Группа стремится разработать техническую спецификацию, укрепить экосистему и способствовать развитию рынка симметричной технологии PON 25G до утверждения стандартов ITU-T.

Руперт Вуд, директор по исследованиям волоконных сетей в Analysys Mason, сказал: « Сегодняшнее достижение 25G PON демонстрирует неограниченный потенциал волокна. Это следующее развитие оптоволоконной технологии предоставит предприятиям возможность подключения со скоростью более 10 Гбит / с и емкость, необходимую для поддержки транспорта 5G, а также будущих услуг следующего поколения, таких как массовая виртуальная реальность и цифровые двойники в реальном времени.”

Каталожные номера:

https://www.lightreading.com/cable-tech/cable-players-are-taking-many-paths-to-pon-/d/d-id/770345?

Dell’Oro: расходы на оборудование для широкополосного доступа увеличились на 18% г / г

https://www.cablelabs.com/tag/10g-25g-50g-pon

https://www.lightreading.com/opticalip/fttx/why-10gig-is-right-pon-play-today/a/d-id/768061?

AT&T и шесть других присоединяются к продвижению технологии 25G PON

Nokia и Proximus (Бельгия) демонстрируют первую реализацию 25GS-PON

AT&T развертывает XGS-PON для питания сетей FTTH

Обзор сети PON.PON стала популярной сетью… | by IVY HTFuture

PON стал популярной сетевой технологией во всем мире. Впервые он появился в 1995 году. Международный союз электросвязи (ITU) стандартизировал два начальных поколения PON — APON и BPON. И развитие сети PON никогда не прекращалось. До сих пор в 2015 году был предложен недавний стандарт PON NG-PON2. С развитием PON люди стали более доступными для сетей сегодня. Но что именно означает PON? Каков состав сети PON? Следующая часть даст вам ответ.

PON, также известная как пассивная оптическая сеть, представляет собой телекоммуникационную технологию, реализующую архитектуру многоточечной связи (P2MP). Оптоволоконные разветвители без питания используются для того, чтобы одно оптическое волокно могло обслуживать несколько конечных точек, таких как клиенты, вместо того, чтобы обеспечивать отдельные волокна между центральным офисом (концентратором) и клиентом. В соответствии с различными терминалами PON, сетевая система может быть разделена на оптоволокно до дома (FTTH), оптоволокно до обочины (FTTC), оптоволокно до обочины (FTTB) и т. Д.Чтобы быть конкретным, PON состоит из оптического линейного терминала (OLT) в концентраторе поставщика услуг и ряда оптических сетевых модулей (ONU) или оптических сетевых терминалов (ONT) рядом с конечными пользователями. А «пассивный» просто используется для описания того, что в систему не включены требования к мощности или активный электронный компонент для передачи сигналов.

Типы сетей PON

Вот некоторые типы PON, которые использовались на протяжении многих лет:

1) APON

Его полное название — пассивная оптическая сеть с асинхронным режимом передачи (ATM).Как исходная система PON, APON использует технологию ATM для передачи данных в пакетах или ячейках фиксированного размера. В APON нисходящая передача представляет собой непрерывный поток ATM со скоростью 155 Мбит / с или 622 Мбит / с. Передача в восходящем направлении осуществляется в виде пакетов ячеек ATM со скоростью 155 Мбит / с.

2) BPON

BPON, также известный как широкополосный PON, является улучшенной версией APON. Он использует мультиплексирование с разделением по длине волны (WDM) для нисходящей передачи со скоростью передачи до 622 Мбит / с.Он также предоставляет несколько широкополосных услуг, таких как ATM, доступ к Ethernet и распространение видео. Сегодня BPON более популярен, чем APON.

3) EPON

EPON или Ethernet PON использует пакеты Ethernet вместо ячеек ATM. Скорость восходящего и нисходящего потоков EPON может достигать 10 Гбит / с. В настоящее время он широко применяется в архитектуре FTTP или FTTH для обслуживания нескольких пользователей. Благодаря таким преимуществам, как масштабируемость, простота, удобство многоадресной рассылки и возможность предоставления полного доступа к услугам, многие азиатские регионы применяют EPON для своих сетей.

4) GPON

Gigabit PON — это разработка BPON. Он поддерживает различные скорости передачи по одному и тому же протоколу. Максимальная скорость передачи данных в нисходящем направлении составляет 2,5 Гбит / с, а в восходящем — 1,25 Гбит / с. Он также широко используется в сетях FTTH. Но по сравнению с EPON его размеры пакетов и служебные данные физического уровня меньше.

Преимущества PON

• Низкая стоимость, простое обслуживание, гибкая расширяемость и простота обновления. Отсутствие потребности в электроэнергии во время передачи значительно экономит при долгосрочном управлении.
• Использование чистой медиа сети позволяет избежать помех от молний и электромагнетизма. Таким образом, сеть PON подходит для районов с суровыми условиями.
• Низкая загруженность ресурсов центрального офиса, низкие начальные инвестиции и высокая норма прибыли.
• Как сеть P2MP, PON может предоставлять широкий спектр услуг большому количеству пользователей.

Заключение

Сеть PON, несомненно, является эффективным решением для нескольких пользователей сети. EPON и GPON являются наиболее часто используемыми системами PON в настоящее время.Поскольку люди стремились к обеспечению более высокой пропускной способности, в ближайшем будущем возможности передачи будут значительно улучшены.

HTFuture стремится стать вашим надежным партнером для различных типов совместимых приемопередатчиков (QSFP28, QSFP +, SFP, XFP, SFP + и т. Д.) | Система оптической передачи OTN | DWDM Mux Demux | OADM | ОТУ | EDFA | NMS | DCM | OLP | ОБП и др. | За дополнительной информацией обращайтесь к Айви, обращайтесь к Айви. Электронная почта: [email protected] Skype: live: sales6_1683

Команда HTFuture готова и рада помочь вам.

Как PON нового поколения активно трансформирует сети

Поставщики услуг имеют широкий спектр оптических платформ PON последней мили для конвергенции множества проводных широкополосных, деловых и беспроводных услуг для потребителей.

Стремительный рост полосы пропускания в жилых домах, вызванный критически важными приложениями телемедицины, дистанционного обучения и работы на дому, может стать переломным моментом в направлении конвергенции услуг в пассивных оптических сетях (PON). Эти приложения предъявляют более высокие требования к пропускной способности восходящего потока, чем традиционные бытовые сервисы, напоминая бизнес-сервисы или беспроводные транзитные сервисы.

Использование существующих пассивных оптоволоконных сетей для коммерческого бизнеса, беспроводной транспортной сети и бытовых услуг затруднено из-за ограничений в полосе пропускания и собственных возможностей качества обслуживания. Прошлые поколения обновлений PON имеют дорогостоящую историю общих обновлений для каждого подписчика, независимо от уровня дохода.

Технологии PON нового поколения предлагают поставщикам услуг путь к конвергентным сетям, в которых несколько услуг сосуществуют в одной инфраструктуре оптоволоконной сети.Операторы могут расширить возможности сети, одновременно защищая прибыль от эффективного, безопасного и действенного процесса обновления. Предлагая несколько подходов к обновлению, включая добавочные компоненты и полномасштабные системы, портфель решений PON нового поколения позволяет гибко и стабильно трансформировать сеть.

Уроки прошлого

Первые последователи технологии широкополосной связи PON (BPON) почувствовали боль обновления «вилочного погрузчика». Обе технологии занимали 1490 нм нисходящую и 1310 нм восходящую части оптического спектра, что означает, что они не могут сосуществовать в одном и том же волокне.Переход с BPON на услуги гигабитной PON (GPON) обеспечил пропускную способность и технические улучшения, но потребовал существенной модернизации сети на терминале оптической линии (OLT) и в терминале оптической сети оборудования на территории клиента (CPE ONT), что привело к дорогостоящим перегонкам грузовиков и модернизации не привязаны к дополнительным доходам. Проблема перехода с BPON на GPON привела к повышению эффективности и прямому согласованию расходов с доходами. Централизованные архитектуры оптических разветвителей и внедрение трансиверов OLT обеспечили гибкость сети, позволив отложить затраты на добавление электроники OLT и разветвителей в сеть до тех пор, пока не появится доход для их поддержки.

