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O desenvolvimento e evolução da tecnologia PON

Hora: 2021-09-26 Exitos : 4

                    1. PON e BPON de banda estreita inicial     

Rede óptica passiva (PON) é uma tecnologia que usa rede de distribuição de fibra de árvore ponto a multiponto para transmissão de informações. A topologia física ponto a multiponto é especialmente adequada para redes de acesso com fio. Um sistema PON consiste em um dispositivo OLT no extremidade local, um dispositivo ONU no lado do usuário e uma rede de distribuição óptica passiva conectando os dois. No sistema PON, porque vários dispositivos ONU compartilham o mesmo meio óptico para se comunicar com OLT, o problema de compartilhamento de mídia entre

ONUs diferentes precisam ser resolvidos. As principais maneiras de resolver o compartilhamento de mídia em fibras ópticas incluem multiplexação por divisão de tempo / acesso múltiplo, multiplexação por divisão de comprimento de onda e multiplexação por divisão ortogonal de frequência (OFDM). Portanto, as principais tecnologias PON podem ser divididas em tDM-PON , WDM-PON e OFDM-PON. Atualmente, EPON e GPON, que são amplamente utilizados, adotam principalmente a tecnologia TDM-PON.


       O sistema PON mais antigo é usado principalmente para resolver a interconexão de vários dispositivos remotos de rede de acesso de banda estreita (loop de assinante digital), transmissão de timeslot de voz N × 64 kbit / s. Mas a tecnologia falhou porque não podia competir com os dispositivos de loop de assinante digital com topologia de anel em termos de preço e proteção de serviço.Na década de 1990, com o surgimento do ATM / B-ISDN, a banda larga tornou-se uma direção importante no desenvolvimento da tecnologia de telecomunicações pela primeira vez, e a tecnologia de fibra óptica com grande potencial de largura de banda também se tornou a queridinha da tecnologia de transmissão de informações. Portanto, em 1995, sete maiores operadoras em todo o mundo estabeleceram a Full Service Access Network Organization (FSAN), comprometida em promover o padrão e a aplicação da rede de acesso de fibra óptica. Graças aos esforços conjuntos da FSAN e da ITU-T, a primeira padrão internacional em sistemas PON, Sistemas de acesso óptico de banda larga baseados em redes ópticas passivas (PON) (ITU-T G.983.1), foi publicado em 1998 e também é comumente conhecido como padrão BPON.


       Ambiente BPON no momento da tecnologia adotada em ATM, para a linha de pensamento de design do kernel e limitada ao nível do dispositivo e fatores de preço, o custo do equipamento PON é relativamente alto, as condições de suporte externo da rede de acesso de fibra óptica não estão maduras, então BPON apenas nas operadoras de telecomunicações norte-americanas tem uma certa escala de implantação, não obteve aplicação generalizada no mundo.

        EPON /GPON

Com o declínio da tecnologia ATM e a rápida ascensão da tecnologia IP da Internet, seguindo o BPON, a indústria espera desenvolver um novo TIPO de sistema PON para substituir a tecnologia BPON desatualizada. Nesse contexto, IEEE e ITU-T iniciaram sucessivamente o trabalho de padronização de EPON e GPON em 2000 e 2001, e lançou os padrões completos em 2004, respectivamente, estabelecendo uma base para a ampla aplicação de EPON e GPON na rede atualO padrão EPON é completado pela Ethernet no grupo de trabalho First Mile (EFM) do IEEE e aprovado pelo padrão IEEE 802.3AH em setembro de 2004. Muitos conteúdos do padrão EPON herdam a ideia de design da Ethernet, reutilizam a taxa e a codificação da camada física da Ethernet gigabit , e modificar o protocolo da camada MAC e a sequência de código principal do quadro Ethernet para se adaptar à topologia de rede ponto a multiponto PON.


        Os padrões GPON são padronizados pelo ITU-T Study Group 15. Os padrões relacionados ao Gpon incluem G.984.1 ~ G.984.6, que cobrem respectivamente a arquitetura do sistema GPON, camada relacionada à mídia física, camada de convergência de transmissão, protocolo de gerenciamento de controle da ONU e as disposições no uso de comprimento de onda aprimorado e extensão de alcance. O padrão GPON é projetado para considerar totalmente o negócio, a operação e a manutenção requisitos dos operadores. O sistema padrão é completo e abrangente, mas o conteúdo é relativamente complexo.


