- •Теоретический
- •СодержаниеСодержание::
- •1 История развития
- •1 История развития
- •Знаменательным для пассивных оптических сетей стал 1998 г. Международный союз электросвязи (ITU-T) принял
- •Технология APON (G.983) предусматривает передачу в сети PON ячеек ATM со скоростью 155
- •Образованный в 2001 г. альянс EFMA (Ethernet in the First Mile Alliance) начал
- •Одновременно совершенствуется еще одна разновидность PON - Gigabit PON (GPON), оформленная как рекомендацииG.984.x.
- •2 Предназначение PON
- •Требования к услугам в пределах одной сети доступа могут сильно меняться от абонента
- •Поиск рентабельного решения для наиболее часто встречающегося в жизни случая – случае абонентов
- •PON – это современная технология широкополосного мультисервисного множественного доступа по оптическому волокну древовидной
- •Основные требования стандарта PON G.983
- •В соответствии со стандартом G.983.1 один волоконно- оптический сегмент сети PON может охватить
- •Оптический сетевой
- •Восходящие потоки от абонентов идут на длине волны 1310 нм с использованием протокола
- •3 При самой совершенной концепции FTTH (волокно до квартиры) каждый абонент становится терминальным.
- •Основные черты технологии PON :
- •3 Топология и архитектура PON
- •Типовая технология – микро SDH. "Кольцо” Абонентский
- •Кольцевая топология (Рисунок1.3.1) на основе SDH положительно зарекомендовала себя в городских телекоммуникационных сетях.
- •"Точка-точка" (P2P)
- •Топология P2P — точка-точка (Рисунок 1.3.2) не накладывает ограничения на используемую сетевую технологию.
- •Типовая технология – Ethernet 10/100/1000.
- •Дерево с активными узлами – это экономичное с точки зрения использования волокна решение(Рисунок
- •"Дерево с пассивным оптическим
- •Решения на основе архитектуры PON (Рисунок 1.3.4) используют логическую топологию "точка-многоточие" P2MP (point-to-multipoint),
- •PON позволяет экономить на кабельной инфраструктуре, за счет сокращения суммарной протяженности оптических волокон,
- •Архитектура PON
- •Для передачи потока информации от OLT к ONT – прямого(нисходящего) потока используется длина
- •Интерфейсы подключения
- •Прямой (исходящий) поток на уровне оптических сигналов, является широковещательным.
- •4 Преимущества и недостатки PON
- •Активные устройства устанавливаются только у провайдера и абонента. В сетях PON эти устройства
- •Для передачи потока к абоненту (downstream) и от него(upstream) задействуется одно или два
- •Передача данных осуществляется синхронизированными интервалами. Для синхронизации и настройки уровней мощности выделяется дополнительный
- •Основные преимущества технологии PON:
- •Преимущества архитектуры PON:
- •Недостатки PON:
- •1 APON
- •1APON
- •В марте 2001 года появляется рекомендация G.983.3,закрепляющая понятие BPON - расширенный стандарт APON
- •APON допускает динамическое распределение полосы DBA(dynamic bandwidth allocation) между различными приложениями и различными
- •Характеристика
- •Надежность и резервирование в APON
- •Уже в первой рекомендации G.983.1 обсуждался вопрос
- •1 Частичное резервирование со стороны центрального узла
- •2 Частичное резервирование со стороны абонентского узла
- •Разветвитель 1 x M
- •3 Полное резервирование
- •Основной канал (активен)
- •Протокол взаимодействия центрального и абонентских узлов APON MAC
- •В процессе установления соединения запускается процедура ранжирования (ranging), которая включает в себя:
- •Ранжирование по расстоянию
- •Ранжирование с ONT(который прописан в реестре OLT) происходит каждый раз при включении ONT.
- •С учетом того, что расстояния OLT-ОNT могут изменяться в больших пределах (стандарт G.983.1
- •После того, как ранжирование по расстоянию выполнено, OLT на основании прописанных услуг для
- •Ранжирование по мощности
- •Подстройка порога срабатывания фотоприемника OLT происходит каждый раз при получении нового пакета ATM
- •Синхронизация
- •Метод приема данных с синхронизацией по преамбуле принято называть асинхронным.
- •Структура потоков данных
- •Протокол APON MAC основан на механизме запрос/разрешение.
