Дерево с пассивным оптическим разветвлением PON (P2MP)

Решения на основе архитектуры PON используют логическую топологию "точка-многоточка" P2MP (point-to-multipoint), которая положена в основу технологии PON, к одному порту центрального узла можно подключать целый волоконно-оптический сегмент древовидной архитектуры, охватывающий десятки абонентов. При этом в промежуточных узлах дерева устанавливаются компактные, полностью пассивные оптические разветвители (сплиттеры), не требующие питания и обслуживания. Активные элементы (в том числе оптические повторители, усиливающие сигнал) не используются.

Известно, что PON позволяет экономить на кабельной инфраструктуре за счет сокращения суммарной протяженности оптических волокон, так как на участке от центрального узла до разветвителя используется всего одно волокно. Но есть и другой источник экономии – сокращение числа оптических передатчиков и приемников в центральном узле.

Преимущества архитектуры PON:

· отсутствие промежуточных активных узлов;

· экономия волокон;

· экономия оптических приемопередатчиков в центральном узле;

· легкость подключения новых абонентов и удобство обслуживания (подключение, отключение или выход из строя одного или нескольких абонентских узлов не сказывается на работе остальных).

Древовидная топология P2MP позволяет оптимизировать размещение оптических разветвителей исходя из реального расположения абонентов, затрат на прокладку оптического кабеля и эксплуатацию кабельной сети. К недостаткам можно отнести некоторую сложность технологии OLT и отсутствие резервирования в простейшей топологии дерева.

Прицип действия PON

Основная идея архитектуры PON – использование всего одного приемо-передающего модуля в OLT для передачи информации множеству абонентских устройств ONT и приема информации от них. Число абонентских узлов, подключенных к одному приемо-передающему модулю OLT, может быть настолько большим, насколько позволяет бюджет мощности и максимальная скорость приемопередающей аппаратуры. Для передачи потока информации от OLT к ONT – прямого (нисходящего) потока, как правило, используется длина волны 1550 нм. Наоборот, потоки данных от разных абонентских узлов в центральный узел, совместно образующие обратный(восходящий) поток, передаются на длине волны 1310 нм. В OLT и ONT встроены мультиплексоры WDM, разделяющие исходящие и входящие потоки.

Основные элементы архитектуры PON и принцип действия

 

ONT (Optical Network Terminal) – абонентский узел

OLT (Optical Line Terminal) – центральный узел

Прямой поток

Прямой поток на уровне оптических сигналов является широковещательным. Каждый ONT, читая адресные поля, выделяет из этого общего потока предназначенную только ему часть информации. Фактически мы имеем дело с распределенным демультиплексором.

Обратный поток

Все ONT ведут передачу в обратном потоке на одной и той же длине волны, используя концепцию множественного доступа с временным разделением TDMA (time division multiple access). Для того, чтобы исключить возможность пересечения сигналов от разных ONT, для каждого из них устанавливается свое индивидуальные расписания по передаче данных c учетом поправки на задержку, связанную с удалением данного ONT от OLT. Эту задачу решает протокол TDMA MAC.

 

Технология ЛВС

 

Локальные вычислительные сети (ЛВС) начали использоваться с середины 70-х годов. В результате падения цен на электронные компоненты и расширения возможностей терминальных устройств, используемых в вычислительных устройствах, количество вычислительного оборудования, установленного в учреждениях, университетах, вузах, предприятиях, на заводах и др., значительно возросло. Средства вычислительной техники стали более значимы благодаря возможности взаимодействия друг с другом, доступа к специальным службам и устройствам, одновременного распределения вычислительных ресурсов.

Ethernet

В конце 60-х годов Гавайский университет разработал глобальную вычислительную сеть (ГВС) под названием ALOHA. Университет, располагая обширной территорией, решил объединить в сеть все имеющиеся в его распоряжении компьютеры. Одним из ключевых аспектов созданной сети явилось использование методов доступа CSMA/CD.

Эта сеть и послужила основой для современных сетей Ethernet. В 1972 году Роберт Меткалф и Дэвид Боггс (Исследовательский центр Пало Альто фирмы Xerox) разработали кабельную систему и схему передачи сигналов, а в 1975 году - первый продукт Ethernet. Первоначальная версия Ethernet представляла собой систему со скоростью передачи 2,94 Мбит/с и объединяла более 100 компьютеров с помощью кабеля длиной в 1км.

