PON ทำงานอย่างไร: TDM, การวัดระยะ, DBA, การเปิดใช้งาน และ OMCI

เครือข่ายออปติคัลแบบพาสซีฟมีตัวส่งหนึ่งตัวคุยกับตัวรับได้ถึง 128 ตัวผ่านเนื้อแก้วและสปลิตเตอร์ และมีตัวส่งได้ถึง 128 ตัวใช้ตัวรับร่วมกันหนึ่งตัวในทางกลับกัน การทำให้สิ่งนี้ทำงานได้โดยไม่ชนกัน ไม่ถูกดักฟัง และไม่ต้องตั้งค่าที่บ้านทุกหลัง คืองานของโปรโตคอล หน้านี้อธิบายกลไกต่าง ๆ — การกระจายสัญญาณขาลง สล็อตเวลาขาขึ้น การวัดระยะ แบนด์วิดท์แบบพลวัต การเปิดใช้งาน ONU และช่องทางการจัดการ — และโยงแต่ละอย่างเข้ากับสิ่งที่เห็นบน OLT และสติก

ขาลง: การกระจายสัญญาณให้ทุกคน

OLT ส่งสัญญาณต่อเนื่องที่ความยาวคลื่นเดียว (1490 nm สำหรับ GPON, 1577 nm สำหรับ XGS-PON) ONU ทุกตัวรับทุกเฟรมแต่เก็บไว้เฉพาะส่วนที่ส่งถึงตัวเอง — โดยดูจาก Port-ID ในเฟรม GEM ของ GPON หรือ XGEM ใน XG(S)-PON เนื่องจากทุกอย่างมองเห็นได้จากทุกฝั่ง เพย์โหลดขาลงจึงถูก เข้ารหัสต่อ ONU (AES-128 ใน GPON, AES-128/256 ใน XGS-PON) โดยแลกเปลี่ยนคีย์กันระหว่างการเปิดใช้งาน ขาลงยังพา แผนที่แบนด์วิดท์ (bandwidth map) ที่บอกแต่ละ ONU ว่าเมื่อใดจึงจะส่งสัญญาณได้

ขาขึ้น: การส่งแบบเบิร์สต์แบ่งเวลา

ONU ใช้ความยาวคลื่นขาขึ้นร่วมกันหนึ่งความยาวคลื่น (1310 nm สำหรับ GPON, 1270 nm สำหรับ XGS-PON) ด้วย TDMA: แต่ละตัวส่งสัญญาณเฉพาะในสล็อตที่ OLT กำหนดให้ ในรูปแบบ เบิร์สต์ ที่มีพรีแอมเบิลและตัวคั่น เลเซอร์จะดับระหว่างเบิร์สต์ ซึ่งเป็นเหตุผลที่กำลังส่ง (Tx) ของ ONU ใน DDM ไม่มีความหมายเมื่ออยู่ในสถานะว่าง และเป็นเหตุผลที่กำลังรับ (Rx) ของ OLT เป็นค่าเฉลี่ยจากผู้ส่งหลายราย (ความแม่นยำและข้อจำกัด) ตัวรับของ OLT รีเซ็ตค่าเกณฑ์ของตัวเองระหว่างเบิร์สต์จาก ONU ที่อยู่คนละระยะทางและคนละระดับกำลัง

การวัดระยะ

สล็อตจะทำงานได้ก็ต่อเมื่อเบิร์สต์ของ ONU แต่ละตัวมาถึงตรงตามเวลาที่คาดไว้พอดี ระหว่างการเปิดใช้งาน OLT จะวัด เวลาหน่วงไป-กลับ ไปยัง ONU แต่ละตัว และกำหนด เวลาหน่วงปรับสมดุล เพื่อให้ ONU ทุกตัวดูเหมือนอยู่ที่ระยะเชิงตรรกะเดียวกัน (ระยะต่างของใยแก้วนำแสง อยู่ที่ 20 km หรือ 40 km หากเลือกใช้ตัวเลือกขยาย) การวัดระยะเกิดขึ้นซ้ำเป็นระยะเพื่อตามการเปลี่ยนแปลงความยาวของใยแก้วนำแสงที่เกิดจากอุณหภูมิ

การจัดสรรแบนด์วิดท์แบบพลวัต (DBA)

