Сеть pon: PON — пассивные оптические сети

Содержание

PON. Технология PON что это и как действует. PON Faq

PON - что это такое?

PON – это, по сути, технология абонентского множественного доступа посредством одного волокна с применением временного мультиплексирования (TDM) и разделения частотного трактов приёма/передачи (WDM). PON - от аббр. Passive Optical Network, что переводится, как пассивная оптическая сеть.

Каков принцип работы PON сети?

Все абоненты сети PON присоединены к провайдерскому оборудованию по 1-ому волокну. Передача вместе с приёмом происходят на разных длинах волн. Для того, чтобы абонентские сигналы не смешивались в волокне, каждому отдельному абонентскому устройству всегда выделяется определённый квант времени, в период какого оно может передавать сигнал.

Какие преимущества у PON перед FTTx?

Технология PON имеет такие преимущества:

  • Активное оборудование используется минимально;
  • Кабельная инфраструктура минимизирована;
  • Стоимость обслуживания считается низкой;
  • Присутствует возможность интеграции с кабельным ТВ;
  • Отличная масштабируемость;
  • Абонентские порты имеют высокую плотность.

Какой показатель скорость передачи информации поддерживается PON технологией?

Предложенная GEPON технология фактически работает со скоростью 1.25 Г, но вместе с тем, 0.25 Г - это избыточные данные используемые для кодирования канала. Выходит, что реальная скорость будет - 1Г.

Что за оборудование нужно для создания PON сети?

OLT (от аббр. Оптический Линейный Терминал) – свитч L2, оснащённый Uplink портами (чтобы подключаться к коммутатору L3), затем - Downlink порты (для создания сети PON). Например, OLT BDCOM P3310 обладает 2-мя оптическими, 2-мя медными и 2-мя «комбо» 1Г Uplink портами и наконец, 4-мя оптическими 1Г Downlink портами.

ONU (от аббр. Оптическая Сетевая Единица) – отличный свитч VLAN компактного размера. Стандартно ONU оснащён 1-им оптическим 1Г портом (Uplink) и одним 1Г, либо 4-мя 0.1Г медными портами (Downlink). Есть модели

ONU c 8-ью, 16-ью и 24-мя портами и модель с приёмником CATV.

Сплиттер (Разветвитель) – это устройство, которое работает в разветвительном режиме в направлении "провайдер - клиент" и в смесительном режиме в обратном направлении.

Модуль SFP OLT – является специальным трансивером для сетей PON. Важное отличие от стандартных модулей SFP - большая мощность и кодирование канала.

Как создаётся сеть PON?

Сеть PON, как правило представляет собою древовидную топологию, либо топологию «шина». Конечные устройства абонентов ONU соединяются к порту OLT-а посредством сплиттеров (к 1-ому порту OLT-а возможно подключать не больше 64-ёх ONU). Отсюда вытекает, что для создания базовой сети PON на 64 абонента требуется 1 OLT, затем 1 модуль SFP OLT, 64 ONU и наконец, несколько сплиттеров (количество последних зависимо от типа топологии).

Какую дистанцию поддерживает сеть PON ? 

SFP OLT модули поддерживают работу на дистанцию - 120 км (тип сети "точка-точка"), но поскольку, традиционно сеть PON имеет древовидную структуру (точка–много-точек), то максимальная дистанция работы PON, из-за разветвления на сплиттерах волокна, будет составлять около 20 км. 

Какое количество абонентов возможно подключить к сети PON? 

При строительстве сети PON - хорошим тоном будет использование одной ONU - одним абонентом. В таком случае количество абонентов будет - 256 на один OLT. При желании к ONU возможно подключать Свитч. Тогда количество абонентов ограничивается только размером самой таблицы MAК адресов OLT, плюс - ONU. Дальше представлены размеры MAК таблиц для OLT и отдельных ONU: OLT P3310- 8192, ONU P1004B- 1024, ONU P1501B - 64, ONU P1504B- 2048.

В чём отличие OLT-ов AC, 2-AC, DCи 2-DC?

Буквы DC означают, что для работы OLT-а необходим источник энергопитания 36-72В постоянного энергонапряжения. Подобные OLT-ы необходимы, когда возникает проблема в организации электрического энергопитания в 220 В. Как альтернатива используется отдалённое энергопитание через слаботочные линии связи.

Буквы AC означают, что OLT электропитается от традиционной электрической сети 220 В. Пометка в виде цифры "2" говорит о количестве источников энергопитания: у этого OLT-а присутствует резервный источник энергопитания, какой включается мгновенно после аварийного сбоя первого.

Какие типы сплиттеров бывают?

Сами сплиттеры условно можно разделять по количеству выводов и по изготовительной технологии. Что касается количества выходных потоков, здесь сплиттеры бывают: x2, x3, x4, x6, x8, x12, x16, x24, x32, x64, x128. Касаемо изготовительной технологии, то сплиттеры разделяются на сварные и планарные. Ещё сплиттеры делятся по коннекторному типу: обычные (SC/UPC) и для CATV специальные (SC/APC).

В чём же различие между сплиттерами сварными и планарными?

Сплиттеры, которые мы назвали сварными - бывают не равноплечими, а именно: делят сигнал между выходами не равномерно (к примеру 5/95, 10/90 … 45/55, 50/50). Сплиттеры планарные - всегда будут равноплечие и обладают более предсказуемыми затуханиями на каждом выходе, потому что имеют эффективную изготовительную технологию. К тому же, планарные сплиттеры - широкополосные, а сварные - обладают всего 3-мя окнами прозрачности (1310, 1490 и 1550 нм.).

При каких ситуациях используются сварные сплиттеры?

При ситуации, когда, к примеру, необходимо разделить сигнал по 2-ум направлениям, где до одного конечного пункта, допустим, дистанция - 2 км, а к другому - 8 км. В таком случае вполне можно применять сварной сплиттер 20/80. Сплиттеры сварные ещё используют для создания топологии «шина».

Что будет лучшим: сваривать сплиттеры или быть может - использовать коннекторы SC?

В такой ситуации получим палку о двух концах. Одна сторона - сварка даёт затухание в 10-ть раз меньше (0.05 дБ), нежели соединение SC (0.5 дБ). Другая сторона - коннекторы SC предоставят возможность оперативно искать поломки в сети подключая измерительные приборы. Можно найти такой себе компромисс: Uplink сваривать на сплиттерах, а Downlink соединять коннекторами SC. Тут уже каждый пусть решает сам.

Оптический бюджет - что это такое?

Данная фраза понимается, как разница между лазерной мощностью на OLT-е и приёмной чувствительностью на ONU.

Возможно ли разветвить сеть PON на 128-мь ONU? (когда оптический бюджет это разрешает).

Нет. Даже пусть сигнальная мощность позволит разветвить сеть повторно, OLT всё равно имеет ограничение в количестве подключённых ONU на физическом уровне. Подключать более 64-ёх ONU можно, но OLT всё равно зарегистрирует лишь 64 из них.

Как передать по сети PON -- CATV?

На стороне OLT-а нужно установить CATV трансмиттер и затем усилитель CATV, которые работают на длине волны 1550нм. На стороне

OLT-а необходимо применять CWDM колбу на 1550нм. для ввода сигнала CATV в волокно. Все прочие сплиттеры обязательно должны быть с SC/APC коннекторами. На абонентской стороне может быть установлена ONU с приёмником CATV, либо отдельный приёмник CATV.

Возможно ли использовать SFP CWDM 1490нм. модуль вместо SFP PON?

Невозможно. Даже несмотря на то, что самим CWDM 1490нм., модулем используется та же длина волны, что и SFP PON, у этих модулей разные алгоритмы кодирования канала.

По технологии PON, какую скорость Интернета можно предоставить абонентам?

Если абонентами PON дерева (64-мя абонентами) будет одновременно скачиваться из Интернета большой объём информации, то на каждого абонента придётся канал в 16 Мбит/с. А если ещё учесть, что не все абоненты Интернетом пользуются одновременно, а те, что пользуются, не потребляют ресурс канала по максимуму, то на абонента даже может приходиться до 50-ти Мбит/с, иногда даже выше.

Почему не допустимо, чтобы на сигнал ONU был меньше -26 дБм?

Всё дело в том, если на одной/нескольких ONU - сигнальный уровень будет очень слабым (< -26 дБм), то появляется большая вероятность возникновения ошибок в пакетной передаче с таких ONU. В приведённом случае OLT растрачивает кванты времени на то, чтобы дать ONU возможность отправить ещё раз пакет. Эти повторные запросы понижают эффективность пропускной способности сети.

Что нужно учитывать при расчёте PON дерева?

Чтобы правильно построить PON дерево, нужно учесть оптическую потерю, возникающие от пассивного оборудования. В теории, PON покроет территорию с радиусом 20 км. Практически всё зависит от бюджета потерь на определённой ветви дерева. Для верного расчёта лучше руководствоваться самыми убыточными показателями затуханий, мощности и чувствительности излучения передатчиков.

Медные порты в ONU выгорают?

PON дерево создано на оптическом волокне и, соответственно, не подвергается влиянию грозы, наводок. Проблема возникает только в случае, когда к одной

ONU - медью подключены несколько пользователей, а сама ONU размещена на столбе. Подобные проблемы решаются путём включения буферного свитча, какой в случаях наводки. грозы принимает удар на себя.

Как можно определять оптические показатели линии?

Чтобы определить затухания в линии можно использовать специальные рефлектометры для PON (они существенно дороже обычных), либо оптическими тестерами. Когда сеть уже выстроена, то самым простым решением для проверки уровней сигналов - будет использование специальных команд командного интерфейса OLT-а.

2 ONU могут ли напрямую общаться друг с другом?

Не могут. Каждая операция по обмену информацией между ONU происходит через OLT.

ONU других торговых марок будут ли работать с OLT BDCOM P3310?

Нет. ОNU с OLT - это нечто единое целое и представляет из себя систему коммутации. В работе рекомендуется применять оборудование от одного производителя (в некоторых случаях кроссбрендовая взимосовместимость конечно возможна).

OLT BDCOM P3310B поддерживает - DHCP snooping (Option 82)?

Конечно. Но для эффективной работы Option 82 ONU конечно должны поддерживать эту функцию. На текущий момент Option 82 поддерживает только ONU P1504B модель.

Защищена ли сеть PON от флуда?

Используемые технологии TDM и TDMA являются гарантией сетевой защиты от флуда и широковещательной рассылки.

Как можно вывести сеть PON из рабочего состояния?

Не считая очевидных методов (обрезание кабеля), дерево PON может прекратить функционирование, когда в нём появится постоянное излучение на 1310нм. Такое, крайне редко, происходит из-за поломки ONU или по вине злоумышленников, подсоединяющих к сплиттеру медиаконвертер на 1310нм.

Каждому из ONU портов в отдельности можно ли назначить VLAN ?

Конечно.

Стоит ли использовать сплиттеры для систем CWDM, DWDM?

Конечно. Подобные схемы построения возможны. Здесь нужно использовать планарные сплиттеры, потому что они являются широкополосными.

-DIN-

Что такое PON - энциклопедия lanmarket.ua

Пассивные оптические сети (PON) являются самым важным классом систем доступа к оптоволокну в современном мире. Одним из наиболее важных решений для любого бизнеса является покупка основного оборудования. Из многих факторов, которые влияют на это решение, стоимость оборудования и полученный в результате потенциал дохода являются двумя из самых важных. Поставщики услуг сталкиваются с этим решением при обновлении существующих сетей доступа или создания сетей в новых областях. Они хотят минимизировать затраты на развертывание и максимизировать доход от предоставления услуг. Из этих двух параметров затраты на развертывание легче определить, чем потенциальный доход, поскольку будущий доход предполагает значительные предположения. 

В результате, необработанные возможности пропускной способности часто используются в качестве прокси для потенциального дохода. Таким образом, наиболее важный вопрос, который поставщик услуг ставит при покупке сетевого оборудования, - это как добиться баланса между минимизацией стоимости оборудования и максимизацией пропускной способности.

