Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Alcatel-Lucent University Istanbul 1 PON Passive Optical Networking Teknoloji tanıtımı Alcatel-Lucent University Istanbul.

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "Alcatel-Lucent University Istanbul 1 PON Passive Optical Networking Teknoloji tanıtımı Alcatel-Lucent University Istanbul."— Sunum transkripti:

1 Alcatel-Lucent University Istanbul 1 PON Passive Optical Networking Teknoloji tanıtımı Alcatel-Lucent University Istanbul

2 2 Dersin hedefleri Dersimiz sırasında...  Fiberlerin nasıl çalıştığını ve uçtan uca optik iletişimde kullanılan elemanları öğreneceğiz  Fiber içi yansıma, transmitter(gönderici), amplifier(güçlendirici), receiver(alıcı), splitter(ayırıcı), …  Pasif Optik Ağın (PON) temel bileşenlerini açıklayacağız  PON ağında kullanılan elamanların işlevlerini tanımlayacağız  Temel PON terminolojisini kullanıyor olacağız

3 3 İçerik  Fiber Optik Temel.....p. 4  PON standartı.....p. 36  GPON Temel.....p. 39

4 Alcatel-Lucent University Istanbul 4 Fiber Optik Temel

5 5 Fiberin avantajları  Çok yüksek bant genişliği  Az yer kaplayan, hafif kablolar  Paralel fiber kablolar arasında crosstalk oluşmaması  Inductive interferans oluşmaması  Yüksek kalitede iletim  Düşük kurulum ve işletim maliyetleri

6 6 Fiber Optiğin Yapısı  Core (çekirdek)  Fiberin içinde ışığın dolaştığı ince cam merkez  Cladding (kaplama)  Çekirdeğin içinde dolaşan ışığı merkeze geri yansıtmak için etrafını saran dış malzeme  Coating (koruma)  Fiberi dış zararlardan ve nemden koruyan plastik kaplama

7 7 Fiber Optiğin Türleri  glass (Cam)  Merkezi ve kaplaması cam  En düşük attenuation (zayıflama)  En yaygın kullanılan  plastik  Merkezi ve kaplaması plastik  En yüksek attenuation (zayıflama)  plastic-clad silica  Cam merkez – Plastik kaplama  Hafif attenuation (zayıflama)

8 8 Fiber optik tipleri  G.651 – MMF – Multi-mode fiber  Büyük çekirdekli: micron çapında  Kızıl ötesi ışığı yansıtır (dalgaboyu = 850 nm - 1,300 nm)  light-emitting(ışık-yayıcı) diyodlar  G.652 – SMF – Single mode fiber  Küçük çekirdekli: 8-10 micron çapında  Lazer ışığını iletir (dalgaboyu = 1,200 nm - 1,600 nm)  Lazer diyodlar 8 – 62.5 um125 um Cladding Core Coating 245 um

9 9 Reflection (yansıma) ve refraction (kırılma) n1n1 n2n2 n 1.sin(a 1 ) = n 2.sin(a 2 ) Dolaşan ışınYansıyan ışın Kırılan ışın a1a1 a2a2 acac a2a2 n 1.sin(a c ) = n 2.sin(90°)

10 10 Toplam iç yansıma  Yapı  Işık kaplamadan sürekli yansıyarak çekirdek içerisinde dolaşır  Mesafe  Kaplama yansıyan ışığı soğurmadığı takdirde ışık çok büyük mesafelerde ilerleyebilir  Sinyal degredasyonu (kaybı)  Camın içinde saf olmayan bölümlerin sebebiyet verdiği kayıp  Scattering(Saçılım),Absoption(Soğrulma) core cladding Kabul edilir açı

11 11 Scattering (Saçılım) Işın fotonlarının çekirdek camının saf olmayan bölümleriyle karşılaşması sonucu oluşan saçılım “saçılım ışığın kaplamadan dışarı yönelmesine sebep olur”

12 12 Absorption (Emilim) Kızıl ötesi emilim Fiber içinde dolaşan ışık fotonlarının cam molekülleri ile olan etkileşiminden ötürü oluşan emilim

13 13 Dalgaboyunun bir fonksiyonu – Zayıflama Dalgaboyu (microns) Zayıflama (dB/Km) 0,85 µ band 1,30 µ band 1,55 µ band 0.0

