EPON Ethernet Passive Optical Network Aluno Pedro Paulo

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EPON – Ethernet Passive Optical Network Aluno: Pedro Paulo Dayrell Rossi Professores: Luís Henrique

EPON – Ethernet Passive Optical Network Aluno: Pedro Paulo Dayrell Rossi Professores: Luís Henrique M. K. Costa e Otto Carlos M. B. Duarte

Índice • • • Introdução Ethernet na Primeira Milha IEEE 802. 3 ah EPON

Índice • • • Introdução Ethernet na Primeira Milha IEEE 802. 3 ah EPON A Rede EPON Protocolo MPCP EPON em Sentido Downstream EPON em Sentido Upstream Cálculo do RTT Auto-Discovery Conclusão Perguntas

Introdução • • Backbone = Gbps! Gargalo = loop ou local loop (enlace local)

Introdução • • Backbone = Gbps! Gargalo = loop ou local loop (enlace local) = última milha = primeira milha Soluções: x. DSL, cable modems, rádio Problemas: gargalos de desempenho, limitações para aumento de velocidade, complexidade de configuração e custo

Ethernet na Primeira Milha • • Ponto-a-ponto a cobre Ponto-a-ponto a fibra ótica Ponto-a-multiponto

Ethernet na Primeira Milha • • Ponto-a-ponto a cobre Ponto-a-ponto a fibra ótica Ponto-a-multiponto a fibra ótica Operação, Administração e Manutenção (OAM – Operation, Administration, and Maintenance)

IEEE 802. 3 ah EPON • • Única fibra compartilhada Dividida por splitters óticos

IEEE 802. 3 ah EPON • • Única fibra compartilhada Dividida por splitters óticos Passivo = Ativos somente nas extremidades Menos transceivers, menos fibras

A Rede EPON • • OLT – Optical Line Terminal ONU – Optical Network

A Rede EPON • • OLT – Optical Line Terminal ONU – Optical Network Unit Full-duplex, não necessita CSMA/CD ONU não enxerga tráfego de outra ONU Ponto-a-ponto feito através da OLT Tempo de transmissão controlado pelo MPCP Multiplexação usando diferentes comprimentos de onda de luz

Protocolo MPCP • • Controlar a largura de banda p/ cada usuário Auto-descoberta (auto-discovery)

Protocolo MPCP • • Controlar a largura de banda p/ cada usuário Auto-descoberta (auto-discovery) Ranging (busca ou telemetria) 5 novas mensagens de controle MAC de 64 bytes: GATE, REPORT (estabelece e solicita largura de banda de transmissão), REGISTER_REQ, REGISTER_ACK (usadas no processo de autodiscovery)

Protocolo MPCP • • • Usa quadros Ethernet padrão A OLT transmite os quadros

Protocolo MPCP • • • Usa quadros Ethernet padrão A OLT transmite os quadros Ethernet para as ONus em broadcast Cada ONU transmite quando autorizada por quadro específico enviado pela OLT A OLT regula a largura de banda upstream de cada ONU controlando o tamanho da janela de transmissão Os quadros de controle são enviados na mesma conexão por onde trafegam os dados

Protocolo MPCP • • Determina a etiqueta LLID das ONUs Embute a LLID no

Protocolo MPCP • • Determina a etiqueta LLID das ONUs Embute a LLID no preâmbulo dos quadros MAC. 8 bytes, formato:

Sentido Downstream

Sentido Downstream

Mensagens do tipo GATE são enviadas pela OLT para estabelecer o tamanho das janelas

Mensagens do tipo GATE são enviadas pela OLT para estabelecer o tamanho das janelas de transmissão • • Ao receber uma mensagem GATE, a ONU sincroniza seu relógio interno para a indicação “timestamp” embutida no quadro

Sentido Upstream • • • O MPCP usa janelas de tempo durante as quais

Sentido Upstream • • • O MPCP usa janelas de tempo durante as quais cada ONU pode transmitir diversos quadros, incluindo uma mensagem tipo REPORT Controle da largura de banda será determinada pelo tamanho da janela de tempo disponível para transmissão Enquanto puder transmitir, terá toda largura upstream da fibra (1 Gbps)

