την οποία χρονικές σχισμές εκπομπής ανατίθενται σε κάθε ONU. Οι χρονικές σχισμές είναι συγχρονισμένες έτσι ώστε να μην υπάρχουν συγκρούσεις όταν τα πακέτα από διαφορετικά ONU συνδυάζονται στην κοινή ίνα. Στο συγκεκριμένο παράδειγμα το ONU-1 εκπέμπει το πακέτο 1 στην πρώτη χρονική σχισμή, το ONU-2 εκπέμπει το πακέτο 2 στη δεύτερη μη επικαλυπτόμενη με την πρώτη χρονική σχισμή και το ONU-3 εκπέμπει το πακέτο 3 στη τρίτη μη επικαλυπτόμενη με την δεύτερη χρονική σχισμή.





σχήμα 7 – Ρεύμα ανόδου δικτύου EPON

1.4.2.2 Οφέλη των ΕΡΟΝ


Τα ΕΡΟΝ θεωρήθηκαν απλούστερα, πιο αποδοτικά και λιγότερο δαπανηρά από οποιαδήποτε εναλλακτική λύση πολλαπλών υπηρεσιών δικτύου πρόσβασης την εποχή που προτάθηκαν. Τα ΕΡΟΝ προσέφεραν το υψηλότερο εύρος ζώνης στους πελάτες συγκριτικά με οποιοδήποτε άλλο δίκτυο ΡΟΝ. Το γεγονός αυτό είχε ως αποτέλεσμα να μπορούν να υποστηριχθούν περισσότεροι συνδρομητές από το ΕΡΟΝ, να διατίθεται περισσότερο εύρος ανά συνδρομητή, καλύτερο QoS και να υπάρχει η δυνατότητα υποστήριξης υπηρεσιών video.

Επιπλέον τα ΕΡΟΝ οδηγούσαν σε μείωση των δαπανών μέσω της εξάλειψης των πολύπλοκων και ακριβών στοιχείων ΑΤΜ και SONET και δραματική απλοποίηση της αρχιτεκτονικής του δικτύου. Ακόμα η εξάλειψη του κόστους συντήρησης των εξωτερικών εγκαταστάσεων δεδομένου ότι δεν χρησιμοποιούνται ηλεκτρονικά στοιχεία σε αυτές λόγω χρήσης των μεγάλης διάρκειας ζωής παθητικών εξαρτημάτων οδηγούσε σε μείωση της συνολικής δαπάνης. Τέλος, οι Ethernet διεπαφές εξάλειφαν την ανάγκη για επιπλέον DSL ή cable modems γεγονός που οδηγούσε σε περαιτέρω μείωση του κόστους.

Η τεχνολογία ΕΡΟΝ δεδομένου ότι μπορεί να υποστηρίξει υπηρεσίες, video και φωνής έδινε τη δυνατότητα στους παροχείς να προσφέρουν ένα ευρύ φάσμα υπηρεσιών και κατ’ επέκταση να αυξήσουν τα έσοδά τους. Συγκεκριμένα, εκτός τις υπηρεσίες POTS, T1, 10/100BASE-T και DS3 τα EPON υποστηρίζουν και εξελιγμένες λειτουργίες όπως επιπέδου 2 και 3 μεταγωγή και δρομολόγηση, voice over IP, IP multicast, VPN 802.1Q και κατανομή και μορφοποίηση του εύρους ζώνης. Συνοψίζοντας τα ΕΡΟΝ εξαιτίας της απλότητας τους, που προέρχεται από τη χρήση των τοπολογιών Ethernet, έδιναν τη δυνατότητα στους παροχείς να μπορούν εύκολα να αναπτύσσουν, να προβλέπουν και να διαχειρίζονται τις υπηρεσίες ([Allo 01]).

