1.6 Технология pon

Рис.5 Схема технологии PON

Сеть PON основана на использовании всего одного приемо-передающего устройства, от которого информация поступает к абонентским устройствам и принимается от них. Сеть разводится оптическим кабелем, начиная от компьютера. Количество абонентских устройств зависит от мощности и максимальной скорости приемопередающего устройства. Суть в том, что между центральным узлом и потребительскими узлами создается пассивная сеть древовидной структуры. В узлах сети размещаются оптические разветвители, которые не требуют питания и обслуживания.

На сегодняшний день используется две основные технологии GePON и GPON, но также есть и другие:

• GePON (Gigabit ethernet PON) - обеспечивает скорость обмена информацией до 1 Гбит/с и в основном распространение получила в странах Юго-Восточной Азии.

• GPON (Gigabit PON) - обеспечивает скорость до 2.5 Гбит/сек и в основном распространена в Европе и Америке.

Для построения оптической сети используется несколько топологий:

• Кольцевая

• Точка – точка

• Дерево с пассивным оптическим разветвлением

• Дерево с активными узлами

Рис.6 Топология «кольцо», «точка-точка» технологии PON

Рис.7 Топология «дерево» с активным и поссивным узлом технологии PON

Передача информации для всех пользователей происходит одновременно с временным разделением каналов от головной станции – оптического линейного терминала (Optical Line Terminal, OLT) до оконечных оптических сетевых блоков (Optical Network Unit, ONU). Прием-передача в обоих направлениях, как правило, производятся по одному оптическому волокну, однако на разных длинах волн.

Длина волны, используемая в прямом потоке (то есть от абонента к станции), составляет 1310 нм, длина волны в обратном потоке (то есть от станции к абоненту) составляет 1490 нм либо 1550 нм. Оптическая мощность с выхода OLT делится в узлах сети (равномерно или неравномерно) так, чтобы на входе всех ONU уровень сигнала был приблизительно одинаков. Часто одну из длин волн (в основном 1550 нм) выделяют для передачи телевизионного сигнала всем абонентам. На станции в таком случае с целью объединения сигналов 1310 нм (голос, данные) и 1550 нм (видео) устанавливается оптический мультиплексор WDM.

Разновидности PON в первую очередь различаются базовым протоколом передачи:

APON. Базой данной технологии была передача информации в ячейках структуры ATM со служебными данными. В таком случае скорость передачи прямого и обратного потоков обеспечивалась: симметричный режим – по 155 Мбит/с, либо ассиметричный режим – 622 Мбит/с в прямом потоке и 155 Мбит/с в обратном потоке. Сейчас APON в первоначальном своем виде почти не используется.

BPON. В данном стандарте скорости прямого и обратного потоков в симметричном режиме доведены до 622 Мбит/с либо 1244 Мбит/с, в асимметричном – 622 Мбит/с. Возможна передача 3 основных типов информации (голоса, видео, данных), для потока видео при этом выделена длина волны 1550 нм. Стандарт BPON позволяет организовывать динамическое распределение полосы среди отдельных абонентов. Стандарт BPON в экономическом плане практически утратил смысл.

EPON. В данном стандарте была применена технология Ethernet в локальных сетях и построением на основе них оптических сетей доступа. Рассчитаны такие сети на передачу информации при скоростях прямого и обратного потоков 1 Гбит/с на основе IP-протокола для 16 или 32 абонентов. Используемая для прямого потока длина волны – 1490 нм, для видео – 1550 нм. Длина волны обратного потока – 1310 нм. Во избежание конфликтов между сигналами обратного потока используется специальный протокол управления множеством узлов (MPCP, Multi-Point Control Protocol).

GPON. Данный стандарт необходима для крупных операторов, строящих большие разветвленные сети с системами резервирования. Она наследует линейку APON – BPON, однако с большей скоростью передачи – 1244 Мбит/с и 2488 Мбит/с – в ассиметричном режиме, 1244 Мбит/с – в симметричном. Возможно подключить до 32 (либо 64) абонентов на расстоянии до 20 км (возможно расширение до 60 км). Технология GPON поддерживает как трафик ATM, так и IP, а также речь и видео.

Следующий эффективный шаг по увеличению скорости передачи построенных систем PON – применение систем оптического уплотнения WDM (WDM PON). В Рекомендации ITU-T G.983.2 описывается возможность передачи сигналов на длинах волн, выделенных для каждого абонента. В сети передается общий поток, а на каждом абонентском терминале имеется оптический фильтр для выделения своей длины волны. Технически возможно обеспечение производительности системы со скоростями по каждому каналу около 4–10 Гбит/с. Провайдеры после такой реконструкции получат возможность настройки пропускной способности согласно требованиям клиента. То есть внедрение систем WDM PON в будущем принесет операторам реальные преимущества при незначительных затратах.

Преимущества применения технологии PON в сетях доступа:

• экономия оптических волокон в абонентских оптических кабелях (ок).

• значительная экономия на головной станции оптических излучателей.

• возможно предоставление 3 видов информации (в соответствии с концепцией triple play): голос, видео и данные.

• отсутствие необходимости в электропитании сетевых элементов (за исключением оконечных).

• небольшие затраты на обслуживание.

• подключение абонентов несложное (даже без перерыва связи).

• возможно динамическое расширение полосы – скорость передачи у работающих абонентов увеличивается за счет абонентов, не работающих в данный момент.

• скорость передачи в дальнейшем увеличивается (до 10 и выше гбит/с) без замены оборудования линейного тракта (ок, разветвители, соединители).

• возможно в последующем существенное увеличение скорости передачи для каждого пользователя посредством применения технологии оптического мультиплексирования (cwdm либо dwdm).

В данноой дипломной работе будет рассматриваться технология PON.