1 / 33

Hozzáférési hálózatok

Hozzáférési hálózatok. Vida Rolland 2005.11.17. Miért „fiber”?. Ma már nem a webezés befolyásolja a hozzáférési technológiákat, inkább a multimédia MPEG-1 – ISO/IEC szabvány Moving Pictures Experts Group 50:1 – 100:1 video tömörítés 1.5 Mbps, VHS minőségű kép MPEG-2 DVD minőségű kép

ata
Download Presentation

Hozzáférési hálózatok

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. Hozzáférési hálózatok Vida Rolland 2005.11.17

  2. Miért „fiber”? • Ma már nem a webezés befolyásolja a hozzáférési technológiákat, inkább a multimédia • MPEG-1 – ISO/IEC szabvány • Moving Pictures Experts Group • 50:1 – 100:1 video tömörítés • 1.5 Mbps, VHS minőségű kép • MPEG-2 • DVD minőségű kép • Nagyfelbontású, nagy színmélységű, teljes mozgású videó (pl. élő sportközvetítés) – 4-8 Mbps • HDTV – 14 Mbps • Az ADSL sávszélessége messze nem elegendő ehhez • Csak nagyon rövid helyi hurkok esetén 2005.11.17

  3. Miért „fiber”? • HFC (Hybrid Fiber Coax) • Az eredeti 300-550 MHz-es kábeleket 850 MHz-s koax kábelek váltják föl • Plusz 300 MHz → 50 db új 6 MHz-es csatorna • QAM-256-al 40 Mbps egy csatornán → 2 Gbps új sávszél • 500 ház egy kábelen → mindenkinek jut 4 Mbps downstream, ami elég egy MPEG-2 filmhez • Szépen hangzik, de... • Minden kábelt le kell cserélni 850 MHz-es koaxra • Új fejállomások, új fényvezető csomópontok (fiber node), kétirányú erősítők • A teljes kábelhálózati rendszert le kell cserélni • Akkor miért ne legyen minél több fényvezető szál benne? 2005.11.17

  4. A kis sebesség ma már kínzás!! 2005.11.17

  5. A sebesség fontos!! Becsült minimális idő a Braveheart letöltésére 2001 augusztus 17 Az MGM, Paramount Pictures, Warner Brothers és a Universal Studios bejelentenek egy közös tervet melyszerint letölthetővé tesznek filmeket kölcsönzés céljából az Interneten 2002 december 9 „Hollywood’s Latest Flop”, Fortune Magazine: „A fájlok óriásiak. A 952 MB-os Braveheart letöltése otthoni DSL kapcsolaton keresztül majd 5 órába telt. Ugyanennyi idő alatt 20 utat megtehettünk volna a helyi video kölcsönzőig és vissza” Technológia Perc Óra Nap Modem 56 2 kb/s ISDN 128 20 kb/s 12 DSL 1 Mb/s 2.5 Cable 2.5 1 Mb/s 45 FTTH 0.4 2005.11.17

  6. Adatátvitel fényvezető szálon • Három fő komponens: • Fényforrás • LED, félvezető lézer • Átviteli közeg • Rendkívül vékony üvegszál • Fényérzékelő (detektor) • Ha van fényimpulzus – logikai 1 bit • Ha nincs – logikai 0 bit • A villamos jeleket fényimpulzusokká kell alakítani és vissza • A detektor fény hatására elektromos impulzusokat állít elő • Az adatátviteli sebesség elméletileg korlátlan (fénysebesség) • A gyakorlati max. sebesség egy szálon ma kb. 10 Gbps • Képtelenek vagyunk gyorsabban átalakítani a jeleket és vissza • Laboratóriumi körülmények között már 100 Gbps-ot is elértek 2005.11.17

  7. Adatátvitel fényvezető szálon • Egy egyszerű üvegszál a gyakorlatban használhatatlan • A fény elszivárog • Ha a fény az egyik közegből átlép a másikba (pl. üvegből levegőbe) megtörik • A visszaverődés mértéke függ a közegek fizikai jellemzőitől (törésmutató) és a beesési szögtől • Ha a beesési szög nagyobb egy határértéknél, a fény visszaverődik az üvegbe 2005.11.17

  8. Fényvezető szálak • Többmódusú szál • A fényimpulzusok hosszanti irányban szétszóródnak a szálban • Egyszerre több, különböző szögben visszaverődő fénysugár halad • Minden sugárnak más a „módusa” • Olcsó megoldás, de csak kis távolságokra hatékony (500 m) • Egymódusú szál • Ha az üvegszál átmérője nagyon kicsi, a fény visszaverődés nélkül, egyenesen terjed • Jóval drágább maga a szál, és nagyobb kapacitású, jobb lézereket is igényel • Nagyobb távolságok áthidalására sokkal jobb • 50 Gbps 100 km távolságba erősítés nélkül • A transzatlanti optikai kábeleknél nagyon fontos, hogy kevés erősítőre legyen szükség • A gerinchálózatban csak egymódúsú szálakat használnak 2005.11.17

