1.3.2 Pon ftth

PON (Passive Optical Network) представляє собою архітектуру оптичного доступу, яка полегшує широкосмугові комунікації (голос, дані та відео) між оптичним терміналом вузла провайдера та різними віддаленими оптичними мережевими пристроями в межах пасивної оптичної мережі. За визначенням, PON не містить в собі активних пристроїв з оптико-електричним перетворенням сигналів. Замість цього, системи PON використовують для передачі даних пасивні оптоволоконні змішувачі або розгалужувачі. Для обміну потоками даних з різними користувачами застосовуються особливі технічні прийоми в процесі обробки сигналів активними пристроями.

Основна ідея архітектури PON - використання всього одного приймально-передаючого модуля в центральному вузлі OLT для передачі інформації безлічі абонентських пристроїв ONT і прийому інформації від них. Реалізація цього принципу відображено на рисунку. 1.4

Рисунок 1.4 - Архітектура мережі PON

Центральний вузол OLT (optical line terminal) - пристрій, що встановлюється в центральному офісі. Цей пристрій приймає дані з боку магістральних мереж через інтерфейси SNI (service node interfaces) і формує низхідний потік до абонентських вузлів (прямий потік) по дереву PON. На ділянці від центрального вузла до розгалужувача використовується всього одне волокно. Абонентській вузол ONT (optical network terminal) має, з одного боку, абонентські інтерфейси, а з іншого, - інтерфейс для підключення до дерева PON - передача ведеться на довжині хвилі 1310 нм, а прийом - на довжині волни1550 нм. ONT приймає дані від OLT, конвертує їх і передає табонентам через абонентські інтерфейси UNI (user network interfaces).

В теперішній час існує три стандарти побудови мереж PON. Головними відмінностями цих технологій є використання технології канального рівня, швидкість передавання даних та кількість пристроїв, які можна під’єднати на одну оптичну лінію. Головні відмінності стандартів побудови PON наведені в таблиці 1.1.

Таблиця 1.1 Порівняльний аналіз технологій APON, EPON и GPON

Характеристики	APON (BPON)	EPON	GPON
Інститути стандартизації	ITU-T SG15 / FSAN	IEEE / EFMA	ITU-T SG15 / FSAN
Дата прийняття стантарту	жовтень 1998	липень 2004	жовтень 2003
Стандарт	ITU-T G.981.x	IEEE 802.3ah	ITU-T G.984.x
Швидкість передавання, прямой\зворотній потік, Мбіт/с	1024/622	1250/1250	2048/2048
Базовий протокол	ATM	Ethernet	SDH
Лінійний код	NRZ	8B/10B	NRZ
Максимальний радіус мережі, км	20	20	20
Максимальне число абонентських вузлів на 1 волокно	32	32	64 (128)
Сервіси	будь які	IP дані	будь які

Найбільш розповсюджуваним стандартом для побудови пасивної мережі є стандарт EPON. Головна властивість архітектури EPON полягає в тому, що усередині дерева PON розповсюджуються кадри Ethernet, що робить стандарт EPON максимально схожим із стандартом Ethernet IEEE 802.3.

Прямий (низхідний) потік формують передавані OLT кадри Ethernet 802.3, які потім проходять через розгалужувач 1xN і приймаються вузлами ONT. Передача даних в прямому потоці аналогічна передачі даних в мережі Ethernet із загальною шиною, коли випущений однією станцією кадр виходить всією рештою станцій і витягується ними відповідно до вказаної MAC-адреси призначення.

Зворотний (висхідний) потік формується потоками даних від різних ONT на довжині хвилі 1310 нм. Через специфіку пропускання оптичного сигналу розгалужувачем, дані, відправлені вузлом ONT, одержує тільки OLT. Таким чином, у зворотному напрямі мережа EPON аналогічна сукупності з'єднань крапка-крапка. Проте на відміну від дійсної архітектури крапка-крапка, мережа EPON потребує спеціального методу управління, який стежив би за тим, щоб не було колізій потоків від різних ONT. Тому в EPON, рівно як і в будь-якій іншій архітектурі PON, центральний вузол OLT повинен ділити всю смугу зворотного потоку між всіма ONT і виконувати функцію диспетчера, указуючи різним ONT в який час ті можуть передавати.

Переваги архітектури PON:

- Економія оптоволоконного кабелю на ділянці від оптичних розгалужувачів до точки присутності провайдера. Якщо у провайдера є резервні оптичні пари в кабелі або місце в криницях для прокладки додаткових кабелів між вузлом зв’язку і вуличним шафою, то це може позбавити його від необхідності рити нові траншеї.

- економія оптичних приймачів в центральному вузлі. Потрібен лише один передавач на всі вузли дерева PON.

- хороша масштабованість мережі. Деревовидна топологія PON мереж дозволяє оптимізувати розміщення оптичних розгалужувачів виходячи з реального розташування абонентів, витрат на прокладання ОК і експлуатацію кабельної мережі. Крім того вихід з ладу одного або декількох абонентських вузлів ніяк не позначається на роботі інших.

До недоліків можна віднести:

- відсутність резервування в найпростішої топології дерева, а отже при виникненні обриву на кабелі одночасно зникне доступ до мережі у усіх абонентів.

- сумісна смуга пропускання. Хоча технологія PON забезпечує загальну пропускну здатність низхідного потоку до 2,5 Гбіт/с, вона не може відповідати зростанню сервісів і майбутніх вимог абонентів в довгостроковій перспективі.

- обслуговування, пошук і усунення несправностей. Пасивні оптичні розгалужувачі не можуть передавати інформацію про несправності в центр управління мережею. Тому дуже складно виявити якусь несправність оптоволоконної лінії між розгалужувачем і точкою термінації оптичної мережі.

- стійкість. При пошкодженні точки термінації оптичної мережі (ONT) вона може передавати в дерево оптоволоконних ліній постійний світловий сигнал, що призводить до порушення зв'язку для всіх абонентів цієї пасивної оптичної мережі, причому знайти пошкоджене пристрій дуже важко. Навіть якщо вдасться в деякій мірі запобігти таке пошкодження за допомогою якої-небудь схеми захисту, ця проблема може виникнути внаслідок дій зловмисника, який в змозі перервати роботу всієї системи зв'язку в дереві, просто передавши в нього безперервний світловий сигнал.

- висока вартість абонентських терміналів ONT. Використання сумісної середи передавання потребує шифрування передаваних даних. [2]