Analyse der GPON- und EPON-Zeitsynchronisationstechnologie (Teil 2)

- Aug 16, 2019-

GPON / 10G GPON-Zeitsynchronisationsstandard

Der Zeitsynchronisationsmechanismus von GPON / 10G GPON ist in Abbildung 1 dargestellt.

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Abbildung 1 GPON / 10G GPON-Zeitsynchronisationsmechanismus

Die spezifischen Schritte des in Abbildung 1 gezeigten Verfahrens lauten wie folgt:

(1) OLT synchronisiert zuerst mit der Fertigstellungszeit des übergeordneten Geräts.

(2) OLT berechnet den entsprechenden ToDx, I (TIme of Day), wenn der X Super Frame bei ONUi ankommt.

(3) OLT informiert ONUi durch OMCI-Nachrichten darüber, dass, wenn der X-Super-Frame ONUi erreicht, der entsprechende ToDx, I.

(4) Wenn ONUi die OMCI-Nachricht empfängt, kompensiert es ToDx und I, um die genaue Ankunftszeit von Frame X, real_ToDx, I, zu erhalten.

(5) ONUi stellt seine Ortszeit auf Real_ToDx ein, wenn der X-Frame eintrifft. Dies ist der Abschluss der Zeitsynchronisation.

Der Fehler dieses Schemas wird hauptsächlich durch drei Teile hervorgerufen: unterschiedliche Auf- / Ab-Wellenlängen, Serdes, Ranging.

Die Downlink-Zentralwellenlänge von GPON beträgt 1490 nm und die Upstream-Zentralwellenlänge 1310 nm. Für typische SMF-28-Fasern ist der Downlink-Index n1490 = 1,4682 und der Upstream-Index n1310 = 1,4677, die Differenz zwischen ihnen beträgt 0,0005, so dass der Korrekturfaktor erhalten wird. Wenn 0,5 als Näherung verwendet wird, beträgt der eingeführte Fehler ungefähr 170 ppm, was ungefähr 17 ns bei einer maximalen physikalischen Entfernung von 20 km entspricht. Weil die Einweg-Übertragungsverzögerung von 20 km ungefähr 100 beträgt? S, diese 170ppm multiplizierend, ist der Fehler ungefähr 17ns. Dieser Wert kann durch Berechnung ausgeglichen werden.

Die Verzögerung der Serien-Parallel-Umwandlung von Serdes ist bei jeder Aktivierung von ONU ungewiss, und der spezifische Fehler hängt von der Bitbreite von Serdes ab. Bei den üblicherweise verwendeten 16-Bit-Breitenservern kann der hier eingeführte maximale Fehler (+16 Bit) erreichen, wenn zwei benachbarte Aktivierungen auftreten. Für GPON beträgt die Downlink-Rate 2,488 Gbit / s, und die Konvertierungszeit des Fehlers beträgt ungefähr +6,4 ns. Theoretisch kann diese Fehlerkompensation auch durch einen MAC-Chip erreicht werden, dies ist jedoch relativ schwierig zu erreichen: Dies erfordert, dass der MAC-Chip von ONU den spezifischen Versatz von Serdes extrahiert, nachdem jede ONU online aktiviert wurde, und diesen dann kompensiert.

Im GPON-Bereich ist die Antwortzeit verschiedener ONUs ungewiss, was zu einem Fehler von (+1?) Führen kann, so dass der Fehler der Einwegverzögerung (+0,5?) Beträgt. In Anbetracht der Auswirkung extrem schlechter Bedingungen auf die Genauigkeit der Zeitsynchronisation muss diese Kompensation durchgeführt werden, da es sonst zu einer größeren Verschlechterung der Genauigkeit kommt. Diese Kompensation ist jedoch auch leicht zu erreichen, da nach Fertigstellung des Chips der Wert relativ fest ist, lediglich der entsprechende feste Wert addiert / subtrahiert werden muss.

