1 / 67

PON Passive Optical Networking

PON Passive Optical Networking. Te k no loji tanıtımı. Alcatel-Lucent University Istanbul. Dersin hedefleri. Dersimiz sırasında... Fiberlerin nasıl çalıştığını ve uçtan uca optik iletişimde kullanılan elemanları öğreneceğiz

long
Download Presentation

PON Passive Optical Networking

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

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

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

  4. Fiber Optik Temel

  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. 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. 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. Fiber optik tipleri • G.651 – MMF – Multi-mode fiber • Büyük çekirdekli: 50-62.5 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 245 um 125 um 8 – 62.5 um Cladding Coating Core

  9. ac a2 n1.sin(ac) = n2.sin(90°) Reflection (yansıma)ve refraction (kırılma) Dolaşan ışın Yansıyan ışın a1 n1 n2 a2 Kırılan ışın n1.sin(a1) = n2.sin(a2)

  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) cladding Kabul edilir açı core

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

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

  13. 1.7 Dalgaboyunun bir fonksiyonu – Zayıflama - 0,85 µ band 1,30 µ band 1,55 µ band 2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 Zayıflama (dB/Km) 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.8 Dalgaboyu (microns)

  14. Tx Amplifier Rx Electrical Optical Optical Electrical 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

  15. Tx Optik Verici (transmitter) • Fonksiyon: • Elektriksel – Optik dönüşüm (E/O) • Tipleri: • Light Emitting Diode - LED • Laser Diode – LD (FP, DFB) • Karşılaştırma:

  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. Kendiliğinden ve uyarılmışyayılım • Kendiliğinden yayılım • Uyarılmış yayılım

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

  19. Kontollü, uyarılmış yayılım usefulsignal laser pump amplifiedsignal

  20. Rx 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

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

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

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

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

  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. 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 kayıp: 0.1 dB Dış çevrede bulunan fiber eklerinin muhafazası

  28. l1 l2 l2 l3 l3 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 l1 l1 Passive 3 dB kayıp

  29. l1 l1 l2 l2 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 Passive 0.3 dB loss kayıp

  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 CO CO

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

  32. Merkesi Splitter

  33. Dağıtık Splitter

  34. PON Besleyici yedekliliği • ITU-T G.984.1 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. N:2 splitter PON 1 LT PON 2 PON Besleyici yedekliliği • Alcatel-Lucent Type Byedekliliği 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

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

  38. PON standartı

  39. ITU-T GPON standartları • G.984.1 – GPON hizmet gereksinimleri • Hat hızı konfigurasyonunu ve hizmet yeterliliklerini tanımlar • G.984.2 – GPON fizisel ortam • Transceiver (alıcı-verici) karakteristiğini tanımlar • G.984.3 – GPON iletim ortamı • İletim ortamı protokollerini, fiziksel katman OAM ve mesafe hesaplama mekanizmasını tanımlar • G.984.4 – GPON ONT yönetim kontrol arayüzü (OMCI) • GPON paket formatını düzenler Alcatel-Lucent kullandığı OMCI metod detaylarını açıklayan ilk firmadır

  40. ITU-T G.984.x framework Voice/Data/Video C/M application … … Ethernet G.984.4 OMCI PLOAM OMCI G.984.3 GTC TC adaptation sublayer Framing sublayer Embedded OAM G.984.2 PMD PON-PHY G.984.1 General characteristics

  41. GPON & Temeli

  42. PON 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)

  43. PON Optik güç bütçesi Mesafe hattaki bileşenlerde oluşan kayba göre değişir: • Splitter kaybı • Kaskat splitter kullanılabilire.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

  44. Veri alış-veriş özellikleri (class B+) P (dB) P (dB) +5,0 Downstream bütçesi: +1,5 – (-27) – (0,5) = 28,0 1490 nm +1,5 path penalty: 0,5 dB -8,0 0,30 dB/km Tx level -27,0 Rx level P (dB) P (dB) Tx level +5,0 Rx level 0,42 dB/km Upstream bütçesi: +0,5 – (-28) – (0,5) = 28,0 +0,5 path penalty: 0,5 dB -8,0 1310 nm -28,0

  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. Video alış-veriş özellikleri P (dB) P (dB) +18,5 Downstream budget: +18,5 – (-4,9) = 23,4 1550 nm Tx level -4,9 Rx level

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

  49. UpstreamWindow (nochange) Basicband (constrainedAPONband) DATA VIDEO Enhancementband (otheruses) Forfutureuse PON dalgaboyu planı 1.3 m wavelength band intermediate wavelength band 1.5 m wavelength band upstream upstream/downstream upstream/downstream UP Reserved DOWN 1260 1280 1300 1320 1340 1360 1380 1400 1420 1440 1460 1480 1500 1520 1540 1560 l1 l2 l3 l4 Basic band Enhancement band

  50. PON CTS – Common Technical Specifications • line rate • downstream: 2.488 Gb/s • upstream: 1.244 Gb/s • Dalgaboyları • downstream data: 1490 nm • upstream data: 1310 nm • downstream video: 1550 nm GPON

More Related