GPON и BPON были точно названы услугами «оптоволокно до дома» (FTTH), потому что они хорошо подходили для традиционных асимметричных схем полосы пропускания для жилых помещений (2,5 Гбит / с в нисходящем направлении / 1,25 Гбит / с в восходящем направлении). Деловые и беспроводные транспортные услуги требуют выделенной полосы пропускания и функций качества обслуживания, которые заставили поставщиков услуг разделить OLT PON для бытовых и бизнес-услуг, увеличивая расходы в сети PON.

PON также представляют собой привлекательную инфраструктуру для развертывания беспроводной сети 5G.Беспроводная сеть 5G обещает в 10 раз большую скорость передачи данных по сравнению с текущими услугами LTE и будет полагаться на небольшие соты с оптоволоконным питанием, расположенные ближе к абонентам. Как и PON следующего поколения, 5G будет сосуществовать с беспроводной LTE и существующими широкополосными услугами. В связи с огромным увеличением объемов данных, которое ожидается после развертывания 5G, и ожиданиями потребителей в отношении роста инноваций, возможности передачи данных по сети должны в срочном порядке увеличиваться, чтобы соответствовать. Сети PON нового поколения идеально подходят для обеспечения доступа к оптоволокну и скорости передачи данных, необходимых для этого переднего и транзитного соединения 5G, что делает эту технологию ценным ресурсом, ориентированным на будущее.

Алфавитный суп PON нового поколения

Этот переломный момент для жилого сектора и желание использовать существующую инфраструктуру PON для бизнеса и услуг беспроводной транспортной сети быстро приводят к обновлению до 10 Гбит / с. Технологии PON со скоростью 10 Гбит / с представляют собой сочетание как симметричных, так и асимметричных вариантов, которые необходимо понимать, чтобы избежать дорогостоящих ошибок при развертывании; одно письмо может иметь большое значение для доступных уровней обслуживания. В таблице 1 представлен краткий обзор технологий PON текущего и следующего поколения.

Таблица 1

Технологии PON 10 Гбит / с нового поколения были разработаны специально для сосуществования в существующей инфраструктуре PON с устаревшими технологиями GPON и Ethernet PON (EPON), работая и сосуществуя на разных длинах волн в плане длин волн следующего поколения (рисунок 1).

Рис. 1. Распределение длин волн PON нового поколения

Пассивное сосуществование

Coexistence предлагает поставщикам услуг возможность предлагать дифференцированные услуги в PON без массовых обновлений.Эта гибкость становится важной для использования существующих волоконно-оптических линий в жилых, коммерческих и беспроводных транспортных услугах. Компоненты пассивного мультиплексирования с разделением по длине волны (WDM), называемые элементами сосуществования, являются ключевой технологией для экономичного объединения этих услуг. Устанавливаемый рядом с OLT, пассивный элемент сосуществования оптически мультиплексирует и демультиплексирует длину волны каждой услуги на одном волокне.

Помимо относительно низкой стоимости, элементы сосуществования предлагают поставщикам услуг существенные преимущества:

• Существующая пассивная инфраструктура, включая сплиттеры, используется повторно.Это гарантирует, что обновления следующего поколения увеличивают доход, защищая поставщиков от утечек и бюджетных ограничений.
• Новые сервисные технологии могут быть добавлены дезагрегированным образом. Если поставщик услуг пожелает, сосуществование дает возможность развернуть оборудование нескольких поставщиков для сосуществования с унаследованными услугами. Это увеличивает гибкость сетей, позволяя создавать настраиваемые инфраструктуры для достижения идеальной производительности.
• Поставщики услуг нашли множество способов развертывания услуг для частных лиц и предприятий параллельно в сетях PON.Развертывание оконечных устройств ONT и разветвителей, предназначенных для жилых домов или предприятий, или даже проход через выделенные волокна, потребляет ценные фидерные волокна. Сосуществование в одном фидерном волокне позволяет лучше использовать этот ценный волоконный актив, продлевая срок службы технологии и защищая прибыль.

Соображения для пассивного сосуществования включают случай существующих более длинных соединений, которые, возможно, потребуется реконструировать для учета
дополнительных потерь в канале связи, вносимых элементами.

Рисунок 2. Топология сосуществования

Решения для комбинированных приемопередатчиков PON

Combo PON — относительно новый термин для сетей PON. Комбинированные приемопередатчики PON объединяют дискретную оптику для нескольких технологий PON и мультиплексируют услуги на одном оптоволоконном интерфейсе. Комбинированные трансиверы PON состоят из XGS-PON и GPON, 10G и 1G EPON и даже XGS-PON, XG-PON и GPON, исходящих от одного и того же трансивера.

В дополнение ко многим из тех же преимуществ сценария сосуществования, combo PON предлагает снижение затрат, в том числе уменьшение занимаемой площади в центре проводки и эффективность использования одной карты на стороне клиента для нескольких услуг.

Рисунок 3. Топология Combo PON OLT

Эффективность комбинированной PON может быть достигнута за счет гибкости. Рассеивание мощности двойной оптики ограничивает возможности оптической мощности, влияя на способность вписаться в приложения с большой досягаемостью. Предоставление деловых и бытовых услуг через один и тот же порт коммутатора может не поддерживать дифференцированные уровни обслуживания, как предполагалось. Кроме того, комбинированные приемопередатчики PON не являются модернизацией существующих платформ — платформа PON должна иметь определенные возможности для поддержки этой оптики.

Услуги PON нового поколения предлагают поставщикам услуг инструменты для увеличения значительных инвестиций в сети PON. Сосуществование нескольких услуг в одной оптоволоконной инфраструктуре обеспечивает гибкость и возможность согласования обновлений с доходом. Провайдеры могут эффективно модернизировать свои сети, когда они будут готовы, и немедленно удовлетворить последующий приток данных и возросшие ожидания клиентов. Использование промежуточных компонентов, таких как приемопередатчики OLT, для обеспечения длительного периода обновления — баланса между затратами и производительностью — является ключом к достижению и доставке желаемых результатов от внедрения PON следующего поколения.Стабильность возможностей сетей имеет первостепенное значение при обновлении PON следующего поколения для успешного поддержания ожидаемых уровней производительности. Обновление экономически эффективным способом жизненно важно для поставщиков услуг, чтобы оставаться актуальными и конкурентоспособными на рынке.

50G PON: технология PON нового поколения после 10G PON

Развитие PON
PON — это технология широкополосного доступа, основанная на оптической распределительной сети (ODN). Он использует топологию P2MP, имеет независимые длины волн восходящей и нисходящей передачи и передает данные в режиме мультиплексирования с временным разделением каналов.ODN между OLT и ONU использует только оптические волокна, является пассивным во всем, легко адаптируется к среде и легко расширяется и модернизируется. За последнее десятилетие PON получила широкое распространение благодаря своим преимуществам по сравнению с медными технологиями с точки зрения оптоволокна, P2MP и пассивного характера.
Развитию PON в значительной степени способствуют организации по стандартизации ITU-T / FSAN и IEEE. GPON и EPON сегодня массово развертываются, чтобы предоставить пользователям пропускную способность доступа до 100 Мбит / с.Новые технологии 10G PON (10G GPON и 10G EPON) также были коммерчески развернуты в больших масштабах, обеспечивая пропускную способность до 1 Гбит / с для поддержки масштабированного развертывания видео 4K / 8K и внедрения VR / AR на ранней стадии.

