Miguel Landim nº Ricardo Crisógono nº /11/09 Redes de Telecomunicações 09/10 - Instituto Superior Técnico 1. Intr t od ução à E P N

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1 Miguel Landim nº Ricardo Crisógono nº /11/09 Redes de Telecomunicações 09/10 - Instituto Superior Técnico Sumário 1. Introdução à EPON 2. Topologia da rede EPON 3. Trama Ethernet/EPON 4. Funcionamento 5. Evolução EPON-10G EPON 6. Conclusões 2 1

2 O que é EPON? EPON (Ethernet passive optical network) foi desenvolvida pelo IEEE (IEEE ah) em 2004 com o objectivo de suportar a evolução das redes precedentes para 1 Gb/s. A Ethernet PON é uma rede baseada numa PON (passive optical network) que transporta tráfego encapsulado em pacotes Ethernet (IEEE 802.3). 3 Objectivos/Vantagens Permitir a coexistência de diversos tipos de tráfego de elevada capacidade, tais como voz, dados, vídeo, disponibilizados a um utilizador. O débito necessário devido ao crescimento de serviços e aplicações disponibilizadas requer o uso de fibra óptica na Rede de Acesso. EPON Fácil configuração, menor overhead, baixo custo e suporte a uma vasta gama de serviços garantiram a sua afirmação. 4 2

3 Sumário 1. Introdução à EPON 2. Topologia da rede EPON 3. Trama Ethernet/EPON 4. Funcionamento 5. Evolução EPON-10G EPON 6. Conclusões 5 Topologia da Rede Acesso: P2MP Source: MEF Arquitecturas: FTTC FTTB FTTH 6 3

4 Sumário 1. Introdução à EPON 2. Topologia da rede EPON 3. Trama Ethernet/EPON 4. Funcionamento 5. Evolução EPON-10G EPON 6. Conclusões 7 Trama Ethernet Preâm bulo 7 SF D 1 End. de destino 6 End. de fonte 6 Comprimen to/tipo 2 Dados/Enc himento 46 a 1500 Preâmbulo - Bits de sincronização do receptor (opera em modo rajada). FC S 4 Intervalo entre tramas 12 Octetos SFD (Start of Frame) - Indica o início da trama. Comprimento/Tipo - Indica o comprimento ou o tipo de informação contida no campo de dados (número entre indica o comprimento do campo de dados, entre indica o tipo do campo de dados). Dados/Enchimento - Campo que transporta a informação, dimensão variável. FCS (Frame Check Sequence) - Contem o valor do CRC-32 (Cyclic Redundancy Check) calculado sobre todos os bits da trama com excepção do preâmbulo e SFD. Intervalo entre Tramas - Preparar o equipamento para receber a próxima trama. 8 4

5 Trama Epon Preâm bulo 7 SF D 1 End. de destino 6 End. de fonte 6 Comprimen to/tipo 2 Dados/Enc himento 46 a 1500 FC S 4 Intervalo entre tramas 12 Octetos 0x SL D 1 0x LLI D 2 CR C 1 Octetos Mo do 1 I D 1Bits 5 SLD (Start LLID delimiter) - Indica o início da trama (delimitado por um padrão fixo). LLID (Logical Link Identifier) - Campo que identifica as diferentes ONU S. CRC (Cyclic Redundancy Check) - Calculado sobre os campos SLD e LLID. 9 Sumário 1. Introdução à EPON 2. Topologia da rede EPON 3. Trama Ethernet/EPON 4. Funcionamento 5. Evolução EPON-10G EPON 6. Conclusões 10 5

6 Downstream nm Cada ONU (Optical Network Unit) extrai os pacotes que lhe são destinados com base na etiqueta LLID (Logical Link ID). 11 Upstream nm Cada ONU armazena em memória os pacotes recebidos dos utilizadores até que o seu time-slot chegue. Nesta altura envia todos os pacotes armazenados à velocidade máxima do canal. Se não houver pacotes em número suficiente para encher um time-slot, são enviados caracteres de 10 bits sem informação. 12 6

7 Alocação Dinâmica de Banda O sentido upstream é caracterizado por transferência de informação em modo rajada. A alocação de time-slots de tamanho fixo é uma utilização ineficiente da banda disponível. Implementação do protocolo MPCP (Multipoint Control Protocol) na camada MAC CONTROL. MPCP especifica todo um conjunto de mecanismos existentes na comunicação entre a OLT e as várias ONU s necessários para a transmissão de dados de modo eficiente no sentido upstream. 13 Multipoint Control Protocol Modo Normal: Mensagem REPORT Enviada pela ONU Mensagem GATE Enviada pela OLT Modo Auto-Descoberta : OLT Discovery Gate ONU Inicio de time-slot Janela de espera Register Request Instante aleatório Register Gate Register Acknowledgment 14 7