Пассивная оптическая сеть (PON) является лишь одной из нескольких технологий доступа, используемых поставщиками услуг, но она занимает доминирующее положение на рынке. Прежде чем обсуждать конкретные детали PON, стоит рассмотреть альтернативные технологии доступа, чтобы понять причины успеха PON.

Альтернативные технологии доступа

Сети доступа делятся на три категории: беспроводные, медные и оптоволоконные. Беспроводная связь имеет самую низкую стоимость развертывания, так как она имеет самые низкие затраты на установку вне здания. Wi-Fi (802.11) и WiMAX (802.16) - это стандарты беспроводного доступа и широкополосного доступа. WiMAX - это недавно принятый стандарт IEEE, предназначенный для сетей фиксированного и мобильного доступа. Он имеет полезный диапазон около 5 км при скорости передачи данных 70 Мбит/с. Wi-Fi более зрелый, чем WiMAX, но он имеет диапазон всего 100 м и скорость передачи 10-50 Мбит/с. Несмотря на это ограничение, Wi-Fi более широко используется сегодня, чем WiMAX из-за его зрелости.


Хотя WiFi и WiMAX относительно дешевы для развертывания, они не обладают достаточной пропускной способностью для поддержки видеоприложений. Эти беспроводные технологии используют архитектуру «точка-многоточка». Это означает, что пропускная способность разделяется несколькими пользователями - в некоторых случаях - сотнями пользователей. Следовательно, Wi-Fi и WiMAX полезны для веб-серфинга, но непрактичны для приложений с более высокой пропускной способностью и более высокими потребностями, такими как IPTV.

Хотя стоит отметить, что сейчас на рынке начали появляться очень интересные беспроводные решение, обещающие более 1Gbps по Wi-Fi. Одними из таких решений являються точки доступа компании Mimosa.

Другой технологией, доступной для поставщиков услуг, является медь - более конкретно, цифровая абонентская линия (DSL). В отличие от беспроводной, DSL использует архитектуру «точка-точка». Таким образом, вместо того, чтобы передавать всем абонентам 50 Мбит/с, DSL может предоставить каждому абоненту 50 Мбит/с. К сожалению, DSL имеет недостаток, эффективная пропускная способность DSL, предоставляемая абоненту, зависит от уровня шума, который, в свою очередь, зависит от длины медной петли. DSL способен обеспечить 50 Мбит/с для длины контуров менее 0,095 км, но может дать только 10 Мбит/с при 3 км. Если операторы хотят предложить непревзойденную видеоуслугу с 30 Мбит/с, им необходимо сократить длину петли примерно до 1 км или меньше. Это жизнеспособный подход, но стоимость его лишь немного ниже, чем весь подход к волокнам.

Последним вариантом для рассмотрения технологий доступа является волокно. Сеть может быть спроектирована с использованием выделенных или общих волокон. Специализированная волоконная установка, часто называемая «точка-точка», обеспечивает выделенную волоконную нить между каждым абонентом и центральным офисом (ЦО).

В общей волоконной архитектуре одно волокно от ЦО обслуживает несколько десятков абонентов. Это волокно приводится в район, где сигналы разбиваются на отдельные волокна, которые распространяются на отдельных клиентов.

В общих волоконных архитектурах есть два способа выработки сигналов. Один из методов называется активным Ethernet (AE), а другой - PON. При использовании AE отдельные сигналы расщепляются с помощью электронного оборудования рядом с абонентом. В PON сигналы реплицируются пассивно сплиттером.

Общая сеть, основанная на PON, имеет несколько преимуществ перед сетью на основе AE. PON берет на себя более низкие капитальные затраты, поскольку он не имеет электронных компонентов в полевых условиях. PON также снижает эксплуатационные расходы, поскольку операторам не требуется предоставлять и контролировать электроэнергию в полевых условиях или поддерживать резервные батареи. PON обладает большей надежностью, чем AE, поскольку в PON нет электронных компонентов, которые подвержены сбоям. Наконец, возможно, одной из наиболее важных особенностей сети доступа на основе PON является ее прозрачность и прозрачность формата. Переход на более высокие скорости передачи данных проще для PON, чем для AE. По всем причинам, приведенным выше, PON является, безусловно, наиболее широко используемой технологией доступа.

PON

PON - это волоконная сеть, в которой используются только волоконные и пассивные компоненты, такие как разветвители и комбинаторы, а не активные компоненты, такие как усилители, повторители или схемы формирования. Такие сети стоят значительно меньше, чем при использовании активных компонентов. Основным недостатком является более короткий диапазон охвата, ограниченный силой сигнала. В то время как активная оптическая сеть (AON) может охватывать диапазон примерно до 100 км (62 мили), PON обычно ограничивается прокладками волоконного кабеля до 20 км (12 миль). PON также называются волокнами для домашних сетей (FTTH).

Термин FTTx используется для определения того, насколько далеко проходит волокно. В FTTH x для дома. Вы также можете увидеть его FTTP или волокно в помещении. Другим вариантом является FTTB для волокна для здания. Эти три версии определяют системы, в которых оптоволокно проходит от поставщика услуг до клиента. В других формах волокно не доходит до клиента. Вместо этого он запускается промежуточным узлом по соседству. Это называется FTTN для волокна к узлу. Другим вариантом является FTTC, или волокно к бордюру. Здесь также волокно не проходит полностью до дома. Сети FTTC и FTTN могут использовать медную телефонную линию неэкранированной витой пары (UTP) клиента для расширения услуг по более низкой цене. Например, быстрая линия ADSL переносит данные волокна на устройства клиента.

Типичная схема PON - это сети точка многоточка (P2MP), где центральный терминал оптической линии (OLT) на объекте поставщика услуг распространяет телевизионную или интернет-услугу до 16 - 128 клиентов на волоконную линию. Оптические разветвители, пассивные оптические устройства, которые делят один оптический сигнал на несколько равных, но маломощных сигналов, распределяют сигналы пользователям. Оптический сетевой блок (ONU) завершает работу PON в доме клиента. ONU обычно связывается с оптическим сетевым терминалом (ONT), который может быть отдельным блоком, что соединяет PON с телевизорами, телефонами, компьютерами или беспроводным маршрутизатором. ONU / ONT может быть одним устройством.

В базовом методе работы для распределения по потоку на одной длине волны от OLT до ONU / ONT все клиенты получают одни и те же данные. ONU распознает данные, предназначенные для каждого пользователя. Для восходящего потока от ONU до OLT используется метод мультиплексирования с временным разделением (TDM), где каждому пользователю назначается временной интервал на другой длине волны. При таком расположении разветвители действуют как сумматоры мощности. Передача восходящего потока, называемая операциями пакетного режима, происходит случайным образом, так как пользователю необходимо отправлять данные. Система назначает слот по мере необходимости. Поскольку метод TDM включает несколько пользователей в одну передачу, скорость передачи данных по восходящему потоку всегда медленнее, чем скорость нисходящего потока.

EPON и GPON являются популярными версиями пассивных оптических сетей (PON). Эти сети используются для доступа в Интернет, передачи голоса по интернет-протоколу (VoIP) и доставки цифрового телевидения в городских районах. Другие виды использования включают в себя обратные соединения для сотовых базовых станций, горячих точек Wi-Fi и даже распределенных антенных систем (DAS). Основные различия между ними лежат в протоколах, используемых для связи по нисходящему и восходящему потоку.

GIGABIT PASSIVE OPTICAL NETWORKS (GPON)

За прошедшие годы были разработаны различные стандарты PON. В конце 1990-х годов Международный союз электросвязи (ITU) создал стандарт APON, который использовал режим асинхронной передачи (ATM) для передачи пакетов на большие расстояния. Поскольку ATM больше не используется, была создана более новая версия, называемая широкополосным PON или BPON. Этот стандарт, обозначенный как ITU-T G.983, обеспечивает 622 Мбит/с нисходящий поток и 155 Мбит/с.

Хотя BPON все еще может использоваться в некоторых системах, большинство современных сетей используют GPON или Gigabit PON. Стандартом МСЭ-Т является G.984. Он обеспечивает пропускную способность 2,488 Гбит/с downstream и 1,244 Гбит/с upstream.

GPON использует оптическое мультиплексирование с разделением по длине волны (WDM), поэтому одно волокно может использоваться как для данных нисходящего потока, так и для восходящего. Лазер на длине волны (λ) 1490 нм передает нисходящие данные, а данные восходящего потока передаются на длине волны 1310 нм. Если ТВ распределяется, используется длина волны 1550 нм.

Хотя каждый ONU получает полную скорость ниже 2,488 Гбит / с, GPON использует формат множественного доступа с временным разделением (TDMA) для распределения определенного временного интервала для каждого пользователя. Это делит пропускную способность, поэтому каждый пользователь получает долю, такую как 100 Мбит / с, в зависимости от того, как поставщик услуг ее распределяет.

Скорость восходящего потока меньше максимальной, поскольку она совместно используется с другими модулями ONU в схеме TDMA. OLT определяет расстояние и временную задержку для каждого абонента. Затем программное обеспечение предоставляет возможность выделять временные интервалы для восходящих данных для каждого пользователя.


Типичный раскол одного волокна равен 1:32 или 1:64. Это означает, что каждое волокно может обслуживать до 32 или 64 подписчиков. В некоторых системах возможны раздельные отношения до 1: 128.

Что касается формата данных, пакеты GPON могут обрабатывать пакеты ATM напрямую. Напомним, что ATM упаковывает все в 53-байтовые пакеты с 48 для данных и 5 для накладных расходов. GPON также использует общий метод инкапсуляции для переноса других протоколов. Он может инкапсулировать Ethernet, IP, TCP, UDP, T1 / E1, видео, VoIP или другие протоколы, как требуется для передачи данных. Минимальный размер пакета - 53 байта, а максимальный - 1518. Шифрование AES используется только downstream.

Последняя версия GPON - это 10-гигабитная версия под названием XGPON или 10G-PON. По мере увеличения спроса на видео и верхние телевизионные сервисы (OTT) возрастает потребность в увеличении линейных скоростей для обработки массивных данных видео высокой четкости. XGPON служит этой цели. Стандартом МСЭ является G.987.

Максимальная скорость XGPON составляет 10 Гбит / с (9,95328) downstream и 2,5 Гбит / с (2,48832) upstream. Используются различные длины волн WDM, 1577 нм нисходящая линия и 1270 нм восходящая. Это позволяет поддерживать 10-Гбит / с на одном волокне со стандартным GPON. Оптическое разделение - 1:128, а форматирование данных совпадает с GPON. Максимальный радиус действия - 20 км. XGPON еще не широко внедрен, но обеспечивает отличный путь обновления для поставщиков услуг и клиентов.


Большинство PON сконфигурированы следующим образом. Количество сплиттеров и уровней разделения зависит от поставщика и системы. Разделение отношений обычно составляет 1:32 или 1:64, но может быть выше.

EPON(Ethernet PON)

Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) разработал еще один новый стандарт PON. Основанный на стандарте Ethernet 802.3, EPON 802.3ah определяет аналогичную пассивную сеть с диапазоном до 20 км. Он использует WDM с теми же оптическими частотами, что и GPON и TDMA. Скорость передачи исходных данных составляет 1,25 Гбит/с как в нисходящих, так и в восходящих линиях. Иногда вы слышите сеть, называемую Gigabit Ethernet PON или GEPON.

EPON полностью совместим с другими стандартами Ethernet, поэтому при подключении к сетям Ethernet с обоих концов не требуется конвертация или инкапсуляция. Один и тот же фрейм Ethernet используется с полезной нагрузкой до 1518 байт. EPON не использует метод доступа к CSMA / CD, используемый в других версиях Ethernet. Поскольку Ethernet является основной сетевой технологией, используемой в локальных сетях (ЛВС), а теперь в сетях метрополитена (MAN), преобразование протокола не требуется.

