Teknologi GPON merupakan teknologi jaringan akses optik pasif yang mampu menyediakan kapasitas hingga 2,4 Gbps. Arsitektur GPON terdiri dari OLT, ODN, dan ONU/ONT. GPON mendukung berbagai arsitektur FTTX dan memiliki karakteristik seperti bit rate hingga 2,4 Gbps, panjang gelombang 1480-1500 nm untuk downstream dan 1260-1360 nm untuk upstream, serta jarak hingga 20 km. Transmis
5. Arsitektur GPON
Secara umum, arsitektur GPON terdiri dari :
OLT (Optical Line Termination)
ODN (Optical Distribution Network)
ONU / ONT (Optical Network Unit/ Optical Network Termination)
GPON merupakan teknologi jaringan akses yang
mendukukng FTTX, seperti :
FTTH (Fiber to the Home)
FTTM (Fiber to the MDU)
FTTB (Fiber to the Building)
FTTC (Fiber to the Cabinet)
FTTT (Fiber to the Tower)
FTTZ (Fiber to the Zone)
Teknologi GPON
5
6. Optical Line Termination (OLT)
Ethernet
OLT
PON
ODN
Optical Line Termination (OLT) adalah
Sebuah perangkat yang menjadi titik akhir, yaitu root
sebuah ODN ,
menerapkan protokol PON, seperti yang didefinisikan oleh
[ITU-T G.984].
menyesuaikan PDU PON untuk interface layanan kearah
Service Provider. OLT ini menyediakan fungsi manajemen
dan pemeliharaan untuk ODN subtended dan ONU.
Sumber : ITU-T G.984.1
Teknologi GPON
6
7. Optical Distribution Network (ODN)
ODN
ONU
OLT
ONT
Optical Distribution Network (ODN). Dalam konteks
PON,
Topologi pohon (tree) dari serat optik pada jaringan akses,
dilengkapi dengan power splitter atau wavelength splitter, filter
atau perangkat optik pasif yang lain.
Sumber : ITU-T G.984.1
Teknologi GPON
7
8. PON
ONT
Ethernet
ODN
Optical Network Termination (ONT)
Perangkat pelanggan tunggal sebagai titik akhir, yaitu sebagai
leaf dari distribusi ODN, menerapkan protokol PON,
menyesuaikan PDU PON untuk interface layanan, kearah
pelanggan.
ONT adalah sebuah kasus khusus dari suatu ONU.
Sumber : ITU-T G.984.1
Teknologi GPON
8
9. Optical Network Unit (ONU)
PON
ONU
DSL
ODN
Optical Network Unit (ONU) :
Sebuah istilah umum yang menunjukkan perangkat yang
mengakhiri salah satu dari endpoint atau titik akhir yang
didistribusikan oleh ODN ,
menerapkan protokol PON,
menyesuaikan PDU PON untuk interface layanan kearah
pelanggan.
Dalam beberapa konteks, sebuah ONU menyiratkan beberapa
perangkat-pelanggan.
Sumber : ITU-T G.984.1
Teknologi GPON
9
11. Arsitektur Umum GPON
Downstream 2.4 Gbps
Single f iber : 1480- 1500 nm
Dua f iber
: 1260- 1360 nm
Upstream : 1.2 / 2.4 Gbps
1260- 1360
nm
Teknologi GPON
11
12. Karakteristik Umum GPON
Bit Rate GPON
GPON memberikan transmisi, dengan kombinasi : Upstream
1.2 Gbit/s dan downstream 2.4 Gbit/s ; atau Upstream 2.4 Gbit/s
dan downstream 2.4 Gbit/s.
Sebagian besar, system GPON yang dikembangkan
menggunakan transmisi upstream 1.2 Gbps.
Sumber : ITU-T G.984.1
Teknologi GPON
12
13. Karakteristik Umum GPON
Panjang Gelombang
GPON dengan system single fiber, panjang
gelombang yang digunakan untuk arah
downstream adalah 1480-1500 nm
sedangkan jika menggunakan system dua
fiber, arah dowmstream beroperasi pada
panjang gelombang 1260-1360 nm
Arah upstream, panjang gelombang yang
digunakan berada pada range 1260-1360 nm
Sumber : ITU-T G.984.1
Teknologi GPON
13
14. Karakteristik Umum GPON
Logical reach
jarak yang dapat dicapai dari OLT ke ONU/ONT adalah 60 Km,
tanpa memperhatikan batasan-batasan fisik.
