Файл: 2. Исследование основных аспектов практического применения технологии pon и ее перспективы 17.docx

Рисунок 1.2. - Передача информации в пассивной оптической сети
Примечание: сеть PON двунаправленная и для соответствующих услуг (VoD, Интернет и др.) может обеспечивать передачу информации в обе стороны.

Оптические сети обладают значительными преимущества перед сетями, построенными на основе обычного медного или коаксиального кабеля. Они обеспечивают гораздо более высокие скорости передачи данных на большие расстояния и при этом абсолютно нечувствительны к электромагнитным помехам и перекрестным наводкам.

Структурно любая пассивная оптическая сеть PON состоит из трех главных элементов (см. рисунок 1.3.).



Рисунок 1.3. - Принцип работы сети PON
1) оптического станционного терминала OLT (Optical Line Terminal);

2) пассивных оптических разветвителей (сплиттеров) с коэффициентом деления от 1:2 до 1:128;

3) оптического сетевого абонентского терминала ONT (Optical Network Terminal) (иногда используется название ONU – Optical Network Unit) [6].

Терминал OLT обеспечивает взаимодействие сети PON с внешними сетями, сплиттеры осуществляют разветвление оптического сигнала на участке тракта PON, а ONT имеют необходимые интерфейсы (в том числе – электрические) взаимодействия с абонентской стороны.

В одном волокне сетей PON для нисходящего и восходящего потоков задействуются разные длины волн (метод WDM).

Нисходящий (прямой) поток от центрального узла обычно имеет скорость STM-4/16 (0,622/2,5 Гбит/с) и передается по ОВ на длине волны 1550 нм до точки разветвления на пассивный оптический разветвитель, который делит этот поток на несколько (до 32 или до 64) потоков, поступающих на ONT, установленные в помещении абонентов.

Восходящие (обратные) потоки от абонентов на длине волны 1310 нм собираются с помощью технологии множественного доступа с временным разделением (TDMA) в агрегатный поток на скорости 622 Мбит/с. Конвертирование оптических сигналов в электрические и обратно осуществляется оборудованием ONT [7].

Для сетей PON разработан ряд стандартов (см. таблицу 1.1.).

Первым был стандарт PON на основе технологии ATM – A-PON. Затем появилась широкополосная PON – B-PON, допускающая динамическое распределение полосы в зависимости от типа приложений и поддерживающая интерфейсы SDH, ATM, FE, GE, E1, Ethernet (10/100Base-TX) и телефонию (FXS).

Таблица 1.1. – Сравнение различных технологий PON

Технология PON	APON	BPON	EPON (GEPON)	GPON
Стандарт	ITU G.983.1	ITU G.983.x	IEEE 802.3 ah	ITU G. 984.X
Скорость передачи, прямой поток, Мбит/с	155	622	1244	2488
Скорость передачи, обратный поток, Мбит/с	155	155	1244	1244
Максимальное число абонентских узлов на одно волокно	32	32	32	64
Максимальный радиус сети, км	20	20	20	60

---

Архитектура сети PON строится на основе комбинации возможных элементарных топологий (см. рисунок 1.4.): звезды, последовательной цепи (шины) или дерева.



Рисунок 1.4. - Топологии сетей PON:

а) звезда;

б) шина,

в) дерево

Решения построенные на основе технологии гигабитной пассивной оптической сети GPON при прочих равных затратах на установку оборудования значительно снижают расходы на дальнейшую эксплуатацию. Следственно уменьшают стоимость владения, что, безусловно, является не маловажным фактором.

Связано это с тем, что в этой технологии используются в основном пассивные компоненты, не нуждающиеся в отдельном питании, но при этом соответствующие самым последним требованиям к сетям передачи данных.

В настоящее время всё чаще продвигаются услуги, технологически требующие высокой скорости передачи данных. Оборудование PON соответствует и превосходит все эти современные требования.

Основными преимуществами технологии PON для клиентов являются (см. таблицу 1.2.).

Таблица 1.2. – Основные преимущества технологии PON [8]

Преимущество	Характеристика
Скорость	Оптическое волокно обладает огромной полосой пропускания, поэтому скорость и качество передачи данных выгодно отличается от других технологий
Надежность	Оптоволоконный кабель устойчив к электромагнитным воздействиям, не является источником электромагнитных волн, привлекателен по массовогабаритным параметрам и защищен от несанкционированного доступа.
Гибкость	Технология PON позволяет осуществлять настройку оборудования в соответствии с индивидуальными потребностями клиента и предоставлять именно тот уровень сервиса, который ему требуется. Внедрение технологии PON позволяет сохранить преимущества традиционных услуг, дополнив их новым качеством.