Существует также версия Ethernet с пропускной способностью 10 Гбит / с, назначенная 802.3av. Фактическая скорость линии составляет 10.3125 Gбит / с. Основной режим - 10 Гбит/с. Вариант использует 10 Гбит / с нисходящего потока и 1 Гбит / с восходящего. В версиях 10 Гбит / с используются различные оптические длины волн на волокне, от 1575 до 1580 нм downstream и от 1260 до 1280 нм upstream, поэтому система 10 Гбит/с может быть мультиплексирована по длине волны на том же волокне, что и стандартный 1 Гбит / с система.

В заключение

Телекоммуникационные компании используют PON для предоставления услуг Triple Play, включая телевидение, VoIP-телефонию и Интернет-услуги для абонентов. Преимуществом является гораздо более высокая скорость передачи данных, которая важна для распространения видео и других интернет-услуг. Низкая стоимость пассивных компонентов означает более простые системы с меньшим количеством компонентов, которые терпят неудачу или требуют обслуживания. Основным недостатком является более короткий диапазон, обычно не более 20 км или 12 миль. Популярность PON растет, так как спрос на более быстрый интернет-сервис растет и растет количество видео. GPON является самым популярным в США, например системой Verizon's Foist. Системы EPON более распространены в Азии и Европе.

Обзор технологий пассивных оптических сетей PON

За последние годы уровень доступа в сетях многих операторов связи значительно преобразился: активные сети с коммутаторами доступа сменились пассивными оптическими сетями PON.

Дерево сети теперь может строится без применения дорогостоящих коммутаторов - им на смену пришли оптические делители. Это упростило задачи размещения оборудования и управления сетью. Теперь оптическая инфраструктура уровня доступа представляет из себя единую оптическую сеть с нулевым энергопотреблением - активное оборудование ставится только в конечных точках. Исключением являются регенераторы для PON, но в настоящее время они используются крайне редко.

Первые ласточки APON и BPON

В 1995 году несколько крупных европейских операторов связи из Италии, Англии, Германии, Франции и Японии при поддержке Международного института электросвязи объединились в некоммерческую организацию FSAN (Full Service Access Network), целью которой было создание новой технологии передачи данных, способной упростить сети связи и управление ими, снизить энергопотребление. Через 3 года, в октябре 1998, был принят стандарт ITU-T G.983.1, который описывал транспорт через пассивную оптическую сеть PON ячеек асинхронного транспортного режима ATM. Технология получила название APON (ATM PON) и позволила передавать данные в пассивной оптической сети PON на скорости 155 Мбит/c.

В марте 2001 года FSAN обновила стандарт до ITU-T G.983.3, в котором был расширен спектральный диапазон, а скорость передачи данных увеличилась до 622 Мбит/c. Эволюционная версия позволяла передавать трафик смешанного типа и получила название широковещательный PON - BPON (Broadband PON).

Технологии APON и BPON имеют один базовый протокол ATM с линейным кодом NRZ, предусматривают технологию коррекции ошибок FEC и защиту данных за счет шифрования открытыми ключами. Последний аспект имеет высокую важность в силу широковещательности передачи данных и возможности перехвата данных любым сетевым терминалом, подключенным к пассивной оптической сети PON. В общем случаем APON и BPON обеспечивают обслуживание до 32 абонентов в каждой ветке пассивной оптической сети PON.

Гигабитные пассивные сети GPON

К октябрю 2003 года FSAN подготовила, хоть и основанную на предыдущих разработках, но весьма революционную по меркам того времени технологию пассивных оптических сетей PON, Это технология GPON и стандарт ITU-T G.984.3, которые предоставили масштабируемую структуру кадров для передачи данных на скоростях от 622 Мбит/с до 2,5 Гбит/с, при этом возможна передача данных с синхронной скоростью прямого и обратного потоков, так асинхронной. Скорость передачи данных GPON, превысившая планку 1000 Мбит/с, и дала название технологии GPON - Gigabit PON.

В качестве базового протокола передачи данных в GPON используется SDH, линейное кодирование без возврата к нулю, используется коррекция ошибок FEC и динамическое распределение полосы пропускания DBA. Особенностью GPON является поддержка до 128 абонентов на одной ветке дерева PON в радиусе до 20 километров. Шифрование трафика осуществляется открытыми ключами.

Новый игрок на заре технологий PON

В 2000 году в гонку создания лучшей технологии для передачи данных по пассивным оптическим сетям PON включился Институт инженеров электротехники и электроники IEEE и некоммерческое объединение EFMA (Ethernet in the First Mile Alliance), основной идеей которых было осуществление транспорта Ethernet по сетям PON. В 2004 году увидел свет стандарт IEEE 802.3ah EPON (Ethernet PON), поддерживающий топологии «точка – много точек».

Технология EPON работает в синхронном режиме прямого и обратного каналов 1,25 Гбит/с, использует линейное кодирование 8B/10B. Технология EPON можно встретить под названием GEPON, подчеркивающим скорость передачи данных 1G с опорным протоколом Ethernet. EPON имеет несколько отличий от GPON, APON и BPON, большинство из них кроются в различиях базовых протоколов. EPON позволяет строить сети на расстояния до 30 километров, однако не имеет встроенных механизмов FEC, а динамическое распределение полосы пропускания реализуется на более высоком уровне OSI.

PON после 10G

10G-EPON

В современных сетях доступа скорость передачи данных 1 Гбит/с уже не является достаточной для удовлетворения всех потребителей. В сентябре 2009 года институт IEEE утвердил стандарт IEEE 802.3av, который описывает передачу данных в пассивных оптических сетях PON на скорости 10Гбит/с и технологию 10G-EPON (10 Gigabit Ethernet PON). Эта технология мало чем отличается от EPON: используются те же инструменты, охват до 20 километров и до 64 абонентов на одном порту OLT. 10G-EPON поддерживает симметричную передачу данных (10G / 10G) и асимметричную (10G / 1G) на двух длинах волн.

10G-PON

2010 год принес стандарт ITU-T G.987 и технологию 10G-PON (XG-PON1). Кроме скорости передачи данных в синхронном и асинхронном режимах, в XG-PON1 для передачи данных задействована пара длин волн 1577 и 1270 нм, что позволяет разворачивать пассивные оптические сети XG-PON1 поверх сетей GPON и EPON.

PON после 40G

В октябре 2015 года Международный институт электросвязи сертифицировал стандарт G.989.3 и технологию NG-PON2 (Next-Generation Passive Optical Network 2), которая позволяет организовать пассивную оптическую сеть со скоростью передачи данных до 40 Гбит/с. Предельная скорость передачи данных достигается за счет использования в дополнение к TDMA технологии спектрального уплотнения WDM, гибридную технологию многие называют TWDM. 8 используемых длин волн лежат в диапазонах 1524-1544 нм (в восходящих потоках) и 1596-1602 нм (в нисходящих потоках) и не пересекаются с длинами волн, используемыми в технологиях GPON и 10G-PON.

Выше мы перечислили основные типы технологий пассивных оптических сетей PON, которые использовались, используются или будут использоваться в ближайшем будущем. В данной статье мы не рассмотрели технологии, не получившие широкого распространения: WDM-PON, DOCSIS через PON (DPON), высокочастотный сигнал через PON (RF-PON).

FTTH / Сети FTTx / PON. Пассивные оптические сети / Схема сети PON

Схема сети PON

Сеть FTTx по технологии PON состоит из трех основных частей:
Станционный участок – это активное оборудование OLT (OLT – Optical Line Terminal) и оптический кросс высокой плотности ODF (ODF – Optical Distribution Frame), смонтированные на узле связи в помещении АТС;

Абонентский участок – это персональная абонентская разводка одноволоконным дроп-кабелем (реже двухволоконным) от элементов общих распределительных устройств до оптической розетки и активного оборудования ONT (ONT – Optical Network Terminal) в квартире абонента; или до группового сетевого узла ONU (ONU – Optical Network Unit), смонтированного в офисе корпоративного клиента;

Линейный участок – это волоконно-оптический кабель, шкафы, сплиттеры, коннекторы и соединители, располагающиеся на всем пространстве между станционным и абонентским участком.

Самым сложным и капиталоёмким является линейный участок, состоящий из множества разнообразного пассивного оборудования и большого количества строительно-монтажных работ, поэтому очень важно применение наиболее оптимальных методов его построения.

Линейный участок определяет итоговую топологию пассивной оптической сети. В распределительной сети PON от оптических распределительных шкафов до оконечных устройств абонентов (ONT, ONU) связь осуществляется через пассивные оптические разветвители (сплиттеры), которые устанавливаются в оптических распределительных коробках и/или в оптических распределительных шкафах.

На сети может быть использована как одноуровневая (однокаскадная) схема включения сплиттеров без последовательного их включения друг за другом, так и многокаскадная схема с последовательным размещением. Количество уровней каскадирования зависит от суммарного вносимого затухания сплиттеров, коэффициента ветвления PON интерфейсов OLT (у GPON это 1:64) и требований к полосе пропускания для каждого абонента.

Чем меньше уровней каскадирования сплиттеров, тем проще сеть абонентского доступа и, соответственно, больше возможностей быстрого устранения неисправностей, повышения качества связи за счет исключения возможных переходных искажений на многоступенчатой передаче сигналов.
С другой стороны, каскадирование позволяет более гибко расположить распределительные устройства и кабели, т.е. оптимально построить пассивную распределительную сеть.

Технология PON, оптоволоконные сети PON МГТС, ONT, ОРШ

PON (Passive optical network, пассивная оптическая сеть) — технология пассивных оптических сетей. Основной принцип работы сетей PON, является передача светового сигнала по оптическим стеклянным волокнам, и является полностью пассивной оптической сетью.

Суть технологии PON заключается в том, что между приемопередающим модулем центрального узла OLT (optical line terminal) и удаленными абонентскими узлами ONT (optical network terminal) создается полностью пассивная оптическая сеть. В промежуточных узлах размещаются пассивные оптические разветвители (сплиттеры) – компактные устройства, не требующие питания и обслуживания. Один модуль OLT позволяет передавать информацию множеству абонентских устройств ONT.

Построение оптической сети:

Распределительная оптическая сеть


Оптическая розетка (ОР)

Оптический приемник абонента (ONT)

Оптическая распределительная коробка (ОРК)

Оптический распределительный шкаф (ОРШ)

Расшифровка аббревиатур

  • PON (англ. Passive optical network — пассивная оптическая сеть)
  • APON (англ. ATM Passive Optical Network — Пассивные оптические сети ATM ; исторически первый стандарт PON G.983 (1998Г) )
  • BPON (англ. Broadband Passive Optical Network — Широкополосные сети PON; развитие стандарта APON)
  • EPON (англ. Ethernet PON — стандарт PON использующий транспортный протокол – Ethernet)
  • GEPON (англ. Gigabit Ethernet PON — Гигабитный PON через Ethernet ; то же, что EPON. Не следует путать GEPON и GPON (см. ниже) - несмотря на похожие названия, это совершенно разные стандарты.)
  • GPON (англ. Gigabit PON — Гигабитный PON ; перспективный стандарт PON ITU G.984 (2005г.). )
  • ATM (англ. Asynchronous Transfer Mode — асинхронный способ передачи данных) — сетевая высокопроизводительная технология коммутации и мультиплексирования, основанная на передаче данных в виде ячеек (cell) фиксированного размера)
  • ADSL (англ. Asymmetric Digital Subscriber Line — асимметричная цифровая абонентская линия)
  • ADSL2+ - стандарт, расширяет возможность базовой технологии ADSL, удваивая число битов входящего сигнала до указанных ниже скоростей передачи данных
  • АТС (кириллица) — автоматическая телефонная станция
  • ВОЛС (кириллица) — волоконно-оптическая линия связи
  • FTTx (англ. fiber to the x — оптическое волокно до точки X) — это общий термин для любой компьютерной сети, в которой от узла связи до определенного места (точка X) доходит волоконно-оптический кабель(FTTN (Fiber to the Node) — волокно до сетевого узла; FTTC (Fiber to the Curb) — волокно до микрорайона, квартала или группы домов; FTTB (Fiber to the Building) — волокно до здания; FTTH (Fiber to the Home) — волокно до квартиры )
  • ONT (англ. optical network terminal) - Оптичекий приемник(“модем”) ;устройство клиента
  • OLT (англ. optical line terminal) - Оптический передатчик ;устройство провайдера услуг
  • WI-FI или IEEE 802.11 — набор стандартов связи, для коммуникации в беспроводной локальной сетевой зоне частотных диапазонов 2,4; 3,6 и 5 ГГц

Технология PON: оптимальное решение для построения сетей в частном секторе

Обеспечение высокого качества услуг связи в районах с низкой плотностью участников всегда было особой проблемой. В частном секторе доступ к Интернету или телевидению зачастую ограничен, что является следствием высокой стоимости эксплуатации сети. Эта ситуация обусловлена такими факторами как затраты на оборудование, прокладку СКС, поддержку оборудования и несколькими дополнительными обстоятельствами.