ความจุขาขึ้นถูกแบ่งระหว่าง T-CONT (คอนเทนเนอร์ส่งสัญญาณ) — คิวต่อ ONU ต่อคลาสบริการ:

ประเภท T-CONT	แบนด์วิดท์	การใช้งานทั่วไป
1	คงที่	TDM, เสียง
2	รับประกัน	บริการสำหรับธุรกิจ
3	รับประกัน + ไม่รับประกัน	อินเทอร์เน็ตระดับพรีเมียม
4	พยายามส่งให้ดีที่สุด	อินเทอร์เน็ตสำหรับที่พักอาศัย
5	ผสม	ผสมผสาน

อัลกอริทึม DBA ของ OLT จัดสรรสล็อตทุก 125 µs โดยอิงจาก รายงานสถานะ จาก ONU (SR-DBA) หรือจากทราฟฟิกที่สังเกตได้ (NSR-DBA, การตรวจติดตามทราฟฟิก) เวลาแฝงขาขึ้นและความเป็นธรรมขึ้นอยู่กับอัลกอริทึมนี้ ไม่ใช่กับออปติก

การจัดเฟรมและ FEC

ระบบ	อัตราขาลง / ขาขึ้น	เฟรม	FEC
GPON (G.984)	2.488 / 1.244 Gb/s	เฟรม GTC 125 µs, การห่อหุ้มแบบ GEM	RS(255,239) เป็นทางเลือก โดยทั่วไปเปิดใช้งาน
XG-PON (G.987)	9.953 / 2.488 Gb/s	XGTC, XGEM	RS(248,216) บังคับใช้ขาลง; RS(248,232) ขาขึ้น
XGS-PON (G.9807)	9.953 / 9.953 Gb/s	เหมือน XG-PON	เหมือน XG-PON
EPON / 10G-EPON (IEEE)	1.25 / 10.3 Gb/s	เฟรม Ethernet, MPCP	RS(255,223) ใน 10G-EPON
25GS-PON (MSA), 50G-PON (G.9804)	25 / 50 Gb/s ขาลง	อิงจาก XGEM	LDPC (50G-PON)

รายละเอียดมาตรฐาน: มาตรฐาน PON

การเปิดใช้งาน ONU

ONU ตัวใหม่จะผ่านลำดับขั้นตอนที่กำหนดไว้ (สถานะ O1–O5 ของ GPON):

สถานะ	สิ่งที่เกิดขึ้น	จุดที่ล้มเหลวได้
O1 เริ่มต้น	ONU เปิดเครื่อง ค้นหาสัญญาณขาลง ซิงโครไนซ์กับเฟรม	ไม่มีแสง, ผังความยาวคลื่นผิด (ปัญหาของ PON)
O2 สแตนด์บาย	ONU ซิงก์แล้ว รอหน้าต่างการขอหมายเลขซีเรียลจาก OLT	พอร์ต OLT ถูกปิดใช้งานหรือเต็ม
O3 หมายเลขซีเรียล	ONU ตอบกลับด้วย หมายเลขซีเรียล ของตัวเองในหน้าต่างเงียบ; OLT ตรวจสอบกับรายการที่มี (หรือ LOID/รหัสผ่านในภายหลัง) แล้วกำหนด ONU-ID ให้	ซีเรียลไม่รู้จัก, รหัสผู้ผลิตผิด, ซ้ำกัน
O4 การวัดระยะ	OLT วัดเวลาหน่วง กำหนดเวลาหน่วงปรับสมดุล	ระยะทางเกินขีดจำกัด, Rx ต่ำเกินไป
O5 ทำงาน	แลกเปลี่ยนคีย์เข้ารหัส, ช่องทาง OMCI ขึ้น, จัดเตรียมบริการแล้ว	ข้อผิดพลาดในการจัดเตรียมบริการ
O6 / O7	สัญญาณขาดหายเป็นช่วง / หยุดฉุกเฉิน	เหตุการณ์ LOS, การจัดการ ONU ที่ป่วนระบบ

รูปแบบการยืนยันตัวตนมีหลายแบบ: ใช้หมายเลขซีเรียลอย่างเดียว, LOID + รหัสผ่าน (พบทั่วไปกับผู้ให้บริการบางราย ตั้งค่าในเฟิร์มแวร์ของสติก) หรือ ID การลงทะเบียน นอกจากนี้ OLT ยังตรวจจับ ONU ที่ป่วนระบบ ด้วย — ONU ที่ส่งสัญญาณนอกสล็อตของตัวเองจะทำให้ทุกคนบน PON มองไม่เห็นสัญญาณ และ OLT สามารถสั่งให้มันดับเลเซอร์ได้

OMCI: ช่องทางการจัดการ

เมื่อเข้าสู่ O5 แล้ว OLT จะตั้งค่า ONU ผ่าน OMCI (อินเทอร์เฟซการจัดการและควบคุม ONU, G.988): ช่องทางข้อความผ่านพอร์ต GEM เฉพาะที่สร้างโมเดลบริการของ ONU — พอร์ต UNI, VLAN, พอร์ต GEM, T-CONT, QoS — ในรูปแบบ เอนทิตีที่มีการจัดการ ONU ที่ลงทะเบียนได้แต่ไม่มีทราฟฟิกผ่านมักมีปัญหาไม่ตรงกันระหว่าง OMCI กับการจัดเตรียมระบบ (โปรไฟล์บริการ, VLAN หรือรุ่น ONU ที่ไม่ตรงกับโปรไฟล์ของ OLT) สติกจำลอง OMCI ของ ONU เต็มรูปแบบ เพื่อให้ OLT เห็นเป็นอุปกรณ์ที่คุ้นเคย

การอยู่ร่วมกันของความยาวคลื่น

GPON, XGS-PON และวิดีโอโอเวอร์เลย์ใช้ ODN เดียวกันได้เพราะความยาวคลื่นต่างกัน โดยมี องค์ประกอบการอยู่ร่วมกัน (CEx ซึ่งเป็นฟิลเตอร์ WDM ที่ OLT) รวมสัญญาณเข้าด้วยกัน โดยแลกกับการสูญเสียประมาณ 1–1.5 dB ผังความยาวคลื่นและฟิลเตอร์: ความยาวคลื่นของ PON

ความหมายต่อออปติก

ขาลงต่อเนื่อง ขาขึ้นเป็นเบิร์สต์: SFP ของ OLT มีตัวรับโหมดเบิร์สต์ (APD ที่รีเซ็ตเร็ว) ส่วน ONU มีไดรเวอร์เลเซอร์โหมดเบิร์สต์ — ทั้งสองอย่างนี้คือสิ่งที่ทำให้โมดูล PON ต่างจาก SFP แบบจุดต่อจุด (ทรานซีฟเวอร์ PON)
คลาสงบประมาณ (B+, C+, N1…) และอัตราส่วนของสปลิตเตอร์เป็นตัวกำหนดว่ารองรับ ONU ได้กี่ตัวและไกลแค่ไหน: คลาส ODN และงบประมาณ
ข้อมูลระบุตัวตนที่เราเตอร์ของโฮสต์อ่านจากสติก (SFF-8472) แยกออกจากข้อมูลระบุตัวตนฝั่ง PON ที่ OLT เห็น (ซีเรียล, LOID); CodingBox เขียนโค้ดข้อมูลชุดแรก

ใน CodingBox

สำหรับสติก PON หรือโมดูล OLT CodingBox แสดงข้อมูลระบุตัวตนตาม MSA รหัสความยาวคลื่น และ DDM แบบสดบน DDM — โดยต้องจำไว้ว่ากำลังส่ง (Tx) ของสติกใช้ได้เฉพาะขณะที่มันส่งเบิร์สต์ และกำลังรับ (Rx) ของ OLT เป็นค่าเฉลี่ย พารามิเตอร์ฝั่ง PON (ซีเรียล, LOID) ถูกตั้งค่าในอินเทอร์เฟซการจัดการของสติกเอง ไม่ใช่ใน EEPROM

โครงสร้างต้นไม้ของ PON เทียบกับสถาปัตยกรรมใยแก้วนำแสงแบบอื่น ๆ — จุดต่อจุด, วงแหวน, WDM — พร้อมรูปแบบ FTTx, จำนวนใยแก้วนำแสง และตัวเลือกการป้องกัน: โทโพโลยีเครือข่ายใยแก้วนำแสง

หากพบข้อมูลที่ไม่ถูกต้องหรือข้อผิดพลาดในบทความนี้ ให้เลือกข้อความส่วนนั้นแล้วกด Ctrl+Enter เพื่อ