14 14 Uçtan uca fiber optik iletişim  Optik Verici (transmitter)  Işık sinyalini üretir ve kodlar  Optik Güçlendirici (amplifier)  Uzun mesafeler için ışık sinyalini güçlendirmek amacıyla kullanılabilir  Optik Alıcı (receiver)  Işık sinyalini alır ve kodunu çözümler  Fiber Optik Kablo  Işık sinyalinin iletiminde kullaınılır TxRxAmplifier Electrical Optical

15 15 Optik Verici (transmitter)  Fonksiyon:  Elektriksel – Optik dönüşüm (E/O)  Tipleri:  Light Emitting Diode - LED  Laser Diode – LD (FP, DFB)  Karşılaştırma: Tx KonuLEDLD Veri hızıDüşükYüksek ModMultimodeMultimode veya single mode MesafeKısaUzun Sıcaklık hassasiyetiDüşükDeğişken MaliyetDüşükPahalı

16 16 Optik güçlendirici (amplifier)  Tanım:  Güçlendricili kaplamayla sarılı fiber optik  Nasıl Çalışır:  laser pump  toplu değişim Çoğu atom yüksüz durum yerine yüklü durumdadır  Kontrollü ve uyarılmış yayılım Yüklü atomlar bir foton ile karşılaştığı zaman yeni bir foton oluştururlar, Bu oluşan ikinci foton ilkiyle aynı fazda, frekansta, polarizasyonda ve yönde yaratılır, Bu süreç esnasında ilk foton kaybolmaz,  Kullanılan Element  erbium – nadir ve pahalı  erbium doped fiber amplifier - EDFA Amplifier

17 17 Kendiliğinden ve uyarılmış yayılım  Kendiliğinden yayılım  Uyarılmış yayılım

18 18 Foton üretimi Dolaşan foton(laser pump) (λ pump) Geçen foton (λ signal) Üretilen foton (λ signal)

19 19 Kontollü, uyarılmış yayılım laser pump useful signal amplified signal

20 20 Optik alıcı (receiver)  Fonksiyon:  Optik – Elektriksel dönüşüm (O/E)  Photodetector:  APD – Avalanche Photo Diode  PIN – Positive Intrinsic Negative photodiode  Nasıl çalışır:  Işık tarafından uyarıldığında elektriksel sinyal üretir  Hatalar:  Termal gürültü problemi: ışık sinyalinin algılanabilmesi için yeteri kadar enerji taşıması gerekir  Işık sinyallerini yeteri kadar güçlü üretebilirsek hata oranı o kadar azalır Rx

21 21 Alcı-Verici (Transceiver)  Tanım:  Aynı modülde hem alıcı hem verici  Pratik uygulama:  Alıcı-verici modüller SFP olarak adlandırılır  Small-Form-factor Pluggable unit Rx Tx

22 22 Işık dalgası modülasyonu  dijital  Işığın yoğunluğu var/yok modelinde gerçekleşir  NRZ - non return to zero 0 – zayıf optik sinyal 1 – güçlü optik sinyal  analog  Işığın yoğunluğu devamlı olarak değişkenlik gösterir

23 23 Fiberler arası bağlantılar  Fiberleri birbirine düşük kayıp verecek yöntemle birleştirin  Kalıcı bir bağ mı gerekiyor? – ek yapın (splice)!  Söküp-takılabilen esnek bir bağlantı mı? – connector! Terminal ATerminal B Kalıcı birleştirme Ayrılabilir bağlantılar EKLER CONNECTOR (BİRLEŞTİRİCLER) 0.3 dB 0.1 dB

24 24 Fiberleri birleştirmek – Fiber doğrultması  Kötü doğrultma  Çekirdekler hizalanmamış  Yüksek güç kaybı  İyi doğrultma  Çekirdekler hizalanmış  Düşük güç kaybı

25 25  angular physical contact  Kısmi geri yansıma  (küçük) dönüş kaybı  straight physical contact  Fazla geri yansıma  (büyük) dönüş kaybı Fiberleri birleştirmek – Fiber hizalanması

26 26 Fiberleri birleştirmek – Bağlayıcılar(Konnektör)  özellikler  İyi doğrultma/doğru hizalama  Fiberin sonlandığı noktada uygulanır  Herzaman kaybe neden olur  Bağlayıcı(Konnektör) tipleri  LC, FC, SC, …  Renk kodu  APC – yeşil  PC – mavi kayıp: 0.3 dB

27 27 Fiberleri birleştirmek – Ekler  Mekanik ek  Fiberleri doğrultun ve hizalayın,  Sonra birbirine kenetleyin  Lehim ek  Fiberleri doğruştun ve hizalayın,  Sonra fiberleri lehimleyin  Elektirsel lehim cihazı kullanın Dış çevrede bulunan fiber eklerinin muhafazası kayıp: 0.1 dB