PON (Passive Optical Network) – это очень перспективная и быстро развивающаяся технология широкополосного мультисервисного доступа по волоконно-оптическим линиям с частотным разделением передачи / приема, что дает возможность реализовать структуру дерева «точка-многоточка» используя пассивные сетевые элементы в узлах сети. Как следствие: меньший расход кабеля, нет необходимости в использовании активных устройств, не нужно учитывать погодные условия, построен высококачественный канал между провайдером и абонентом по единому волокну. Активные устройства присутствуют в сети только на стороне поставщика услуг, делая это решение оптимальным для удаленных населенных пунктов с низкой плотностью населения и для частного сектора в городах.

Технология PON работает так: между устройством приема-передачи в центре OLT (Optical Line Terminal) и абонентским удаленным узлом ONT (Optical терминалов сети) создается пассивная оптическая структура, топологически представляющая собой дерево. В промежуточных узлах дерева размещены оптические разветвители пассивного типа – устройства, которые не требуют питания и обслуживания. Подобное устройство представляет собой линзу, разделяющую несущие частоты для каждого абонента. Один терминал приема-передачи позволяет передавать данные на множество абонентских устройств. Количество абонентов, подключенных к той же OLT, может быть настолько большим, насколько позволяет бюджет и максимальная скорость приемопередающего оборудования.

В целом, вы можете обслуживать до 32 (у некоторых видов – 64) абонентов при максимальной дальности связи – до 20 км.

На сегодняшний день PON является наиболее быстро развивающейся сетевой технологией на базе оптического канала. В некоторых странах мира число абонентов PON ежегодно увеличивается на 25-35%. В Украине технология PON активно внедряется в Киевской, Харьковской, Днепропетровской и Ровенской областях. В нашей стране единственным серьезным ограничением для активного внедрения PON является стоимость абонентских станций.

Технология PON старается соответствовать потребностям современных сетей, и в настоящее время разработаны более современные ее версии, среди которых было бы целесообразно рассмотреть гигабитный вариант, являющийся на сегодня пределом развития этого типа решений.

В классе гигабитных пассивных оптических сетей, есть две ключевые технологии – GEPON и GPON.

Первая из них – технология GEPON, которая позволяет передавать фреймы Ethernet в оптической среде, явилась закономерным развитием идеи повсеместной эксплуатации протокола Ethernet в системах провайдеров связи. Эта технология описана в документе IEEE 802.3ah, выпущенном более десяти лет назад. В этой спецификации для передачи данных используются фреймы Ethernet, что позволяет достигать скоростей до 1 Гбит/с в обоих направлениях. Топологическая структура сети GEPON может быть любой: шина, звезда, их комбинация и, в некоторых случаях кольцо для резервирования, что реализуется с помощью автоматических оптических переключателей. В числе достоинств данной технологии можно отметить невысокую стоимость решений, созданных на ее основе.

Еще один стандарт Gigabit PON, GPON был принят ITU-T в 2005 году и получил номер G.984. Он основан на использовании специального протокола, который, в свою очередь, использует стандарты SDH. Технология позволяет транслировать данные в соотношении симметричной и асимметричной скорости и достичь значений до 2,5 Гбит/с. Преимущества GPON включают встроенные механизмы для обеспечения QoS для передачи медиаданных.

Выбор между решениями на технологиях GPON или GEPON для построения провайдерской сети доступа, наверняка, зависит от других факторов, чем технические характеристики и функциональные возможности устройств. Несмотря на то, что GPON способен обеспечить широкую полосу пропускания, это не дает особых преимуществ с позиций качества услуг получаемых абонентами. На стороне технологии GEPON бесшовная интеграция по Ethernet с абонентскими терминалами и базовыми сетями.

К несомненным плюсам технологий GPON и GEPON следует отнести возможность значительного удаления точки подключения абонентов от центрального устройства, а также гарантированную высокую скорость передачи. Единственным конкурентом этих гигабитных технологий следует считать оптический Gigabit Ethernet, однако его топология требует наличия промежуточных активных устройств в отличие от пассивных сплиттеров сетей PON. Не стоит сбрасывать со счетов и меньшую потребность в оптическом кабеле.

6. Сети PON - Гос 814

Стандарты (PON, EPON/GEPON, GPON), принципы работы таких сетей и их топологии. Преимущества и недостатки. Будущее пассивных оптических сетей.

Основные отличия GPON от GEPON заключаются в большей полосе нисходящего потока (DownStream, DS) у GPON: 2.5G против 1.25G у GEPON. А также, отличающейся структурой кадров: в GEPON она максимально похожа на Ethernet, а у GPON более сложная, и больше напоминает SDH.

PON (Passive optical network) — технология пассивных оптических сетей.

Распределительная сеть доступа PON основана на древовидной волоконно-кабельной архитектуре с пассивными оптическими разветвителями на узлах, представляет экономичный способ обеспечить широкополосную передачу информации. При этом архитектура PON обладает необходимой эффективностью наращивания узлов сети и пропускной способности, в зависимости от настоящих и будущих потребностей абонентов.

Суть технологии PON  заключается в том, что между центральным узлом, обеспечивающим подключение к магистрали (SDH/ATM), и абонентскими узлами создается полностью пассивная оптическая сеть древовидной топологии. В промежуточных узлах дерева размещаются компактные пассивные оптические разветвители (сплиттеры), не требующие питания и обслуживания

Технология APON (G.983.1) предусматривает передачу в сети PON ячеек ATM со скоростью 155 Мбит/с в каждом направлении. В спецификации BPON скорость передачи увеличена до 622 Мбит/с, появляется возможность реализовать широкополосные сервисы, включая доступ по Ethernet и видео.

Развитие Ethernet привело в 2001 г. к началу работы над спецификацией Ethernet PON (EPON) на основе протокола управления множеством узлов (Multi-Point Control Protocol – MPCP). Появляется еще одна разновидность PON — Gigabit PON (GPON). Стандарт предусматривает номинальную скорость передачи 622 Мбит/c или 1,25 и 2,5 Гбит/с. а различного типа (TDM, SDH, Ethernet, ATM), а также развитые механизмы управления и защита на уровне протоколов.

Стандарты

•        ITU-T G.983

•        APON (ATM Passive Optical Network).

•        BPON (Broadband PON)

•        ITU-T G.984

•        GPON (Gigabit PON)

•        IEEE 802.3ah

•        EPON или GEPON (Ethernet PON)

•        IEEE 802.3av

•        10GEPON (10 Gigabit Ethernet PON)

Сравнительный анализ трех технологий APON, EPON, GPON

Характеристики

APON (BPON)

EPON

GPON

Институты стандартизации / альянсы

ITU-T SG15 / FSAN

IEEE / EFMA

ITU-T SG15 / FSAN

Дата принятия стандарта

октябрь 1998

июль 2004

октябрь 2003

Стандарт

ITU-T G.981.x

IEEE 802.3ah

ITU-T G.984.x

Скорость передачи, прямой/обратный поток, Мбит/с

155/155

622/155

622/622

1000/1000

1244/155,622,1244

2488/622,1244, 2488

Базовый протокол

ATM

Ethernet

SDH

Линейный код

NRZ

8B/10B

NRZ

Максимальный радиус сети, км

20

20 (>301)

20

Максимальное число абонентских узлов на одно волокно

32

16

64 (128)

Приложения

Любые

IP, данные

Любые

Коррекция ошибок FEC

предусмотрена

нет

необходима

Длины волн прямого/обратного потоков, нм

1550/1310

(1480/1310)

1550/1310

(1310/1310)

1550/1310

(1480/1310)

Динамическое распределение полосы

есть

Поддержка

есть

IP-фрагментация

есть

нет

есть

Защита данных

Шифрование открытыми ключами

нет

Шифрование открытыми ключами

Резервирование

есть

нет

есть

Оценка поддержки голосовых приложений и QoS

Принцип действия PON

Основная идея архитектуры PON — использование всего одного приёмопередающего модуля в OLT (optical line terminal) для передачи информации множеству абонентских устройств ONT (optical network terminal в терминологии ITU-T), также называемых ONU (optical network unit в терминологии IEEE) и приёма информации от них.

Число абонентских узлов, подключенных к одному приёмопередающему модулю OLT, может быть настолько большим, насколько позволяет бюджет мощности и максимальная скорость приёмопередающей аппаратуры. Для передачи потока информации от OLT к ONT — прямого (нисходящего) потока, как правило, используется длина волны 1490 нм. Наоборот, потоки данных от разных абонентских узлов в центральный узел, совместно образующие обратный (восходящий) поток, передаются на длине волны 1310 нм. Для передачи сигнала телевидения используется длина волны 1550 нм. В OLT и ONT встроены мультиплексоры WDM, разделяющие исходящие и входящие потоки.

Прямой поток

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

Обратный поток

Все абонентские узлы 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). Чтобы исключить возможность пересечения сигналов от разных ONT, для каждого из них устанавливается свое индивидуальное расписание по передаче данных c учётом поправки на задержку, связанную с удалением данного ONT от OLT. Эту задачу решает протокол TDMA MAC.

Топологии сетей доступа

Пример пассивной оптической сети PON

Существуют четыре основные топологии построения оптических сетей доступа:

  • «кольцо»

  • «точка-точка»

  • «дерево с активными узлами»

  • «дерево с пассивными узлами»

Преимущества и недостатки

Преимущества архитектуры PON:

  • отсутствие промежуточных активных узлов

  • экономия оптических приёмопередатчиков в центральном узле

  • экономия волокон

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

Древовидная топология P2MP позволяет оптимизировать размещение оптических разветвителей исходя из реального расположения абонентов, затрат на прокладку ОК и эксплуатацию кабельной сети.

К недостатку можно отнести возросшую сложность технологии PON и отсутствие резервирования в простейшей топологии дерева.

На сегодняшний день существует множество примеров успешного построения масштабных коммерческих проектов на базе PON. Это позволяет оценить потенциал EPON (Ethernet PON)/GPON (Gigabit PON) технологий, которые могут стать в ближайшее время настоящим «мейнстримом» в отрасли.

Alcatel-Lucent, лидер мирового рынка широкополосного доступа, стал первой компанией, разработавшей систему GPON, полностью отвечающую спецификациям FSAN (Full Service Access Network). Решение Alcatel 7342 ISAM FTTU (fiber-to-the-user - оптоволокно до пользователя) поддерживает высокую скорость передачи данных, совместимость и качество услуг (QoS), которые необходимы для успешного внедрения услуг Triple Play. Решение Alcatel отлично подходит для удовлетворения пользовательского спроса на высокоскоростные широкополосные услуги, ориентированные на пользователя, особенно если эти оптические услуги предоставляются по цене, характерной для медных линий. В настоящее время Alcatel реализовала множество (более 85) проектов GPON в разных странах мира, в том числе для таких компаний, как Verizon (США), Ministry of Communications (Кувейт), Jonkoping (Швеция), Singtel (Сингапур), City Cable Shunan Corporation (Япония) и Казахтелеком (Казахстан).

В России с успехом внедряют технологию GPON такие компании как МГТС, Ростелеком и др.

Создание инфраструктуры доступа, которая способна не только эффективно поддержать текущие потребности оператора, но и сформировать надежную основу для успешного развития бизнеса и доставки абонентам мультимедийных услуг, требовательных к полосе пропускания, является сегодня одной из важнейших задач операторов.