50G PON: технология PON нового поколения после 10G PON

Видео стало основной услугой, предоставляемой широкополосными сетями. Применение технологии PON распространяется от домашнего широкополосного доступа к корпоративным областям, таким как телемедицина, интеллектуальное производство и связь на предприятиях или в шахтах.Эти разработки предъявляют более высокие требования к параметрам сети, включая пропускную способность, задержку, потерю пакетов, дрожание, QoS и взаимодействие с пользователем. Например, для службы VR требуется полоса пропускания более 1 Гбит / с и RTT 5 мс, в то время как телемедицина требует сквозной задержки менее 50 мс и джиттера менее 200 мкс.
Для удовлетворения требований к обслуживанию в эпоху после 10G PON, IEEE и ITU-T / FSAN начали исследование технологии PON после 10G после завершения разработки стандарта 10G PON. PON следующего поколения будет развиваться в основном в двух направлениях: улучшение скорости передачи на одной длине волны или увеличение общей скорости за счет многоволнового мультиплексирования.По мнению отрасли, пропускная способность оптической сети доступа следующего поколения будет увеличена до 50 Гбит / с. Как просто и эффективно добиться увеличения пропускной способности стало горячей темой в исследованиях PON.
IEEE была первой организацией, которая приступила к разработке стандарта PON следующего поколения, который поддерживает 25 Гбит / с в нисходящем направлении и 10 Гбит / с / 25 Гбит / с в восходящем направлении по одному оптоволокну и совместим с 10G EPON. Чтобы обеспечить скорость 50 Гбит / с, он использует технологию суммирования длин волн и связывания каналов, чтобы обеспечить два канала 25 Гбит / с.ITU-T / FSAN, рассмотрев потребности домашних, корпоративных и мобильных транзитных / фронтальных сетей, установил требования к PON следующего поколения с акцентом на PON 50G, обеспечивающий скорость передачи на одной длине волны 50 Гбит / с. В 2018 году ITU-T / FSAN начал стандартизацию одноволновой 50G PON, называемой G. более высокоскоростной PON (G.hsp). Ожидается, что стандарт будет выпущен к концу 2021 года.
50G PON может обеспечить более чем 4-кратное увеличение пропускной способности, лучшую поддержку услуг и более высокую безопасность сети по сравнению с 10G GPON.Он также должен поддерживать совместимость с существующей ODN.
И восходящие, и нисходящие длины волн 50G PON работают в диапазоне O, что делает невозможным одновременное сосуществование 50G PON с GPON и 10G GPON. 50G PON использует схему LDPC FEC. Чтобы лучше поддерживать приложения с малой задержкой, 50G PON представляет такие технологии, как выделенная длина волны активации (DAW) и совместное динамическое распределение полосы пропускания (CO-DBA). В таблице 1 показано сравнение ключевых показателей производительности между 50G PON и 10G GPON.

10G GPON и 50G PON: эволюция и сосуществование

Во время развития сети использование существующих сетевых ресурсов для экономии затрат на модернизацию и развитие всегда было приоритетом для операторов. Чтобы реализовать плавный переход от 10G GPON к 50G PON и удовлетворить сетевые требования различных услуг, 10G GPON и 50G PON будут сосуществовать в течение определенного периода времени. Хорошая схема сосуществования минимизирует занимаемое оборудование, снижает энергопотребление оборудования оптического доступа, повторно использует существующую ODN и снижает затраты оператора на построение сети.Использование многомодовых оптических приемопередатчиков в OLT, таких как модуль Combo PON, который поддерживает как 50G PON, так и 10G GPON, до сих пор считалось эффективным способом.
Сосуществование 10G GPON и 50G PON должно отвечать следующим требованиям: сосуществование 10G GPON и 50G PON по одному и тому же оптоволокну, предотвращение или минимизация прерывания обслуживания на ONU, которые не обновляются, и поддержка совместимости с услугами 10G GPON.
После обсуждений ITU-T определил, что 50G PON не будет одновременно сосуществовать с GPON и 10G GPON.Чтобы обеспечить сосуществование, переход к 50G PON может быть завершен в два этапа: сначала от GPON до 10G GPON, а затем от 10G GPON до 50G PON. Такой подход обеспечивает непрерывное обновление полосы пропускания, обеспечивая при этом плавное и экономичное развитие сети.

Ключ 50G PON Technologies

Выбор длины волны
В настоящее время 50G PON может использовать только небольшую часть длин волн в диапазоне O, чего недостаточно. ITU-T определился с некоторыми длинами волн и все еще обсуждает другие длины волн.
Line Coding
ITU-T рассмотрел ряд схем линейного кодирования для 50G PON, включая PAM-4, двузначную модуляцию и код NRZ. В конечном итоге было решено принять код NRZ, который имеет наивысшие характеристики приема сигнала, потому что система PON требует очень большого бюджета оптической мощности.
Line Rate
ITU-T четко сформулировал требования к скорости 50G PON и поддерживает комбинацию симметричных и асимметричных скоростей с одной доступной скоростью в нисходящем направлении и четырьмя восходящими скоростями.
FEC
Увеличение линейной скорости 50G PON снижает чувствительность приемника. Чтобы повторно использовать значительные ресурсы ODN, необходимо повысить производительность приемника. Чтобы снизить требования к спецификациям для оптических компонентов, 50G PON использует схему LDPC для FEC.
Общая конвергенция передачи
PON 50G реализует низкие задержки в основном за счет DAW, CO-DBA и сокращения интервала распределения полосы пропускания.
—DAW: DAW может быть длиной волны, недавно определенной для PON 50G, или развернутой для системы PON, предшествующей PON 50G.Это может быть независимая длина волны восходящего потока или пара длин волн восходящего и нисходящего потоков. Технология DAW позволяет избежать открытия тихого окна на восходящей длине волны, тем самым устраняя задержку, вызванную тихим окном.
—CO-DBA: OLT узнает о требованиях ONU к передаче услуг в восходящем направлении через оборудование восходящего направления, а затем заранее распределяет полосу пропускания для ONU. Этот механизм максимально сокращает время, в течение которого служебные данные кэшируются в ONU.
—Укорочение интервала выделения полосы пропускания: интервал между выделением полосы пропускания для ONU сокращается, тем самым сокращая время кэширования служебных данных в ONU. Каждый T-CONT поддерживает максимум 16 пакетных кадров за период 125 мкс.
Компоненты PHY
Компоненты PHY 50G PON в основном включают в себя ключевые оптоэлектронные устройства, такие как модули оптического передатчика, модули оптического приемника, драйверы лазерных устройств (LDD), TIA в пакетном режиме и микросхемы восстановления данных часов (CDR).OLT может использовать EML или интегрированные компоненты SOA-EML в качестве модуля передатчика, а APD или интегрированные компоненты SOA-PIN в качестве модуля приемника. ONU отличается от OLT тем, что драйвер ONU должен поддерживать функцию пакетной передачи, а приемник ONU не требует функции CDR пакетного режима. Эксперименты и моделирование в отрасли показывают, что при использовании передатчика EML 50G и приемника APD PON 50G может достигать скорости передачи одной длины волны 50 Гбит / с.

