4.17 Енергетичні співвідношення в мережі pon

Основний внесок у втрати потужності вносить загасання у волокні. Максимально можливе загасання сигналу зворотного потоку у волокні становить 8 дБ = 0,4 дБ/км х20 км. Граничне видалення абонентських вузлів на 20 км у мережі PON з 32 абонентами є компромісом між прагненням збільшити радіус охвату мережі та прийнятним часом ініціалізації мережі.

Іншим настільки ж значимим джерелом ослаблення сигналу є втрати, внесені розгалужувачем. У випадку симетричного розгалужувача 1хN сигнал на вихідному порту слабкіше сигналу на вході з урахуванням надлишкових втрат на 3,3log2N дБ. Для розгалужувача з максимально можливою кількістю вихідних портів (N=32 для APON) внесені втрати складуть близько 17 дБ. Для невеликих мереж може знадобитися примусове ослаблення сигналу атенюатором. В прийомному детекторі крім мінімальної чутливості pinmin (–33 дБм) існує й верхня межа робочого режиму pinmах (–11 дБм), що зветься порогом перевантаження. При більш потужному сигналі детектор вже не може приймати сигнал з необхідним для робочого режиму рівнем помилок BER = 10^–10, тому що входить у режим насичення. З огляду на варіації рівня середньої потужності, що випромінюється лазером, pout,min (–2дБм) – pout,max (+4дБм), приходимо до виводів:

• Максимальне припустиме ослаблення сигналу не перевищує

OBmах = (–2 дБм) – (–33 дБм) = 31 дБ.

• Мінімальне припустиме ослаблення сигналу не менш OBmin = (+4 дБм) – (–11 дБм) =15дБ Робочі діапазони приймачів/передавачів міняються залежно від напрямку й швидкості передачі. Однак погоджені вимоги до них забезпечують сталість оптичного бюджету OBmin, OBmах. Ширина діапазону припустимого ослаблення сигналу в мережі для устаткування будь-якого класу становить 15 дБ. Вона, властиво, визначається адаптаційними можливостями детекторів або шириною їхніх робочих діапазонів. Отже, максимальний розкид втрат оптичними шляхами мережі DL не може перевищити 15 дБ. Цей критерій зручний при проектуванні мережі, тому що дозволяє відволіктися від абсолютних рівнів прийнятої потужності та вільно будувати мережу. По закінченні розрахунку залишається лише вибрати підходящий клас приймально-передавального обладнання, або використовувати атенюатор для приведення отриманих втрат оптичними шляхами мережі в необхідний інтервал.

Для кожного каналу зв'язку OLT – ONT_i (i=1...N, де N –кількість абонентських вузлів) можна визначити умови на оптичні втрати (ОВ) в прямому (d) і зворотному (u) потоках:

; (4.3)

, (4.4)

де L_i – довжина i-го каналу, α_d і α_u – питоме загасання у волокні на довжині хвилі прямого та зворотного потоків, IL_i – внесені втрати всіма розгалужувачами в i-м каналі, CL_i – втрати на всіх з’єднувачах в i-м каналі, AL – ослаблення сигналу на атенюаторі. Штраф враховує погіршення прийому сигналу через деградацію волокна та інших компонентів, впливу зовнішніх умов, спотворення форми сигналу, зумовлене хроматичною та поляризаційною модовою дисперсією.

Штрафний член може залежати від довжини хвилі, однак рекомендується сумарно оцінювати всі такі втрати величиною 1 дБ. Далі, ОB – оптичний бюджет системи, Запас_i – запас потужності на розвиток в i-м каналі. Запас системи Запас_сист визначається як запас каналу з найбільшими повними втратами. Вважається,що втрати на оптичних компонентах не залежать від напрямку поширення сигналу та довжини хвилі.

Висновки. Розроблені технології пасивних оптичних мереж практично вирішують проблему абонентського доступу. Ці технології дозволяють в умовах появи нових видів послуг, в тому числі і інтерактивних, а також безперервного росту трафіка забезпечити якісний абонентський доступ практично всім абонентам, бажаючим одержати якісні телекомунікаційні послуги. Технології PON дозволяють проектувальнику обрати будь яку мережну технологію, оптимальну з погляду єкономічності топологію абонентської мережі, можливість її нарощування.

Контрольні запитання та завдання

1. Визначити місце пасивних оптичних мереж в телекомунікаціях.

2. Охарактеризувати та порівняти між собою топології PON

3. Пояснити принцип дії PON.

4. Навести архітектуру PON.

5. Які стандарти PON застосовуються?

6. Охарактеризувати стандарти PON.

7. Пояснити призначення протоколу АPON МАС.

8. Пояснити сутність та необхідність ранжування за відстанню.

9. Пояснити сутність та необхідність ранжування за потужністю.

10. Пояснити структуру слота MBS.

11. Як здійснюється резервування в АPON?

12. Пояснити структуру кадра в EPON/

13. Пояснити призначення протоколу МРСР.

14. Пояснити процедури емуляції вEPON.

15. Пояснити структуру рівнів GPON.

16. В чому полягають переваги GPON?

17. Пояснити процес активації ONT в GPON.

Скорочення

AES (Advanced Encryption Standard) – поліпшений стандарт шифрування.

ANSI (American National Standards Institute) – Національний інститут стандартизації США.

APD (Avalanche PhotoDiode) – лавинний фотодіод.

ATM (Asynchronous Transfer Mode) – асинхронний режим передачі даних.

BIP (Bit Interleave Parity) – парність із чергуванням по бітах.

BPON (Broadband PON) – широкосмугова PON (Рекомендація ITU-T G.983).

DBA (Dynamic Bandwidth Allocation) – динамічний розподіл смуги пропускання.