28 28 Optik güç ayırıcıları (splitter)  optik splitter …  Optik sinyali böler … Tek girişli sinyalden çok (e.g. iki) çıkışlı sinyal  Ve genelde olarak Düşük optik güç kaybına sebep verir        3 dB kayıp

29 29 Optik dalgaboyu ayırıcıları (splitter)  wavelength division multiplexing …  sağladıkları … Çoklu dalgaboyu (e.g. iki) Tek bir fiberde  Yapılan dizayna göre optik dalgaboyu splitterlar …  Genel olarak … Çok az güç kaybına sebep olur 0.3 dB loss     kayıp

30 30 PON - Optik ağlar ve Ağ topolojisi  Point to Point (Noktadan Noktaya) + Yüksek kapasite - Yüksek fiber kurulum maliyeti  Active Star (Aktif Yıldız) + Yüksek kapasite - Yüksek bakım ve işletim maliyeti - Yüksek out-door ekipman maliyeti  Passive Star (Pasif Yıldız) + Yüksek kapasite + Standartlaşmış + Pasif ve esnek kablo kurulumu + Düşük işletim maliyeti + Tüm hizmet tek fiberde + Düşük kurulum maliyeti CO

31 31 PON fiber kısımları  Merkezi splitter senaryosu  Splitterlar sadece birinci esneklik noktasında  Dağılmış splitter senaryosu  Splitterlar hem birinci hem ikinci esnkelik noktasında Besleyici kısım (feeder section) Dağıtım kısmı (distribution section) İndirme kısmı (drop section) CO CP Birinci Esneklik noktası İkinci Esneklik Noktası

32 32 Merkesi Splitter

33 33 Dağıtık Splitter

34 34 PON Besleyici yedekliliği  ITU-T G standartı OLT – ONT arasında 3 tip yedekliliği tanınmlar  Type A : yedek fiber, ek olarak LT ve ya ONT olmadan  Type B : yedek splitter : yedekli 2 LT’den ilk splittera kadar yedekli 2 fiber  Type C: uçtan uca yedeklilik: yedekli LT, fiber, splitter, ONT

35 35 PON Besleyici yedekliliği  Alcatel-Lucent Type B yedekliliği desteklemektedir (Type B-)  LT PON’dan optik splittera kadar 1+1 yedekli besleyici fiberler  Fiber-only koruması: yedek fiber diğeri kesildiği zaman kullanılır ** Eş zamanlı fiber kesintilerini önlemek için iki besleyici bölüm için iki farklı çoğrafi yol kullanılmalıdır **  LT yedekliliği yok – LT’de oluşacak herhangi bir software ya da hardware arızasına karşı yedeklilik yok  LT kapasitesini 50% düşürür koruma PON 1 PON 2 N:2 splitter LT

36 36 PON faydaları  Tamamen pasif fiber kurulumu  Düşük bakım maliyeti ve yüksek güvenilirlik  Tek fiberi bir çok müşteri için paylaşıma sunar  Az fiber ihtiyacı, santralde az port kullanımı  Sanal olarak fiberde bantgenişliği limitsiz  Daha yüksek bantgenişliği x bakır erişime kıyasla daha uzak mesafe  Fiberler gelecekte WDM bağlantıları için tekrar değerlendirilebilir  Kurulu fiber altyapısı gelecek için bir yatırımdır  PON ile tek bir fiberden çoklu hizmet verilebilir  triple play – voice / data / video

37 37 PON kurulum senaryoları – FTTx OLT LL Network OTHER POTS/ISDN ONU ADSL ( < 6 KM ) < 8 Mbit/s FTTEx ONU ADSL/VDSL ( < 1 KM ) < 26 Mbit/s FTTCab VDSL ( < 300 M ) < 52 Mbit/s FTTC ONT FTTH/B Central Office XNT ATM NETWORK ONU

38 Alcatel-Lucent University Istanbul 38 PON standartı

39 39 ITU-T GPON standartları  G – GPON hizmet gereksinimleri  Hat hızı konfigurasyonunu ve hizmet yeterliliklerini tanımlar  G – GPON fizisel ortam  Transceiver (alıcı-verici) karakteristiğini tanımlar  G – GPON iletim ortamı  İletim ortamı protokollerini, fiziksel katman OAM ve mesafe hesaplama mekanizmasını tanımlar  G – GPON ONT yönetim kontrol arayüzü (OMCI)  GPON paket formatını düzenler Alcatel-Lucent kullandığı OMCI metod detaylarını açıklayan ilk firmadır

