Файл: Подп и дата.docx

Рисунок 1 – Основные элементы архитектуры PON и принцип действия
Прямой поток
Прямой поток на уровне оптических сигналов, является широковещательным. Каждый ONT, читая адресные поля, выделяет из этого общего потока предназначенную только ему часть информации. Фактически, мы имеем дело с распределенным демультиплексором.
Обратный поток
Все абонентские узлы ONT ведут передачу в обратном потоке на одной и той же длине волны, используя концепцию множественного доступа. Для того, чтобы исключить возможность пересечения сигналов от разных ONT, для каждого из них выделяется свой тайм-слот или устанавливается свое индивидуальное расписание по передаче донных с учетом поправки на задержку, связанную с удалением данного ONT от OLT. Эту задачу решает протокол TDMAMAC для стандарта BPON, протокол МРСР для EPON.

2.3 Архитектура сетей PON

Распределительная сеть доступа PON, основанная на древовидной волоконной кабельной архитектуре с пассивными оптическими разветвителями на узлах, возможно, представляется наиболее экономичной и способной обеспечить широкополосную передачу разнообразных приложений. При этом архитектура PON обладает необходимой эффективностью наращивания, как узлов сети, так и пропускной способности в зависимости от настоящих и будущих потребностей абонентов.

Строительство сетей доступа в настоящее время главным образом идет по четырем направлениям :сети на основе существующих медных телефонных пар и технологии xDSL;

гибридные волоконно-коаксиальные сети (HFC);
беспроводные сети;
волоконно-оптические сети.

Использование постоянно совершенствующихся технологий xDSL – это самый простой и недорогой способ увеличения пропускной способности существующей кабельной системы на основе медных витых пар. Для операторов, когда требуется обеспечить скорость до 1-2 Мбит/c такой путь, является наиболее экономичным и оправданным. Однако, скорость передачи до десятков мегабит в секунду на существующих кабельных системах, с учетом больших расстояний (до нескольких км) и низкого качества меди, представляется непростым и достаточно дорогим решением. Другое традиционное решение – гибридные волоконно-коаксиальные сети (HFC, Hybrid Fiber-Coaxial). Подключение множества кабельных модемов на один коаксиальный сегмент приводит к снижению средних затрат на построение инфраструктур сети в расчете на одного абонента и делает привлекательным такие решения. В целом же здесь сохраняется конструктивное ограничение по полосе пропускания. Беспроводные сети доступа могут быть привлекательны там, где возникают технические трудности для использования кабельных инфраструктур. Беспроводная связь по своей природе не имеет альтернативы для мобильных служб. В последние годы наряду с традиционными решениями на основе радио- и оптического Ethernet доступа, все более массовой становится технология WiFi, позволяющая обеспечить общую полосу до 10 Мбит/c и в ближайшей перспективе до 50 Мбит/c. Следует отметить, что для трех перечисленных направлений дальнейшее увеличение пропускной способности сети связано с большими трудностями, которые отсутствуют при использовании такой среды передачи, как волокно. Таким образом, единственный путь, который позволяет заложить способность сети работать с новыми приложениями, требующими все большей скорости передачи – это прокладка оптического кабеля (ОК) от центрального офиса до дома или до корпоративного клиента. И еще 5 лет назад он считался крайне дорогим. Однако в настоящее время благодаря значительному снижению цен на оптические компоненты этот подход стал актуален. Сегодня прокладывать ОК для организации сети доступа

стало выгодно и при обновлении старых, и при строительстве новых сетей доступа. При этом имеется множество вариантов выбора волоконно-оптической технологии доступа. Наряду со ставшими традиционными решениями на основе оптических модемов, оптического Ethernet, технологии Micro SDH появились новые решения с использованием архитектуры пассивных оптических сетей PON.
2.4 GPON
Технология GPON входит в семейство технологий пассивных оптических сетей доступа PON. Технологию специфицировано в рекомендации ITU-T G. 984. Среди других технологий PON можно выделить устаревшие: APON, BPON, EPON; и конкурирующую GEPON. GEPON является стандартом IEEE, и в основном присутствует на азиатских рынках, в глобальном измерении преимущество предоставлено GPON. Среди преимуществ GPON можно отметить наибольшую скорость, синхронный формат кадра, интеграция с ATM и TDM технологиям и определены планы развития.

Сеть GPON состоит из:

Станционного терминала OLT (англ. Optical Line Terminal), который содержит в себе определенное количество портов GPON (типично от 4 до 112) и порты Gigabit Ethernet или 10 Gigabit Ethernet для подключения к транспортной IP сети.
Абонентского терминала ONT (Optical Network Terminal). ONT может быть рассчитанным на одного пользователя и иметь порты Ethernet, POTS и RF TV, или на группу пользователей, или на организацию, и иметь порты Ethernet, xDSL, POTS, E1, RF TV.

