1.Βασική δομή ΠΟΝ
PON (παθητικό οπτικό δίκτυο)
Το PON είναι ένα αμφίδρομο δίκτυο οπτικής πρόσβασης μίας ίνας που χρησιμοποιεί μια δομή από σημείο σε πολλαπλό σημείο (P2MP).Το σύστημα PON αποτελείται από ένα τερματικό οπτικής γραμμής (OLT), ένα οπτικό δίκτυο διανομής (ODN) και μια μονάδα οπτικού δικτύου (ONU) στην πλευρά χρήστη του κεντρικού γραφείου και είναι ένα αμφίδρομο σύστημα μονής ίνας.Στην κατάντη κατεύθυνση (OLT προς ONU), το σήμα που αποστέλλεται από το OLT φτάνει σε κάθε ONU μέσω του ODN. Στην κατεύθυνση προς τα πάνω (ONU προς OLT), το σήμα που αποστέλλεται από το ONU θα φτάσει μόνο στο OLT και δεν θα φτάσει σε άλλα ONU .Για να αποφευχθεί η σύγκρουση δεδομένων και να βελτιωθεί η αποτελεσματικότητα του δικτύου, η κατεύθυνση ανοδικής ζεύξης υιοθετεί τη λειτουργία πολλαπλής πρόσβασης TDMA και διαχειρίζεται τη μετάδοση δεδομένων κάθε ONU.Το ODN παρέχει οπτικά κανάλια μεταξύ του OLT και του ONU.Η δομή αναφοράς του PON φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.
Δομή αναφοράς συστήματος PON
Το OLT βρίσκεται στην πλευρά του δικτύου και τοποθετείται στο κεντρικό γραφείο.Μπορεί να είναι ένας διακόπτης L2 ή ένας δρομολογητής L3, που παρέχει συγκέντρωση και πρόσβαση στο δίκτυο, επιτρέποντας οπτική/ηλεκτρική μετατροπή, κατανομή εύρους ζώνης και έλεγχο κάθε σύνδεσης καναλιού, με παρακολούθηση και διαχείριση σε πραγματικό χρόνο.Και λειτουργίες συντήρησης.Το ONU βρίσκεται στην πλευρά του χρήστη για την υλοποίηση διαχείρισης επεξεργασίας και συντήρησης διαφόρων ηλεκτρικών σημάτων και παρέχει μια διεπαφή από την πλευρά του χρήστη.Το OLT και το ONU συνδέονται με έναν παθητικό οπτικό διαχωριστή και ο οπτικός διαχωριστής χρησιμοποιείται για τη διανομή δεδομένων κατερχόμενης ζεύξης και τη συγκέντρωση δεδομένων ανερχόμενης ζεύξης.Εκτός από τον τερματικό εξοπλισμό, το σύστημα PON δεν απαιτεί ηλεκτρικά εξαρτήματα και επομένως είναι παθητικό.
Το PON υιοθετεί μια τεχνολογία πολυπλεξίας διαίρεσης μήκους κύματος (WDM) με συνδυασμό μήκους κύματος κατερχόμενης ζεύξης 1490 nm/ανερχόμενης ζεύξης 1310 nm σε μία μόνο ίνα.Η κατεύθυνση ανερχόμενης ζεύξης είναι μια λειτουργία από σημείο σε σημείο και η κατεύθυνση προς τα κάτω είναι μια λειτουργία εκπομπής.Το παρακάτω σχήμα δείχνει τη βασική δομή του PON.
Βασική δομή δικτύου του PON
Στην κατάντη κατεύθυνση, το OLT μεταδίδει τα πακέτα δεδομένων σε όλα τα ONU με τρόπο εκπομπής, κάθε πακέτο φέρει μια κεφαλίδα με μια μετάδοση στο αναγνωριστικό ONU προορισμού.Όταν το πακέτο δεδομένων φτάσει στο ONU, το επίπεδο MAC του ONU εκτελεί ανάλυση διευθύνσεων, εξάγει το πακέτο δεδομένων που ανήκει στον εαυτό του και απορρίπτει άλλα πακέτα δεδομένων.
Η κατεύθυνση ανερχόμενης ζεύξης χρησιμοποιεί τεχνολογία Time Division Multiplexing (TDM) και οι πληροφορίες uplink πολλαπλών ONU αποτελούν μια ροή πληροφοριών TDM που μεταδίδεται στο OLT.
2. Τερματικό οπτικής γραμμής (OLT)
Το τερματικό οπτικής γραμμής (OLT) λειτουργεί για να παρέχει μια οπτική διεπαφή μεταξύ του δικτύου υπηρεσιών και του ODN και παρέχει διάφορα μέσα για τη μετάδοση διαφόρων υπηρεσιών.Το OLT αποτελείται εσωτερικά από ένα στρώμα πυρήνα, ένα επίπεδο υπηρεσίας και ένα δημόσιο επίπεδο.Το επίπεδο υπηρεσιών παρέχει κυρίως θύρες υπηρεσιών και υποστηρίζει πολλαπλές υπηρεσίες.το στρώμα πυρήνα παρέχει διασύνδεση, πολυπλεξία και μετάδοση.και το δημόσιο επίπεδο παρέχει λειτουργίες τροφοδοσίας και διαχείρισης συντήρησης.
