GPON

Le Gigabit Passive Optical Network est une technologie d'accès permettant un coût raisonnable de déploiement pour les opérateur grand public. Elle permet en effet, pour une fibre au départ du NRO de desservir jusqu'à 64 clients (128 maximum dans la norme). Le réseau est duplexé pour l'up/down en WDD (lambda en 1490nm pour le down, 1310 pour le up). Le multiplexage pour tous les clients en voix descendante sont du TDM, et du TDMA en voix montante. La modulation utilisée pour cette architecture est du NRZ (No Return Zero). La famille de norme décrivant le fonctionnement spécifique du GPON est l'ITU-T G984.x. Afin d'atteindre différentes portées, on utilise les classes de budget optiques suivantes : A : minimum loss 5dB, maximum loss : 20dB B : minimum loss 10dB, maximum loss : 25dB B+ : minimum loss 13dB, maximum loss : 28dB C : minimum loss 15dB, maximum loss : 30dB

En France on utilise actuellement des lasers de classe B+. Caractéristiques spécifiques de la classe B+ coté OLT :

- Puissance émise mini : 1,5dBm, maxi 5dBm ;
- Puissance reçue mini : -28dBm, maxi -8dBm ;
- Pénalitée optique (pour calculer le budget) 0,5dB.

Caractéristiques spécifiques de la classe B+ coté ONT :

- Puissance émise mini : 0,5dBm, maxi 5dBm ;
- Puissance reçue mini : -27dBm, maxi -8dBm ;
- Pénalitée optique (pour calculer le budget) 0,5dB.

L'architecture GPON ayant pour but de mutualiser un même support en départ du NRO pour plusieurs clients, on utilise des coupleurs optiques (splitter) afin de "diviser" la puissance du faisceau vers les différents clients. Les coupleurs présentent les caractéristiques suivantes :

- 1:2 -> 3,5dB ; 
- 1:4 -> 6-7dB ; 
- 1:8 -> 9,5-10,5dB ; 
- 1:16 -> 12,5-13,5dB ; 
- 1:32 -> 15,5-16,5dB ; 
- 1:64 -> 18,5-19,5dB.

Vu les valeurs ci-dessus, on se rends compte que la majorité du budget optique est utilisé pour passer les spliter, non pas diminuée par l'atténuation linéique de la fibre comme c'est le cas notamment sur les fibres long-haul. La capacité du GPON en downstream est de 2,5Gbps (38880 Octets par trame, toutes les 125µs). La capacité en upstream est de 1,25Gbps (19940 Octets tous les 125µs). Le chiffrement utilisé sur cette architecture est de l'AES-128. L'échange de la clé s'effectue sous le pattern suivant :

- annonce de l'ONT sur le réseau (phase de ranging) ;
- demande de l'OLT d'envoyer une clé de chiffrement pour chiffrer uniquement les échanges descendants ; 
- envoi de par l'ONT de la clé de chiffrement ; 
- challenge de l'OLT en envoyant un message définit chiffré ; 
- validation de la séquence par l'ONT.

Le mécanisme cité ci-dessus s'appuie sur la propriété des splitters à être directifs (c'est à dire qu'ils ne propagent pas le lambda du sens montant vers tous les clients, mais uniquement vers l'ONT). Dans de nombreuses implémentations de FAI, la clé est rentrée à la main dans l'ONT par le technicien lors de l’installation de l'équipement, ce qui peut poser des questions de sécurité.

GPON possède son propre stack couches 1/2 ce qui lui permet, contrairement à l'EPON de pouvoir nativement transporter de l'ATM, de l'Ethernet ou tout autre protocole. Ce stack est nomé GTC (GPON Transmission Convergence Layer). A l'intérieur de GTC, il existe deux sous-couches :

- la sous-couche de tramage GTC ; 
- la sous couche d'adaptation GEM (GPON Encapsulation Method).

Standard ITU :

https://www.itu.int/rec/dologin_pub.asp?lang=e&id=T-REC-G.984.1-200803-I!!PDF-E&type=items