Благодаря строительству новой сети становится возможной полномасштабная реализация концепции предоставления услуг телефонии, доступа в Интернет и интерактивного телевидения по оптическому кабелю из одной (в данном случае оптической) розетки.

---

---

1.3. Использование технологии PON в сетях доступа

Стремительное внедрение сетевых технологий в повседневную жизнь человека, привело к тому, что сегодня это уже хорошо отлаженная система, включающая в себя Интернет, телефонию, и телевидение, все составляющие которой работают синхронно, не мешая друг другу [9].

Быстрому развитию сетей Ethernet способствовало внедрение технологии пассивных оптических сетей (PON -passive optical network).

Использование оптоволоконного кабеля позволило резко увеличить как скорость, так и качество передачи информации.

При эксплуатации оптоволоконный кабель не имеет побочных явлений, ухудшения качества сигнала на расстоянии, перегрева провода. Достоинство оптоволокна - невозможность влияния на передаваемый сигнал, поэтому ему не нужен экран, блуждающие токи на него не действуют [10].

Сети доступа, построенные на основе технологии PON, относительно недороги, так как позволяют экономить на кабельной инфраструктуре за счет сокращения суммарной протяженности оптических волокон и меньшего количества электрических передатчиков и приемников на центральном узле.

Архитектура сетей PON построена на двух видах распределения волокон в сети: разделенном и централизованном (см. рисунок 1.5. и 1.6.).



Рисунок 1.5. - Схема PON с разделенным распределением волокон



Рисунок 1.6. - Схема PON с централизованным распределением волокон


В оптических сетях доступа используются следующие топологии:

1. 
   Топология «точка-точка».
   

Рисунок 1.7. - Топология «точка-точка»
Топология «точка-точка» (P2P - point-to-point) не накладывает ограничения на используемую сетевую технологию. P2P может быть реализована как для любого сетевого стандарта, так и для нестандартных решений, например, оптические модемы. С точки зрения безопасности и защиты передаваемой информации при соединении P2P обеспечивается максимальная защищенность абонентских узлов.

---

2. 
   Топология «кольцо».
   

Рисунок 1.8. - Топология «кольцо»
Данная топология положительно зарекомендовала себя в городских телекоммуникационных сетях, но имеет некоторые недостатки в сетях доступа. Если при построении городской магистрали расположение узлов планируется на этапе проектирования, то в сетях доступа заранее неизвестно где, когда и сколько абонентских узлов будет установлено.

На практике часто такие петли совмещаются в одном кабеле, приводя к появлению колец, похожих больше на ломаную - «сжатых» колец, что значительно снижает надежность сети. Следовательно, главное преимущество кольцевой топологии сводится к минимуму [11].

3. 
   Топология «дерево с активными узлами».
   

Рисунок 1.9. - Топология «дерево с активными узлами»
«Дерево с активными узлами» - экономичное решение с точки зрения использования волокна, которое хорошо вписывается в рамки стандарта Ethernet с иерархией по скоростям от центрального узла к абонентам 1000/100/10 Мбит/с (1000Base-LX, 100Base-FX, 10Base-FL). Но в каждом узле дерева необходимо активное устройство. Оптические сети доступа Ethernet, преимущественно использующие данную топологию, относительно недороги. Основной их недостаток -наличие на промежуточных узлах активных устройств, требующих индивидуального питания [12].

4. 
   Топология «дерево с пассивным оптическим разветвлением».
   

Рисунок 1.10. - Топология «дерево с пассивными узлами»
Суть логической топологии «точка-многоточка» (P2MP -point-to-multipoint), которая положена в основу технологии PON, состоит в том, что к одному порту центрального узла можно подключать целый волоконно-оптический сегмент древовидной архитектуры, охватывающий десятки абонентов. Главное преимущество данной топологии - в промежуточных узлах дерева устанавливаются компактные, полностью пассивные оптические разветвители (сплиттеры), не требующие питания и обслуживания. Данный вид топологии наиболее гибкий, обладает таким качеством как масштабируемость.

---