Сеть Ethernet фирмы Xerox имела такой успех, что компания Xerox, Intel Corporation и Digital Equipment Corporation разработали стандарт для Ethernet со скоростью передачи 10 Мбит/с. Сегодня ее рассматривают как спецификацию, описывающую метод кобельного соединения и совместного использования компьютеров и информационных систем.

Спецификация Ethernet выполняет те же функции, что Физический и Канальный уровни модели OSI. Эта разработка лежит в основе спецификации IEEE 802.3.

Ethernet - самая популярная в настоящее время сетевая архитектура. Она использует узкополосную передачу со скоростью 10 Мбит/с, топологию “шина”, а для регулирования трафика в основном сегменте кабеля - CSMA/CD.

Среда (кабель) Ethernet является пассивной, т.е. получает питание от компьютера. Следовательно, она прекратит работу из-за физического повреждения или неправильного подключения терминатора.

Сеть Ethernet имеет следующие характеристики:

· традиционная топология - линейная шина;

· другие топологии - звезда - шина;

· тип передачи - узкополосная;

· метод доступа - CSMA/CD;

· спецификации - IEEE 802.3;

· скорость передачи данных - 10 и 100 Мбит/c;

· кабельная система - толстый и тонкий коаксиальный, UTP.

Новые стандарты Ethernet позволяют преодолеть скорость передачи в 10 Мбит/c. Эти новые возможности разрабатываются для таких приложений, порождающих интенсивный трафик, как:

· CAD (системы автоматического проектирования);

· CAM (системы автоматического производства);

· видео;

· отображение и хранение документов.

Известны два стандарта Ethernet, которые могут удовлетворить возросшие требования:

· 100BaseVG-AnyLAN Ethernet;

· 100BaseX Ethernet (Fast Ethernet).

И Fast Ethernet, и 100BaseVG-AnyLAN работают примерно в пять-десять раз быстрее, чем стандартный Ethernet. Кроме того, они совместимы с существующей кабельной системой 10BaseT. Тоесть переход от 10BaseT к этим стандартам достаточно прост и быстр.

Идея технологии Fast Ethernet родилась в 1992 году. В августе следующего года группа производителей объединилась в Союз Fast Ethernet (Fast Ethernet Alliance, FEA). Целью FEA было как можно скорее получить формальное одобрение Fast Ethernet от комитета 802.3 Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (Institute of Electrical and Electronic Engineers, IEEE), так как именно этот комитет занимается стандартами для Ethernet. Удача сопутствовала новой технологии и поддерживающему ее альянсу: в июне 1995 года все формальные процедуры были завершены, и технологии Fast Ethernet присвоили наименование.

IEEE предложила именовать Fast Ethernet как 100BaseT. Так как 100BaseT является расширением стандарта 10BaseT с пропускной способностью от 10 М бит/с до 100 Мбит/с. Стандарт 100BaseT включает в себя протокол обработки множественного доступа с опознаванием несущей и обнаружением конфликтов CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), который используется и в 10BaseT. Кроме того, Fast Ethernet может работать на кабелях нескольких типов, в том числе и на витой паре. Оба эти свойства нового стандарта весьма важны для потенциальных покупателей, и именно благодаря им 100BaseT оказывается удачным путем миграции сетей на базе 10BaseT.

Главным коммерческим аргументом в пользу 100BaseT является то, что Fast Ethernet базируется на наследуемой технологии. Так как в Fast Ethernet используется тот же протокол передачи сообщений, что и в старых версиях Ethernet, а кабельные системы этих стандартов совместимы, для перехода к 100BaseT от 10BaseT требуются меньшие капитальные вложения, чем для установки других видов высокоскоростных сетей. Кроме того, поскольку 100BaseT представляет собой продолжение старого стандарта Ethernet, все инструментальные средства и процедуры анализа работы сети, а также все программное обеспечение, работающее на уже созданных сетях Ethernet сохраняет в данном стандарте работоспособность.

 

 

ВАРИАНТЫ РЕАЛИЗАЦИИ ИТС

Корпоративная ИТС

Корпоративная сеть создается и развивается, для решения внутренних задач операторов связи и предприятий взаимодействующих с оператором связи.