Batasan Logical reach ditentukan oleh protocol yang
bersangkutan (contoh : ranging protocol) dan differential reach
(jarak antara ONU tedekat dengan dan yang terjauh)
Physical reach
jarak yang dapat dicapai antara ONU/ONT dengan OLT,
terdapat dua opsi, yaitu 10 km dan 20 km. Hal ini diasumsikan
bahwa jarak maksimum 10 km digunakan untuk ONU yang
membutuhkan bit rate tinggi, seperti 1,25 Gbps atau lebih.
Physical reach dibatasi dari optical budget.
Sumber : ITU-T G.984.1
Teknologi GPON
14
15. Karakteristik Umum GPON
Differential fibre distance :
Maximum : 20 km
Maximum mean signal transfer delay :
maksimum yang ditoleransi 1.5 ms
Split ratio :
Realistis : 1:64
Antisipasi : 1:128
Traffic type :
hanya digital
Sumber : ITU-T G.984.1
Teknologi GPON
15
19. Frame GPON (1/2)
Konsep Frame didalam GPON (ITU.T G.984.3)
User Frame : sebuah Service Data Unit (SDU) dari GTC Layer,
biasanya merupakan sebuah frame ethernet
GEM Frame : sebuah Protocol Data Unit (PDU) dari frame sublayer
GTC yang berisi sebuah header GEM 5-byte dan Payload GEM yang
panjangnya bervariasi.
Downstream GTC Frame : interval 125 μs dengan batasan yang jelas
dan fixed, format data berulang berisi header GTC (Field PCBd) dan
Payload GTC.
Upstream GTC Frame
Teknologi GPON
19
20. Frame GPON (2/2)
Frame Ethernet
Frame GEM
Frame Downstream GPON
Frame Upstream GPON
Sumber :
Teknologi GPON
20
21. GPON Encapsulation Method
GPON encapsulation method (GEM) adalah satu-satunya
skema transport data yang dispesifikasikan didalam G-PON
transmission convergence layer.
GEM menyediakan sebuah connection-oriented, mekanisme
framing variable-length untuk transport dari layanan data
melalui passive optical network (PON) dan tidak tergantung
pada jenis interface service node pada OLT serta jenis
interface UNI pada ONU.
Teknologi GPON
21
22. Protocol Layer 2 pada Interface (1/2)
GEM digunakan antara OLT dengan ONU/ONT
Protocol uplink, tergantung spesifikasi perangkat.
SNI : Service
network Interface
UNI : User Nerwork
Interface
Teknologi GPON
22
23. Protocol Layer 2 pada Interface (2/2)
Protocol yang digunakan pada UNI (User Network Interface),
tergantung pada spesifikasi perangkat (ONU/ONT)
Contoh pada ONU F660 :
ONU F660 mempunyai interface Fast Ethernet, dengan kata lain
menggunakan protocol ethernet. dengan demikian, ONU F660
mempunyai fungsi mengubah format GEM (GPON Encapsulation
Method) menjadi Ethernet.
ONU F660 juga mempunyai interface pots (telepon analog/connector
RJ11). Dalam hal ini, F660 berfungsi sebagai access gateway yang
mengubah format IP menjadi analog.
Teknologi GPON
23
24. GPON Downstream Dataflow
1
ONU1
PCBd
1 2
N
Splitter
PCBd
N
2
d 1
PCB
1 2
OLT
PCBd: Physical control
block downstream
PC
Bd
1
2
User1
N
ONU2
User2
2
N
ONUN
N
User N
Pada arah downstream, data dikirim secara broadcast.
ONU memfilter data.
Sumber :
Teknologi GPON
24
26. GPON Upstream Dataflow
Sebuah frame GTC upstream mempunyai panjang 125µs.
