УМК Компьютерные сети ч 1 (для студентов)3 / Технология PON

4.2.4 Метод доступа PON

PON (пассивные оптические сети) — это семейство быстро развивающихся, наиболее перспективных технологий широкополосного мультисервисного доступа по оптическому волокну. Суть технологии PON вытекает из ее названия и состоит в том, что ее распределительная сеть строится без использования активных компонентов: разветвление оптического сигнала в одноволоконной оптической линии связи осуществляется с помощью пассивных разветвителей оптической мощности — сплиттеров. Данная технология подразделяется на три разновидности BPON, EPON и GPON, каждая из которых имеет свои особенности.

Структурно любая пассивная оптическая сеть состоит из трех главных элементов — станционного терминала OLT, пассивных оптических сплиттеров и абонентского терминала ONT. Терминал OLT обеспечивает взаимодействие сети PON с внешними сетями, сплиттеры осуществляют разветвление оптического сигнала на участке тракта PON, а ONT имеет необходимые интерфейсы взаимодействия с абонентской стороны.

Для передачи прямого и обратного канала используется одно оптическое волокно, полоса пропускания которого динамически распределяется между абонентами, или два волокна в случае резервирования. Нисходящий поток (downstream) от центрального узла к абонентам идет на длине волны 1490 нм. Восходящие потоки (upstream) от абонентов идут на длине волны 1310 нм с использованием протокола множественного доступа с временным разделением (TDMA). Скорость передачи информации в сумме для всех абонентов для нисходящего потока составляет 2.488 Гбит/с (GPON) и 1.244 Гбит/с (EPON). Скорость передачи информации в сумме для всех абонентов для восходящего потока составляет 155 Мбит/с, опционально 1.244 Гбит/с для технологии GPON и EPON.

Для построения PON используется топология «точка – многоточие» и сама сеть имеет древовидную структуру. Каждый волоконно-оптический сегмент подключается к одному приемопередатчику в центральном узле (в отличие от топологии “точка-точка”), что также дает значительную экономию в стоимости оборудования. Один волоконно-оптический сегмент сети PON может охватывает до 32 абонентских узлов в радиусе до 20 км для технологий EPON/BPON и до 37 км для технологии GPON. Каждый абонентский узел рассчитан на обычный жилой дом или офисное здание и в свою очередь может охватывать сотни абонентов. Все абонентские узлы являются терминальными, и отключение или выход из строя одного или нескольких абонентских узлов никак не влияет на работу остальных.

Центральный узел может иметь сетевые интерфейсы ATM, SDH (STM-1), Gigabit Ethernet для подключения к магистральным сетям. Абонентский узел может предоставлять сервисные интерфейсы 10/100Base-TX, FXS (2, 4, 8 и 16 портов для подключения аналоговых ТА), E1, цифровое видео, ATM (E3, DS3, STM-1c).

Стандарты:

• ITU-T G.983

  • APON (ATM Passive Optical Network).

  • BPON (Broadband PON)

• ITU-T G.984

  • GPON (Gigabit PON)

• IEEE 802.3ah

  • EPON или GEPON (Ethernet PON)

• IEEE 802.3av

  • 10GEPON (10 Gigabit Ethernet PON)

В промежуточных узлах ветвления устанавливаются компактные, полностью пассивные оптические разветвители (сплиттеры), не требующие питания и обслуживания. Сплиттер может разделять мощность в любых пропорциях (вносимое затухание зависит от пропорции деления). За счет оптимизации размещения сплиттеров может достигаться значительная экономия оптических волокон и снижение стоимости кабельной инфраструктуры.

Конструктивно сплиттеры могут быть выполнены либо в виде компактного устройства, размещаемого в кабельной муфте, либо выполнены в конструктиве высотой 1U для размещения в 19" стойке, либо как настольное устройство.

За счет оптимизации размещения сплиттеров может достигаться значительная экономия оптических волокон и снижение стоимости кабельной инфраструктуры.

Основные черты PON технологии:

• эффективно используется полоса пропускания оптического волокна;

• динамическое распределение полосы пропускания;

• сеть строится с пассивным ветвлением волокна;

• возможность резервирования как всех, так и отдельных абонентов.

Краткая характеристика PON технологии:

• 1490 нм нисходящий поток (downstream), 1310 нм восходящий поток (upstream);

• 1550 нм для видео;

Затухание:

• 0.4 дБ/км, 0.5 дБ на коннектор;

• 0.03 дБ на точку сварки;

• 3.5 дБ на сплиттер 1:2;

• 7.2 дБ на сплиттер 1:4;

• 10.7 дБ на сплиттер 1:8;

• 14.4 дБ на сплиттер 1:16;

Технология GEPON (Gigabit Ethernet Passive Optical Network) является одной из разновидностей технологии пассивных оптических сетей PON и одним из самых современных вариантов строительства сетей связи, обеспечивающим высокую скорость передачи информации (до 1,2 Гбит/с). Основное преимущество технологии GEPON заключается в том, что она позволяет оптимально использовать волоконно-оптический ресурс кабеля. Например, для подключения 64 абонентов в радиусе 20 км достаточно задействовать всего один волоконно-оптический сегмент.

Нисходящий поток данных от OLT передаётся на длине волны 1490 нм со скоростью 2.488 Гбит/с, а восходящие потоки передаются от всех ONU на длине волны 1310 нм с общей скоростью 1.244 Гбит/с.

Рисунок 4.2.4.1 Применение технологии GEPON

Краткая характеристика GPON технологии:

• полоса пропускания для нисходящего потока 2,488 Гбит/с и 1,244 Гбит/с для восходящего потока;

• до 32 абонентских узлов;

• максимальная длина передачи 37 км;

• 22 дБ затухание линии PON;

Краткая характеристика EPON технологии:

• полоса пропускания для нисходящего и восходящего потоков 1,244 Гбит/с;

• до 32 абонентских узлов;

• максимальная длина передачи 20 км;

• 26 дБ затухание линии PON.