DBR (Dynamic Bandwidth Report) – звіт про динаміку смуги пропускання.

DS3 (Digital Signal level 3) – рівень 3 цифрових сигналів (34 Мбіт/с і 45 Мбіт/с для сигналів, переданих відповідно по мережах E3 і T3).

EFM (Ethernet in the First Mile) - «Ethernet у першій милі», спеціальна комісія IEEE 802.3ah.

EFM (Ethernet in the First Mile) - «Ethernet у першій милі», спеціальна комісія IEEE 802.3ah.

FEC (Forward Error Correction) – пряме виправлення помилок.

FSAN ( Full-Services Access-Network Group) - консорціум по стандартизації мереж доступу з повним набором послуг. У нього входять провідні світові оператори зв'язку, провайдери й розроблювачі.

GEM (GTC Encapsulation Method) – режим інкапсуляції в GPON.

GFP (Generic Framing Procedure) – базова процедура формування кадрів ( ITU-T G.7401).

GPON (Gigabit PON) – гігабітна PON (Рекомендація ITU-T G.984).

GTC (GPON TC layer) - рівень підготовки кадрів в GPON. TC (Transmission Convergence) є подуровнем фізичного рівня (PHY). Інший подуровень PHY - PMD (Physical layer Medium Dependent), що залежить від середовища передачі даних.

GTC (GPON Transmission Convergence layer) – рівень формування кадрів в GPON.

HEC (Header Error Correction) – виправлення помилок заголовка.

Ident – блок, що містить лічильник кадрів і деяку іншу службову інформацію.

IP (Internet Protocol) –Інтернет протокол.

ITU-T (International Telecommunications Union – Telecommunications sector) – Міжнародний союз електрозв'язку – сектор телекомунікацій.

LLID (Logical Link IDentifier) - унікальний ідентифікатор вузла EPON. Це поле 2 байти в преамбулі кадру IEEE P802.3ah (модифікованого Ethernet-Кадри), що містить інформацію про режим віщання й властиво індивідуальна адреса вузла.

MAC (Media Access Control) - керування доступом до середовища передачі даних, нижній подуровень канального рівня в семиуровневой моделі OSI (див. урізання до статті [4]). MAC-Адреса - апаратна адреса пристрою, приєднаного до мережного середовища, 48-бітове число, що дозволяє однозначно ідентифікувати пристрій у локальній мережі.

MAC (Media Access Control) – керування доступом до середовища передачі даних.

Multicast – багатоадресне розсилання.

NRZ ( Return-to-Zero) – формат модуляції без вороття до нуля.

NRZ (No Return to Zero) - формат модуляції без повернення до нуля (див. статтю Величко М.А., Сусьяна А.А. «Подвійний фазомодулированный бінарний формат»).

OAM (Operations, Administration and Maintenance) – експлуатація, адміністрування, обслуговування.

OC (Optical Carrier) – оптична несуча (позначення оптичних каналів у мережах SONET, наприклад, OC-1 має швидкість 51,84 Мбіт/с).

OH (OverHead) – заголовок.

OLT (Optical Line Terminal) – центральний вузол.

OMCI (ONT Management and Control Interface) – інтерфейс управлінняй контролю ONT.

ONT (Optical Network Terminal) – абонентський вузол.

PCB (Physical Control Block) – блок фізичного контролю.

PDU (Protocol Data Unit) – блок протокольних даних.

PLen (Payload Length) – довжина блоку корисного навантаження.

PLI (Payload Length Indicator) – індикатор довжини корисного навантаження.

PLO (Physical Level Overhead) – заголовок фізичного рівня.

PLOAM (Physical Level OAM) – OAM фізичного рівня.

PLS (Power Leveling Sequence) – блок управління живленням.

PMD (Physical Medium Dependent layer) – рівень, що залежить від середовища передачі.

PON (Passive Optical Network) – пасивна оптична мережа.

PPP (Point to Point Protocol) – протокол з'єднання «точка-точка» (призначена для передачі IP-Пакетів по що комутируються та выділеним телефонним каналам).

PSync (Physical Synchronization) – фізична синхронізація.

PTI (Payload Type Indicator) – індикатор типу корисного навантаження.

SDH (Synchronous Digital Hierarchy) – синхронна цифрова ієрархія.

SDU (Service Data Unit) – блок робочих даних.

SLA (Service Level Agreement) – угода про рівень послуг.

SNMP (Simple Network Management Protocol) - простий протокол керування мережею.

SNMP (Simple Network Management Protocol) - простий протокол керування мережею. Більш докладно про нього можна прочитати в статті [4].

SONET (Synchronous Optical Network) – синхронна оптична мережа.

STM (Synchronous Transport Module) – синхронний транспортний модуль (позначення оптичних каналів у мережах SDH, наприклад, STM-1 має швидкість 155,52 Мбит/с).

TC (Transmission Convergence layer) –управління передачею (або рівень підготовки кадрів).

TDM (Time-Division Multiplexing) – часове мультиплексування (ущільнення).

TDMA (Time Division Multiple Access) – множинний доступ з часовим поділом каналів.

Unicast - розсилання повідомлень по конкретних вузлах мережі, одноадресне розсилання;

US BW (UpStream BandWidth) – смуга пропускання висхідного потоку.

VoIP (Voice over IP) – телефонія на базі IP.

VPI (Virtual Path Identifier) – ідентифікатор віртуального шляху.

WDM (Wavelength Division Multiplexing) – спектральне ущільнення.

ТфОП – телефонна мережа загального користування.

Наступні букви додаються наприкінці деяких абревіатур:

d (downstream) – спадний потік (до абонента),

u (upstream) – висхідний потік (до абонента)