Поскольку промышленность работает над стандартизацией 50G PON, некоторые из ее технических требований и возможные направления развития нуждаются в дальнейшем исследовании.Одним из примеров является предоставление эксклюзивной полосы пропускания операторам или службам. Другой пример — решение требований к задержке и стоимости / производительности для удовлетворения ограниченного бюджета оптической мощности восходящего потока в 50 Гбит / с PON. Предполагается, что 50G PON будет введена в коммерческое использование примерно к 2025 году. До этого времени 10G PON будет развернута в больших масштабах, что заложит прочную основу для ее плавного перехода к 50G PON.
Как активный игрок в отрасли, ZTE представила более 300 предложений в области PON организациям по стандартизации, таким как ITU-T SG15 Q2 / FSAN, и занимает ключевые позиции (например,грамм. редактор) многих стандартов, связанных с технологиями PON. В настоящее время ZTE способствует стандартизации 50G PON и совершенствованию соответствующей отраслевой цепочки. Помимо прорывов в технологиях для некоторых ключевых компонентов PON 50G, ZTE представила более 30 предложений по PON 50G, и те, которые связаны с параметрами физического уровня, низкой задержкой и FEC, были приняты организациями по стандартизации.

Современные технологии пассивных оптических сетей (PON) (информатика)

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время не только перед Европейским союзом (ЕС), но и перед мировым сообществом стоит решающий приоритет — «перепроектировать» свою экономику и общество, чтобы ответить на различные вызовы, вызванные расширением инновационных технологических возможностей, в нового тысячелетия.Объем осуществленных инвестиций и быстрое развитие сетей-инфраструктур электронных коммуникаций вместе со всеми сопутствующими средствами в рамках эволюции широкополосной связи создают новые большие возможности для соответствующих секторов рынка (Chochliouros, & Spiliopoulou, 2005). Современные цифровые технологии предъявляют новые обязательные требования к компонентам следующего поколения и к гораздо более широкой интеграции электроники. Эта критическая проблема также поднимает вопрос о рассмотрении «эволюции» от существующих крупных унаследованных инфраструктур к новым (более удобным) инфраструктурам путем установления «баланса» между требованиями обратной совместимости и необходимостью изучения разрушительных архитектур для надлежащего построения (и предложения) будущие инфраструктуры Интернета, широкополосного доступа и связанных услуг.В частности, для всего европейского рынка ряд эволюционных инициатив, которые в настоящее время поддерживаются последними стратегическими рамками ЕС, касаются в первую очередь технологического расширения и использования повсеместных широкополосных сетей, наличия / доступности динамических услуг. платформы и предложение «адекватного» доверия и безопасности — все в рамках конвергентных и функционально совместимых сетевых сред (European Commission, 2006).

Однако глобальное информационное общество не может обеспечить свои основные преимущества без «подходящей» и надлежащим образом развернутой инфраструктуры, способной удовлетворить все требования к увеличенной пропускной способности.В последние годы оптика и фотоника становятся все более распространенными в широком диапазоне приложений. Следовательно, фотонные компоненты и подсистемы в настоящее время незаменимы во многих областях применения, и, следовательно, они представляют собой проблемы, имеющие важное стратегическое значение для многих операторов. В этой критической степени оптоволокно постоянно становится важным приоритетом для проводного доступа, поскольку оно может обеспечить чрезмерную пропускную способность и дополнительные преимущества по сравнению с аналогичными альтернативными вариантами базовых инфраструктур (Agrawal, 2002).Существует несколько рыночных и инвестиционных свидетельств того, что значительная часть сетей доступа следующего поколения будет основана на оптическом доступе (Chochliouros, Spiliopoulou, & Lalopoulos, 2005).

Это связано с тем, что в настоящее время мы наблюдаем необычайное расширение спроса на полосу пропускания, в основном обусловлено разработкой сложных услуг / приложений, включая видео по запросу (VoD), интерактивное цифровое телевидение высокой четкости (HDTV). ), IPTV, многосторонняя видеоконференцсвязь и многое другое.Эти средства требуют как наличия, так и использования «соответствующей» базовой сетевой инфраструктуры, способной поддерживать высокоскоростные скорости передачи данных, которые не могут быть обеспечены «традиционными» сетями доступа на основе медных проводов. Фактически, участники рынка в настоящее время сосредотачиваются на разработке и развертывании новых сетевых инфраструктур (Leiping, 2005), которые будут представлять собой перспективные решения с точки зрения ожидаемого роста спроса на полосу пропускания во всем мире (достигающего темпов от 50% до 100% в год), но в то же время быть экономически жизнеспособным (Prat, Balaquer, Gene, Diaz, & Fiquerola, 2002).С этой целью технологии оптоволоконного доступа развиваются довольно быстро, поскольку они могут гарантировать «бесконечные» возможности полосы пропускания для всех предписанных рыночных потребностей, как корпоративных, так и / или частных.

ИСТОРИЯ

Подавляющее большинство пользователей в настоящее время пользуются услугами довольно высокоскоростной связи, предлагаемыми с помощью технологий доступа DSL (цифровая абонентская линия). Внедрение DSL широко поддерживалось действующими операторами, поскольку они могли использовать свою уже проложенную медную инфраструктуру для предложения услуг широкополосного подключения своим клиентам, не будучи фактически обязанными делать серьезные инвестиции в инфраструктуру доступа.Однако такие схемы считаются «краткосрочными» рыночными решениями, поскольку устаревшая медная инфраструктура быстро приближается к своим существенным ограничениям скорости, в то время как современные приложения определенно «подталкивают» скорости передачи данных за пределы возможностей таких сетей. Как следствие, такие сети «создают» своего рода «ограничение» (или «узкое место») в отношении требований к полосе пропускания и предоставлению услуг между оператором и конечным пользователем. В отличие от этого варианта, архитектуры оптического доступа допускают связь по оптоволоконным кабелям и могут обеспечить значительные преимущества для нужд клиентов, главным образом, предоставляя полностью практичное (и жизнеспособное) решение «проблемы узких мест» сети доступа, поскольку они могут поддерживать чрезвычайно высокие и симметричная пропускная способность для конечного пользователя (Green, 2006).Кроме того, они обеспечивают перспективу инвестиций сетевого оператора в CA-PEX, поскольку при необходимости предлагают простое и недорогое ускоренное масштабирование. В то время как стоимость установки оптических сетей доступа в прошлом считалась «чрезвычайно высокой», она постепенно снижается, и в настоящее время такие инфраструктуры кажутся основной технологией широкополосного доступа десятилетия (Frigo, Iannone, & Reichmann, 2004 ). Сети оптического доступа не являются новой концепцией, так как они долгое время рассматривались как потенциальное решение для сети абонентского доступа.Затраты на их развертывание, а также на соответствующее оборудование за последние годы резко сократились. Текущий опыт показывает, что после того, как оптоволокно будет установлено, в ближайшие несколько десятилетий вряд ли потребуются значительные дополнительные инвестиции (или реинжиниринг); Фактически, волоконно-оптические сети могут предлагать быстрый и простой ремонт, недорогое обслуживание и простое обновление. Конкретная категория пассивных оптических сетей (PON) — как подробно объясняется в последующих частях этой статьи — теперь рассматривается как, вероятно, «лучшее решение» для доставки волокна в дом, поскольку они состоят только из пассивных элементов (волоконно-оптических кабелей). , разветвители, сварочные аппараты и т. д.) и, следовательно, по очень низкой цене. Кроме того, PON может поддерживать очень широкую полосу пропускания и работать на больших расстояниях (до 20 км), значительно превышающих те, которые поддерживаются вариантами высокоскоростного DSL.

PON АРХИТЕКТУРА И РАЗВЕРТЫВАНИЕ

Появление видео по запросу и интерактивных игр привело к развертыванию огромных широкополосных инфраструктур. Из-за большой пропускной способности пассивные оптические сети в настоящее время считаются «подходящей» технологией для этого.Технология PON, которая в настоящее время широко применяется и внедряется во многих регионах по всему миру (со значительными темпами роста в Северной Америке и Японии, где она обеспечивает основное решение для использования волоконно-оптического кабеля до дома (FTTH)), представляет собой удобное решение. для использования «несомненного» и полезного использования перспективы широкополосного доступа (Gumaste, & Anthony, 2004; Cisco Systems, 2007).