EqD-Fehler von GPON: Die Schwelle des DOW-Alarm-Triggers von GPON beträgt +4 Bit, die Upstream-Geschwindigkeit von GPON beträgt 1,244 Gbit / s, umgerechnet auf Zeit +3,2 ns, und der maximale Fehler, der bei einer Einwegverzögerung auftritt, beträgt + 1,6 ns . Dieser Fehler kann nicht kompensiert werden, ohne die bestehenden GPON-Standards zu ändern.

Zusammenfassend kann der Fehler für die Fehler, die durch unterschiedliche Wellenlängen in Aufwärts- und Abwärtsrichtung verursacht werden, durch einfache Berechnung an der Grenze von 20 km kompensiert werden. Für die Fehler, die durch die Serien-Parallel-Umwandlung verursacht werden, kann der Fehler auch durch die Verwendung von 16 Bit breiten Serden kompensiert werden, die Implementierung ist jedoch komplexer und nicht kompliziert. Für die Fehler, die beim Ranging auftreten, wird empfohlen, dies zu tun. Unter der Bedingung, dass eine Kompensation der Reaktionszeit realisiert wird, beträgt sie (+ 1,6 ns) und kann nicht kompensiert werden, ohne die bestehenden Standards zu ändern. Unter der Bedingung jeglicher Kompensation kann daher die theoretische Genauigkeit (+ 1,6 ns) erreicht werden. Ohne Kompensation liegt die Genauigkeit innerhalb von (+ 25ns). Die Fehleranalyse von 10G GPON ist ähnlich.

Das System wurde erstmals auf der ITU-T SG15 Q2-Konferenz im Dezember 2008 vorgeschlagen, die von Betreibern und Ausrüstern genehmigt wurde. Es wird angenommen, dass das Schema die GPON-eigenen Entfernungsmessungsergebnisse und den Downlink-Frame-Synchronisationsmechanismus von GPON selbst verwendet und relativ einfach zu implementieren ist. In der Folgephase des zweiten Quartals wurde das Schema eingehend erörtert. Auf der ITU-T SG15-Plenarsitzung im Oktober 2009 diskutierten Q2 und Q13 dieses Thema gemeinsam. Das Schema wurde genehmigt und formell in den G.984-Standard (den internationalen Standard von GPON) aufgenommen.

Für 10G GPON folgt das Zeitsynchronisationsschema von 10G GPON dem Schema des G.984-Standards, der in den Entwurf von G.987.3 geschrieben wurde, da der Zeitsynchronisationsmechanismus der Ranging- und Downlink-Frame-Synchronisation der gleiche ist wie der von GPON (TC-Layer-Standard von 10G GPON) und G.988 (OMCI-Standard von 10G GPON) und wird in naher Zukunft offiziell veröffentlicht.

Huawei beteiligte sich aktiv an der Formulierung der GPON- und 10G GPON-Standards und schlug eine Vielzahl wertvoller technischer Lösungen vor. Das obige GPON / 10G GPON-Zeitsynchronisationsschema wurde zuerst von Huawei vorgeschlagen. Frank Effenberger, Experte von Huawei, ist der Verfasser von ITU-T SG15 Q2 (verantwortlich für die Formulierung von GPON / 10G GPON-Standards), Mitherausgeber von G.984.3 (TC-Layer-Teil der internationalen GPON-Standards) und Mitherausgeber von G.987.3 (TC-Schicht Teil von 10G GPON International Standards), Mitherausgeber von Yuanqiu Luo, G.988 (10G GPO-Schicht Teil von TC International Standards), und Lin Wei, G.988 (10G GPO-Schicht Teil von TC-Schicht von 10G GPON internationale Standards). Der Mitherausgeber des OMCI-Teils von N International Standard hat einen wichtigen Beitrag zum Fortschritt des GPON / 10G GPON-Standards geleistet.


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