Проблемы PON-архитектуры

При развертывании архитектуры пассивной оптической сети PON сервис-провайдеры сталкиваются с несколькими проблемами.

- Общая полоса пропускания

Полоса пропускания в дереве оптоволоконных линий сети PON используется как можно большим числом абонентов, что позволяет получить прибыль за счет снижения затрат на каждого абонента.

Хотя технология GPON обеспечивает общую пропускную способность нисходящего потока, равную 2,5 Гбит/с, она не может соответствовать росту сервисов и будущих требований абонентов в долгосрочной перспективе, поскольку потребности в пропускной способности растут экспоненциально. Более того, некоторую часть полосы пропускания необходимо резервировать для потоковых услуг (например, IPTV), что приводит к сокращению общей полосы пропускания.

- Шифрование

Поскольку PON — это технология с общей средой передачи, то необходимо шифрование всех потоков данных.

В технологии GPON проводится шифрование только нисходящего потока, а использование надежного усовершенствованного стандарта шифрования (Advance Encryption Standard, AES) с 256-разрядными ключами позволяет повысить безопасность личной информации конечных пользователей и предоставляет сервис-провайдерам возможность предотвратить хищение услуг. Однако надежность стандарта AES обусловливает снижение производительности. Для шифрования необходима передача существенного объема служебной информации вместе с каждым пакетом, что может привести к заметному снижению полезной скорости передачи данных в PON (в зависимости от сочетания различных видов трафика).

Коммерческие организации, предъявляющие повышенные требования к конфиденциальности (например, финансовые учреждения), обычно категорически отвергают возможность подключения к любой общественной передающей среде, даже при наличии шифрования канала связи, поскольку нет никакой гарантии, что код не будет рано или поздно взломан.

- Высокая рабочая скорость передачи данных

В связи с использованием в пассивных оптических сетях PON общей передающей среды, каждое оконечное устройство (ONT или OLT) вынуждено работать на совокупной скорости передачи данных. Даже если клиент заплатил только за 25 Мбит/с, каждая конечная точка оптической сети (ONT) в этом дереве PON должна работать на скорости 2,5 Гбит/с (GPON). Работа электронных и оптических устройств со скоростью, в 100 раз превышающей необходимую скорость передачи данных, повышает цену компонентов, особенно в том случае, если объемы производства не слишком большие.

- Необходимость большей мощности оптического сигнала

При каждом разветвлении в соотношении 1:2 энергетический потенциал линии связи падает на 3,4 дБ. Следовательно, при разветвлении в соотношении 1:64 энергетический потенциал линии связи уменьшается на 20,4 дБ (эквивалентно отношению мощностей 110). Таким образом, в этой модели все оптические передатчики в архитектуре PON должны обеспечивать в 110 раз большую мощность оптического сигнала по сравнению с архитектурой FTTH «точка-точка» при передаче на то же расстояние.

- Доступ к абонентским линиям

Отделение абонентских линий (Local Loop Unbundling (LLU) — это метод, применяемый в настоящее время за границей в обязательном порядке в сетях операторов телефонии для обеспечения доступа альтернативным операторам к абонентским медным линиям связи. Такой подход позволил значительно увеличить проникновение на рынок услуг DSL и снизить цены на сервисы широкополосного доступа для абонентов за счет конкуренции провайдеров.

Сети PON пока не удовлетворяют требованиям LLU, поскольку имеется только одна оптоволоконная линия для подключения группы абонентов, которая, следовательно, не может быть разделена на физическом уровне, а только на логическом уровне. Эта особенность пассивной оптической сети на базе PON предполагает массовую продажу услуг основного оператора без предоставления прямого абонентского доступа посредством отделения абонентских линий (LLU). Большинство новых сетей FTTH в Европе предлагают некоторые формы отделения абонентских линий, что открывает новые возможности для бизнеса, хотя и не является обязательным для исполнения требованием регулятора.

Теоретически можно повысить гибкость переключения клиентов между оптическими разветвителями PON за счет комбинирования разветвителя с оптическим кроссом в распределительном шкафу участка. Эта функция полезна в том случае, когда трудно предсказать процент подписки абонентов на сервисы, например при слишком большой застройке, и при необходимости выполнять требования отделения абонентских линий. Во втором случае распределительный шкаф участка содержит разветвитель обслуживаемого сервис-провайдера и соответствующие линии передачи, идущие к точке присутствия. Однако такая гибкость отражается на стоимости здания, затратах на поддержку оптического распределительного узла на участке и текущих расходах. При каждом переключении абонента потребуются услуги специалиста для коммутации оптоволоконных линий на каждой точке доступа.

- Доступ абонента

Обычно при развертывании сети FTTH выполняется одновременное подключение оптоволоконных линий связи для всех потенциальных абонентов в данном районе. В случае пассивной оптической сети все эти оптоволоконные линии затем подключаются к разветвителям и стягиваются фидерным оптическим кабелем к центральной АТС или точке присутствия. Абоненты могут подписаться на сервис FTTH только после развертывания всех оптоволоконных линий.

При развертывании услуг для частных абонентов сервис-провайдеры редко достигают 100-процентной подписки. Обычно этот показатель близок к 30 процентам, что означает, что структура PON сети используется не оптимально, а стоимость оборудования OLT для каждого абонента значительно возрастает. Одним из решений этой проблемы является использование удаленных оптических распределительных узлов. Однако применение этого оборудования предполагает дополнительные затраты, которые обычно не компенсируются улучшением загрузки пассивной оптической сети PON.

- Обслуживание, поиск и устранение неисправностей

Пассивные оптические разветвители не могут передавать информацию о неисправностях в центр управления сетью. Поэтому с помощью обычного оптического временного рефлектометра (OTDR) очень сложно обнаружить какую-либо неисправность оптоволоконной линии между разветвителем и точкой терминации оптической сети (ONT) абонента. Это значительно усложняет поиск и устранение неисправностей в сетях PON и повышает затраты на их эксплуатацию.

- Устойчивость

При повреждении точки терминации оптической сети (ONT) она может передавать в дерево оптоволоконных линий постоянный световой сигнал, что приводит к нарушению связи для всех абонентов этой пассивной оптической сети, причем найти поврежденное устройство очень трудно. Даже если удастся в некоторой степени предотвратить такое повреждение с помощью какой-либо схемы защиты, эта проблема может возникнуть вследствие действий злоумышленника, который в состоянии прервать работу всей системы связи в дереве, просто передав в него непрерывный световой сигнал.

- Миграция технологии

Через какое-то время наступит момент, когда необходимо будет обновить развернутое оборудование PON новой технологией, обеспечивающей большую полосу пропускания. Организации IEEE и ITU-T работают над стандартизацией требований для пассивных оптических сетей следующего поколения со скоростью передачи данных 10 Гбит/с PON. Вероятнее всего эти решения не будут обратно совместимы с существующими технологиями PON (GPON или EPON).

В этом случае возможно два способа миграции с одной технологии PON на другую:

Вывести из сервиса все оптическое дерево целиком, заменить все оконечные устройства, а затем вернуть структуру назад в сервис. Поскольку точки терминации оптической сети (ONT) обычно расположены на территории абонента, к которой у сервис-провайдера нет прямого доступа, этот процесс миграции может вызвать организационные проблемы и стать весьма трудоемким.

Использовать уплотнение с разделением по длине волны, чтобы реализовать новую технологию PON с использованием тех же оптоволоконных линий, но на другой длине волны. Поскольку используемые в настоящее время приемники PON не поддерживают избирательность по длине волны, для этого необходимо перед началом миграции установить на всех оконечных устройствах фильтры длины волны.Пассивная оптическая сеть

(PON) | VIAVI Solutions Inc.

Что такое пассивная оптическая сеть?

Пассивная оптическая сеть (PON) - это волоконно-оптическая сеть, использующая топологию «точка-множество точек» и оптические разветвители для доставки данных из одной точки передачи в несколько конечных точек пользователей. Пассивный, в этом контексте, относится к обесточенному состоянию волокна и компонентов разделения / комбинирования.

В отличие от активной оптической сети, электроэнергия требуется только в точках отправки и приема, что делает PON по своей сути эффективной с точки зрения эксплуатационных затрат.Пассивные оптические сети используются для одновременной передачи сигналов как в восходящем, так и в нисходящем направлениях к конечным точкам пользователей и от них.

Компоненты и устройства пассивной оптической сети

Оптоволокно и разветвители являются действительно «пассивными» строительными блоками PON, не требующими электрического питания. Оптические делители не являются селективными по длине волны и просто разделяют любые длины оптических волн в нисходящем направлении, конечно, разделение оптического сигнала приводит к потере мощности, которая зависит от количества способов разделения сигнала.Сплиттеры не требуют охлаждения или другого текущего обслуживания, присущего активным сетевым компонентам (например, оптическим усилителям), и могут прослужить десятилетия, если их не трогать. Помимо пассивных компонентов, для полного создания сети PON требуются активные конечные устройства.

Терминал оптической линии (OLT) является отправной точкой для пассивной оптической сети. Он подключен к базовому коммутатору через разъемы Ethernet. Основная функция OLT состоит в том, чтобы преобразовывать, кадрировать и передавать сигналы для сети PON, а также координировать мультиплексирование оптического сетевого терминала (ONT) для совместной передачи в восходящем направлении.Вы также можете увидеть устройства конечного пользователя, называемые оптическим сетевым блоком (ONU), это просто разница в терминологии между двумя основными органами стандартизации, ITU-T, который использует ONT, и IEEE, который использует ONU, два термина фактически взаимозаменяемы, но зависят от используемой услуги и стандарта PON (см. ниже).

ONT - это запитываемое устройство пассивной оптической сетевой системы на противоположном (пользовательском) конце сети и включает порты Ethernet для домашнего устройства или подключения к сети.

Архитектура пассивной оптической сети

Сети PON

используют архитектуру точка-множество точек (P2MP), в которой используются оптические разветвители для разделения нисходящего сигнала от одного OLT на несколько нисходящих трактов к конечным пользователям, одни и те же разветвители объединяют несколько восходящих потоков пути от конечных пользователей обратно к OLT.

Точка-многоточка была выбрана как наиболее жизнеспособная архитектура PON для оптических сетей доступа с присущей эффективностью совместного использования оптоволокна и низким энергопотреблением.Эта архитектура была стандартизирована в 1998 году посредством спецификации ATM-PON G.983.1.

Сегодня стандарт ITU-T G.984 для G-PON вытеснил стандарт ATM, поскольку асинхронный режим передачи (ATM) больше не используется.

Сеть PON начинается с терминала оптической линии (OLT) в исходном местоположении поставщика услуг, обычно известном как местный или центральный офис, или иногда называемом АТС или головным узлом. Оттуда оптоволоконный фидерный кабель (или фидерное волокно) направляется к пассивному разветвителю вместе с резервным оптоволокном, если оно используется.Затем распределительные волокна подключаются от разветвителя к отводному терминалу, который может быть расположен в уличном шкафу или в прочном корпусе, установленном в яме, на телеграфном столбе или даже на стороне здания. Затем волокна отбрасывания обеспечивают окончательное соединение «один к одному» от порта терминала ответвления к ONT / ONU конечного пользователя. В некоторых случаях последовательно используется более одного сплиттера, это называется архитектурой каскадного сплиттера.

Сигналы, передаваемые по фидерному волокну, могут быть разделены для обслуживания до 256 пользователей с ONU или ONT, преобразующими сигналы и предоставляющими пользователям доступ в Интернет.Количество способов разделения или разделения нисходящего сигнала OLT до достижения конечного пользователя известно как коэффициент разделения или разделения (например, 1:32 или 1:64).

В более сложных конфигурациях, где радиочастотное видео транслируется параллельно с услугой передачи данных PON или дополнительные услуги PON сосуществуют в одной и той же сети PON, в центральном / местном офисе используются пассивные (MUX) объединители для объединения видео. наложение длины волны и дополнительных длин волн службы PON на исходящее фидерное волокно OLT.