PON позволяют подключать отдельные дома, более крупных жилых или офисных зданий и более широкие помещения к общественным телекоммуникационным сетям напрямую через оптоволокно с высокой скоростью передачи данных.Даже на больших расстояниях они предоставляют пользователям очень высокую пропускную способность, которая необходима для всех современных услуг передачи данных, таких как прием телевидения высокого разрешения или домашние развлекательные услуги. PON — это новейшая и все еще развивающаяся технология доступа, основанная на спецификации, первоначально разработанной консорциумом поставщиков Full Service Access Network (FSAN) (http://www.fsanweb.org/) для APON (ATM (асинхронный режим передачи) — на базе пассивной оптической сети) случай.Однако, как обсуждается в следующей части этой статьи, было развернуто несколько вариантов с различными характеристиками (Ramas-wami, & Sivarajan, 2002).

PON — это сетевая архитектура типа «точка-многоточка», «волокно-помещение», в которой оптические разветвители без питания используются для того, чтобы одно оптическое волокно могло обслуживать несколько помещений (обычно 32 различных линии). Соответствующая конфигурация сокращает количество необходимого оптоволоконного оборудования и оборудования центрального офиса (CO) по сравнению с «традиционными» архитектурами точка-точка.«Удаление» активных компонентов подразумевает, что сеть доступа состоит из одного двунаправленного источника света и ряда пассивных разветвителей, которые разделяют поток данных на отдельные ссылки для каждого клиента (Kramer & Mukherjee, 2000; Green, 2006). Система PON обычно состоит из оптических линейных терминалов (OLT), оптических сетевых терминалов (ONT), оптических сетевых блоков (ONU) и пассивных разветвителей, как показано на Рисунке 1.

OLT находится в CO оператора сети в телекоммуникационном приложении или в головном узле провайдера CATV (кабельного телевидения).OLT может либо генерировать оптические сигналы самостоятельно, либо передавать оптические сигналы (например, синхронную оптическую сеть-SONET) от совмещенного оптического кросс-соединения или другого устройства, транслируя их в нисходящем направлении через один или несколько портов. OLT обеспечивает интерфейс между PON и магистральной сетью. Обычно к ним относятся: интерфейсы со стандартным мультиплексированием с временным разделением (TDM), такие как SONET / SDH (синхронная цифровая иерархия) или PDH (плезиохронная цифровая иерархия) с различной скоростью, трафик интернет-протокола (IP) через гигабитный или 100 Мбит / с Ethernet и ATM. UNI (пользовательско-сетевой интерфейс) на 155-622 Мбит / с.

ONU или ONT завершают цепь на дальнем конце. ONT — это единый интегрированный электронный блок, который используется для завершения цепи внутри помещения в сценарии FTTP (оптоволокно к помещению), где он служит для сопряжения оптического волокна с внутренним проводом на основе меди. . Фактически, он представляет пользователю собственные интерфейсы сервисов.

ONU — это половина ONT на стороне PON, завершающая PON; он может предоставлять пользователю множество конвергентных интерфейсов (таких как xDSL или Ethernet).Обычно требуется отдельный абонентский блок для предоставления собственных пользовательских услуг, таких как телефония, данные Ethernet или видео. На практике различие между ONT и ONU часто игнорируется, и любой термин используется в общем для обозначения обоих классов оборудования (Mukherjee, 1997). ONU используется в сценарии FTTC (оптоволокно до обочины), где оптоволокно останавливается у обочины, а баланс местного контура обеспечивается по встроенной медной линии (неэкранированная витая пара-UTP) в обычных телекоммуникационных сетях и коаксиальный (коаксиальный) в сетях CATV.ONU также используется в сценарии FTTN (оптоволокно-к-району), в котором он размещается в централизованном месте по соседству, а баланс локальной петли обеспечивается через встроенный коаксиальный кабель или UTP. Хотя этот сценарий максимизирует использование встроенной кабельной системы и, следовательно, сводит к минимуму затраты, связанные с заменой кабельной системы, в некоторой степени он снижает производительность.

Пассивный оптический разветвитель «сидит» в локальном шлейфе между OLT и ONU (или ONT). Разделитель разделяет нисходящий сигнал от OLT на границе сети на несколько идентичных сигналов, которые транслируются в подчиненные ONU. Каждый OLT / ONU отвечает за определение того, какие данные предназначены для него, и за игнорирование всех остальных (Keizer, 2006). Сигналы восходящего потока поддерживаются схемой множественного доступа с временным разделением каналов, при этом передатчики в ONU работают в пакетном режиме. FSAN поддерживает как симметричный, так и асимметричный режимы.

PON использует небольшие недорогие оптические разветвители с низким энергопотреблением, , а не относительно большие, дорогие, «энергоемкие» оптические повторители, используемые в более традиционных оптических сетях.В частности, соседние коммутаторы заменяются дешевыми (или по разумной цене) пассивными (то есть не требующими электроэнергии) разветвителями, единственная основная функция которых состоит в разделении входящего сигнала на множество идентичных выходов (Gorshe, 2006).

Сигналы в нисходящем направлении передаются в каждое помещение посредством совместного использования волокна. OLT отправляет единый поток нисходящего трафика, который «видят» все ONT. Каждый ONT считывает содержимое только тех пакетов, которые ему адресованы, в то время как шифрование используется для предотвращения перехвата нисходящего трафика.Сигналы восходящего потока объединяются с использованием протокола множественного доступа, неизменно множественного доступа с временным разделением каналов (TDMA). OLT «ранжируют» ONU, чтобы обеспечить назначение временных интервалов для восходящей связи.

ПРИЛОЖЕНИЯ PON

PON — это «чистая» мультимедийная сеть, , которая защищает от любых ударов, вызванных электромагнитными помехами или молнией. Как следствие, основной причиной его развертывания является уменьшение спектральных помех, создаваемых приложениями с медным питанием, такими как асимметричный DSL (ADSL).Кроме того, значительно снижается частота отказов, снимаются ограничения полосы пропускания, значительно повышается надежность и значительно снижаются затраты на обслуживание (поскольку обслуживание менее затратно, так как нет активных петлевых устройств и потому что оптоволокно менее дорого в обслуживании в сети). длиннее, чем медь). Фактически, решение PON на основе оптоволокна с использованием пассивных элементов может обеспечить экономию средств, что может привести к снижению денежных затрат на оплату труда на 40-60%. Экономия в основном объясняется меньшим количеством контактов с клиентами, связанными с заказами на обслуживание и отчетами о неисправностях, внешними операциями, операциями центрального офиса и сетевыми операциями (Rashid, 2004).

Одновременно PON имеет прекрасную прозрачность и широкую полосу пропускания, что позволяет применять его к множеству сигналов любого формата и любой скорости передачи данных. Более того, он обеспечивает очень хорошее решение для технической и экономической поддержки услуг Triple-Play.

Рисунок 1. Базовая архитектура пассивной оптической сети (PON)

В PON вся полоса пропускания нисходящего потока передается на делитель мощности, и часть оптической мощности доставляется каждому абоненту.Поскольку полоса пропускания в пассивной системе не выделяется каждому подписчику, каждый пользователь разделяет общую емкость системы. Таким образом, потенциальные клиенты / пользователи имеют возможность совместно использовать оконечное офисное оборудование и оптические волокна, что приводит к снижению затрат на использование с более коротким расстоянием между волокнами и меньшим количеством передающего / принимающего оборудования (Nakano, 2006). Однако PON должны физически ограничивать количество абонентов на разветвителе мощности для достижения более высокой пропускной способности. Если общая пропускная способность сети исчерпана, то электроника на каждом конце (CO и CPE-оборудование в помещении клиента) должна быть обновлена ​​до более новой технологии.