40 40 ITU-T G.984.x framework Ethernet TC adaptation sublayer Framing sublayer PON-PHY C/M application PLOAM OMCI Voice/Data/Video Embedded OAM … … G OMCI G GTC G PMD G General characteristics

41 Alcatel-Lucent University Istanbul 41 GPON & Temeli

42 42 PON özellikleri  PON – Passive Optical Network  Pasif bileşenler splitters + WDM-aleti  Yıldız topoloji p2mp – tek noktadan çok noktaya  lambda  1490nm – downstream verisi  1310nm – upstream verisi  1550nm – downstream (opsiyonel)  Mesafe ayarlama  60 km mantıksal erişim  20 km fiziksel erişim Mesafe farkı  Split oranı  64 kullanıcı (gelecek sürümlerde 128) PON

43 43 Optik güç bütçesi  Splitter kaybı  Kaskat splitter kullanılabilir e.g. 1:4 ve ardından 1:8 splitter ya da tam tersi  Ya da 1:32 tek splitter kullanılabilir  WDM coupler kayıpları  Fiber kayıpları  Konnektör kayıpları  Ek kayıpları PON Mesafe hattaki bileşenlerde oluşan kayba göre değişir:

44 44 Veri alış-veriş özellikleri (class B+) +5,0 P (dB) +1,5 +5,0 P (dB) +0,5 -8,0 P (dB) -27,0 -8,0 P (dB) -28, nm 1310 nm path penalty: 0,5 dB Downstream bütçesi: +1,5 – (-27) – (0,5) = 28,0 Upstream bütçesi: +0,5 – (-28) – (0,5) = 28,0 Tx level Rx level 0,30 dB/km 0,42 dB/km

45 45 Optik güç bütçesi – Veri  örnek:  bütçe: 28,0 dBm  16 yönlü splitter kaybı: 13,8 dBm (theor. 12dBm)  konnektör+ek kaybı: 3 dBm (24*0,1 dBm + 2*0,3 dBm)  Fiber yaşı: 1 dBm  zayıflama: 0,30 dBm/km – downstream 0,42 dBm/km – upstream  mesafe:  (28,0 – 13,8 – 3 – 1) / 0,42 = 10,2 / 0,42 = 24,28 km  yorum:  1:16 split için max ONT mesafesi 24 km

46 46 Video alış-veriş özellikleri +18,5 P (dB) -4, nm Downstream budget: +18,5 – (-4,9) = 23,4 Tx level Rx level

47 47 Optik güç bütçesi – Video  örnek:  bütçe: 23,4 dBm  16 yönlü splitter kaybı: 13,8 dBm (theor. 12dBm)  konnektör+ek kaybı: 3 dBm (24*0,1 dBm + 2*0,3 dBm)  Fiber yaşı: 1 dBm  zayıflama: 0,25 dBm/km - downstream  mesafe:  (23,4 – 13,8 – 3 – 1)/0,25 = 22,4 km  yorum:  1:16 split max ONT mesafesi 22,4 km

48 48 PON lambda  Tek fiber üzerinde upstream ve downstream  Ters yönde iki farklı dalgaboyu  video  Downstream yönünde tek dalgaboyu Splitters 1490 nm 1310 nm Data path 1550 nm Video path Hat hızı esnekliği X Mb/s Y Mb/s

49 49 PON dalgaboyu planı intermediate wavelength band Basic band ( constrained APON band ) Enhancement band ( other uses ) Upstream Window ( no change ) For future use 1.3  m wavelength band 1.5  m wavelength band upstreamupstream/downstream UP Reserved  1500  1540  1560  DOWN Basic band DATAVIDEO Enhancement band

50 50 CTS – Common Technical Specifications  line rate  downstream: Gb/s  upstream: Gb/s  Dalgaboyları  downstream data: 1490 nm  upstream data: 1310 nm  downstream video: 1550 nm GPON PON

51 51 GPON protokol katmanları ve formatları  GEM – GPON Encapsulation Method  Ethernet + TDM  ATM – Asynchronous Transfer Mode VG optical (TDM/TDMA) Ethernet[AAL5] + Ethernet [AAL2] + Ethernet + TDMPOTS/VF OLT ONT BAS

