Оптические технологии группы OAN

 

Технология FTTx

 

Технология FTTx (Fiber to the x) — оптическое волокно до точки «х». Технология может иметь различную архитектуру в зависимости от того, до какого места доходит оптоволокно. Влияние относительно высокой стоимости инфраструктуры сети сказалось в том, что первыми появились разновидно­сти FTTN (Fiber to the No de) — волокно до сетевого узла и FTTC (Fiber to the Curb) — волокно до микрорайона. Чем выше скорость доступа и чем больше набор услуг, тем ближе к терминалу должна подходить «оптика»: так возникли технологии FTTB (Fiber to the Building — волокно до зда­ния) и FTTH (Fiber to the Home — волокно до квартиры). Следовательно, самая перспективная — FTTH, обеспечи­вающая наибольшую полосу пропускания, массовое обслуживание абонентов на расстоянии до 20 км от узла связи, скорость доступа для абонента до нескольких гигабит в секунду, что вполне приемлемо на ближайшую перспективу. Для предоставления мультисервисных услуг FTTх хорошо сочетается с xDSL и с Ethernet.

На рис. 17.6 представлены варианты концепции FTTx.

Рисунок 17.6 - Технологии оптического доступа FTTx

 

Технология PON

 

Разновидностью FTTx является технология пассивных оптических сетей (Passive Optical Network, PON). Основанная на древовидной волоконно-кабельной архитек­туре с пассивными оптическими разветвителями на узлах, она обеспечивает экономичный способ доступа. Основные преимущества PON — использование лишь одного приемопередающего модуля для передачи информации множеству абонентских устройств и приема информации от них; частотное разделение потоков (по длине волны: нисходящий поток 1550 нм, восходящий — 1310 нм); множественный доступ с временным разделением (TDMA).

Распределительная сеть PON строится без каких-либо активных компонентов: разветвление оптического сигнала осуществляется с помощью пассивных делителей оптической мощности – сплиттеров. Следствием этого преимущества является снижение стоимости системы доступа, уменьшение объема необходимого сетевого управления, высокая дальность передачи и отсутствие необходимости в последующей модернизации распределительной сети.

В настоящее время используются четыре основные топологии построения оптических сетей доступа: кольцо, точка-точка, дерево с активными узлами и дерево с пассивными узлами.

Технология PON имеет ряд неоспоримых преимуществ:

• невысокая стоимость построения сети;

• низкие расходы на эксплуатацию и техническое обслуживание сети;

• возможность постепенного наращивания сети;

• перспективность создания распределительной инфраструктуры, обеспечивающей в будущем развитие любых мультимедийных услуг с практически неограниченной полосой пропускания;

• высокая надежность за счет использования пассивного оборудования.

Из технологий подгруппы PON на сегодняшний день известны 4 вида:

• APON (ATM PON);

• BPON (Broadband PON);

• GPON (Gigabit PON);

• EPON (Ethernet PON)/GEPON (Gigabit Ethernet PON).

Стандарт на APON был создан международным консорциумом FSAN (Full Service Access Network) в 1995 году. В состав сети APON входят: один сетевой узел OLT (Optical Line Terminal), до 32 абонентских терминалов ONU (Optical Network Unit) и пассивные оптические ответвители (splitter). Прямой и обратный каналы с пропускной способностью 622 Мбит/с организуются в одном оптическом волокне за счет волнового уплотнения – передача к абонентам ведется на длине волны 1550 нм, а в обратном направлении – 1310 нм. Скорость передачи информации для индивидуального пользователя составляет 20 Мбит/с, а максимальное удаление пользователя от узла доступа – 20 км.

В технологии BPON дополнительно предусмотрены динамическое назначение полосы частот и возможность работы на дополнительных длинах волн. Помимо традиционных, технология BPON реализует большое количество широкополосных услуг, включая доступ в Интернет и трансляцию аналогового и цифрового видео.

Консорциум FSAN предложил новое решение для построения оптических сетей доступа GPON (Gigabit PON). Данная технология с производительностью свыше 1 Гбит/с (Рек. МСЭ G.984) предназначена для реализации мультисер-висных услуг, причем не только на базе протокола IP, но и на основе ТДМ.

В 2001 г. в институте IEEE была образована рабочая группа Ethernet in the First Mile (EFM). Ее основные усилия были направлены на стандартизацию симметричной технологии Ethernet Passive Optical Networking (EPON), обеспечивающей скорость передачи до 1,25 Гбит/с и предназначенной для транспортировки преимущественно Ethernet-трафика. Результатом деятельности группы стало создание стандартов EPON/GEPON.

GEPON на сегодняшний день является одной из наиболее перспективных для подключения удалённых абонентов (скорость передачи «туда» и «обратно» составляет 1Gbps, при этом, на одном волокне могут находиться до 64 оконечных устройств сети).

 

Принцип действия GEPON.

GEPON – полноценная сеть, построенная на пассивных оптических составляющих на всём протяжении от провайдера к абоненту.

На стороне провайдера устанавливается OLT (Optical Linear Terminal – Оптический Линейный Терминал) –коммутатор 2-го уровня, имеющий Uplink порты (для подключения к маршрутизатору) и Downlink порты (для клиентских нужд). Например, 4 оптических Gigabit Ethernet Uplink порта и 4 гигабитных Downlink PON порта.