также могут использоваться для транзитного трафика от удаленных DSLAM (мультиплексоров доступа к цифровой абонентской линии) в DSLAM на базе CO или для беспроводной транзитной связи между контроллерами базовых станций и центрами коммутации мобильной связи. Кроме того, в краткосрочной перспективе сети PON могут использоваться вместе с другим оборудованием в сети. Одна из возможных конфигураций может предложить оборудование PON для обеспечения магистрали для расширенной сети DSL, где PON расширяет охват DSL и приближает его к клиенту, позволяя развертывать услуги IPTV и VoD по существующим медным соединениям с домом.Предлагаемые услуги могут охватывать широкий спектр сетевых требований, таких как скорость передачи данных, симметрия / асимметрия или задержка, и варьироваться от распределения видео с различной степенью интерактивности до электронной передачи данных, соединения LAN, прозрачных виртуальных путей и т. Д.

PON особенно привлекательны для современных операторов связи (или сетевых провайдеров), поскольку должны сократить (или минимизировать) капитальные и эксплуатационные расходы, одновременно увеличивая общий доход на одного клиента. Эти критерии должны быть достигнуты без ущерба для производительности или надежности сети, и PON имеет все компоненты для доставки этих товаров (Chanclou, Gosselin, Palacios, Alvarez, & Zouganeli, 2006).Таким образом, PON рассматриваются как «соответствующее решение», которое в настоящее время предлагается на рынке для обеспечения FTTH, поскольку они содержат только пассивные элементы и поэтому предполагают низкую стоимость (Green, 2006). Более того, предоставляя возможности высокой пропускной способности, PON может вполне удовлетворительно функционировать на расстояниях до 18-20 км в некоторых случаях, что значительно превышает расстояния, поддерживаемые существующими вариантами высокоскоростного DSL (как показано на рисунке 2). Кроме того, PON не требуют наличия какого-либо сложного оборудования (такого как мультиплексоры / демультиплексоры) в локальном шлейфе, в непосредственной близости от абонентов; этот атрибут резко снижает стоимость установки и обслуживания и позволяет выполнять несложные обновления до более высоких скоростей, поскольку такие виды обновлений необходимо выполнять только централизованно (т.е., в центральном офисе оператора сети), где установлено соответствующее активное оборудование (ITU, 2005a).

Стандартизация PON имеет фундаментальное значение , если они действительно будут широко развернуты и, таким образом, составят соответствующую инфраструктуру широкополосного доступа будущего. С точки зрения сетевого оператора, стандартизация «переводится» в снижение затрат и адекватную совместимость, в то время как для производителя она дает гарантию того, что продукты будут успешно соответствовать любым вероятным требованиям рынка, чтобы быть (широко) приемлемыми на международных рынках.

Рисунок 2. Пассивная оптическая сеть

Следовательно, четко определенные усилия по стандартизации обеспечивают уверенность-гарантию выполнения инвестиций в соответствующей области.

На рынке существует три основных стандарта PON: широкополосный PON (BPON), гигабитный PON (GPON) и Ethernet PON (EPON). Первые два поколения стандартов были одобрены ITU (Международным союзом электросвязи), а третье — IEEE (Институтом инженеров по электротехнике и электронике).Наиболее существенными различиями между каждым типом технологии PON являются поддерживаемые линейные скорости и тип используемой обработки пакетов, как обсуждается (среди других функций) в следующих разделах.

Вслед за первым выпуском пассивной оптической сети на базе ATM (APON) несколько лет назад, было несколько выпусков технических стандартов, и все они следовали принципам совместного использования полосы пропускания на основе TDMA. APON должен был стать хорошим решением и предназначался в первую очередь для бизнес-приложений; однако его использование в конце концов прекратилось из-за его высокой стоимости, ограниченной пропускной способности, низкой скорости передачи данных, низкой эффективности и, что наиболее важно, упадка технологии ATM на мировой арене.

Широкополосная PON была основана на APON (ITU, 2005a, 2005b). Добавлена ​​поддержка WDM (мультиплексирование с разделением по длине волны), динамического и более высокого распределения полосы пропускания восходящего потока, а также живучести. Он также создал стандартный интерфейс управления, называемый «OMCI», между OLT и ONU / ONT, что позволяет создавать сети от разных поставщиков. Типичный APON / BPON обеспечивает пропускную способность нисходящего потока 622 Мбит / с и восходящий трафик 155 Мбит / с, хотя стандарт допускает более высокие скорости. BPON страдает от очень агрессивной оптической синхронизации ATM и высокой сложности транспортного уровня ATM.

Стандарт GPON (ITU, 2003) представляет улучшение как общей полосы пропускания, так и эффективности полосы пропускания за счет использования более крупных пакетов переменной длины (PMC-Sierra, 2006). Опять же, стандарт допускает несколько вариантов скорости передачи данных, но отрасль сошлась на асимметричной работе с полосой пропускания нисходящего потока 2,488 Мбит / с и пропускной способностью восходящего потока 1,244 Мбит / с. Стандарт вместо инкапсуляции ATM использует метод инкапсуляции GPON (GEM), который позволяет очень эффективно упаковывать пользовательский трафик с сегментацией кадра, чтобы обеспечить более высокое качество обслуживания (QoS) для чувствительного к задержке трафика (такого как голосовая и видеосвязь). ).Более того, GPON использует протокол общей процедуры кадрирования (GFP) для обеспечения поддержки услуг, ориентированных как на передачу голоса, так и на данные. Большим преимуществом по сравнению с другими схемами является то, что она взаимодействует со всеми предоставляемыми основными услугами, в то время как сетевые пакеты с поддержкой GFP, принадлежащие разным протоколам, могут передаваться в их собственных форматах (Sims, 2007). GPON поддерживает ATM, Ethernet и WDM, используя надмножество «многопротокольного» уровня. Стандарт предлагает множество функций управления сетью.

Появление и развертывание IP-технологии продвинуло концепцию EPON, , в которой физический уровень APON был сохранен, а протокол уровня канала данных (ATM) заменен на Ethernet (Kramer, 2005).Таким образом, EPON был способен предоставлять более широкий спектр услуг с расширенной полосой пропускания, меньшей стоимостью, меньшей сложностью и упрощенным временем (Hajduczenia, da Silva, & Monteiro, 2006). Отправляя и получая сигналы в кадре Ethernet, можно использовать менее дорогие и более универсальные компоненты Ethernet, что помогает сохранить простоту компонентов и снизить затраты. Основные особенности этого варианта подразумевают, что уровни ATM и SDH были удалены. Стандарт IEEE 802.3 Ethernet PON (EPON или «GEPON», чтобы подчеркнуть «гигабитный» аспект услуги) был завершен в 2004 году (http: // www.ieee802.org/3/) как часть проекта Ethernet First Mile (Beck, 2005). Он использует стандартные кадры 802.3 Ethernet с симметричной скоростью 1 Гбит / с в восходящем и нисходящем направлениях; однако недавно (т.е. с начала 2006 г.) началась работа над высокоскоростным стандартом EPON (XEPON или 10-GEPON) со скоростью 10 Гбит / с (http://www.ieee802.org/3Zav/). EPON применим для сетей, ориентированных на данные, а также для сетей передачи голоса, данных и видео с полным спектром услуг.

Однако, с различными развивающимися ветвями технологии PON, пока невозможно определить, какая из них будет наиболее подходящей для оптических сетей доступа следующего поколения.Время выхода на рынок, зрелость технологии, доступность системы, эксплуатационные соображения, производительность сжатия видео, требования к услугам, технические правила и влияние на бизнес — все это необходимо учитывать при принятии решений о том, как развернуть PON (Nortel Networks, 2004).