- •Прямой поток
- •Обратный поток
- •Multi Burst Slot
- •56 байт
- •2EPON
- •Главным минусом Ethernet считался лежащий в
- •Сегодня решения на основе Ethernet стали наиболее универсальными. Сети Ethernet получили самое большое
- •Когда Ethernet взял на вооружение массу новых стандартов и протоколов, возник резонный вопрос,
- •Комиссия EFM 802.3ah должна стандартизировать три разновидности решения для сети доступа:
- •Как и стандартный Gigabit Ethernet, EPON имеет номинальную битовую скорость в линии 1250
- •Основные сведения стандарта IEEE 802.3ah
- •Принцип действия EPON
- •Подключение к Пользователи магистрали
- •Тайм-слот
- •Прямой поток
- •Обратный поток
- •Все ONT путем передачи служебных кадров синхронизируются по единой временной шкале центрального узла
- •Форматы кадров EPON
- •При прохождении кадров Ethernet через сеть EPON не происходит их фрагментации. Преамбула стандартного
- •На рисунке присутствуют гиперссылки
- •На рисунке присутствуют гиперссылки
- •На рисунке присутствуют гиперссылки
- •Кадр данных IEEE P802.3ah
- •DA (destination address) – поле 6 байт, указывает MAC-адрес станции назначения. Это может
- •SOP (start of packet) – поле 1 байт, указывает на начало кадра.
- •L/T – поле 2 байта, для управляющего кадра поле содержит значение 0x8809. Именно
- •Протокол MPCP
- •Протокол MPCP имеет два режима работы:
- •Режим инициализации
- •3 Только незарегистрированные узлы ONT могут отвечать на GATE. Когда незарегистрированный узел ONT
- •Поскольку несколько незарегистрированных ONT одновременно могут попытаться зарегистрироваться и ответить своими сообщениями REPORT
- •Нормальный режим
- •3 Узел ONT, получив сообщение GATE (unicast), убеждается, что оно адресовано ему, и
- •Общая среда и соединение "точка-точка"
- •Полнодуплексное соединение Ethernet позволило ликвидировать ограничение по расстоянию, связанное с максимальным допустимым диаметром
- •Работа подуровня эмуляции основана на вставляемых в преамбулу кадров Ethernet тегах c уникальными
- •Комбинированная эмуляция P2PE и SME - чтобы обеспечить оптимальную работу, в EPON предусмотрено
- •EPON и QoS
- •Не смотря на то, что доступ в Internet достаточно важен, возможно наиболее важен,
- •3 GPON
- •GPON базируется на стандарте ITU-T G.704.1 GFP (generic framing protocol, общий протокол кадров),
- •4 Сравнительный анализ технологий
- •Содержание ►
- •В России пока работают лишь два поставщика PON- оборудования. Это "Телеком Транспорт"–московский дистрибьютор
- •Система TERAWAVE
- •INT(Integrated Network Terminal)-интегрированный сетевой терминал–устройство, работающее индивидуально как концентратор доступа: может находится как
- •Система TERAWAVE в составе одного OLT и нескольких ONT базируется на внутренней PON-архитектуре.
- •Особенности системы TERAWAVE
- •Центральный узел PON OLT
- •Шасси TW-600 OLT
- •Архитектура основана на распределенной коммутационной фабрике с двунаправленной 1,25 Гбит/с шиной.
- •Шасси TW-060 OLT
- •Сетевые терминалы ONT/INT
- •Оборудование ONT/INT бывает следующее:
- •Шасси TW-100 ONT/INT
- •Шасси TW-200 ONT, TW-202 ONT
- •ШассиTW-300ONT/INT
- •Шасси TW-400 ONT/INT
- •Сетевая система управления TMS
Разветвитель 1 x M |
канал |
OLT |
|
LT |
ONT-2 |
|
Разветвитель 1 x M Разветвитель 1 x M
ONT |
LT-2 |
LT-1 |
LT-2 |
LT |
Рисунок 2.1.2 – Частичное резервирование в APON со стороны абонентского узла
◄ |
Содержание |
► |
3 Полное резервирование
Система устойчива как к выходу из строя приемо- передающего оборудования OLT и ONT, так и к повреждению любого участка волоконно-оптической кабельной системы.
Информационные потоки на ONT генерируются одновременно обоими узлами LT-1 и LT-2 и передаются в два параллельных канала. На OLT только одна версия двух копий сигналов передается дальше на магистраль. Аналогично происходит дублирование трафика в прямом потоке, и аналогично ONT передает далее на пользовательские интерфейсы только одну копию входного сигнала.
При повреждении волокна или приемо-передающих интерфейсов переключение на резервный канал будет очень быстрым и не приведет к прерыванию связи. Здесь также, как и во втором варианте не обязательно подключать все абонентские узлы по резервному каналу(Рисунок 2.1.3).
