4.11 Технологія й стандарти gpon

Технологія GPON дозволяє повніше використовувати переваги пасивних оптичних мереж. Вона опирається на технологічну базу BPON та дозволяє вирішувати такі завдання:

• забезпечення роботи PON для гігабітних швидкостей передачі;

•оптимізацію специфікації фізичного рівня для більш високої пропускної здатності;

• розробку ефективного відносно довжини оптичної хвилі протоколу.

В GPON використані такі ж, як і в BPON схеми ранжування відстаней, динамічний розподіл смуги пропускання DBA (Dynamic Bandwidth Allogation) і інтерфейс управління й контролю абонентських вузлів OMCI (ONT Manegement and Control Interace). Технологію GPON визначає серія рекомендацій G.984.х.

Згідно рекомендації G.984.1 пропускна здатність в GPON становить 1,244 і 2,488 Гбіт/с у спадному потоці і 155, 622 і 1,244 Гбіт/с у висхідному потоці, таким чином, можливі шість комбінацій швидкостей. В GPON, як і в APON/BPON використовується множинний доступ TDM/TDMA, використовується одномодове волокно. Максимальна дальність передачі становить 20 км, в рекомендацію включена також і більше низька дальність - 10км. Відповідно до G.984.1 за певних умов можна здійснювати також передачу інформації на відстані до 60км і забезпечувати високий ступінь розгалуження (128 абонентських вузлів), що перевищує можливості BPON-мереж.

В GPON забезпечується підтримка великої кількості основних форматів даних і інтерфейсів користувачів мережі: доставка мовних сигналів, послуг виділених TDM-ліній, що використовують стандарти T1/ E1 і DS3, а також передача Ethernet-кадрів на швидкостях 10/100/1000 Мбіт/с. Мультимедійні сервіси ATM надаються на всіх можливих швидкостях OC-x/STM-n. Стандарт забезпечує високу якість обслуговування, часова затримка подвійного проходу для TDM-послуг не перевищує 3мс. При передачі даних необхідно забезпечувати чітке розмежування класів послуг і управління трафіком. Це дозволяє надавати послуги VoIP і цифрового відео мережами GPON. В рекомендації G.984.1 передбачені також захисне перемикання, накладення послуг і безпека даних. Захисне перемикання сумісне з BPON, але в стандарт додані резервні конфігурації: захист із повним резервуванням 1+1 і захист із частковим резервуванням 1:1. Накладення послуг вимагає, щоб в GPON-системі залишалася незайнятою розширена смуга пропускання,, дозволяючи застосовувати WDM. Відповідно до вимоги безпеки даних інформація у висхідному потоці повинна бути захищена, і повинні існувати засоби, за допомогою яких проводиться ідентифікація ONT. Рекомендації G.984.2-4 описують рівні GPON, структура яких наведена на рис.4.15.

Рис.4.15 Структура рівнів GPON

G.984.2– це специфікація фізичного рівня мережі GPON, що залежить від середовища передачі PMD, вона визначає оптичні компоненти GPON. В GPON забезпечується функціональна сумісність оптичної розподільчої мережі та мережного устаткування. В GPON основою є база SDH і використовуються властиві SDH рівні потужності та тактові частоти, застосовується такий самий, як в G.983.3, розподіл частот, використовується код NRZ та застосовується механізм прямого виправлення помилок FEC (Forward Error Correction), тому що через високі швидкості передачі зменшується бюджет оптичних втрат. Це відбувається внаслідок зниження чутливості приймача в широкополосних системах. При високих швидкостях передачі збільшується вплив хроматичної дисперсії у волокні.

Оскільки на рівні PMD неможливе виправлення помилок, для більшої стійкості системи до шуму необхідне обмеження «сплеску» трафіка. В GPON можливе управління передавачем ONT. Для захисту приймача від надмірноі потужності абонентські вузли ONT можуть працювати в трьох режимах вихідної потужності. У режимі 1 випромінювання ONT відповідає номінальному значенню, в режимах 2 і 3 воно знижено в порівнянні з потужністю в режимі 1 на 3 і 6 дБ відповідно. Ця особливість дозволяє контролювати потужність абонентських вузлів у центральному вузлі OLT в тому випадку, коли сигнали від ONT мають більшу потужність, або збільшувати потужність передавачів в ONT, якщо отриманий оптичний сигнал занадто слабкий, це аналогічно ранжуванню в APON за потужністю.

G984.3 – це специфікації рівня управління передачею TC (Transmission Convergence) в GPON. Цей протокол рівня PMD описує спеціальну фреймову (кадрову) систему координації та управління передачею даних в PON. Він має високу ефективність і здатність передавати як ATM-чарунки, так і кадри даних у форматі інкапсуляції GFP (Generic Framing Procedure –базова процедура формування кадрів).

В G984.3 регламентується динамічний розподіл смуги пропускання. Кадри в спадному потоці мають постійну тривалість 125 мікросекунд. Вони легко синхронізуються та забезпечують доступ до мережних годинників, що необхідно для надання TDM-послуг. Кадр у спадному потоці складається з 3 частин: блоку фізичного контролю PCB (Physical Control Block) ATM-ділянки, і ділянки GEM (Gigabit Encapsulation Mode - гигабитный режим інкапсуляції). PCB містить всю інформацію заголовка фізичного рівня, необхідну для контролю та управління пасивною оптичною мережею, включаючи посилання OAM (Operations, Administration and Maintenance – експлуатація, адміністрування, обслуговування) повідомлень, передачу сигналів низького рівня й таблицю смуги пропускання.

Ділянка ATM являє динамічно розподілену частину кадру. Вона переносить ATM-чарунку в ONT, де індикатором віртуальної лінії VPI (Virtual Path Identifier – ідентифікатор віртуального шляху) ATM визначається, яка чарунка призначається тому чи іншому ONT. Ділянка використовується для доставки фрагментів GEM в абонентські вузли, які використовують ідентифікатори Port-ID для визначення приналежності фрагментів ONT.

Кадр у висхідному потоці динамічно управляється центральним вузлом за допомогою таблиці смуги пропускання. Таблиця смуги пропускання - це список часу початку й кінця, кожний з яких ставиться до певного ідентифікатора Allocation-ID абонентського вузла ONT. Кожний ONT може містити один або декілька Allocation-ID, залежно від профілю послуги. Після узгодження з таблицею смуги пропускання від ONT починається передача інформації у висхідному потоці до OLT тільки в зазначеному вікні; в іншій частині кадру ONT передача припиняється. Якщо передача від ONT здійснюється у двох послідовних часових вікнах, то заголовок фізичного рівня у висхідному потоці посилається тільки один раз, заощаджуючи смугу пропускання.

Результуючий потік «сплесків» інтерпретується в центральному вузлі за допомогою збереженої таблиці смуги пропускання та ідентифікаторів абонентських вузлів і потоку, «вкладених» безпосередньо в передані дані. Протокол GPON здатний передавати як ATM- так і GEM- дані, однак стандарт дозволяє підтримувати будь-який або обидва режими передачі.

G.984.4. Цей стандарт описує в GPON інтерфейс управління й контролю ONT -OMCI-специфікацію (ONT Management and Control Interface), що визначає виправлені функції OMCI для управління новими й зміненими властивостями GPON-систем, при цьому PON майже будь-якої структури буде мати ті ж характеристики управління, що й BPON. Ця специфікація стосується управління GEM.