Кодирование

1) NRZ (Non Return to Zero)

Потенциальный код без возвращения к нулю.

Метод NRZ прост в реализации, обладает хорошей распознаваемостью ошибок (из-за двух резко отличающихся потенциалов), но не обладает свойством самосинхронизации. При передаче последовательности единиц или нулей сигнал на линии не изменяется, из-за этого приемник лишен возможности определять по входному сигналу моменты времени, когда нужно в очередной раз считывать данные. Поэтому при высоких скоростях обмена данными и длинных последовательностях единиц или нулей небольшое рассогласование тактовых частот может привести к ошибке в целый такт и, соответственно, считыванию некорректного значения бита.

2) 8B/10B

В логическом коде 8B/10B 8 бит кодируются 10-битным символом. Код обладает 4-кратной избыточностью (2⁸=256; 2¹⁰=1024),так как 256 возможных входных значений кодируются 1024 выходными.

Этот код обеспечивает стабильное соотношение нулей и единиц в выходном потоке, не зависящем от входных данных.

Доступ в канал (tdma и csma/cd)

TDMA – метод доступа в канал основанный на временном мультиплексировании. В данном случае принцип работы будет такой: весь канал делится на временные слоты. OLT в каждом фрейме посылает указание ONU в каком временном слоте ему отсылать свой фрейм. То есть одному входящему фрейму соответствует не более одного исходящего.

CSMA/CD – метод доступа в канал с контролем несущей и обнаружением коллизий. ONU прослушивает канал, если канал занят то он посылает в нее jam signal чтобы дать понять другим ONU, что канал занята и ждет в течении случайного промежутка времени (backoff delay) перед тем как снова попробовать передать фрейм.

Топологии

Существует 3 основные топологии, применяемые в технологии PON: дерево, кольцо и шина.

ONT (optical network terminal в терминологии ITU-T), также называют ONU (optical network unit в терминологии IEEE)

Точкой обозначены сплиттеры (разветвители). На рисунках представлены 1:N сплиттеры. Однако возможно применение и 2:N сплиттеров.

Объединители только с одним входом называются разветвителями (splitter), с одним выходом - смесителями (combiner).

Различные возможные топологии построения сети:

1. Tree PON

Топология дерево (топологии "точка-многоточка" P2MP (point-to-multipoint))

К одному порту центрального узла(OLT) можно подключать целый волоконно-оптический сегмент древовидной архитектуры, охватывающий десятки абонентов. При этом в промежуточных узлах дерева устанавливаются компактные, полностью пассивные оптические разветвители (сплиттеры), не требующие питания и обслуживания.

Все абонентские узлы являются терминальными, и отключение или выход из строя одного или нескольких абонентских узлов никак не влияет на работу остальных.

Древообразная топология является очень гибкой с точки зрения потенциального развития и расширения абонентской базы. Потенциальные проблемы могут быть связаны со сложностью оптических измерений, особенно со станционной стороны.

2. Ring PON

Топология кольцо обеспечивает встроенное резервирование и оптимальна по количеству волоконных кабелей по сравнению с топологией "звезда", однако ее минусом является сложность наращивания сети. Абонентские узлы, подключенные к сплиттеру в соответствии с топологией "звезда", решают эту проблему.

3. Bus PON

Шинная топология может использоваться, если дома абонентов находятся на одной линии вдоль оптической магистрали. Схема достаточно экономичная, но она предполагает очень большую разность выходных мощностей оптических разветвителей (типа 1/99, 3/97 и т.п.), что достаточно сложно технологически реализовать с хорошей точностью. Она реально может применяться только при «линейном» расположении пользователей вдоль магистрали и только при небольшом количестве каскадов, иначе потери в разветвителях станут сильно ограничивать дальность передачи.

ONU и OLT

OLT (Optical Line Termation) подключается к коммутируемой сети через стандартизированные интерфейсы. OLT состоит из 3 основных частей:

1. Service shell

2. Cross-connect shell

3. PON core shell

PON core shell состоит из двух частей, функции адаптации к среде (лазеры, разъемы итд) и функции PON TC (объединение в фреймы, MAC, управление ONU итд).

Cross-connect shell обеспечивает соединение между PON core shell и service shell.

Service shell обеспечивает адаптацию к коммутируемой сети.

Структура ONU (Optical network unit) похожа на структуру OLT. Но если ONU оперируется только с одним интерфейсом PON то отсутствует функция кросс-коннекта. Основные функции ONU является мультиплексирования/демультиплексирования и адаптации к коммутируемой сети (чаще всего витая пара).

Кабели

Все оптоволоконные кабели делятся на следующие категории:

• OM1 – многомодовый кабель, коэффициент широкополосности (ширина полосы пропускания многомодового световода длиной 1 км, зависит от длины волн) равен 200 и 500 для длин волн 850 и 1300 нм соответственно, затухания равны 3.5 и 1.5 для 850 и 1300 нм соответственно

• OM2 – многомодовый, коэффициент широкополосности равен 500 и 500, затухания 1.5 и 3.5

• OM3 – многомодовый, коэффициент широкополосности равен 1500 и 2000, затухания 1.5 и 3.5

• OM4 – многомодовый, коэффициент широкополосности равен 3500 и 4700, затухания 1.5 и 3.5

• OS1 – одномодовый, коэффициент широполосности не определен, затухания равны 1.0 для длин волн 1310 и 1550

• OS2 – одномодовый, коэффициент широполосности не определен, затухания равны 0.4

В PON используются только одномодовые кабели.