Setiap ONU akan memberikan identitas datanya didalam header masing
masing
Payload dapat berupa ATM, GEM atau DBA (Dynamic Bandwidth
Allocation)
Upstream frame
125µs
1
PLOu
2
N
PLOAMu
1
2
N
PLSu
1
DBRu
ATM upstream
payload
Sumber :
2
N
Payload
GEM upstream
payload
DBA upstream
payload
Teknologi GPON
26
27. GPON Downstream Dataflow
Sebuah frame GTC downstream mempunyai panjang 125 µs.
PCBD merupakan header sebuah frame.
Payload (data) dapat berupa cell ATM atau TDM dan data fragment over
GEM
Pure ATM cells TDM & data fragments
over GEM section
section
125µs
PCBd
Psync
4bytes
1
2
Ident
4bytes
N
PLOAMd
13bytes
PCBd
1
2
BIP
Plend
1bytes 4bytes
N
Plend
4bytes
PCBd
1
2
N
Bwmap
N*8bytes
PCBd: Physical control
block downstream
Sumber :
Teknologi GPON
27
28. GPON Encapsulation
Data IP dienkapsulasi didalam frame
ethernet, kemudian dienkapsulasi dalam
frame GEM.
Pada transmisi downstream, GEM
diencapsulasi didalam frame downstream
GTC
Ethernet
GEM
GTC
Pada transmisi downstream, GEM
diencapsulasi didalam frame upstream GTC
Eth Frame
Sumber :
GEM
Frame
GTC
Frame
Teknologi GPON
28
29. Ethernet over GEM
Paket ethernet
Frame GEM
Inter packet gap
PLI
Port-ID
PTI
CRC
preamble
SFD
DA
SA
Length Type
GEM Payload
MAC client data
FCS
EOF
G.984.3
Teknologi GPON
29
30. GPON Encapsulation
GPON menggunakan enkapsulasi GTC/GEM
GPON kompatibel dengan arsitektur legacy ATM
Strukturnya relatif kompleks, melibatkan enkapsulasi dan
dekapsulasi antara frame ethernet dan frame GEM/GTC
Melibatkan fragmentasi dan penggabungan.
Sumber :
Teknologi GPON
30
32. Downstream multiplexing
Pada arah downstream (yaitu dari OLT menuju ONT), fungsi
trafik multiplexing dipusatkan di OLT.
OLT memultiplex frame GEM kedalam media transmisi
menggunakan GEM Port ID sebagai kunci untuk
mengidentifikasi frame-frame GEM yang termasuk kedalam
koneksi-koneksi logik arah downstream.
Setiap ONU mem-filter frame-frame GEM downstream
berdasarkan pada identitas GEM port nya yang menjadi milik
ONU tersebut
Teknologi GPON
32
34. Upstream Multiplexing
Pada arah upstream, fungsi traffc multiplexing didistribusikan ke
ONU. OLT memberikan kesempatan transmisi upstream atau
bandwidth allocations , ke entitas traffic bearing dalam subtending
ONU.
Entitas traffic bearing ONU, yaitu penerima dari alokasi bandwidth
upstream diidentifikasi oleh allocation ID nya (Alloc-ID).
Alokasi bandwidth untuk Alloc-ID yang berbeda, dimultiplex didalam
waktu yang spesifik oleh OLT didalam bandwidth maps pada
transmisi downstream.
Didalam setiap alokasi bandwidth, ONU menggunakan GEM Port-ID
sebagai kunci untuk mengidentifikasi frame-frame GEM yang
termasuk kedalam koneksi logik upstream.
Teknologi GPON
34
GPON merupakan teknologi Jaringan Akses yang mendukung FTTx, yang dapat berupa :
Fiber to the Building
Fiber to the Zone
Fiber to the Curb
Fiber to the Home
Fibet to the Tower
GPON memberikan transmisi, dengan kombinasi :
Upstream 1.2 Gbit/s dan downstream 2.4 Gbit/s ;
atau
Upstream 2.4 Gbit/s dan downstream 2.4 Gbit/s.