◄
Содержание
►
Основной канал (активен)
OLT |
LT-1 |
LT-2 |
ONT-1
LT-2 
ONT-2
LT-2 
LT-1 
ONT-3
Резервный канал (выключен)
LT-1 
ONT-4
Рисунок 2.1.3 – Полное резервирование системы PON
◄ |
Содержание |
► |
Протокол взаимодействия центрального и абонентских узлов APON MAC
Взаимодействие абонентского узла с центральным начинается с установления соединения.
После чего происходит передача данных. Все это выполняется в соответствии с протоколом APON MAC. Протокол MAC для систем доступа APON решает три задачи:
•исключение коллизий между передачами в обратном потоке;
•четкое, эффективное, динамическое деление полосы обратного потока;
•поддержание наилучшего согласования для транспорта приложений, инициированных конечными пользователями.
◄
Содержание
►
В процессе установления соединения запускается процедура ранжирования (ranging), которая включает в себя:
•ранжирование по расстоянию;
•ранжирование по мощности;
•синхронизацию.
◄
Содержание
►
Ранжирование по расстоянию
Ранжирование по расстоянию (distance ranging) – это определение временной задержки, связанной с удалением ONT от OLT – выполняется на этапе регистрации абонентских узлов, и требуется для того, чтобы обеспечить безколлизионный транспорт и создать единую синхронизацию в обратном потоке.
Сначала администратор сети заносит в OLT данные о новом ONT, его серийный номер, параметры предоставляемых абоненту услуг.
Затем после физического подключения к сети PON этого абонентского узла и включении питания на нем, центральный узел начинает процесс ранжирования.
◄
Содержание
►
Ранжирование с ONT(который прописан в реестре OLT) происходит каждый раз при включении ONT. При выключении и включении питания на OLT ранжирование происходит со всеми зарегистрированными ONT.
ОLT, посылая сигнал ранжируемому ONT, слушает отклик от него и на основании этого вычисляет временную задержку на двойном пробеге RTT (round trip time), затем в прямом потоке передает ONT вычисленное значение.
На основании этого абонентский узел ONT вносит соответствующую задержку, которая предшествует началу отправки кадра в обратном потоке.
Абонентские узлы, находящиеся на разном расстоянии будут вносить разные задержки. При этом одинаковой по всем абонентским узлам будет сумма вносимой аппаратной задержки и задержки распространения светового сигнала по оптическому пути от ONT к OLT.
◄
Содержание
►
С учетом того, что расстояния OLT-ОNT могут изменяться в больших пределах (стандарт G.983.1 определяет диапазон 0–20 км), оценим возможные вариации задержки.
Если учесть, что скорость света в волокне составляет 2х105 км/c, то приросту расстояния OLT-ONT на 1 км будет соответствовать увеличение времени задержки на двойном пробеге на 10мкс. Для расстояния 20 км RTT (время двойного пробега)составит 0,2 мс. Фактически это минимальное теоретическое время, которое требуется OLT, чтобы выполнить ранжирование с одним ONT.
Ранжирование по расстоянию большего числа абонентских узлов происходит последовательно и требует пропорционального возрастания суммарного времени ранжирования. В течение этого времени обратный поток не может использоваться для передачи данных другими ONT.
◄
Содержание
►
После того, как ранжирование по расстоянию выполнено, OLT на основании прописанных услуг для каждого ONT с использованием протокола МАС принимает решение какому абонентскому узлу передавать в каждом конкретном временном слоте.
Общая задержка при отправлении кадра в обратный поток вносится не только конечным временем распространения сигнала по волокну, но и элементами электроники OLT и ONT. Поэтому на этапе передачи данных OLT сообщает ONT о небольших подстройках задержки, вносимой в обратный поток – микроранжирование.
В основе инициализации сети PON лежат три процедуры:
•определение расстояний от OLT до разных ONT(distance ranging);
•синхронизация всех ONT (clock ranging);
•определение при приеме на OLT интенсивностей оптических сигналов от разных ONT (power ranging).
▲ |
◄ |
Содержание |
► |
Ранжирование по мощности
Ранжирование по мощности (power ranging) – изменение порога дискриминации фотоприемника с целью повышения его чувствительности или во избежании его нежелательного насыщения.
Поскольку ONT удалены на разные расстояния от OLT, то и вносимые потери в оптические сигналы, при распространении по дереву PON будут разными.
Это может привести к нарушению работы фотоприемников из-за слабости сигнала либо из-за перегрузки.
Возможны два варианта выхода из сложившейся ситуации – либо подстраивать мощность передатчиков ONT, либо подстраивать порог срабатывания на фотоприемнике OLT. Второй вариант был выбран как более надежный и простой в управлении.
◄
Содержание
►
