1.Grundstruktur von PON
PON (Passives optisches Netzwerk)
PON ist ein bidirektionales optisches Einfaser-Zugangsnetzwerk mit einer Punkt-zu-Mehrpunkt-Struktur (P2MP).Das PON-System besteht aus einem optischen Leitungsterminal (OLT), einem optischen Verteilungsnetz (ODN) und einer optischen Netzwerkeinheit (ONU) auf der Benutzerseite der Zentrale und ist ein bidirektionales Einzelfasersystem.In der Downstream-Richtung (OLT zu ONU) erreicht das vom OLT gesendete Signal jede ONU über das ODN. In der Upstream-Richtung (ONU zu OLT) erreicht das von der ONU gesendete Signal nur das OLT und keine anderen ONUs .Um Datenkollisionen zu vermeiden und die Netzwerkeffizienz zu verbessern, übernimmt die Uplink-Richtung den TDMA-Mehrfachzugriffsmodus und verwaltet die Datenübertragung jeder ONU.Das ODN stellt optische Kanäle zwischen dem OLT und der ONU bereit.Die Referenzstruktur des PON ist in der folgenden Abbildung dargestellt.
Referenzstruktur des PON-Systems
Das OLT befindet sich auf der Netzwerkseite und ist in der Zentrale platziert.Dabei kann es sich um einen L2-Switch oder einen L3-Router handeln, der Netzwerkkonzentration und -zugriff ermöglicht und die optische/elektrische Umwandlung, Bandbreitenzuweisung und Steuerung jeder Kanalverbindung mit Echtzeitüberwachung und -verwaltung ermöglicht.Und Wartungsfunktionen.Die ONU befindet sich auf der Benutzerseite, um die Verarbeitung und das Wartungsmanagement verschiedener elektrischer Signale zu implementieren, und stellt eine benutzerseitige Schnittstelle bereit.Das OLT und die ONU sind durch einen passiven optischen Splitter verbunden, und der optische Splitter wird zur Verteilung von Downlink-Daten und zur Aggregation von Uplink-Daten verwendet.Das PON-System benötigt neben den Endgeräten keine elektrischen Komponenten und ist daher passiv.
Das PON verwendet eine Wellenlängenmultiplex-Technologie (WDM) mit einer Downlink-Wellenlänge von 1490 nm und einer Uplink-Wellenlänge von 1310 nm auf einer einzigen Faser.Die Uplink-Richtung ist ein Punkt-zu-Punkt-Modus und die Downlink-Richtung ist ein Broadcast-Modus.Die folgende Abbildung zeigt den Grundaufbau des PON.
Grundlegende Netzwerkstruktur von PON
In der Downstream-Richtung überträgt das OLT die Datenpakete im Broadcast-Verfahren an alle ONUs, wobei jedes Paket einen Header mit einer Übertragungskennung an die Ziel-ONU trägt.Wenn das Datenpaket bei der ONU ankommt, führt die MAC-Schicht der ONU eine Adressauflösung durch, extrahiert das zu ihr gehörende Datenpaket und verwirft andere Datenpakete.
Die Uplink-Richtung nutzt die TDM-Technologie (Time Division Multiplexing), und die Uplink-Informationen mehrerer ONUs bilden einen TDM-Informationsstrom, der an das OLT übertragen wird.
2.Optisches Leitungsterminal (OLT)
Das Optical Line Terminal (OLT) fungiert als optische Schnittstelle zwischen dem Dienstnetz und dem ODN und stellt verschiedene Mittel zur Übertragung verschiedener Dienste bereit.Das OLT besteht intern aus einer Kernschicht, einer Serviceschicht und einer öffentlichen Schicht.Die Serviceschicht stellt hauptsächlich Service-Ports bereit und unterstützt mehrere Dienste.Die Kernschicht sorgt für Querverbindung, Multiplexing und Übertragung.und die öffentliche Schicht stellt Stromversorgungs- und Wartungsmanagementfunktionen bereit.
Das Vorhandensein des OLT kann die enge Kopplung zwischen dem Dienstnetzwerk der oberen Schicht und der spezifischen Schnittstelle, dem Träger, dem Netzwerk und der Geräteverwaltung des Zugangsgeräts verringern und eine einheitliche Verwaltungsschnittstelle für das optische Zugangsnetzwerk bereitstellen.
Zu den Kernfunktionen des OLT gehören: Aggregationsverteilungsfunktion und DN-Anpassungsfunktion.
Zu den Funktionen der OLT-Serviceschnittstelle gehören: Service-Port-Funktion, Service-Schnittstellen-Anpassungsfunktion, Schnittstellensignalisierungsverarbeitung und Service-Schnittstellenschutz.
Zu den allgemeinen OLT-Funktionen gehören hauptsächlich OAM-Funktionen und Stromversorgungsfunktionen.
Die vom OLT abgestrahlte optische Leistung wird hauptsächlich an folgenden Orten verbraucht.
Splitter: Je größer die Anzahl der Shunts, desto größer der Verlust.
l Glasfaser: Je länger die Entfernung, desto größer der Verlust.
l ONU: Je größer die Zahl, desto größer ist die erforderliche OLT-Sendeleistung.Um sicherzustellen, dass jeder Strom, der die ONU erreicht, höher ist als die Empfangsempfindlichkeit und einen gewissen Spielraum hat, sollte das Budget auf der tatsächlichen Menge und der geografischen Verteilung basieren.
3. Optisches Vertriebsnetz
Das optische Verteilungsnetz (ODN) ist ein Mittel zur Bereitstellung einer optischen Übertragung zwischen dem OLT und der ONU.Seine Hauptfunktion besteht darin, die Informationsübertragung und -verteilung zwischen OLT und ONU abzuschließen und einen End-to-End-Informationsübertragungskanal zwischen ONU und OLT einzurichten.
Bei der ODN-Konfiguration handelt es sich normalerweise um einen Punkt-zu-Mehrpunkt-Modus, d. h. mehrere ONUs sind über ein ODN mit einem OLT verbunden, sodass mehrere ONUs das optische Übertragungsmedium zwischen dem OLT und dem ODN sowie dem optoelektronischen Gerät des OLT gemeinsam nutzen können .
(1) Zusammensetzung von ODN
Die wichtigsten passiven Komponenten, aus denen das ODN besteht, sind: Singlemode-Glasfaser- und Glasfaserkabel, Steckverbinder, passive optische Splitter (OBD), passive optische Dämpfungsglieder und Glasfaseranschlüsse.
(2) Topologische Struktur von ODN
Die Topologie eines ODN-Netzwerks ist normalerweise eine Punkt-zu-Mehrpunkt-Struktur, die in einen Stern, einen Baum, einen Bus und einen Ring unterteilt werden kann.
ODN-Netzwerkstruktur
(3) Einstellungen für Aktiv- und Standby-Schutz
Die Aktiv-/Standby-Schutzeinstellung des ODN-Netzwerks besteht hauptsächlich darin, zwei optische Übertragungskanäle für die vom ODN-Netzwerk übertragenen optischen Signale einzurichten.Wenn der primäre Kanal ausfällt, kann er automatisch auf den alternativen Kanal umschalten, um optische Signale zu übertragen, einschließlich Glasfasern, OLTs, ONUs und den primären und Backup-Schutzeinstellungen der Übertragungsfaser.
Die Haupt- und Reserve-Übertragungsfasern können sich im selben optischen Kabel oder in verschiedenen optischen Kabeln befinden.Die optischen Haupt- und Backup-Kabel können in unterschiedlichen Rohrleitungen installiert werden, sodass die Schutzleistung besser ist.
(4) Optische Übertragungseigenschaften von ODN
Die Designmerkmale von ODN sollen sicherstellen, dass jeder derzeit vorhersehbare Dienst ohne größere Änderungen bereitgestellt werden kann, eine Anforderung, die erhebliche Auswirkungen auf die Eigenschaften verschiedener passiver Komponenten hat.Die Anforderungen, die sich direkt auf die optischen Eigenschaften des ODN auswirken können, sind folgende.
l Optische Wellenlängentransparenz: Verschiedene optische passive Komponenten sollten die Transparenz des übertragenen optischen Signals nicht beeinträchtigen.Das vom entworfenen optischen Netzwerk benötigte optische Signal sollte transparent übertragen werden und so zukünftige WDM-Systemanwendungen ermöglichen.Die Grundlage.
l Reversibilität: Wenn der Ausgang und der Eingang des ODN-Netzwerks ausgetauscht werden, sollten sich die Übertragungseigenschaften des ODN-Netzwerks nicht wesentlich ändern, dh die Änderung der Übertragungsbandbreite und der optischen Verlusteigenschaften sollte minimal sein.Dies vereinfacht den Entwurf des Netzwerks.
l Konstanz der Netzwerkleistung: Das ODN-Netzwerk sollte konsistente optische Signale aufrechterhalten.Die Übertragungseigenschaften des ODN-Netzwerks sollten mit dem gesamten OFSAN und dem gesamten Kommunikationsnetzwerk übereinstimmen.Die Übertragungsbandbreite und die optischen Verlusteigenschaften sollten für das gesamte OFSAN geeignet sein.