Промышленность ищет способы обеспечить еще большую пропускную способность на больших расстояниях, чем когда-либо прежде. Это можно сделать двумя способами: увеличить количество длин оптических волн, используемых в оптоволокне PON, и увеличить полосу пропускания и эффективность полосы пропускания для каждой длины волны.В настоящее время в международной среде используются следующие относительные варианты: (i) «традиционный» TDMA-PON (Davey et al., 2006) и (ii) «новый» WDM-PON (Banerjee et al., 2005). ; Ли, Сорин и Ким, 2006) и OCDMA-PON.

БУДУЩИЕ ТЕНДЕНЦИИ

Основным недостатком PON является потребность в сложных механизмах, позволяющих совместно использовать доступ к мультимедиа для подписчиков, чтобы избежать конфликтов трафика данных. Этот обусловлен тем фактом, что хотя PON является топологией многоточечного соединения от OLT к ONU (т.е.е., нисходящее направление), это многоточечный в обратном (восходящем) направлении. Это означает, что данные от двух ONU, передаваемых одновременно, будут поступать в основную волоконно-оптическую линию в одно и то же время и, таким образом, будут конфликтовать, поскольку OLT не может их различать. Следовательно, очевидно, что должен быть соответствующий механизм, реализованный в восходящем направлении, чтобы данные от каждого ONU могли достигать OLT без конфликтов и искажений. Эффективным способом реализации этого может быть использование схемы мультиплексирования с разделением по длине волны (WDM), в которой каждому ONU выделяется выделенная длина волны для связи с соответствующим OLT, так что все ONU могут использовать основной волоконно-оптический канал одновременно (Park и другие., 2004). Подобным образом также может использоваться схема мультиплексирования с временным разделением (TDM), в которой каждому ONU разрешено передавать данные только в определенном временном окне, продиктованном OLT. Существенная архитектура PON допускает простое масштабирование услуг всякий раз, когда возникает потребность в большей пропускной способности, и это может быть достигнуто за счет комбинации схем WDM и TDM в оптоволокне доступа, то есть когда разные длины волн переносят разные потоки TDM PON или даже лучше, с использованием схемы доступа WDM, где каждому абоненту выделяется своя длина волны (ITU, 2005b).Фактически, WDM-PON предлагают очень захватывающую перспективу: они представляют следующее поколение в развитии PON и обещают предоставить конечным пользователям расширенную полосу пропускания за счет полного использования спектральных окон волокна. Хотя WDM-PON действительно обладают потенциалом поддержки огромной полосы пропускания (вместе с масштабируемой функциональностью и простотой настройки), их реальный главный недостаток связан с высокой стоимостью необходимого оборудования. Следовательно, в настоящее время предпринимаются значительные усилия, представляющие исследовательский интерес, по поиску подходящих способов снижения высоких затрат на такие схемы, в основном за счет удовлетворения потребности в дорогостоящих широкополосных источниках света.Следует ожидать, что дальнейший прогресс в этой области полностью «изменит» их принятие на рынке.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Растущий спрос на высокоскоростной Интернет является основной движущей силой новых технологий доступа, которые обеспечивают широкополосную связь. Волокно может поддерживать очень высокую пропускную способность, что приводит к высокому потенциальному доходу (Hasegawa, Kuritani, Makino, Shimada, & Gorshe, 1990). PON, использующий пассивные разделители и конфигурацию совместно используемого мультимедиа, может нести настоящий канал с высокой пропускной способностью для совместного использования пользователями нисходящего потока, представляя высокоскоростную и недорогую схему доступа для мультимедийных услуг (Davey et al., 2006). Основными преимуществами технологии PON являются гибкость, надежность и простота.

Неоспоримые преимущества PON для сетевых операторов и их клиентов более чем очевидны. Они включают в себя долгий срок службы оптоволоконной инфраструктуры, более низкие эксплуатационные расходы за счет сокращения «активных» компонентов, поддержку больших расстояний между узлами оборудования и, что наиболее важно, гораздо большую пропускную способность. PON также позволяют использовать новые приложения и услуги, такие как телевидение высокого разрешения, видеотелефония, электронное обучение или даже бизнес-приложения.Кроме того, пассивное разделение волокон означает, что нет необходимости в дорогостоящих и требующих больших затрат активных сетевых элементах, при этом количество оптических компонентов сводится к минимуму.

Растущие потребности в полосе пропускания и прогресс в области электрооптики превратили пассивную оптическую сеть в привлекательное и довольно удобное решение для доставки оптоволокна клиентам. Поскольку в PON отсутствуют активные компоненты в контуре, они могут обеспечить экономию затрат до 10 раз по сравнению с SONET, и теперь они достигают эквивалентной стоимости с DSL и гибридным коаксиальным волокном (HFC).Кроме того, комбинация PON и WDM еще больше увеличивает доступность полосы пропускания и финансовые преимущества.

Одной из основных причин развертывания PON является уменьшение спектральных помех, создаваемых медными приложениями (такими как ADSL). Это приводит к тому, что обслуживание становится менее дорогостоящим, а PON позволяют операторам выходить на новые рынки и обмениваться волокнами между бытовыми потребителями и клиентами из малого бизнеса. Другие приложения включают в себя здания, которые находятся вне досягаемости волоконно-оптических линий в городских сетях, или даже внутри зданий, чтобы подвести оптоволокно к дополнительным этажам.В любом случае, после развертывания PON он предлагает гибкую полосу пропускания, что важно, поскольку бизнес-арендаторы обычно перемещаются внутри или из зданий. PON также могут использоваться для транзитного трафика от удаленных DSLAM или для беспроводного транзитного соединения между контроллерами базовых станций и маркетинговыми центрами коммутации мобильной связи у поставщика Terawave.

При развертывании оптической сети доступа участников рынка серьезно учитывают OPEX (эксплуатационные расходы), которые составляют неотъемлемую часть жизненного цикла сети.Как тип сети чистой среды, PON в настоящее время рассматривается большинством операторов как «лучшая технология, доступная в настоящее время» и лучше ориентированная на синхронизацию с будущей технологией оптического доступа, хотя капитальные затраты (капитальные затраты) могут быть несколько выше, чем это для однорангового доступа и доступа по медному проводу. Для выполнения требований, предъявляемых как операторами, так и пользователями, технология PON может развиваться в соответствии со следующими альтернативами:

1. Несмотря на сложность реализации из-за чрезмерных требований, предъявляемых к международной промышленности, можно расширить полосу пропускания на каждой отдельной длине волны до 10 Гбит / с.

2. Другой вариант — увеличить количество длин волн, то есть с 16 длин волн (CWDM) и 32 длин волн (DWDM) до 64 длин волн и 128 длин волн или более.

Тем не менее перекрестные помехи между каналами создают несколько проблем , особенно когда количество длин волн достигает определенного порога, что приводит к экспоненциальному увеличению стоимости. Следовательно, одна только технология WDM-PON не сможет полностью удовлетворить требования операторов / пользователей с точки зрения соотношения цены и качества.

В то время как PON обсуждается на протяжении десятилетий, только сегодня сетевые операторы серьезно развертывают эту захватывающую технологию и увеличивают ее проникновение (Pesavento & Kelsey, 1999). До недавнего времени развертывание PON сдерживалось темпами стандартизации протоколов, доступностью оборудования и стоимостью, консерватизмом при переходе к новым технологиям, неопределенностью нормативных требований, но, что наиболее важно, стоимостью прокладки нового волокна на всем пути к объектам клиентов. Однако движущей силой PON является резкое снижение стоимости развертывания оптоволокна в пространстве доступа за последние 10 лет.В середине 1990-х капитальные затраты на оптоволоконный доступ составляли около 7 500 долларов на абонента. Сегодня эта сумма упала до менее 2000 долларов и, как ожидается, в ближайшем будущем упадет до менее 1000 долларов на подписчика. Благодаря такому впечатляющему снижению капитальных затрат на доступ к оптоволокну, огромный барьер для оптоволоконного доступа к пользователю (FTTU) был фактически устранен.