Работа пассивной оптической сети

Инновация, которая является неотъемлемой частью работы PON, - это мультиплексирование с волновым разделением (WDM), используемое для разделения потоков данных на основе длины волны (цвета) лазерного излучения. Одна длина волны может использоваться для передачи данных в нисходящем направлении, а другая - для передачи данных в восходящем направлении. Эти выделенные длины волн различаются в зависимости от используемого стандарта PON и могут одновременно присутствовать в одном и том же оптоволокне.

Множественный доступ с временным разделением каналов (TDMA) - это еще одна технология, используемая для выделения полосы пропускания восходящего потока каждому конечному пользователю в течение определенного периода времени, который управляется OLT, предотвращая конфликты длины волны / данных в разделителях PON или OLT из-за нескольких ONT / ONU одновременно передает данные в восходящем направлении.Это также называется пакетной передачей для восходящего потока PON.

Типы услуг PON

С момента своего появления в 1990-х годах технология PON продолжала развиваться, и возникло множество итераций топологии сети PON. Первоначальные стандарты пассивных оптических сетей, APON и BPON, постепенно уступили место преимуществам более новых версий в отношении пропускной способности и общей производительности.

Приложения PON

PON иногда называют «последней милей» между провайдером и пользователем, или оптоволоконным кабелем до X (FTTX), где «X» обозначает дом (FTTH), здание (FTTB) , в помещении (FTTP) или в другом месте, в зависимости от того, где заканчивается оптическое волокно.До сих пор оптоволокно до дома (FTTH) было основным приложением для PON.

Уменьшенная кабельная инфраструктура (без активных элементов) и гибкие атрибуты передачи данных в пассивных оптических сетях сделали его идеальным решением для домашнего Интернета, голосовых и видео приложений. По мере того, как технология PON продолжает совершенствоваться, расширяются и потенциальные области применения.

Развертывание 5G продолжается, и сети PON нашли новое применение с 5G fronthaul. Fronthaul - это соединение между контроллером основной полосы частот и удаленной радиоголовкой на базовой станции.

Из-за требований к полосе пропускания и задержек, предъявляемых 5G, использование сетей PON для завершения предварительных соединений может уменьшить количество оптоволоконных кабелей и повысить эффективность без ущерба для производительности. Примерно так же, как исходный сигнал разделяется между пользователями для FTTH, сигнал от модулей основной полосы частот может быть распределен на массив удаленных радиоголовок.

Дополнительные приложения, которые хорошо подходят для пассивных оптических сетей, включают университетские городки и бизнес-среду.Для приложений в кампусе сети PON дают заметные преимущества в отношении скорости, энергопотребления, надежности и расстояний доступа, но в основном это стоимость сборки / развертывания и непрерывной эксплуатации.

PON позволяет интегрировать функции кампуса, такие как управление зданием, безопасность и парковка, с ограниченным количеством специального оборудования, кабелей и систем управления. Точно так же бизнес-комплексы среднего и крупного размера могут получить немедленную выгоду от внедрения PON, при этом снижение затрат на установку и обслуживание напрямую повлияет на чистую прибыль.

Преимущества пассивных оптических сетей

Ограничения пассивных оптических сетей

В целом преимущества пассивных оптических сетей существенно перевешивают эти ограничения.

По мере того, как технология PON продолжает совершенствоваться, стратегические и экономические преимущества развертывания PON становятся все более очевидными. Задачи, которые решаются разработчиками будущих поколений, включают улучшенную дальность действия и более высокие коэффициенты делителя, чтобы еще больше сократить расходы на кабель.Эти улучшения в сочетании со скоростями, которые сейчас достигают 10 Гбит / с и выше, помогут продолжить расширение пассивных оптических сетей в умные города, университеты, больницы и корпорации, которые составляют подключенный мир завтрашнего дня.

PON ... Что такое пассивная оптическая сеть для широкополосного оптоволокна

PON означает пассивную оптическую сеть. Система PON обеспечивает оптоволоконный кабель и передает сигналы на всем или большей части пути от интернет-провайдера (ISP) до конечного пользователя.Система PON предназначена для предоставления широкополосного доступа в Интернет для вашего дома или офиса путем подключения вас в качестве подписчика к вашему провайдеру. В зависимости от того, где заканчивается PON, система будет считаться оптоволоконной сетью (FTTC), оптоволокном до здания (FTTB) или оптоволокном до дома (FTTH).

Компоненты PON

В пассивной оптической сети используются следующие компоненты:

  • Терминал оптической линии (OLT), который является устройством в центральном узле вашего интернет-провайдера.
  • Оптический сетевой терминал (ONT), который является устройством рядом с вашим домом или офисом
  • Оптический сетевой блок (ONU), который практически аналогичен ONT.

Способ, которым эти компоненты взаимосвязаны, влияет на работу PON.

По сравнению с системой точка-точка (активная оптическая сеть или AON), PON уменьшает количество необходимого волокна.

Как работает PON

Архитектура PON является двухточечной, что означает, что один оптоволоконный кабель обслуживает несколько конечных точек с помощью оптоволоконных разветвителей без питания. Разветвители без питания превращаются в пассивную оптическую сеть на .Отсюда и название PON.

Эти разветвители также известны как оптическая распределительная сеть (ODN). В рамках PON и ODN OLT отправляет единый поток нисходящего трафика на все ONT / ONU. OLT - это одна точка, несколько устройств ONT / ONU - это несколько точек. (Точка-многоточка.) Каждое устройство ONT / ONU считывает содержимое определенных пакетов нисходящего потока, адресованных ему. Шифрование предотвращает перехват нисходящего трафика, поскольку PON является общей сетью.

Аналогичным образом OLT также распределяет восходящий трафик.ODN является совместно используемым, что означает, что ONU, отправляющие восходящие передачи в случайные моменты времени, могут конфликтовать. OLT отправляет сообщения для задержки этих передач, чтобы уравнять задержку, чтобы все устройства ONU в PON имели шанс на чистую передачу.

Типы пассивных оптических сетей (PON)

Существует несколько различных типов PON и терминов, которые необходимо знать:

APON обозначает пассивные оптические сети с асинхронным режимом передачи (ATM). APON был первым стандартом PON и использовался для бизнес-приложений.В отличие от Ethernet или Интернета, использующих переменные размеры пакетов для данных, APON использовал ячейки фиксированного размера.

BPON - широкополосная пассивная оптическая сеть. BPON был похож на APON, но в нем была реализована поддержка мультиплексирования с разделением по длине волны (WDM), которая позволяет нескольким провайдерам Интернет-услуг передавать данные по одному и тому же волокну на разных длинах волн.

EPON - пассивная оптическая сеть Ethernet. EPON использует пакеты Ethernet вместо ячеек ATM. EPON также использует Интернет-протокол (IP) для передачи данных, голоса и видео.Обычно он обеспечивает симметричную полосу пропускания 1G, что делает его популярным.

GPON означает пассивную оптическую сеть Gigabit Ethernet. GPON использует ATM для голоса, Ethernet для данных и частную инкапсуляцию для голоса. Он предлагает более высокую скорость Гбит / с, чем EPON, в нисходящем и восходящем направлениях. Существуют различные варианты «GPON», которые существенно увеличивают длину волны нисходящего / восходящего потока, скорость и общую дальность передачи. Это такие варианты, как XG-PON или XGS-PON.

Общность этих протоколов PON заключается в том, что все они работают как пассивные оптические сети. Разница заключается в том, как они поддерживают и передают длины волн и общую скорость.

Спросите своего интернет-провайдера о предложениях Hitron сегодня. Решения Hitron 10G PON позволяют вам масштабироваться до готовой к будущему сети уже сегодня с помощью 10-гигабитного оптоволоконного интерфейса PON, способного поддерживать как EPON, так и XGS-PON. Эти мощные устройства обеспечивают скорость до 10 Гбит / с в нисходящем направлении и 10 Гбит / с в восходящем направлении, что обеспечивает сверхвысокую полосу пропускания, необходимую для IPTV, HD и ультра-HD видео по запросу, облачных игр, мультигигабитных данных, удаленной работы, передачи голоса по IP и более.

Узнайте больше о волоконной технологии и FiOS на странице обучения Hitron.

Сеть

PON (пассивная оптическая сеть) Введение

Общеизвестно, что волоконная оптика передает данные световыми сигналами. По мере того, как данные перемещаются по оптоволокну, они нуждаются в разных путях, чтобы попасть в целевые места. Как правило, существует два основных типа его реализации: активные оптические сети (AON) и пассивные оптические сети (PON). Оба они могут предоставить способы разделения данных и направления их в нужные места.В настоящее время поставщики серверов инвестируют миллиарды долларов в свои сети доступа, чтобы удовлетворить постоянно растущий спрос на широкополосную широкополосную связь с высокой пропускной способностью. Помимо долговечности технологий, провайдеры серверов также хотят видеть развитие технологий, чтобы гарантировать удовлетворение будущих потребностей потребителей. Следовательно, развитие сети типа PON находится на подъеме.

Определение типа сети PON

Пассивная оптическая сеть (PON) относится к телекоммуникационной технологии, которая реализует архитектуру точка-множество точек.В этом случае оптоволоконные разветвители без питания могут заставить одно оптическое волокно обслуживать несколько конечных точек, например клиентов. Тогда нет необходимости соединять отдельные волокна между хабом и заказчиком. Систему можно описать как «волокно до обочины» (FTTC), «волокно до здания» (FTTB) или «волокно до дома» (FTTH).

PON состоит из оконечной нагрузки оптической линии (OLT) и ряда оптических сетевых блоков (ONU). Обычно OLT размещается в центральном офисе поставщика сервера, а ONU - рядом с конечными пользователями.К OLT можно подключить до 32 ONU. Пассивная оптическая сеть просто описывает тот факт, что оптическая передача не имеет требований к мощности или активных электронных компонентов, когда сигнал проходит через сеть.

Система PON позволяет использовать дорогостоящие компоненты для FTTH. Пассивный разветвитель , который принимает один вход и разделяет его для широковещательной передачи множеству пользователей, что помогает существенно снизить стоимость каналов за счет совместного использования, например, одного дорогостоящего лазера с 32 домами.Разветвители PON являются двунаправленными, то есть сигналы могут отправляться в нисходящем направлении из центрального офиса, транслироваться всем пользователям, а сигналы от пользователей могут быть отправлены в восходящем направлении и объединены в одно волокно для связи с центральным офисом.

Разница между AON и PON

Как было упомянуто выше, AON и тип сети PON служат двумя основными методами построения магистральной сети CWDM и DWDM. У каждого из них есть свои достоинства и недостатки.

В активной оптической системе используется коммутационное оборудование с электрическим питанием, такое как маршрутизатор или коммутатор-агрегатор, для управления распределением сигналов и сигналами направления конкретным клиентам.Этот переключатель направляет входящие и исходящие сигналы в нужное место, открывая и закрываясь различными способами. В такой системе у клиента может быть выделенное волокно, идущее к его или ее дому. Использование AON в технологии Ethernet упрощает взаимодействие между поставщиками. Абоненты могут выбрать оборудование, которое обеспечивает подходящую скорость передачи данных и масштабируется по мере роста их потребностей без необходимости реструктуризации сети. Однако для AON требуется по крайней мере один агрегатор коммутаторов на каждые 48 абонентов.Поскольку для этого требуется питание, активная оптическая сеть по своей сути менее надежна, чем пассивная оптическая сеть.

Пассивная оптическая сеть, с другой стороны, не включает коммутационное оборудование с электрическим питанием; вместо этого он использует оптические разветвители для разделения и сбора оптических сигналов при их перемещении по сети. Тип сети PON разделяет оптоволоконные жилы для частей сети. Электрооборудование требуется только на исходном и приемном концах сигнала. PON эффективны, поскольку каждая волоконно-оптическая прядь может обслуживать до 32 пользователей.Кроме того, PON имеют низкую стоимость строительства по сравнению с активными оптическими сетями, а также более низкую стоимость обслуживания. Однако у PON есть и недостатки. У них меньший диапазон, чем у AON, что означает, что подписчики должны быть географически ближе к центральному источнику данных. Когда происходит сбой, довольно сложно изолировать его в PON. Более того, поскольку полоса пропускания в PON не предназначена для отдельных абонентов, скорость передачи данных может снижаться в периоды пиковой нагрузки, что называется задержкой.А из-за задержки быстро ухудшатся такие услуги, как аудио и видео, которым для поддержания качества требуется плавная скорость.