  9. Fényvezető szál • Core (mag) • Üvegszál, vezeti a fényjeleket • Többmódusú szálra kb 50 μm • emberi hajszál • Egymódúsú szálnál kb 8-10 μm • Műanyag is lehet • Olcsó, de sokkal erőssebb a csillapítása • Cladding (tükröző anyag) • Üveg • A magban tartja a fénysugarakat • Kissebb a törésmutatója • Coating • Műanyag, védi az üveget 2005.11.17

  10. Fényvezető kábelek • Egy fényvezető kábelben akár 1000 fényvezető szál • 50.000 Gbps átviteli sebesség 2005.11.17

  11. Csatlakoztatás • A szálakat többféleképpen csatlakoztathatjuk • Mechanikus csatlakozókkal (lencsék) • A szereléshez finom műszer, pormentes környezet • 10-20% veszteség, de megkönnyíti az újrakonfigurálást • Mechanikus illesztéssel • Mindkét szálat meghatározott szögben lenyessük • A nyesett végeket összeillesztjük és szorítóval összefogjuk • Az illesztés pontosságán javíthatunk ha az egyik szálba belevilágítunk • Addig mozgatjuk finoman a szálakat, amíg a kijövő jel intenzitása a legnagyobb lesz • Kb 10% veszteség, de egy szakértő 5 perc alatt összeköti • Összeforrasztás (hegesztés) • Majdnem olyan jó mint a gyárilag húzott szál • Nagyon elterjedt megoldás • Ragasztás • Nem túl elterjedt 2005.11.17

  12. Fényforrások • A fényimpulzusok előállítására használt fényforrások: • LED – Light Emitting Diode • Alacsony adatátviteli sebesség • Többmódusú, kis távolságokra használatos • Hosszú élettartam, kis hőérzékenység • Olcsó • Félvezető lézer • Magas adatátviteli sebesség, nagy távolságokra • Egy- vagy többmódusú • Rövid élettartam, nagy hőérzékenység • Drága 2005.11.17

  13. 200 150 Gbps 100 50 0 Twisted Pair Co-ax Multimode Single-mode Miért fiber? – nagyobb sebesség Tipikus átviteli sebesség egy 100 méteres kábelen 2005.11.17

  14. Miért fiber? – nagyobb távolságok Tipikus átviteli távolság 1 Gbps sebességre 2005.11.17

  15. Fiber vs. Réz érpár • Egy csavart réz érpáron egyszerre 6 telefonhívás vihető át • Egy optikai szálpáron több mint 2.5 millió párhuzamos telefonhívás • Egy hasonló kapacitású csavart érpár köteghez képest 1%-os súly és méret 2005.11.17

  16. Fiber vs. Réz érpár • Optikai kábel • Fényjelekkel működik • Nem érzékeny az elektromágneses interferenciákra • Ismétlők kb. 30 km után • Kismértékű hőtágulás • Törékeny, viszonylag merev anyag • Kémiailag stabil // • Réz érpár • Elektromos hullámok • Érzékeny az elektromágneses interferenciákra • Ismétlők 5 km után • Nagymértékű hőtágulás • Hajlítható anyag • Érzékeny a korrózióra és galvanikus reakciókra • Újrahasznosítható • Jó pénzért el lehetne adni a rezet 2005.11.17

  17. FTTx • FTTx – Fiber To The x • FTTB – Fiber To The Building • FTTC – Fiber To The Curb • FTTD – Fiber To The Desk • FTTE – Fiber To The Enclosure • FTTH – Fiber To The Home • FTTN – Fiber To The Neighborhood • FTTO – Fiber To The Office • FTTP – Fiber To The Premises • FTTU – Fiber To The User 2005.11.17

  18. FTTC • Fiber To The Curb • Üvegszál az elosztódobozig • Üvegszál a helyi központból minden lakókörzetig • A szál egy ONU-ban végződik • Optical Network Unit – optikai hálózategység • Kb. 16 helyi rézhurok csatlakozhat hozzá • Nagyon rövid hurkok, lehetséges szimetrikus nagysebességű kiterjesztés • Pl. VDSL – Dél-kelet Azsiában nagyon elterjedt • Alkalmas MPEG-2 átvitelre, videokonferenciázásra • Az FTTC maga szimetrikus átviteli sebességeket biztosít 2005.11.17

  19. FTTC/VDSL architektúra 2005.11.17

  20. FTTH • Fiber To The Home • Üvegszál otthonra • Rendszerelemek • OAN: Optical Access Network • Optikai hozzáférési hálózat • ONU: Optical Network Unit • Az előfizető otthonában • OLT:Optical Line Termination • végződtetés a szolgáltató hálózatában OAN CO/HE // OLT ONU 2005.11.17