Полностью пассивной оптической распределительной сети между ними, которая состоит из сплитеров с коэффициентом разделения от 1:2 до 1:64, что расположены централизовано или распределено.

Передача с OLT ведется на длине волны 1490 нм со скоростью 2,5 Гбит/с, а прием — на длине волны 1310 нм со скоростью 1,25 Гбит/сек. Таким образом обеспечивается работа системы по одному волокну по принципу WDM. Асимметричность скоростей потока обусловлена характером трафика нисходящего пролив (закачка файлов, передача видео).

Технологии APON, EPON, GPON

Сравнение технологий APON, EPON, GPON представлено в таблице 1
Таблица 1 Cравнение технологий APON, EPON, GPON

Характеристики		APON		EPON	GPON
Институты стандартизации		ITU – T SG15/F$AN		IEEE/EFMA	ITU –T SG15/F$AN
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 Мбит/c		155/155 622/155 622/622		1000/1000	1244/155,622,1244 2488/622,1244,2488
Базовый протокол		ATM		Ethernet	$OH
Линейный код		NRZ		8B/10B	NRZ
Максимальный радиус сети, км		20		20(>20)	20
Максимальное число абонентских узлов на одно волокно		32		16	64(128)
Приложения		Любые		Ip, данные	Любые
Коррекция ошибок FEC		Предусмотрено		Нет			Необходима
Длины волн прямого/обратного потоков, нм		1550/1310 (1480/1310)		1550/1310 (1310/1310)			1550/1310 (1480/1310)
Динамическое распределение полосы		Есть		Нет			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	Высока		Низкая			Высока

Примечания:

1 – обсуждается в проекте.

2– стандарт допускает наращивание сети до 128 ONT.

3– допускается передача в прямом и обратном направлении на одной и той же длине волны.

4– осуществляется на более высоких уровнях.

Достоинства GPON:

-использование «гигабитного режима инкапсуляции» GEM для подключения любого клиента к GPON;

-поддержка как симметричных, так и анти симметричных скоростей передачи данных (в восходящем и нисходящем потоке);

-поддержка до 256 логических ONT на одну длины волны;

-механизм распределения полосы пропускания в восходящем потоке с помощью маркеров (указателей) в нисходящем потоке;

-реконфигурируемое число защитных битов на ONT;

-новый способ автоматического и периодического обнаружения ONT;

-автоматическое масштабирование при обнаружении дрейфа окна ONT;

-защита каждого ONT-соединения с помощью алгоритма AES;

-большое число различных состояний и отчетов от абонентских узлов (ONT) центральному (OLT);

-выделенные каналы OAM;

-контроль соглашений об уровне услуг (SLA – ServiceLevelAgreement), распределение полосы пропускания в каждом канале.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 14

Основные топологии оптических сетей доступа

Существуют четыре основные топологии построения оптических сетей доступа: «точка-точка», «кольцо», «дерево с активными узлами», «дерево с пассивными узлами».

Точка-точка (P2P)

Топология P2P (рис.2) не накладывает ограничения на используемую сетевую технологию. P2P может быть реализована как для любого сетевого стандарта, так и для нестандартных (proprietary) решений, например оптические модемы. С точки зрения безопасности и защиты передаваемой информации при соединении P2P обеспечивается максимальная защищенность абонентских узлов. Поскольку ОК нужно прокладывать индивидуально до абонента, этот подход является наиболее дорогим и привлекателен в основном для крупных абонентов.

Рисунок 2 – Топология «точка-точка».

Кольцо

Кольцевая топология (рис.2.2) на основе SDH положительно зарекомендовала себя в городских телекоммуникационных сетях. Однако в сетях доступа не все обстоит также хорошо. Если при построении городской магистрали расположение узлов планируется на этапе проектирования, то в сетях доступа нельзя заранее знать где, когда и сколько абонентских узлов будет установлено. При случайном территориальном и временном подключении пользователей кольцевая топология может превратится в сильно изломанное кольцо с множеством ответвлений, подключение новых абонентов осуществляется путем разрыва кольца и вставки дополнительных сегментов. На практике часто такие петли совмещаются в одном кабеле, что приводит к появлению колец, похожих больше на ломаную – “сжатых” колец (collapsedrings), что значительно снижает надежность сети. Фактически, главное преимущество кольцевой топологии сводится к минимуму.