Преимущества сети PON

Уже в 2009 году сетевые PON стали появляться в корпоративных сетях. Первоначально они были предназначены для подключения миллионов домов к услугам телефона, Интернета и телевидения. Впоследствии пользователи выбирают эти сети из-за их низкой цены, высокой скорости, низкого энергопотребления, простоты управления и т. Д. Ниже перечислены основные преимущества PON:

  • Снижение эксплуатационных расходов сети
  • Устранение сетевых коммутаторов в сети
  • Устранение периодических затрат, связанных с фабрикой коммутаторов Ethernet в сети
  • Снижение затрат на установку (CapEx) новой или модернизированной сети (минимум 200 пользователей)
  • Снижение затрат на сетевую энергию (OpEx)
  • Без сетевой инфраструктуры
  • Вы можете вернуть коммутационный шкаф (IDF) недвижимость
  • Большие жгуты медного кабеля заменены малым одномодовым оптоволоконным кабелем
  • PON обеспечивает увеличенное расстояние между центром обработки данных и настольным компьютером (> 20 километров)
  • Обслуживание сети проще и дешевле
  • Волокно более безопасно, чем медь.Постучать сложнее. На пассивном оптическом разветвителе нет доступного порта сниффера. Данные между OLT и ONT зашифрованы.

Заключение

Из того, что мы обсудили выше, вы можете хотя бы вкратце понять пассивную оптическую сеть. Фактически, PON появился в телекоммуникационной сфере много лет назад. Теперь PON наконец-то пробивается на предприятиях, предоставляя клиентам возможность развертывать новые инфраструктуры или новые конструкции.С развитием технологий тип сети PON в основном ориентирован на коммерческий рынок. Он особенно хорошо работает в здравоохранении, университетских городках, отелях и офисных зданиях. PON устраняет необходимость в переключателях и коммутационном шкафу, что снижает вероятность отказа.

Статья по теме: Реализация пассивного CWDM для обновления PON доступа
Базовые знания о приемопередатчиках GPON SFP

Тестирование пассивной оптической сети (PON)

Что такое пассивная оптическая сеть?

Пассивная оптическая сеть или PON - это сеть, в которой оптоволоконные кабели (вместо медных) доставляют сигналы на всем или большей части пути к конечному пользователю.Он описывается как пассивный, потому что между центральным офисом (или концентратором) и помещением клиента не требуется активного оборудования (с питанием от электричества). В зависимости от того, где заканчивается PON, система может быть описана как сеть FTTx, которая обычно обеспечивает соединение точка-точка или точка-многоточка от центрального офиса к помещению абонента; В архитектуре «точка-многоточка» несколько абонентов (например, до 32) могут быть подключены только к одному из различных фидерных волокон, расположенных в распределительном концентраторе волокон, что значительно снижает затраты на установку, управление и обслуживание сети.

Проблемы пассивной оптической сети (PON)

Бум полосы пропускания побуждает провайдеров услуг связи (CSP) модернизировать архитектуры «волокно до дома» (FTTH) с использованием пассивных оптических сетей (PON) нового поколения с целью предоставления гигабитной широкополосной связи. Однако PON следующего поколения часто накладывается на устаревшие PON, что усложняет сеть и создает проблемы для полевых бригад, когда дело доходит до тестирования и обеспечения качества обслуживания и качества обслуживания.

При наличии нескольких длин волн в помещении заказчика, как специалисты, работающие на переднем крае, могут протестировать сложность?

Очков для размышления:

Измерение мощности на входе и выходе

Данные от окончания оптической сети (ONT) трудно измерить, потому что:

  • Во время установки ONT обычно находится в режиме поддержания активности и излучает короткие пакеты.Следовательно, восходящая передача не является непрерывной. Стандартные измерители мощности не могут измерить мощность, поступающую от ONT.
  • ONT будет передавать восходящий поток только в том случае, если он принимает нисходящий сигнал от завершения оптической линии (OLT) в центральном офисе. Чтобы измерить мощность в обоих направлениях, ONT должен получать достаточную мощность и правильно излучать. Стандартные измерители мощности не могут измерять мощность от ONT, потому что он прекращает излучение, когда не получает нисходящий сигнал от OLT.

Чтобы преодолеть эту трудность, в начале 2000-х годов испытательная и измерительная промышленность приступила к разработке измерителей мощности (PPM) для сквозных PON, способных измерять мощность в обоих направлениях одновременно.

Тестирование большего количества длин волн

С устаревшим GPON это довольно просто, так как только одна длина волны исходит из помещения клиента, а одна или две исходят из OLT. Следовательно, фильтрация по длине волны не требуется в восходящем направлении, а требуется лишь минимально в нисходящем направлении для разделения двух длин волн.

PON следующего поколения, однако, усложняет ситуацию, добавляя несколько возможных длин волн как в восходящем, так и в нисходящем направлении.

Фильтрация по длине волны, предлагаемая в стандартных PPM, ограничена.Если более одной длины волны или сигнала достигают детектора, находящегося выше или ниже по потоку, этот детектор обеспечивает общее измерение для обоих. Это означает, что технический специалист не может знать, находится ли конкретная длина волны в пределах параметров и правильно ли выполняется услуга.

NG-PON2 и мультиплексирование

NG-PON2, сложная технология PON, еще больше усложняет ситуацию с помощью процесса, известного как PON с разделением по длине волны (WDM-PON). В этом процессе используется определенная, но очень узкая полоса пропускания для отправки нескольких сигналов, зависящих от длины волны, что может значительно увеличить количество длин волн в нисходящем направлении.И снова каждый нужно измерить индивидуально с помощью проходного устройства.

Решения для тестирования оптических сетей (PON)

Что необходимо, так это испытательное устройство, которое распознает различные длины волн и технологии, обнаруживает несколько пакетных режимов и имеет сквозные возможности. Тестер должен охватывать технологии PON как следующего поколения, так и унаследованные.

Измеритель мощности PON нового поколения PPM-350D компании

EXFO - один из таких инновационных инструментов, разработанный специально для тестирования технологий PON как унаследованного, так и нового поколения (EPON, GPON, XG-PON, XGS-PON, 10G-EPON, NG-POM2) .Он также оптимизирован для пакетного сигнала поддержания активности на стороне ONT, обеспечивая измерение мощности / потерь как для нисходящих, так и для восходящих сигналов.

Как выбрать тестер пассивных оптических сетей (PON)?

При выборе тестера PON учитывайте преимущества интеллектуальной автоматизации. Ищите возможность автоматического определения используемой технологии PON - устаревшей или следующего поколения - и интеллектуального применения пороговых значений. Запатентованная EXFO технология PON-known ™ обеспечивает такой встроенный опыт.Это устранит человеческие ошибки и обеспечит понимание сложности сегодняшних пассивных оптических сетей.

Архитектура пассивной оптической сети

- обзор

1 Введение

Пассивные оптические сети (PON)

представляют собой серию многообещающих сетевых технологий широкополосного доступа, которые предлагают огромные преимущества при развертывании в сценариях «оптоволокно до дома» (FTTH). К преимуществам относятся двухточечная архитектура, высококачественные услуги Triple Play для передачи данных, голоса и видео, высокоскоростной доступ в Интернет и другие услуги с минимальными затратами (Ragheb and Fathallah, 2012).

За последнее десятилетие несколько архитектур PON были разработаны Международным союзом электросвязи (ITU) и Институтом инженеров по электротехнике и электронике (IEEE). Четыре основных варианта PON, разработанные ITU и IEEE, можно разделить на две группы. Первый тип архитектуры основан на асинхронном режиме передачи (ATM) и включает ATM PON (APON), широкополосный PON (BPON) и Gigabit PON (GPON), а вторая группа состоит из Ethernet PON (EPON). EPON и GPON - самые популярные варианты PON, которые используются сегодня.Стандартная архитектура PON представлена ​​на рис. 1 (Ragheb and Fathallah, 2012). На рисунке можно увидеть, что архитектура PON состоит из оптического линейного терминала (OLT), оптической распределительной сети (ODN) и оптических сетевых модулей (ONU). OLT размещается в центральном офисе (CO) и подключается к разветвителям по оптоволокну. Оптические разветвители подключаются к помещению клиента, превращая PON в многоточечную архитектуру (P2MP) (Ragheb and Fathallah, 2012).

Рис. 1. Архитектура PON.

Стандарты EPON и GPON имеют один и тот же общий принцип с точки зрения структуры и приложений, но их работа отличается из-за реализации физического уровня и уровня передачи данных (Olmos et al., 2011). EPON определяется IEEE 802.3 и широко используется в Азии, в то время как GPON развернут в ряде других регионов. Требования GPON были определены группой сетей полного доступа к услугам (FSAN), которая была ратифицирована как ITU-T G.984 и реализована в Северной Америке, Европе, на Ближнем Востоке и в Австралии (Van Veen et al., 2011; Скубич и др., 2009).

В этом документе развитие технологии PON классифицируется по трем поколениям: первое поколение (развернутая PON), этап 1 следующего поколения (NG-PON1) и этап 2 следующего поколения (NG-PON2). Эволюция архитектур PON и соответствующие им характеристики пропускной способности показаны на рис. 2.

Рис. 2. Поколения PON.

Первое поколение PON основано на множественном доступе с временным разделением каналов (TDMA) и обеспечивает скорость нисходящего потока EPON 1 Гбит / с и скорость нисходящего потока GPON 2.4 Гбит / с. NG-PON1 увеличивает скорость передачи данных до 10 Гбит / с для обоих стандартов (Biswas and Adak, 2011). Существует два основных сценария обновления: переход с развернутого EPON на XG-EPON и с развернутого GPON на XG-GPON. Обновление от развернутого GPON до XG-EPON - еще один возможный путь, который можно рассмотреть. Однако с быстрым ростом приложений с высокой пропускной способностью и интернет-сервисов NG-PON1 не сможет удовлетворить будущий спрос на пропускную способность и требования к качеству обслуживания (QoS).Чтобы найти приемлемый путь обновления в будущем, исследовательское сообщество изучает варианты для NG-PON2, и несколько технологий, которые могут быть использованы в NG-PON2, были тщательно изучены для удовлетворения будущих требований пользователей и операторов сети (Olmos et al. ., 2011; Ling et al., 2010).

Четыре технологии мультиплексирования рассматриваются для NG-PON2, чтобы обеспечить передачу в нисходящем направлении со скоростью 40 Гбит / с и передачу в восходящем направлении со скоростью 10 Гбит / с. Технологии включают в себя высокоскоростное мультиплексирование с временным разделением каналов PON (TDM-PON), мультиплексирование с разделением по длине волны PON (WDM-PON), PON с оптическим кодовым разделением каналов (OCDM-PON) и мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM-PON).Методы мультиплексирования, которые были определены для обеспечения P2MP-соединения между одним OLT и несколькими ONU. Однако у каждой технологии есть свои плюсы и минусы (Cvijetic et al., 2010). Чтобы устранить ограничения, связанные с мультиплексированием, гибридные подходы, сочетающие в себе преимущества нескольких технологий, были введены в качестве доминирующего варианта для NG-PON2. В литературе было изучено несколько гибридных технологий, включая TDM / WDM-PON, OCDM / WDM-PON, OCDM / TDM-PON, OFDM / WDM-PON и OFDM / TDM-PON.Среди них гибридный TDM / WDM PON (TWDM-PON) был выбран в качестве базового элемента для NG-PON2 сообществом FSAN (Luo et al., 2013). Решение было принято на основе нескольких факторов, включая зрелость технологии, производительность системы, энергопотребление и экономическую эффективность (Luo et al., 2012, 2013).

Несмотря на усилия по адаптации этих технологий к требованиям NG-PON2, такие проблемы, как увеличение емкости, снижение стоимости, расширение охвата и энергосбережение, все еще сохраняются и требуют дальнейшего изучения.