Sebagian besar, system GPON yang dikembangkan menggunakan transmisi upstream 1.2 Gbps
GPON dengan system single fiber, panjang gelombang yang digunakan untuk arah downstream adalah 1480-1500 nm sedangkan jika menggunakan system dua fiber, arah dowmstream beroperasi pada panjang gelombang 1260-1360 nm
Arah upstream, panjang gelombang yang digunakan berada pada range 1260-1360 nm
In addition to physical reach derived from optical budget
there is logical reach limited by protocol concerns (e.g. ranging protocol)
and differential reach (distance between nearest and farthest ONUs)
GPON allows 64-128 splits and the reach is usually 20 km
but there is a low-cost 10 km mode (using Fabry-Perot laser diodes in ONUs)
and a long physical reach 60 km mode with 20 km differential reach
ranging: It is necessary to transmit an upstream cell without cell collision in this system.
Ranging is a function to measure the logical distance between each ONU and OLT and decide the
transmission timing when each ONU receives a grant.
Split ratio, standard Telkom R&D adalah 1:32, dan implementasinya tergantung pada kondisi.
GTC layer is composed by GTC Framing sub-layer and TC adaptation sub-layer.
GTC functions:
PLOAM,ATM and GEM stream with TC transmission frame
Generate/ decode TC transmission frame header
Internal exchange basis on Alloc ID
TC adaptation sub-layer provides three types adapter: ATM adapter, GEM adapter and OMCI adapter.
The format of the GEM header is shown in Figure . The GEM header contains the Payload length indicator (PLI), Port ID, Payload type indicator (PTI), and a 13-bit header error control (HEC) field.
The PLI indicates the length L, in bytes, of the payload following this header. The PLI is used to find the next header in the stream, to provide delineation. The 12-bit size of this field permits fragments of up to 4095 bytes. If the user data frames are larger than this, then they will have to be broken into fragments that are smaller than 4095 bytes.
The Port-ID is used to provide 4096 unique traffic identifiers on the PON, to provide traffic multiplexing. Each Port-ID contains a user transport flow. There can be one or more Port-IDs transmitted within an Alloc-ID / T-CONT.
The PTI field is used to indicate the content type of the payload and its appropriate treatment. The coding is shown below.
The frame is 125 s for both the 1.24416 Gbit/s and 2.48832 Gbit/s downstream data rates. Thus, the frame is 19440 bytes long in the 1.24416 Gbit/s system, and 38880 bytes long for the 2.48832 Gbit/s system. The PCBd length range is the same for both speeds, and depends on the number of allocation structures per frame
The PCBd contains several fields, each of which is described subsequently. The OLT sends the PCBd in a broadcast manner, and every ONU receives the entire PCBd. The ONUs then act upon the relevant information contained therein.
Physical synchronization (PSync) field
The physical synchronization field is a fixed 32-bit pattern that begins every PCBd. The ONU logic
can use this pattern to find the beginning of the frame. The coding of the PSync field is
0xB6AB31E0. Note that the PSync field is not scrambled.
Ident field
The 4-byte Ident field is used to indicate larger framing structures. It contains the superframe
counter which is employed by the encryption system, and may also be used to provide lower rate
synchronous reference signals. The least significant 30 bits of the Ident field contain a counter, and
each GTC frame's counter will be one larger than the previous one. Whenever the counter reaches
its maximum value, it is set to 0 on the following GTC frame.
The Ethernet frames are carried directly in the GEM frame payload. The Preamble and SFD bytes
are discarded prior to GEM encapsulation. Each Ethernet frame shall be mapped to a single GEM
frame (as shown in Figure ) or multiple GEM frames, in which case the fragmentation rules of
Section 8.3.3 apply. A GEM frame shall carry not more than one Ethernet frame.
3.7 G-PON encapsulation method (GEM): A data frame transport scheme used in G-PON
systems that is connection-oriented and that supports fragmentation of the user data frames into
variable-sized transmission fragments.
3.8 G-PON transmission convergence (GTC) layer: A protocol layer of the G-PON protocol
suite that is positioned between the physical media dependent (PMD) layer and the G-PON clients.
The GTC layer is composed of GTC framing sublayer and GTC adaptation sublayer.
3.9 GEM port: An abstraction on the GTC adaptation sublayer representing a logical
connection associated with a specific client packet flow.