Sentido Upstream

Sentido Upstream

As mensagens do tipo REPORT geradas pelas ONU’s também contém um registro de relógio

As mensagens do tipo REPORT geradas pelas ONU’s também contém um registro de relógio interno efetuado pela própria ONU. Este registro será usado pela OLT para cálculo do RTT • • Este tempo RTT é necessário para cálculo correto dos tamanhos de janela e de outros temporizadores mantidos pelo protocolo

Cálculo do RTT 1. 2. 3. 4. 5. OLT envia mensagem GATE no tempo

Cálculo do RTT 1. 2. 3. 4. 5. OLT envia mensagem GATE no tempo T 1; ONU recebe mensagem GATE contendo tempo T 1; sincroniza relógio interno para tempo T 1; ONU envia mensagem REPORT no tempo T 2 de seu próprio relógio; OLT recebe mensagem REPORT no tempo T 3 referente a seu relógio interno; OLT calcula RTT = T 3 – T 2.

 • Se pegarmos a diferença de tempo entre o envio da mensagem GATE

• Se pegarmos a diferença de tempo entre o envio da mensagem GATE e o recebimento da mensagem REPORT pela OLT (T 3 -T 1), e subtrair dela a diferença de tempo entre o recebimento da mensagem GATE e o envio da mensagem REPORT pela ONU (T 2 -T 1) o que sobra é justamente o tempo de viagem ida-evolta, que pode ser observado destacado pelos triângulos na figura. RTT = (T 3 – T 1) – (T 2 – T 1) = T 3 – T 2

Auto-Discovery • • • Tem como objetivo incluir de forma correta e sem distúrbios

Auto-Discovery • • • Tem como objetivo incluir de forma correta e sem distúrbios uma nova ONU na rede EPON A nova ONU precisa informar paramêtros como RTT, tempo de liga-desliga do laser, ter uma LLID, entre outros Processo: OLT envia Discovery GATE através de broadcast para rede; Uma nova ONU intercepta e responde com um REGISTER_ REQUEST; OLT responde com um REGISTER, designando um LLID e enviando um GATE

 • O processo termina com a ONU enviando um REGISTER_ACK para a OLT

• O processo termina com a ONU enviando um REGISTER_ACK para a OLT com a LLID registrada

Conclusão • Diante do gargalo representado pela Primeira Milha, as EPONs surgem como uma

Conclusão • Diante do gargalo representado pela Primeira Milha, as EPONs surgem como uma alternativa viável e mais barata (devido ao pequeno número de componentes ativos e fibras) para um rápida conexão do provedor de serviços com o usuário. Por se utilizar da fibra, pode contar com uma velocidade maior de acesso que se aproxime das permitidas no backbone. Possui vantagem em relação às opções existentes de banda-larga também no que diz respeito à facilidade de configuração

Perguntas 1. Quantas fibras ligam o OLT ao splitter? Uma EPON tem somente uma

Perguntas 1. Quantas fibras ligam o OLT ao splitter? Uma EPON tem somente uma fibra ligando a OLT ao splitter. Somente após o splitter que surgem novas fibras.

Perguntas 2. Por que são chamadas de redes “passivas”? Porque uma EPON não possui

Perguntas 2. Por que são chamadas de redes “passivas”? Porque uma EPON não possui equipamentos eletrônicos ativos dentro da rede. Elementos ativos existem somente nas extremidades.

Perguntas 3. Como uma ONU filtra os quadros que recebe? Através da etiqueta LLID

Perguntas 3. Como uma ONU filtra os quadros que recebe? Através da etiqueta LLID presente nos quadros enviados.

Perguntas 4. Como é calculado o RTT entre o OLT e uma ONU específica?

Perguntas 4. Como é calculado o RTT entre o OLT e uma ONU específica? Em uma operação de GATE/REPORT calcular a diferença entre T 3 -T 1 (OLT) a T 2 -T 1 (ONU).

Perguntas 5. Para que serve uma mensagem do tipo GATE? Para emitir autorização (grant)

Perguntas 5. Para que serve uma mensagem do tipo GATE? Para emitir autorização (grant) de transmissão as ONUs, calcular tamanho da janela de transmissão e iniciar o processo de auto-discovery.