52 52 PON OMCI – ONT Management Control Interface  ONT’leri OLT üzerinden yönetmek için kullanılan metod  Konfigurasyon, hata ve performans yönetimi için  Her ONT ve OLT kendi OMCI kanalını kullanır  Bantgenişliği PON yaratıldığı anda rezerve edilir  protokol  OMCI protokolü

53 53 Downstream operasyonu (1/2)  TDM – Time Division Multiplexing  continuous mode operation (devamlı sinyal verişi)  Downstream yönündeki trafik tüm ONT’ler tarafından alınır  sorun: data gizliliği  AES – Advanced Encryption Standard  Link katmanı şifrelemesi t    ONU OLT Rx Tx

54 54 Downstream operasyonu (2/2)  ONT’nin sorumluluğu:  downstream sinyalinin senkronizasyonu sync-pattern için Saat(sayaç/clock) hesaplaması  Kullanılacak verinin filtrelenmesi Header (paketteki başlık bilgisi) belirteçlerine göre –ATM – Circuit-ID –GEM – Port-ID t    ONU OLT Rx Tx

55 55 Upstream operasyonu (1/2)  TDMA – Time Division Multiple Access  Anlık iletim yöntemi (burst mode)  Upstream yönünde hangi ONT’nin erişim yetkisi alacağına OLT karar verir  sorun: olası çarpışma  Erişim yetkisi isteği  Mesafe belirleme Rx t    ONU OLT Tx

56 56 Upstream operasyonu (2/2)  ONT upstream verisini gönderir  P-OLT gönderilen yetkiye göre  Uygun zaman geldiği zaman anlık upstream verisini iletir (burst)  P-OLT:  senkronizasyon Alınan her anlık veri için (upstream burst) Rx t    ONU OLT Tx

57 57 Mesafe belirleme – Neden? Çarpışmaları önlemek için eşitleyici geciktirme (equalization delay) yapılır 20 km 15 km

58 58 Mesafe belirleme – Ölçüm? Çarpışmaları önlemek için eşitleyici geciktirme (equalization delay) yapılır

59 59 GPON çerçeve formatı ATM-segment (option) downstream frame – 125 us GEM-segment upstream frame – 125 us ONU 1 ONU 2 ONU 3 ONU 4 ONU 5 PCB GEM-packetATM-cell

60 60 GPON çerçeve formatı – Downstream ATM-segment (option)GEM-segment PsynchIdentPLOAMdBIPPLend US BW Map Physical Control Block 4 bytes 13 bytes4 bytes N*8 bytes 1 byte

61 61 GPON çerçeve formatı – Downstream (devamı) PsynchIdentPLOAMdBIPPLend US BW Map Physical Control Block N*8 bytes … AllocID…CRCAllocIDFlagSStartSStopCRC 12 bits 2 bytes 1 byte Entry for ONT#1Entry for ONT#N

62 62 GPON çerçeve formatı – Downstream (devamı) US BW Map 3 entries ONT1slot 75slot 240 AllocIDStartStop ONT2slot 280slot 400 AllocIDStartStop ONT3slot 430slot 550 AllocIDStartStop upstream packet timing guard time slot times:time

63 63 GPON çerçeve formatı – Upstream ONU 1 ONU 2 ONU 3 ONU 4 ONU 5 HeaderPayload PLOuPLOAMuDBRu Physical layer overhead Physical layer OAM Dynamic bandwidth report

64 64  GEM = GPON Encapsulation Method  GEM allows for  point-to-point (noktadan noktaya)  payload fragmentasyonu (etkinlik)  GEM, TDM transport yapısını destekler  E1/T1, E3/T3 12 bits13 bits12 bits3 bits TDM Ethernet PayloadMAC DA MAC SA Type/ Length FCS GEM header GEM encapsulation (paketleme) payload L bytes payloadCRCPTIPortIDPLI L bytes

65 65 Devamlı Sinyal Verişi (Continuous mode operation)  downstream – herzaman sinyal vardır  Gönderecek kullanıcı verisi olmasa bile  Yönetimsel olarak port kapatılmadığı durumlarda downstream frame TxRx continuous mode Txcontinuous mode Rx

66 66 Anlık Veri Akışı (Burst mode operation)  upstream – sadece ONT veri ileteceği zaman sinyal vardır  Veri iletecek hiç ONT yoksa, fiber üzerinde sinyal olmaz  Ardışık 2 anlık veri akışı için koruma zamanı 26ns. upstream frame RxTx burst mode Rxburst mode Tx

67 67


"Alcatel-Lucent University Istanbul 1 PON Passive Optical Networking Teknoloji tanıtımı Alcatel-Lucent University Istanbul." indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları