Gigabit-capable Passive Optical Network –tekniikka ja sen soveltuvuus liityntäverkkorakentamiseen

1. Gigabit-capablePassiveOpticalNetwork –tekniikka ja sen soveltuvuus liityntäverkkorakentamiseen Janne Hirsimäki Diplomityöseminaari 24.11.2009

2. Sisällys • Työn tausta ja motivaatio • Liityntäverkon eri topologiat • Työn toteutus • GPON-tekniikka • Keskeisimmät tulokset

3. Työn tausta ja motivaatio • Kuitu-kotiin rakentaminen lisääntymässä • Valtion v.2015 hanke, ”100-Mbit kaikille” • Liityntäverkon topologia joko pisteestä-pisteeseen tai passiivinen • Gigabit-capablePassiveOpticalNetwork (GPON) on uusin ”kypsistä” PON-tekniikoista • Työn tarkoitus on tutustua GPON-tekniikkaan ja pohtia sen soveltuvuutta liityntäverkkorakentamiseen

4. Pisteestä-pisteeseen (P2P) • Jokaiselle tilaajalle oma kuitu liityntäsolmusta tai -pisteestä asti • Kullakin asiakkaalla aidosti oma yhteys reitittimelle • ns. ”Perinteinen tapa”

5. Pisteestä-pisteeseen 1/2

6. Pisteestä-pisteeseen 2/2

7. Passiivinen (PON) • Syöttökaapelin yksi kuitu jaetaan usealle asiakkaalle, käyttäen passiivisia (teho)jaottimia • Ei tarvetta aktiivikomponenteille lähellä asiakkaita • Siirtokapasiteetin aikajakoisuus • PON-tekniikoita käytössä laajalti Euroopan ulkopuolella • Ei vielä käytössä Suomessa (mm. Ruotsissa ja Norjassa)

8. Passiivinen topologia 1/3

9. Passiivinen topologia 2/3

10. Passiivinen topologia 3/3

11. Diplomityön toteutus • Kirjallisuustutkielma • GPON-standardit (ITU-T G.984.x) • Aihetta käsittelevä kirjallisuus • Tekniikka PON-sovellusten takana • Sovelluksia käsitteleviä artikkeleita • Oma kontribuutio • Käytettävät mittauslaitteet ja –tekniikat • Vertailu pisteestä-pisteeseen topologian ja PON tekniikan välillä

12. PON-standardointi • IEEE • EPON ja GE-PON (IEEE 802.3ah) • ITU-T (FSAN) • APON • BPON (G.983.x) • GPON (G.984.x) FSAN = Full Service Access Network

13. GPON-tekniikka 1/3 • Tarjottavat palvelut • Ethernet (10/100 Mbps) • Perinteinen puhelin (POTS) • ATM • E1, DS3, E3 (SDH/PDH) • Video (overIP tai overlay @ 1550 nm) • Palvelut niin yksityis- kuin operaattoriasiakkaille (tukiasemayhteydet)

14. GPON-tekniikka 2/3 • Käytettävät liikennöintiaallonpituudet • 1310 nm, data ylöspäin • 1490 nm, data alaspäin • 1550 nm, video alaspäin • Siirtonopeudet • 2,4 Gbit/s alaspäin ja 1,2 Gbit/s ylöspäin • 2,4 Gbit/s symmetrinen (uusimmat suositukset) • Hyötykaista n. 2,1 Gbit/s per PON • 1:32 jaolla  n. 65 Mbit/s per asiakas • 1:64 jaolla  n. 32 Mbit/s per asiakas • Etäisyydet • Fyysinen etäisyys 20 km • Differentiaalinen etäisyys 20 km

15. GPON-tekniikka 3/3 • Liikenne alaspäin (downstream) • Aikajaettu (TDM) • OLT hallinnoi ja ajoittaa • ONU kykenee dekoodaaman vain oman datan • Liikenne ylöspäin (upstream) • Aikajaettu, yhteiden media (TDMA) • OLT jakaa aikaikkunat • Jako liityntäpisteissä käyttäen suuntavia jaottimia  liikenne välittyy vain OLT:lle • Jakosuhteet • Nykyään1:32 tai1:64 • 1:128 sunniteltu

16. Keskeiset tulokset 1/3 • Syöttökaapelin kuitujen käyttö • PON-topologia tehostaa verkon käyttöä • Soveltuu olemassa olevan verkon käytön tehostamiseen tai etäällä sijaitseville uudisalueille • Kustannukset • Materiaalikustannukset  yhtä suuret • Asennuskustannukset  PON edullisempi • Päätelaitekustannukset  P2P edullisempi • Energian käyttö  PON edullisempi • Korjauskustannukset  PON edullisempi

17. Keskeiset tulokset 2/3 • Siirtokapasiteetti (teoreettinen) • GPON  2,4 Gbit/s symmetrinen per PON • P2P  1 Gbit/sper asiakas • Verkon skaalautuvuus • GPON skaalautuu ja muokkautuu helposti • P2P-verkko ei skaalaudu hyvin ilman laitteiden uudelleen sijoittelua • Verkon toiminnan testaus • PON-topologian erityisvaatimukset mittauslaitteilta

18. Keskeiset tulokset 3/3 • Tulevaisuuden näkymät • Seuraavan sukupolven PON-tekniikoita kehitetään jatkuvasti • WDM-PON (wavelength-division multiplexing) • Aallonpituusjakoon perustuva • Kullekin asiakkaalle oma aallonpituus • XGPON (10G-PON, ”X” = ’roomalaisten numeroiden 10’)

19. Tulevaisuuden PON-tekniikat Lähde: Motorola

20. Johtopäätökset 1/2 • PON-tekniikat soveltuvat suomalaiseen liityntäverkkorakentamiseen • ”PON-vastaisuus” on muutosvastarintaa • Eletään murrosajankohtaa • Kupariverkon topologia tuttu ja turvallinen • Ei nähdä PON:in etuja selkeästi tai haluta muuttaa ajattelutapaa • GPON on tällä hetkellä käyttökelpoisin PON-tekniikoista

21. Johtopäätökset 2/2 • P2P- ja PON-topologioita tulee käyttää toisiaan täydentävinä ratkaisuina • Rinnakkain, eri osissa • Päällekkäin, PON over P2P • Verkkotopologia tulee aina rakentaa teknologiariippumattomaksi • Verkko helposti muunnettavissa P2P  PON tai päin vastoin • Turvauduttava tuleviin teknologiapäivityksiin

22. Esimerkkialue Laitetila Jakamo Kaapelikaivo 4 x 48-k 3 x 24-k OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT 48-k 96-k OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT RT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT 96-k 48-k 24-k OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT RT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT 96-k 48-k 24-k OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT RT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT OKT 96-k 48-k Lähde: Nestor Cables Oy 24-k