На стороне клиента устанавливается ONU (Optical Network Unit – Оптическая Сетевая Единица), которую также иногда именуют ONT (Optical Network Terminal – Оптический Сетевой Терминал) – полноценный коммутатор небольшого размера. ONU может иметь, например, один оптический гигабитный порт и 4 медных (100Mbps или 1Gbps). Есть модели ONU с комбинированным оптическим портом для телевидения и данных, с портами для телефонии (SIP), с разным количеством медных портов, с Wi-Fi-адаптером, а также комбинации всех вышеперечисленных.

Между клиентом и провайдером располагается пассивная оптическая сеть, которая имеет топологию дерева и её производные. Основными компонентами пассивной оптической сети является оптическое волокно и сплиттеры (англ. Splitter - разделитель), работающие в режиме «разветвитель» в направлении провайдер->клиент и в режиме «смеситель» в обратном направлении. Несомненным преимуществом пассивного оборудования является его независимость от питания и простота в эксплуатации (не надо ничего настраивать).

Пассивная оптическая сеть является разделяемой между многими абонентами средой, поэтому со стороны OLT действует TDM (Time Division Multiplexing – Временное Мультиплексирование), а со стороны ONU – TDMA (англ. Time Division Multiple Access – Множественный Доступ С Разделением По Времени). При этом нисходящий поток (им мы будем называть поток от OLT к ONU) передаётся на длине волны 1490нм, а восходящий (поток от ONU к OLT) – на длине волны 1310нм. Сделано это для того, чтобы оставить место для CATV (аналоговое телевидение), которое также можно пустить по дереву PON до абонента. Передатчики CATV вещают на длине волны 1550nm.

 

 

 

Рисунок 17.7 – Принципиальная схема включения PON

 

Список источников

 

1. Олифер, В. Г. Компьютерные сети: принципы, технологии, протоколы: учебное пособие для вузов. Учебник для вузов. 4-е изд. / В. Г. Олифер., Н. А. Олифер - СПб.: Питер, 2010. - 944 е.

2. Слепов, Н. Н. Синхронные цифровые сети SDH / Н. Н. Слепов – М.: Эко-Трендз, 1998. – 148 с.

3. Телекоммуникационные системы и сети: учеб. пособие. В 3 т. / под ред. В. П. Шувалова. - Изд. 2-е, испр. и доп. - М.: Горячая линия-Телеком, 2003-2005.

Т.1: Современные технологии / Б. И. Крук, В. Н. Попантонопуло, В. П. Шувалов. - 2003. - 647 с.: ил.

 Т.2: Радиосвязь, радиовещание, телевидение / Г. П. Катунин, Г. В. Мамчев, В. Н. Попантонопуло, В. П. Шувалов. - 2004. - 672 с.: ил.

 Т.3: Мультисервисные сети / В. В. Величко, Е. А. Субботин, В. П. Шувалов, А. Ф. Ярославцев. - 2005. - 592 с.: ил.

4. Бакланов, И. Г. ISDN и Frame Relay: технология и практика измерений / И. Г. Бакланов - М.: Эко-Трендз, 1999. – 187 с.

5. Бакланов, И. Г. NGN: принципы построения и организации / И. Г. Бакланов - М.: Эко-Трендз, 2007. – 400 с.

6. Беллами, Д. Цифровая телефония / Д. Беллами - М.: Радио и связь, 1986. – 543 с.

7. Велигжанин, Н. К. Проектирование телекоммуникационной сети дороги: метод. рекомендации. В 2 ч. Ч. 1 / Н. К. Велигжанин, М. А. Пащенко, О. Н. Пащенко. – Екатеринбург: Изд-во УрГУПС, 2012. – 55 с.

8. Гольдштейн, Б. С. Сети связи. Учебник для ВУЗов / Б. С.Гольдштейн, Н. А/ Соколов., Г.Г.Яновский - СПб.: БХВ – Санкт-Петербург, 2014. – 400 с.

9. Гольдштейн, Б. С. Сигнализация в сетях связи / Б. С. Гольдштейн - М.: Радио и связь, 1997. - 423 с: ил.

10. Гольдштейн, А. Б. Технология и протоколы MPLS / А. Б. Гольдштейн, Б. С. Гольдштейн - СПб.: БХВ — Санкт-Петербург, 2005. - 304 с.: ил.

11. Иванова, Т. И. Корпоративные сети связи / Т. И. Иванова: - М.: Эко-Трендз, 2001. – 282 с.

12. Кунегин, С. В. Основы технологии АТМ. Учебно-методическое пособие / С. В. Кунегин - М., в/ч 33965, 1999, - 80 с. с ил.

13. Лебединский, А. К. Системы телефонной коммутации / А. К. Лебединский, А. А. Павловский, Ю. В. Юркин – М.: Маршрут, 2003. – 496 с.

14. Росляков, А. В. Будущие сети (Future Networks) / А. В. Росляков, С. В. Ваняшин –Самара: ПГУТИ, 2015. – 274 с.

15. Росляков, А. В. Общеканальная система сигнализации №7 / Росляков А. В. - М.: Эко-Трендз, 1999.

16. Соломенчук, В. Д. Введение в технологию синхронной цифровой иерархии / В. Д. Соломенчук – К.: ГУЦ, 2004 - 119 с.

17. Суворов, А. Б. Телекоммуникационные системы, компьютерные сети и Интернет: учеб. пособие для студ., магистрантов и аспирантов / А. Б. Суворов. - Ростов н/Д: Феникс, 2007. - 383 с.

18. Чумак, М. О. Цифрова система комутації 5ESS: Навчальний посібник / М. О. Чумак – Одеса: УДАЗ, 1998. – 77 с.