6.7.3. Построение схем мультиплексирования Ethernet
Схемы мультиплексирования Ethernet различаются ступенями мультиплексирования. Общая схема мультиплексирования представлена на рис. 6.52.
Одноступенчатая схема мультиплексирования кадра Ethernet предусматривает объединение до 4096 кадров Ethernet в общий логический путь транспортной сети (рис. 6.53). Для этого каждый мультиплексируемый кадр получает свою метку (С-Tag), содержащую идентификатор локальной сети (рис.6.54).
Двухступенчатая схема мультиплексирования предполагает возможность объединения уже мультиплексированной нагрузки на первой ступени с метками С-Tag в количестве М, где число М однозначно не регламентировано. На рисунках 6.55 и 6.56 представлено двухступенчатое мультиплексирование Ethernet.
Рис. 6.52. Общая схема мультиплексирования Ethernet
Рис. 6.53. Одноступенчатая схема мультиплексирования Ethernet
Рис. 6.54. Одноступенчатое мультиплексирование Ethernet
Рис. 6.55. Двухступенчатая схема мультиплексирования Ethernet
Рис. 6.56. Двухступенчатое мультиплексирование Ethernet
6.8. Пассивные оптические сети pon
В последнее время всё большее применение получают технические решения с пассивными волоконно-оптическими сетями PON (Passive Optical Network), предназначенными для широкополосной передачи. Эти решения созданы некоторыми стандартизирующими организациями: ITU-T, IEEE, консорциум FSAN (Full Service Access Networks). ITU-T своими рекомендациями всесторонне определил пассивную волоконно-оптическую технологию для транспортировки информации к пользователям. Это рекомендации:
G.983.1 (1998 год) – спецификация скоростей 155 Мбит/с и 622 Мбит/с;
G.983.2 (2000 год) – спецификация оборудования контроля и управления сетей доступа;
G.983.3 (2001год) – распределение волн оптического диапазона для мультиплексирования нескольких волн в PON;
G.983.4 (2001 год) – динамическое назначение полосы частот для сигналов;
G.983.5 (2001 год) – дублирование функций линейной передачи в сети доступа;
G.983.7 (2001 год) – спецификация управления и контроля оборудования с динамическим назначением полосы частот;
G.984 (1–4) (2001 год) – определили возможности управления PON и т.д.
Общая архитектура PON представлена на рис. 6.57.
Рис. 6.57. Пример общей архитектуры PON: OLT.Optical Line Terminal – оптическое линейное окончание ONU, Optical Network Unit – оптический сетевой блок NMS, Network Management System – система управления сетью EMS, Element Management System – элемент системы управления
В этой схеме центральным элементом является точка оптического разветвления. В самом простом исполнении это пассивный оптический делитель, в котором мощность сигнала делится равномерно между выходящими волокнами, т.е.
где п – число выходящих из разделителя волокон.
При радиусе действия PON около 20 км максимальное число разветвлений не более 32 по определению ITU-T (рекомендация G.982), что обусловлено возможностями энергетического потенциала оптической передачи, т.е. мощностью передатчика, чувствительностью приёмника, затуханием стекловолокна на разных длинах волн, затуханием устройств разделения мощности и др.
Для эффективного использования PON между OLT и ONU предложено несколько вариантов решений по передаче оптических сигналов:
передача синхронная цифровых циклов с определенными временными позициями для ONU (рис. 6.58) на одной частоте;
передача асинхронных транспортных мод (ATM) пакетов Ethernet с адресами для ONU (рис. 6.59);
передача и прием (синхронный и асинхронный) на различных оптических частотах, например, передача 1550 нм прием 1310 нм;
передача и прием сигналов каждому (от каждого) ONU на своих отдельных частотах при использовании вместо оптического разделителя оптического фильтра с усилителем и двумя отдельными волокнами передачи и приема (рис. 6.60);
передача и прием оптических пакетов, составленных из временных пакетов на разных длинах волн (рис. 6.61) и в одном или различных волоках с использованием оптического пакетного распределителя и другие.
В любом из вариантов передачи в PON требуется синхронизация цифровых окончаний ONU. Эта синхронизация должна быть обеспечена единым высокостабильным тактовым генератором. Кроме того, в направлении каждого ONU должны следовать временные или частотные позиции сигналов для контроля и управления.
Кроме ITU-T активную позицию по разработке технологии PON занимает IEEE. Это отразилось и в названии стандартов, например, первый вариант PON назывался A-PON, поскольку он был основан на использовании протокола ATM со скоростями передачи 155Мбит/с и 622 Мбит/с. Эта версия получила последнее название B-PON (Broadband PON). В 2001 году рабочей группой EFM (Ethernet in the First Mile) института IEEE был разработан стандарт Е-PON (Ethernet Passive Optical Network), согласно которому обеспечивается скорость передачи 1.25Гбит/с для пакетного трафика Ethernet (стандарт IEEE 802.3ah).
В 2003 году консорциум FSAN предложил новое решение для PON, получившее название Gigabit PON, которое предполагает увеличение скорости передачи до 2.5Гбит/с и гарантирует услуги реального времени в пакетном режиме передачи. Важнейшими элементами PON являются оптические разветвители, которые отличаются конструкциями и характеристиками:
– по рабочей полосе пропускания (однооконные раб±10нм, широкополосные однооконные раб ±40нм и двухоконные 1310нм±40нм и 1550±40нм);
– по технологии изготовления (сплавные биконические и планарные); по числу выходных портов и коэффициентов деления (симметричные и несимметричные); по оконцеванию и качеству монтажа и т.д. [11, 47, 56].
а)
б)
Рис. 6.58. Синхронная передача циклических групповых сигналов в PON: а) Синхронный метод передачи с разделением во времени TDM (Time Division Multiplexing); б) Метод синхронного доступа с разделением во времени передаваемых временных групп (слотов) TDMA (Time Division Multiplexing Access)
Рис. 6.59. Передача в PON потока ячеек ATM или пакетов Ethernet, разделяемых адресами заголовков и услугами внутри каждого потока на ONU
Рис. 6.60. Передача в PON с использованием частотного и пространственного разделения сигналов
а)
б)
Рис. 6.61. Передача в PON с использованием частотно-временных пакетов сигналов: а) передача в PON частотно- временных пакетов; б ) доступ в PON частотно-временными пакетами