Исследователи рынка рассматривают PON как быстрорастущий сегмент рынка (Ernhofer, 2006). По последним оценкам (Rashid, 2004), объем рынка в 2004 году составил около 525 миллионов долларов США, и ожидалось, что эта цифра вырастет до 2.15 миллиардов к 2008 году, что соответствует среднегодовым темпам роста в 42%. Особенно высокий рост прогнозируется для двух регионов: в частности, для Северной Америки, где большие объемы данных должны пересекать большие расстояния; и в Азии, где в ближайшие несколько лет появятся современные городские районы с совершенно новой инфраструктурой. Развертывание осуществляется в первую очередь известными операторами, предлагающими более широкий спектр улучшенных услуг для сохранения и увеличения своих доходов. Благодаря способности поддерживать как сегодняшние, так и будущие услуги, технология PON также является идеальным решением для участников рынка и потребителей.

ОСНОВНЫЕ УСЛОВИЯ

Асимметричная цифровая абонентская линия (ADSL): Технология передачи, состоящая из модемов, подключенных к медной витой паре, которые передают со скоростью от 1,5 Мбит / с до 8 Мбит / с в нисходящем направлении (к абоненту) и до 1,5 Мбит / с в восходящем направлении. , в зависимости от расстояния между линиями.

Broadband PON: Термин, используемый для обозначения всей системы, описанной в семействе G.983.x Рекомендаций ITU-T. Это включает в себя широкий спектр широкополосных услуг и выходит за рамки доступа через банкоматы.

Ethernet: Большое и разнообразное семейство компьютерных сетевых технологий на основе кадров, которые работают на многих скоростях (обычно 10, 100 или 1000 Мбит / с) для локальных сетей (LAN). Название происходит от физической концепции эфира. Он определяет ряд стандартов проводки и сигнализации для физических уровней с помощью средств доступа к сети на уровне управления доступом к среде передачи (MAC) / уровня канала данных и общего формата адресации. (Ethernet стандартизирован как IEEE802.3.)

Пассивная оптическая сеть Ethernet (EPON): Тип технологии PON, работающей по протоколу Ethernet. EPON применим для сетей, ориентированных на данные, а также для сетей передачи голоса, данных и видео с полным спектром услуг.

FTTH (Fiber To The Home): Форма волоконно-оптической связи, при которой оптический сигнал достигает жилого или офисного помещения конечного пользователя.

Окончание оптической линии (OLT): Конечная точка поставщика услуг пассивной оптической сети; размещается в центральном офисе или на головном конце волоконно-оптической системы.Также называется оптическим линейным терминалом.

Пассивная оптическая сеть (PON): 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, систему можно описать как сеть FTTx, которая обычно позволяет устанавливать соединение точка-точка или точка-множество точек 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.

Связь точка-множество точек (P2MP, PTMP или PMP): Относится к связи, которая осуществляется через определенный и особый тип многоточечного соединения, обеспечивая несколько путей из одного места в несколько мест.

SONET (синхронная оптическая сеть): Протокол для магистральных сетей, способных передавать на чрезвычайно высоких скоростях и позволяющий использовать полосу пропускания гигабитного уровня. Он был стандартизирован Американским национальным институтом стандартов (ANSI).

Услуги Triple-Play: Возможность оператора связи одновременно предоставлять приложения для передачи голоса, данных и видео. Типичный пример предложения triple-play может включать одну или несколько телефонных линий, высокоскоростное подключение к Интернету и телевизионные / видеосервисы (например, HDTV), предлагаемые одним и тем же поставщиком. Также называется пакетными услугами.

Новые технологии PON для преобразования оптоволоконных сетей

В настоящее время потоковое телевидение и потоковое видео по требованию являются основными драйверами увеличения пропускной способности для ваших абонентов.И вы можете добавить к этому контент и приложения, такие как видеонаблюдение, удаленное медицинское обслуживание, передачу видеофайлов, игры и другие, которые способствуют потребности абонентов в более высоких скоростях.

Операторы ищут способы удовлетворить потребности своих абонентов, не тратя огромные суммы на сетевую архитектуру. Под влиянием стремительного роста количества услуг, потребляющих полосу пропускания, и необходимости минимизировать затраты, архитектуры PON развивались, чтобы предоставлять операторам повышенные скорости и услуги.

Пассивная оптическая сеть (PON) — это сеть «последней мили», соединяющая оптоволокно и передающую данные по оптоволоконным кабелям. Поток данных PON впоследствии преобразуется в более традиционные услуги, такие как Ethernet и Wi-Fi, когда он достигает местоположения абонента. Сеть PON предлагает более высокую надежность и более низкую стоимость по сравнению с другими широкополосными архитектурами.

Дорожная карта

Исходная технология GPON могла поставить 2.5G в нисходящем направлении и 1,25G в восходящем направлении. Но с учетом спроса со стороны абонентов и их предполагаемой потребности в еще более высоких скоростях, технология GPON эволюционировала до NGPON 1 , следующего поколения сверхбыстрого широкополосного доступа. В то время как NGPON 1 имел возможность предоставлять услуги 10G для удовлетворения потребностей абонентов, он стал крупным вложением в инфраструктуру для операторов.

В 2010 году XG-PON стал стандартизированным, обеспечивая асимметричную полосу пропускания 10G / 2,5G.

В 2016 году отрасль перешла на XGS-PON (10G вниз / 10G вверх) , где XGS является аббревиатурой X для 10, G для Gig и S для синхронного.XGS-PON — это симметричная версия GPON с более высокой пропускной способностью. Это использовалось для областей с высокими требованиями к пропускной способности, таких как университеты и больницы, но операторы хотели чего-то большего (более быстрого) для своих бытовых клиентов.

Введите NG-PON2 (10G вниз / 10G вверх, 10G вниз / 2,5G вверх) , который был стандартизирован для включения асимметричного 10G / 2,5G и симметричного 10G / 10G, а также многоканальных и настраиваемых длин волн. NG-PON2 — это многоволновая система PON, которая хорошо сосуществует с GPON, XG-PON и XGS-PON.Его преимущество заключается в возможности увеличения до 80 Гбит / с за счет наложения восьми слоев NGPON1 10G поверх платформы NGPON2.

Увеличенная пропускная способность и гибкость NG-PON2 открывает новый диапазон возможностей для оптоволоконных сетей:

• NG-PON2 улучшает качество обслуживания клиентов, позволяя пользователям совместно использовать неиспользуемую общую часть пропускной способности. Оператор может гарантировать, что пропускная способность 1 Гбит / с всегда будет доступна для всех пользователей. А использование NG-PON2 может позволить пользователям увеличить выделенную полосу пропускания до 10 Гбит / с для ускорения таких действий, как загрузка HD-фильмов или резервное копирование данных в облачное хранилище.
• NG-PON2 может ускорить процесс предоставления большей пропускной способности большему количеству пользователей за счет развертывания глубоких оптоволоконных микроузлов для быстрого и экономичного охвата большего числа пользователей.

Преимущества NG-PON2 неоспоримы, и как таковая технология вносит множество необходимых изменений в отрасль. NG-PON2 ускорит потенциал роста за счет увеличения емкости и гибкости. Операторы также могут получить больше доходов за счет объединения нескольких услуг в одно волокно и снизить затраты, сохранив свои уже существующие инвестиции в оптоволокно.Путь обновления до NG-PON2 использует те же компоненты, что и текущие сети GPON, и просто накладывает новые активные компоненты поверх них.

NG-PON2 — это сетевая технология, которая на сегодняшний день поддерживает самый широкий круг абонентов и приложений. Развертывание уже стало реальностью на некоторых рынках.

Хотите узнать больше о XGS-PON и NG-PON2 ? Посмотрите это видео из нашей трансляции Tech Tuesday о том, как PON следующего поколения увеличит пропускную способность (и доход).