  21. Miért FTTH? • Az FTTH előnyei • Hatalmas adatátviteli kapacitás • Könnyen feljavítható (upgrade) • Könnyen telepíthető • Földben és levegőben vezethető kábelek • Teljesen szimetrikus szolgáltatások biztosít • Alacsony üzemeltetési és karbantartási költségek • Nagyon nagy távolságok esetén is működik • Kis átmérőjű, könnyű kábelek • Biztonságos kommunikáció • Nem zavarják elektromágneses interferenciák 2005.11.17

  22. FTTH architektúrák • PON – Passive Optical Networks • Több felhasználó (max. 32) megoszt egy fényvezető szálat • Optikai splitter-ek a jel szétválasztására és aggregálására • Áramellátás csak a végeknél szükséges • Osztott hálózat – Point to Multipoint (P2MP) • Active Node • Az előfizetőknek saját fényvezető száljuk • Point to Point (P2P) • Aktív, árammal táplált csomópontok a forgalom elosztására • Ethernet switch • Layer2/Layer3 switching/routing • Hybrid PON • Az előbbi két architektúra kombinált változata 2005.11.17

  23. // // PON architektúra Általában 10-20 km // OLT // ONU // // // Optikai splitter // 2005.11.17

  24. // // Active Node architektúra 70 km-ig 10 km-ig // OLT // ONU // // Active Node (powered) // 2005.11.17

  25. // // Hibrid architektúra 70 km-ig 10 km-ig // // OLT Optikai splitter // ONU // Active Node (powered) // // // Optikai splitter 2005.11.17

  26. Ethernet vagy ATM? • Egy OLT-hez több PON köthető • Mindegyik olcsó passzív optikai filtereken keresztül jut el sok ONU-hoz • Nincs szükség aktív elektronikai eszközökre, és azok karbantartására • Két külön technológia vetélkedik egymással • APON – ATM-based PON • ITU-T G.983.x • Az első PON implementáció • EPON – Ethernet-based PON 2005.11.17

  27. Le- és feltöltés • A le- és feltöltés nem egyformán működik • A letöltés broadcast • A splitter minden szálra kitesz minden csomagot • Az ONU csak azt a csomagot kezeli melyet neki címeztek (fejléc alapján) • A feltöltés TDMA-t használva történik • Az OLT időszeleteket oszt ki az ONU-knak • Szinkronizált csomagküldés • Az ONU kérhet plusz szeleteket, ha van küldenivalója 2005.11.17

  28. APON • Segmentation and Reassembly (SAR) • Fix hosszúságú csomagok • 53 byte-os ATM cellák • Az adatok átmennek egy ATM Adaptation Layer-en (AAL) ahol 48 byte-os darabokra osztják őket • Plusz 5 byte a fejléc • A címzettnél az eredti forgalmat újból összerakják • A SAR miatt az ATM kifejezetten alkalmas video, hang és adatátvitelre • A kis, fix hosszúságú cellákban jól lehet késleltetésre érzékeny forgalmat szállítani • A procedúra időigényes, az 5 byte-os fejléc pedig nem hatékony (10%-os overhead) • A fix hosszúságú cellák jól illeszkednek a PON TDMA alapú feltöltéséhez • Könnyű az időszeletek kezelése, nincsenek ütközések • Az ONU-k itt is használnak távolságbecslést (ranging) a szinkronizációhoz 2005.11.17

  29. EPON • Az adatok az IEEE 802.3 (Ethernet) formátumot használják • Változó hosszúságú csomagok 64 és 1518 byte között • Hogyan oldjuk meg a TDMA alapú feltöltést? • Lehetne max. hosszúságú szeleteket kiosztani • Bármilyen csomag belefér • Nem hatékony, sávszél pazarlás • Lehetne fix hosszúságú szeleteket használni, melyekbe több csomagot be tud rakni az ONU • Javít a hatékonyságon, de még mindig nem ideális • Nehéz változó hosszúságú csomagokkal jól feltölteni egy fix hosszú szeletet • Feloszthatjuk az Ethernet kereteket (frame) fix hosszúságú részekre • Egyszerűbb lesz a feltöltés • Az ár egy SAR funkció hozzáadása az EPON protocoll stack-hez 2005.11.17

  30. EPON downstream forgalom 2005.11.17

  31. EPON downstream csomagok • Fix időközönként küldött frame-ek, változó hosszúságú csomagokkal • Szinkronizációhoz szükséges információ minden frame előtt • Minden csomag fejléce megmondja ki a címzett • Hibaellenőrző információ a csomag végén 2005.11.17

  32. EPON upstream forgalom 2005.11.17

  33. EPON upstream csomagok • Az upstream forgalom frame-ekre osztva • Minden ONU-nak van egy saját időszelete, melyet változó hosszúságú csomagokkal tölthet fel 2005.11.17

More Related