8 Estrutura da Mensagem Gate Octetos Tipo de mensagens (Mensagens Mac Control) Número de time-slots concedidos Instante de tempo em que o time-slot começa Tamanho do time-slot (65536 bits) Bits de enchimento ( bits a zero) 15 Estrutura da Mensagem Report Octetos Tipo de mensagens (Mensagens Mac Control) Repetido o número de vezes que o campo Number of Queue sets indica Número do conjunto de filas Cada bit indica se o campo Queue Report respectivo contém informação. Número de bits da fila (Máx:65536) Bits de enchimento ( bits a zero) 16 8

9 Percurso da mensagem GATE Fonte: IP OVER WDB-Building the next generation opticl internet 17 Percurso da mensagem REPORT Fonte: IP OVER WDB-Building the next generation opticl internet 18 9

10 Round-Trip Time RTT = (T3-T1) - (T2-T1) = T3-T2 19 Resumo Epon Norma IEEE ah Débito de linha Downstream 1.25 Gb/s (1Gb Ethernet) Débito de linha Upstream 1.25 Gb/s (1Gb Ethernet) Código de linha 8B/10B Tipo de tráfego Ethernet Derivação máxima 1:32 ; 1:16 (Típico) Distância Máxima 10 a 20 km Eficiência mínima 63.9 % Eficiência máxima 98.3 % Eficiência média 55 % 20 10

11 Sumário 1. Introdução à EPON 2. Topologia da rede EPON 3. Trama Ethernet/EPON 4. Funcionamento 5. Evolução EPON-10G EPON 6. Conclusões 21 Porquê 10G EPON? (1) Aumento da procura por largura de banda Vídeo on Demand TV HD IP TV Vídeo Conferência Jogos Online Partilha de ficheiros 22 11

12 Porquê 10G EPON? (2) 23 Objectivos/Desafios técnicos Tomar partido, se possível, dos equipamentos existentes (garantindo o baixo custo). Compatibilidade com o sistema 1Gb/s EPON (IEEE 802.3ah-2004). Suportar 1Gb/s e 10Gb/s ONUs na mesma rede PON mantendo a funcionalidade do vídeo sobreposto com os sistemas a 1Gb/s. Transição gradual e suave, de modo a permitir o retorno do investimento por parte dos SP s. Garantir a coexistência das 2 tecnologias sobre a mesma PON 24 12

13 Alocação do Comprimento de Onda Downstream: Os fluxos de tráfego de 10 Gb/s e 1Gb/s serão multiplexados no comprimento de onda (WDM). Upstream: Não é possível usar WDM, a tecnologia 10 Gb/s EPON utiliza a mesma janela de transmissão que 1 Gb/s EPON Gb/s EPON (IEEE 802.3av) Vídeo sobreposto contínua compatível com 1 Gb/s centrado nos 1550 nm. Upstream permanece na 2ª janela de transmissão, 1270 com o sistema 1 Gb/s. 10 nm, TDMA partilhado Downstream na 3ª janela de transmissão, nm

14 10G/1G EPON Network 27 Mecanismo DBA Continua baseado no MPCP Downstream: Visto que os 2 débitos estão separados no comprimentos de onda, o agendamento das tramas pode ser efectuado de forma independente. Upstream: Passará a ser responsável por agendar 2 sistemas EPON que partilham o mesmo canal

15 Dual Rate MAC stack A existência de 2 débitos impõe duas pilhas completas e independentes, pelo menos no lado do OLT. 29 Problemas de Segurança No sentido downstream as tramas são difundidas pela OLT, cada ONU filtra a trama correspondente a partir do LLID Actuando sobre o filtro de pacotes existente na ONU podemos monitorizar todo o tráfego difundido na rede. O sentido upstream é inerentemente seguro devido à arquitectura da rede, apenas a OLT recebe o tráfego da ONU Contudo existem preocupações devido à possibilidade de que o sinal reflectido nos spliter s possa ser usado para reconstruir a informação transmitida, o que até ao momento não foi provado

16 Sumário 1. Introdução à EPON 2. Topologia da rede EPON 3. Trama Ethernet/EPON 4. Funcionamento 5. Evolução EPON-10G EPON 6. Considerações/Conclusões 31 Considerações/Conclusões A tecnologia 10G EPON prevê entregar mais largura de banda quando comparada com 1G EPON e mesmo com tecnologias de cabo que fazem uso do protocolo DOCSIS 3.0. A evolução para 10G EPON será totalmente compatível com o equipamento existente da 1G EPON, o que permitirá o ROI. O facto de entregar mais largura de banda poderá ser um factor determinante para apontar a EPON como uma séria candidata às novas arquitecturas de TV por cabo. As especificações para a 10G EPON foram ratificadas em Setembro de 2009, antes de qualquer outra tecnologia PON concorrente

17 PERGUNTAS? 33 17