1.4.3 GPON


To 2001 η FSAN ξεκίνησε μία προσπάθεια έτσι ώστε να αναγνωριστούν ως standard τα δίκτυα ΡΟΝ τα οποία λειτουργούσαν σε ταχύτητες μεγαλύτερες του 1Gbps.Εκτός από την ανάγκη να υποστηριχθούν υψηλότερα bit rates το συνολικό πρωτόκολλο θα έπρεπε να είναι ανοιχτό για επανεξέταση έτσι ώστε η τελική μορφή που αυτό θα λάμβανε να είναι η βέλτιστη και η πιο αποδοτική όσον αφορά στην υποστήριξη πολλαπλών υπηρεσιών και λειτουργιών διαχείρισης, συντήρησης και πρόβλεψης. Το αποτέλεσμα της προσπάθειας της FSAN ήταν μία νέα λύση στην αγορά οπτικών δικτύων πρόσβασης τα GPON που προσφέρουν πολύ υψηλά bit rates, έως και 2,048 Gbps, ενώ ταυτόχρονα υποστηρίζουν τη μεταφορά πολλαπλών υπηρεσιών, ιδιαίτερα δεδομένων και ΤDM, σε απλές διατάξεις και με μεγάλη αποδοτικότητα1.

Το GPON διατηρεί, όπου αυτό είναι δυνατό, τα χαρακτηριστικά των τεχνολογιών που χρονικά προηγήθηκαν αυτού και περιγράφονται στα ITU-T G.982 και τη σειρά G.983.x Recommendations έτσι ώστε να είναι συμβατά με όλες τις τεχνολογίες PON που προηγήθηκαν. Τα GPON εξαιτίας του μεγάλου εύρους ζώνης που παρέχουν υποστηρίζουν ένα ευρύ φάσμα υπηρεσιών συμπεριλαμβανομένων υπηρεσιών φωνής, TDM, video, Ethernet, 10/100BASE-T, μισθωμένες γραμμές και επεκτάσεις χωρίς καλώδιο. Επίσης είναι δυνατό να εξυπηρετήσουν αποστάσεις των 60 km μεταξύ ONT/ONU και OLT, η απόσταση όμως αυτή υπολογίζεται χωρίς να ληφθούν υπόψη οι περιορισμοί του φυσικού μέσου και αποτελεί τη λογική απόσταση. Σε αντίθεση με την τιμή αυτή η μέγιστη φυσική απόσταση που είναι δυνατό να καλυφθεί είναι ίση με 20 km.Τα GPON υποστηρίζουν 7 διαφορετικά bit rates χρησιμοποιώντας για όλα

το ίδιο πρωτόκολλο ([ITU1 03]). Οι δυνατοί συνδυασμοί για το upstream και το downstream κανάλι δίνονται στον παρακάτω πίνακα ( Πίνακας 4).


Upstream

Downstream

155 Mbit/s up

1.2 Gbit/s down

622 Mbit/s up

1.2 Gbit/s down

1.2 Gbit/s up

1.2 Gbit/s down

155 Mbit/s up

2.4 Gbit/s down

622 Mbit/s up

2.4 Gbit/s down

1.2 Gbit/s up

2.4 Gbit/s down

2.4 Gbit/s up

2.4 Gbit/s down

Πίνακας 4 - Συνδυασμοί bit rate για upstream/downstream κανάλι στα GPON

Όσον αφορά τη διαίρεση του σήματος της οπτικής ίνας στον οπτικό διαιρέτη μία ρεαλιστική υλοποίηση με βάση το κόστος είναι η διαίρεση 1:64, ενώ παρά το γεγονός αυτό προβλέποντας τις μελλοντικές τεχνολογικές εξελίξεις το TC στρώμα πρέπει να λαμβάνει μέριμνα για διαίρεση 1:128.



Επιπλέον το GPON έχει μεγάλες δυνατότητες όσον αφορά στις λειτουργίες ανάπτυξης, πρόβλεψης και διαχείρισης του δικτύου ενώ παρέχει και ασφάλεια σε επίπεδο πρωτοκόλλου για την downstream κίνηση. Συγκεκριμένα δεδομένου του multicast χαρακτήρα του μεριμνά ώστε να μην είναι εύκολη η αποκωδικοποίηση των downstream δεδομένων από όλους τους χρήστες παρά μόνο από αυτόν για τον οποίο προορίζονται τα δεδομένα και επιτρέπει προς την κατεύθυνση αυτή οικονομικά αποδοτικές υλοποιήσεις.