Было опубликовано несколько обзоров, посвященных PON и ее требованиям. Возможные решения и перспективные технологии для NG-PON также предлагаются в (Orphanoudakis et al., 2008; Kani et al., 2009; Effenberger et al., 2009a, 2009b; Nesset, 2015; Shaddad et al., 2014; Мохамед и Аб-Рахман, 2015). Однако в этом исследовании рассматриваются различные поколения PON и основное внимание уделяется потенциальным технологиям, обеспечивающим поддержку NG-PON2. Кроме того, в документе описываются основные ограничения и проблемы технологий NG-PON2.В этом документе также изучается соответствующий вклад в области за последние три года, который пытался выполнить требования NG-PON2.

Остальная часть статьи организована следующим образом; В разделе 2 представлены развернутые EPON и GPON и обсуждаются ключевые различия с точки зрения физического уровня и уровня передачи данных. В разделе 3 дается описание NG-PON1 и излагаются подходы к усовершенствованию системы. В разделе 4 обсуждаются чистые технологии PON. Раздел 5 демонстрирует технологии ITU-T NG-PON2, включая TWDM-PON и PtP WDM.В разделе 6 рассматриваются требования стандартов ITU-T для NG-PON2. В разделе 7 кратко рассматривается недавняя реализация TWDM-PON. Гибридные технологии, основанные на XDM / WDM, XDM / TDM и XDM / TDM / WDM, обсуждаются в разделах 8, 10 и 9 соответственно. В Разделе 11 представлены основные проблемы NG-PON2. Раздел 12 описывает аспекты надежности, а Раздел 13 описывает некоторые будущие аспекты NG-PON2. Общее обсуждение и несколько предложений для будущей работы даны в Разделе 15.

Преимущества пассивных оптических сетей

Во всем мире сотни миллионов домов и предприятий подключены к Интернету по оптоволокну, и почти каждый из них имеет сетевую архитектуру, называемую пассивной оптической сетью (PON). Существует два основных стандарта для PON: GPON (гигабитный PON) и EPON (Ethernet PON). У обоих есть варианты скорости 1–10 гигабит в секунду (Гбит / с).

PON основан на волоконно-оптическом компоненте, называемом ответвителем или разветвителем.Это пассивный компонент, который оптически разделяет входной сигнал от волокна с одной стороны и отправляет сигнал по всем волокнам с другой стороны. Если разветвитель имеет четыре входа и четыре выхода, любой вход на одной стороне (синяя линия слева) разделяется и отправляется на все четыре волокна на другой стороне. Конечно, мощность ниже, потому что сигнал разделен. Здесь четыре способа означают, что выходы равны ¼ мощности сигнала входа.

Волоконно-оптический соединитель | Jim Hayes

Разветвитель работает в двух направлениях; любое волокно может быть входом и выходом, поэтому одно волокно может использоваться для передачи и приема устройств, подключенных к этому волокну.Это означает, что устройство может быть спроектировано для подключения к сети с использованием только одного волокна, что дает значительную экономию средств на установке волоконно-оптического кабеля.

Идея PON не нова. Еще в середине 80-х версия PON стала первым стандартом для оптоволоконной локальной сети (LAN). Два инженера поняли, что пассивный оптоволоконный соединитель работает как концентратор Ethernet, поэтому они создали сеть, используя соединитель и оптоволоконные каналы вместо электроники и медных кабелей. Однако эти соединители были дорогими и не очень эффективными, поэтому сеть так и не стала очень популярной.

В начале 2000-х возродилась идея пассивной оптической сети. Соединители и лазеры стали намного дешевле, поэтому была разработана пассивная оптическая сеть для доставки волокна в дом (FTTH). Конструкция была очень простой, с центральным блоком, называемым оптическим линейным терминалом (OLT), который мог подключать до 32 пользовательских оптических сетевых терминалов (ONT) через разветвители. Каждое ONT преобразовывало оптоволоконные сигналы в независимые Ethernet-порты, телефонные и телевизионные порты для подключения к устройствам пользователей.

Сигналы были отправлены в обоих направлениях по одному волокну с использованием мультиплексирования с разделением по длине волны.Нисходящие сигналы от OLT к ONT отправлялись с использованием лазеров на длинах волн 1490 и / или 1550 нм, в то время как восходящие сигналы от ONT к OLT использовали недорогие лазеры с длиной волны 1310 нм.

Поскольку сигнал OLT разделяется и отправляется на все ONT, каждый пользователь видит сообщения всех других пользователей, поэтому сигналы шифруются и декодируются только предполагаемым ONT. Это шифрование означает, что сети FTTH намного безопаснее, чем обычные сети, в которых сигналы обычно не шифруются.

Ранее мы упоминали, что существует два основных стандарта для PON: GPON и EPON, оба с вариантами скорости 1–10 Гбит / с.GPON появился первым и использовался в большинстве сетей FTTH. На сегодняшний день сотни миллионов абонентов FTTH подключены к GPON, а огромный объем продуктов сделал их очень дешевыми.

Стоимость - одно из главных преимуществ PON. Разделение сигналов означает, что до 32 пользователей могут совместно использовать один порт OLT центрального офиса. В традиционных сетях у каждого пользователя будет выделенный порт в центральном офисе, поэтому стоимость электроники в PON намного ниже. Поскольку сигналы передаются двунаправленно по одному волокну, и для 32 пользователей требуется только одно волокно от центрального офиса до разветвителя рядом с пользователями.Требуется гораздо меньше волокна, что еще больше снижает затраты.

Даже стоимость электроэнергии ниже. Меньшее количество оборудования в центральном офисе означает меньшее энергопотребление и менее дорогое оборудование для резервного питания.

Простота PON также значительно снижает стоимость установки. При установке большого количества подключений в сети FTTH многие поставщики услуг используют сборные кабели и системы разветвителей, которые нужно только подключить к ONT в месте расположения пользователя, что упрощает установку оптоволокна.

При всех преимуществах PON не потребовалось много времени, чтобы рассмотреть возможность использования этой технологии в локальных сетях. ONT изменился с преобразования Ethernet / телефон / ТВ на коммутатор Ethernet с четырьмя или более портами для гигабитного Ethernet с функцией Power-over-Ethernet. Первыми пользователями были государственные учреждения, которые часто имеют очень большое количество пользователей и сопоставимы с сетью FTTH небольшого города. Стоимость была коммерческой функцией, как и шифрование сигналов, поскольку правительственные организации всегда заботятся о безопасности.Вскоре PON стали устанавливать в офисах, гостиницах, больницах, библиотеках и даже в сети домов престарелых.

Преимущества PON легко увидеть; просто посмотрите на это фото компьютерного зала новой Центральной библиотеки Сан-Диего. Он поддерживает 4000 пользователей на девяти этажах библиотеки и технической средней школы, которая находится в их здании. Да, эти три оптоволоконных канала с одним кабелем обслуживают все здание.

Комната связи Центральной библиотеки Сан-Диего | Джим Хейс

На фото ниже показана вся электронная система здания.

Коммуникационное оборудование на 4000 пользователей | Джим Хейс

На планирование библиотеки ушло более десяти лет. Первоначальный дизайн был основан на структурированной кабельной разводке, в которой каждая рабочая зона имела два кабеля категории 5. Здание было построено по первоначальным планам с 4-дюймовым трубопроводом для обслуживания нескольких рабочих зон, для каждой из которых требовалось несколько кабелей категории 5. При проектировании PON требовалось только одно волокно, чтобы заменить всю эту медь, на что руководитель проекта графически указал во время экскурсии во время строительства здания.

Показан 4-дюймовый кабелепровод, предназначенный для пучков кабелей категории 5, в которых будет только один оптоволоконный кабель для сети PON. | Jim Hayes

Сравните библиотечную сеть PON с обычной локальной сетью с использованием медных кабелей и настольным компьютером на фотографии 20-летней давности ниже. Это оборудование, указанное ниже, обслуживает менее четверти пользователей на одном этаже страховой компании, чем система PON во всей библиотеке.

Традиционные кабели и оборудование для ЛВС только для одного этажа компании | Jim Hayes

Большинство PON по-прежнему являются просто гигабитными сетями, но стандарты также поддерживают 10 гигабит.Фактически, как часть проекта, обновление может быть выполнено без прерывания текущей сети PON, поскольку они работают на разных длинах волн. Можно, а может быть, даже рекомендуется оставить обе сети на месте и использовать их для разных групп пользователей.

пассивных оптических сетей (PON) | CommScope

Внедрение FTTx с помощью инновационных решений RFoG и PON в сценариях развертывания с централизованной (CAA) или распределенной архитектурой доступа (DAA)

Поставщики услуг активно ищут способы облегчить переход от технологий распределения HFC на основе QAM к сетям доступа на основе IP в тех сценариях, где это имеет смысл.Решения CommScope RFoG без OBI и 10G EPON предоставляют надежные, экономичные, масштабируемые пути миграции для симметричных и мультигигабитных услуг для частных и коммерческих клиентов.

Характеристики
  • Путь к 10G, обусловленный ненасытным спросом на пропускную способность
  • Экономичные решения для развертывания оптоволокна в доме или здании
  • Эволюционное обновление сети HFC
Вид: СписокСоздано в Sketch.Сетка Создано с помощью Sketch.

Сортировать Сортировать по: Номер детали Сортировать по: Название детали Сортировать по: Описание

FLM | Модуль оптоволоконной связи FLM

Модуль расширения EPON 10G для оптоволоконных узлов Opti Max ™ в сетях централизованного доступа

Быстрый просмотр Закрыть быстрый просмотр

FLM | Модуль оптоволоконной связи FLM
  • Региональное присутствие: Азия | Австралия / Новая Зеландия | EMEA | Латинская Америка | Северная Америка
  • Тип продукта: Модуль оптоволоконной связи
  • Совместимые продукты: Opti Max OM2741 | Opti Max OM4100 | Opti Max OM4120 | Opti Max OM6000 | Хабы Trans Max
  • Длина волны в нисходящем направлении (10G EPON): от 1575 нм до 1580 нм
  • Длина волны восходящего потока (1G EPON): от 1260 нм до 1280 нм
  • Длина волны восходящего потока (10G EPON): от 1260 нм до 1280 нм
Закрыть быстрый просмотр FLM | Модуль оптоволоконной связи FLM
  • Тип продукта: Модуль оптоволоконной связи
  • Совместимые продукты: Opti Max OM2741 | Opti Max OM4100 | Opti Max OM4120 | Opti Max OM6000 | Хабы Trans Max
  • Длина волны в нисходящем направлении (10G EPON): от 1575 нм до 1580 нм
  • Длина волны восходящего потока (1G EPON): от 1260 нм до 1280 нм
  • Длина волны восходящего потока (10G EPON): от 1260 нм до 1280 нм
  • Региональное присутствие: Азия | Австралия / Новая Зеландия | EMEA | Латинская Америка | Северная Америка
XE4202 | XE4202 Удаленный OLT

Модуль удаленного OLT 10G EPON для оптоволоконных узлов в архитектуре распределенного доступа

Быстрый просмотр Закрыть быстрый просмотр

XE4202 | XE4202 Удаленный OLT
  • Региональное присутствие: Азия | Австралия / Новая Зеландия | EMEA | Латинская Америка | Северная Америка
  • Тип продукта: Удаленный OLT
Закрыть быстрый просмотр XE4202 | XE4202 Удаленный OLT
  • Тип продукта: Удаленный OLT
  • Региональное присутствие: Азия | Австралия / Новая Зеландия | EMEA | Латинская Америка | Северная Америка
FTTx с использованием Ethernet PON

Добавьте возможности EPON FTTx в кабельные сети HFC.

Ресурсный центр технологий доступа

Найдите руководства, краткие руководства, спецификации, видео и многое другое!

Услуги по преобразованию сети

Ваш надежный партнер по трансформации сетей доступа, развертыванию, управлению инфраструктурой и инженерным проектам

Обучение

Список учебных курсов по технологиям доступа

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *