Глава 4. Оптические сети доступа
В предыдущих главах были рассмотрены методы и системы передачи, относящиеся к магистральным и региональным сегментам глобальной телекоммуникационной сети. Применение наиболее высоких наукоемких технологий позволили получить впечатляющие результаты, практически снимающие проблему повышения пропускной способности и дальности передачи. При этом использование указанных технологий, учитывая полученные результаты, с экономической точки зрения являются полностью оправданными.
Быстрое наращивание пропускной способности и дальности передачи магистральных и региональных сетей на основе ВОСП стимулировало появление и интенсивное развитие новых видов услуг связи, о которых говорилось выше. Эти обстоятельства резко повысили актуальность увеличения пропускной способности и расширения сетей доступа, включая абонентские участки. Эту задачу невозможно решить без использования в сетях доступа современных волоконно-оптических и квантовых технологий.
4.1. Документальная основа оптических сетей доступа (осд), определения, основные характеристики
Первые волоконно-оптические системы передачи в середине 70-х — начале 80-х годов XX века использовались в качестве соединительных линий в городских сетях связи, т. е. как раз в сетях доступа общего пользования. В Советском Союзе в таких системах использовалась аппаратура ИКМ-120, «Сопка», «Соната» первого поколения. Однако в те же годы чрезвычайно остро стоял вопрос о значительном повышении пропускной способности и протяженности магистральных систем передачи, имеющих огромное общегосударственное экономическое и стратегическое значение. Поэтому основная доля финансирования со стороны государства и основные усилия исследователей и разработчиков были направлены на всестороннее развитие этого сегмента телекоммуникационной сети. В результате этих усилий был достигнут прогресс в развитии магистральных сетей, о чем говорилось выше. Однако сами по себе магистральные сети, какими бы ни были их параметры и характеристики, никому не нужны без соответствующего уровня развития сетей доступа. В настояее время основное внимание специалистов всех ведущих телекоммуникационных компаний мира переключилось на развитие оптических сетей доступа (ОСД) (OAN — optical access networks). Это отнюдь не означает, что прекратилось развитие магистральных ВОСП. Для решения проблем оптических сетей доступа была разработана концепция «последней мили» или «волокна в дом» (FTTH — fiber to the home). Впоследствие в 1997 г. Международный комитет по электросвязи — МСЭ-Т (ITU-T) разработал руководящий документ — Рек. G.983 [53], в котором даны определения оптических сетей доступа, их топология (архитектура), параметры и состав оборудования. Согласно этому документу, одной из основных составляющих оптических сетей доступа являются так называемые пассивные оптические сети (ПОС) (в англоязычной литературе и документации PON — passive optical network). За прошедшие шесть лет послевыхода первой версии Рек. G.983 оптические сети, включая ОСД и ПОС, получили дальнейшее развитие, как в части топологии, использования новейших квантово-оптических и волоконных технологий, так и в части улучшения качественных характеристик традиционных и появления большого количества новых услуг связи. В результате этих процессов произошли существенные изменения самого понятия оптических сетей доступа.
В настоящее время оптические сети доступа по характеру и ведомственной принадлежности пользователя подразделяются на две категории: оптическая сеть доступа общего пользования и корпоративная оптическая сеть доступа. До самого последнего времени каждая из этих категорий ОСД развивалась самостоятельно. Сегодня корпоративная составляющая ОСД, как более платежеспособная, развивается особенно интенсивно. Вместе с тем усилилась тенденция к расширению и к востребованию передовых технологий в оптических сетях доступа общего пользования, что является одной из предпосылок слияния обоих категорий ОСД в единую широкополосную сеть доступа. Хотя обе категории ОСД развивались независимо в силу общих законов развития для обеих категорий ОСД наиболее важным и характерным является участок пассивной оптической сети.
Согласно документу [53] — Рек. G.983, оптическая сеть доступа предоставляет собой гибридную архитектуру сети, в которой цифровые оптические информационные потоки от оптических линейных окончаний — ОЛО (OLT — Optical Line Terminal) по оптическим кабелям поступают на оптические сетевые блоки — ОСБ (ONU — optical network unit). От этих блоков информация к абонентам (пользователям) через сетевое окончание (СО) подается по медным кабелям (витой паре или коаксиальному кабелю). На выходах СО образуются стыки сетей пользователей. На рис. 4.1 представлен простейший вариант топологии ОСД, где: ОСБ — оптический сетевой блок; ОСО — оптическое сетевое окончание; ОЛО — оптическое линейное окончание; СО — сетевое окончание; ОК — оптический кабель, ССП — стык сети пользователя; СУО — стык узла обслуживания (предоставления услуг), FTTH (оптический кабель к дому (жилищу), расшифровка был дана выше; FTTB — оптический кабель к зданию (fiber to the building ), FTTCab — оптический кабель к распределенному шкафу [13]. асимметричные широкополосные услуги — цифровые услуги трансляций, интернет, дистанционное обучение, телемедицина и т. д. Канал со следующими параметрами: пропускная способность нисходящего потока от 2 до 25 Мбит/с; для восходящего потока — 64 кбит/с до 2 Мбит/с;
симметричные широкополосные услуги — услуги связи для потребителей малого бизнеса, телеконференции, семинары и т. д. т. е. они относятся к корпоративному сегменту ОСД. Пропускная способность канала от 2,5 Мбит/с до 4 х 2 Мбит/с.
В настоящее время параметры оптических каналов ОСД обоих сегментов и передаваемый по ним объем информации претерпели значительные изменения: пропускная способность нисходящих потоков возросла до 622 Мбит/с, восходящих — до 155 Мбит/с (или иерархий скоростей СЦИ — СТМ-4 и СТМ-1) [54]. Отметим, что нисходящий поток — это поток информации от центрального узла или линейного окончания в направлении абонента (или распределительного узла ПОС), а восходящий поток — в противоположном направлении.