1.4.4 Σύγκριση τεχνολογιών ΑΡΟΝ, ΕΡΟΝ και GPON


Στην παράγραφο αυτή θα δοθούν οι συγκρίσεις, με βάση τη σειρά εμφάνισής τους, των τεχνολογιών που αναφέρθηκαν στις παραπάνω ενότητες σε μία προσπάθεια να καταστεί συνολικά κατανοητή η μετάβαση από τη μία τεχνολογία στην άλλη καθώς και οι ανάγκες που οδήγησαν στην εξέλιξη αυτή. Σε ένα πρώτο στάδιο θα συγκριθούν οι τεχνολογίες APON και EPON ενώ σε ένα δεύτερο οι EPON και GPON. Ακόμα στην ενότητα αυτή δίνονται συνοπτικά και τα σημαντικότερα χαρακτηριστικά των τεχνολογιών που αναφέρθηκαν στις παραπάνω ενότητες.

1.4.4.1 ΑΡΟΝ vs ΕΡΟΝ


Στον πίνακα 5 δίνεται η σύγκριση των τεχνολογιών ΑΡΟΝ και ΕΡΟΝ ([Pesa 01]).





EPON

APON

Εισηγητής

EFM (Ethernet in the First Mile)

NTT,BC,etc.

Χρονολογία

-

1995

Πρωτόκολλο Επιπέδου 2

Ethernet

ATM

Μεταφορά

Frame

Fixed Cell

Ταχύτητα

1.25/1.25 Gbps

155/622 Mbps

Κύριοι Παροχείς Υπηρεσιών

CLECs, ELECs, DLECs, MSOs, ILECs

FSAN ILECs

Standard

IEEE 803.2ah


FSAN , ITU G.983


Τεχνική Upstream Ζεύξης

TDMA, κ.α.

TDMA

IP Αποδοτικότητα

Καλή

Μέτρια

Αναβάθμιση

Ναι στα 10Gbps

Δύσκολη

ONU λειτουργίες

Δρομολόγηση , Μεταγωγή κ.α.

-

Κύρια Δαπάνη

Ethernet Switch

ATM Switch

Υπηρεσίες

POTS, Data VOIP, IP Video

POTS, Data

Πίνακας 5 - Σύγκριση APON-EPON

1.4.4.2 ΕΡΟΝ vs GPON


Στον πίνακα 6 δίνεται η σύγκριση των τεχνολογιών ΕΡΟΝ και GΡΟΝ ([BrFl]).






EPON

GPON

Εισηγητής

EFM (Ethernet in the First Mile)

FSAN

ODN classes

ODN = Optical Distribution Network = Οπτικό δίκτυο διανομής



A,B


A , B , C

Η χρήση της ODN class C οδηγεί σε σημαντική μείωση του κόστους για την τοπολογία μέσω διπλασιασμού των end-users σε κάθε δένδρο ΡΟΝ



Ταχύτητα

1.25/1.25 Gbps


1.25,2.5Gbps(d)/155,622 Mbps ή 1.25,2.5Gbps(u)

Αναβάθμιση

Μία επιλογή τα 10Gbps

Πολλές επιλογές

Ταχύτητα Upstream Ζεύξης


1.25Gbps πάντα  περιττό κόστος διότι δεν είναι αναγκαία πάντα τέτοια ταχύτητα για την upstream ζεύξη

Καθορίζεται ανάλογα με τις πραγματικές ανάγκες

Απόδοση

Μικρή  μεγάλες ΙΡ επικεφαλίδες φόρτωμα του δικτύου

Μεγάλη

Κόστος

Η TDM τεχνική στα EPON και η μεταφορά φωνής υπαγορεύουν επιπλέον ανάγκες για Hardware/Software για τα VoIP schemes Επιπλέον κόστος


Τα GPON υποστηρίζουν μεταφορά υπηρεσιών TDM (σε χαμηλούς E1/T1 και υψηλούς ρυθμούς STM1/OC3) στην πρωταρχική τους τυποποίηση και για αυτό τα standard για Jitter και καθυστερήσεις ικανοποιούνται χωρίς αύξηση του κόστους

Πίνακας 6 - Σύγκριση APON – GPON
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   25


База данных защищена авторским правом ©shkola.of.by 2016
звярнуцца да адміністрацыі

    Галоўная старонка