        O sistema EPON adota transmissão bidirecional de fibra única com um comprimento de onda nominal upstream de 1 310 nm e um comprimento de onda downstream nominal de 1 490 nm. De acordo com a distância máxima de transmissão, as especificações do transceptor óptico da interface EPON são divididas em 10 km (PX10) e 20 km (PX20). Em redes práticas, as interfaces PX20 são usadas principalmente para obter um orçamento de potência óptica maior, que pode atingir uma transmissão distância de 20 km e uma relação de desvio de 1:32. A largura de banda real de cada porta PON no sistema EPON varia de 800 Mbit / s a ​​950 Mbit / s


        O GPON também usa transmissão bidirecional de fibra única, com um comprimento de onda upstream nominal de 1310 nm e um comprimento de onda downstream nominal de 1490 nm. O GPON usa o encapsulamento GEM para adaptar vários serviços. O encapsulamento GEM pode transportar diretamente serviços Ethernet, ATM e TDM. Ao contrário da Ethernet semelhante a epON, que transmite quadros de comprimento variado, o GPON usa um comprimento de quadro fixo de 125 μs, o que ajuda a transmitir sinais de clock com precisão. O código do canal GPON usa o código NRZ. A taxa de downstream é 2.488 Gbit / s, e a taxa de upstream é de 1.244 Gbit / s. Depois de excluir a sobrecarga do sistema, a largura de banda efetiva real de cada porta PON é de cerca de 2.45 Gbit / s para o downstream e 1.1 Gbit / s para o upstream. No momento, o mainstream O sistema GPON usa dispositivos ópticos B +, que podem atingir uma distância de transmissão de 20 km, razão de shunt de 1∶64 e suportar uma distância lógica máxima de 60 km.


      O EPON e o GPON fornecem largura de banda downstream de 1 GBIT / se 2.4 GBIT / s, respectivamente. Em cenários FTTH, cada usuário com a taxa de shunt máxima (32 Mbit / se 64 Mbit / s) pode obter cerca de 30 Mbit / s de largura de banda downstream sem considerar a simultaneidade. No entanto, na rede atual da China, as operadoras usam a rede FTTB, ou seja, 16 a 32 usuários são conectado a cada ONU. O número de usuários conectados a cada porta PON pode chegar a 1 000 (32 x 32). Desta forma, a largura de banda disponível para cada usuário não pode atender aos requisitos de aumento de velocidade da rede ao vivo.


O sistema GPON pode evoluir para NG-PON2 de três maneiras: evolução sequencial, evolução de salto e evolução flexível.

O sistema GPON existente precisa ser evoluído para o sistema xG-PON primeiro, e GPON e XG-PON coexistem no mesmo ODN por um período de tempo. Quando nG-PON2 precisa evoluir, apenas o sistema XG-PON pode evoluir para NG -PON2 e coexistem com NG-PON2 no mesmo ODN. Portanto, certifique-se de que o sistema GPON foi removido do ODN.


         Evolui diretamente de GPON para NG-PON2. Com base no desenvolvimento de serviço e rede, este modo pula a fase XG-PON e atualiza diretamente GPON para NG-PON2. Portanto, GPON e NG-PON2 devem coexistir no ODN

Evolução flexível Suporta a evolução de XG-PON para NG-PON2 ou de GPON diretamente para NG-PON2. GPON, XG-PON e NG-PON2 podem coexistir no mesmo ODN. Desta forma, o planejamento do espectro é o mais difícil porque todos os três sistemas precisam ocupar os recursos do espectro na fibra óptica. Atualmente, o nG- Especificação da camada física PON2 considera o requisito do modo de evolução flexível, e o espectro usado por NG-PON2 é basicamente determinado para usar a banda C- (1 530 ~ 1 540 nm) e a banda L + (1 595 ~ 1 625 nm). O valor do limite de banda específico ainda precisa ser discutido mais detalhadamente.

 

Não foi estudado como o sistema EPON evolui suavemente para o sistema NG-PON2. Do ponto de vista da coexistência de ODN, como as bandas C- e L + selecionadas por NG-PON2 são diferentes daquelas usadas por EPON / 10G-EPON, elas podem co- existem no mesmo ODN por meio de WDM, referindo-se a GPON / XG-PON.










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