(5) ODN-Leistungsparameter
Die Parameter, die die optische Kanalverlustleistung des gesamten Systems bestimmen, sind hauptsächlich folgende.
l Optischer ODN-Kanalverlust: die Differenz zwischen der minimalen Sendeleistung und der höchsten Empfangsempfindlichkeit.
l Maximal zulässiger Kanalverlust: die Differenz zwischen der maximalen Sendeleistung und der höchsten Empfangsempfindlichkeit.
l Minimal zulässiger Kanalverlust: die Differenz zwischen der minimalen Sendeleistung und der niedrigsten Empfangsempfindlichkeit (Überlastungspunkt).
(6) Reflexion von ODN
Die Reflexion des ODN hängt von der Rückflussdämpfung der verschiedenen Komponenten, aus denen das ODN besteht, und etwaigen Reflexionspunkten auf dem optischen Kanal ab.Im Allgemeinen müssen alle diskreten Reflexionen besser sein als−35 dB, und die maximale diskrete Reflexion des Glasfaserzugangs sollte besser sein als−50 dB.
4. Optische Netzwerkeinheit (ONU)
Die optische Netzwerkeinheit (ONU) befindet sich zwischen dem ODN und dem Benutzergerät und stellt eine optische Schnittstelle zwischen dem Benutzer und dem ODN sowie eine elektrische Schnittstelle mit der Benutzerseite bereit, um die Verarbeitung und das Wartungsmanagement verschiedener elektrischer Signale zu implementieren.Die ONU besteht aus einer Kernschicht, einer Serviceschicht und einer öffentlichen Schicht.Die Serviceschicht bezieht sich hauptsächlich auf Benutzerports.die Kernschicht stellt Multiplexing und optische Schnittstellen bereit;und die öffentliche Schicht sorgt für die Stromversorgung und das Wartungsmanagement.
5. PON-Anwendungsmodus
Die Geschäftstransparenz von PON ist gut und grundsätzlich auf jedes Standard- und Tarifsignal anwendbar.Im Vergleich zu aktiven optischen Punkt-zu-Punkt-Netzwerken zeichnet sich die PON-Technologie durch einfache Wartung, niedrige Kosten (Einsparung von Glasfaser- und optischen Schnittstellen), hohe Übertragungsbandbreite und ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis aus.Diese Eigenschaften werden dazu führen, dass es für lange Zeit einen Wettbewerbsvorteil behält, und PON wurde schon immer als die zukünftige Entwicklungsrichtung des Zugangsnetzwerks angesehen.
Die am besten geeignete Anwendung für PON ist: der Teil des Zugangsnetzwerks nahe am Ende des Kunden;der Kunde des ONU-Dienstes betont nicht die Notwendigkeit von Redundanz oder Bypass-Schutz;Das OLT kann an einem Knoten mit guter Überlebensleistung eingerichtet werden (z. B. einem Knoten mit Kreisverkehrschutz).Ein Ort, an dem Benutzer geografisch konzentriert sind.PON verfügt hauptsächlich über drei Anwendungsmodi.
(1) Ersetzen Sie das vorhandene zweischichtige Aggregationsnetzwerk: PON kann den vorhandenen Layer-2-Switch und den optischen Transceiver ersetzen und das Zugangsnetzwerk des LAN zum IP-Metropolnetzwerk leiten, wie in der Abbildung dargestellt:
PON ersetzt das bestehende Layer-2-Netzwerk
(2) Ersetzen Sie das Zugangskabel des entsprechenden Absatzes: Das PON-System kann den vorhandenen Teil des optischen Kabels und der optischen Schaltausrüstung ersetzen und so das Zugangskabel des entsprechenden Absatzes einsparen, wie gezeigt:
PON ersetzt relevante Segmente für den Zugang zu optischen Kabeln
(3) Multi-Service-Zugriffsmodus (Implementierung von FTTH): Das PON-System kann Multi-Service- und Multi-Rate-Zugriff bereitstellen, der unterschiedliche QoS-Anforderungen erfüllt, und sich an die Vielfalt der Benutzer und die Unsicherheit der Geschäftsentwicklung anpassen, wie in gezeigt die folgende Abbildung:
Multi-Service-Zugriff