Η παρουσία του OLT μπορεί να μειώσει τη στενή σύζευξη μεταξύ του δικτύου υπηρεσιών ανώτερου επιπέδου και της συγκεκριμένης διεπαφής, του φορέα, της δικτύωσης και της διαχείρισης συσκευών της συσκευής πρόσβασης και μπορεί να παρέχει μια ενοποιημένη διεπαφή διαχείρισης δικτύου οπτικής πρόσβασης.
Οι βασικές λειτουργίες του OLT περιλαμβάνουν: συνάρτηση κατανομής συνάθροισης και συνάρτηση προσαρμογής DN.
Οι λειτουργίες διεπαφής υπηρεσίας OLT περιλαμβάνουν: λειτουργία θύρας υπηρεσίας, λειτουργία προσαρμογής διεπαφής υπηρεσίας, επεξεργασία σήματος διεπαφής και προστασία διεπαφής υπηρεσίας.
Οι κοινές λειτουργίες OLT περιλαμβάνουν κυρίως λειτουργίες OAM και λειτουργίες τροφοδοσίας.
Η οπτική ισχύς που εκπέμπεται από το OLT καταναλώνεται κυρίως στα ακόλουθα σημεία.
Splitter: Όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός των shunt, τόσο μεγαλύτερη είναι η απώλεια.
l Fiber: Όσο μεγαλύτερη είναι η απόσταση, τόσο μεγαλύτερη είναι η απώλεια.
l ONU: Όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός, τόσο μεγαλύτερη είναι η απαιτούμενη ισχύς μετάδοσης OLT.Προκειμένου να διασφαλιστεί ότι κάθε ισχύς που φτάνει στο ONU είναι υψηλότερη από την ευαισθησία λήψης και έχει ένα ορισμένο περιθώριο, ο προϋπολογισμός θα πρέπει να βασίζεται στην πραγματική ποσότητα και τη γεωγραφική κατανομή.
3.Οπτικό δίκτυο διανομής
Το οπτικό δίκτυο διανομής (ODN) είναι ένα μέσο για την παροχή οπτικής μετάδοσης μεταξύ του OLT και του ONU.Η κύρια λειτουργία του είναι να ολοκληρώσει τη μετάδοση και τη διανομή πληροφοριών μεταξύ του OLT και του ONU και να δημιουργήσει ένα κανάλι μετάδοσης πληροφοριών από άκρο σε άκρο μεταξύ του ONU και του OLT.
Η διαμόρφωση ODN είναι συνήθως μια λειτουργία από σημείο σε πολλαπλό σημείο, δηλαδή, πολλαπλά ONU συνδέονται σε ένα OLT μέσω ενός ODN, έτσι ώστε πολλαπλά ONU να μπορούν να μοιράζονται το οπτικό μέσο μετάδοσης μεταξύ του OLT και του ODN και της οπτικοηλεκτρονικής συσκευής του OLT .
(1) Σύνθεση ODN
Τα κύρια παθητικά εξαρτήματα που συνθέτουν το ODN είναι: μονής λειτουργίας ίνα και καλώδιο οπτικών ινών, σύνδεσμοι, παθητικός οπτικός διαχωριστής (OBD), παθητικός οπτικός εξασθενητής και σύνδεσμοι οπτικών ινών.
(2) Τοπολογική δομή του ODN
Η τοπολογία ενός δικτύου ODN είναι συνήθως μια δομή από σημείο σε πολλαπλό σημείο, η οποία μπορεί να χωριστεί σε ένα αστέρι, ένα δέντρο, ένα λεωφορείο και ένα δακτύλιο.
Δομή δικτύου ODN
(3) Ρυθμίσεις για ενεργή προστασία και προστασία σε κατάσταση αναμονής
Η ρύθμιση ενεργού/αναμονής προστασίας του δικτύου ODN είναι κυρίως η ρύθμιση δύο καναλιών οπτικής μετάδοσης για τα οπτικά σήματα που μεταδίδονται από το δίκτυο ODN.Όταν το κύριο κανάλι αποτύχει, μπορεί να μεταβεί αυτόματα στο εναλλακτικό κανάλι για τη μετάδοση οπτικών σημάτων, συμπεριλαμβανομένων των οπτικών ινών, των OLT, των ONU και των ρυθμίσεων κύριας και εφεδρικής προστασίας της ίνας μετάδοσης.
Οι κύριες ίνες μετάδοσης και οι ίνες αναμονής μπορούν να βρίσκονται στο ίδιο οπτικό καλώδιο ή σε διαφορετικά οπτικά καλώδια.Τα κύρια και εφεδρικά οπτικά καλώδια μπορούν να εγκατασταθούν σε διαφορετικούς αγωγούς, έτσι ώστε η απόδοση προστασίας να είναι καλύτερη.
(4) Χαρακτηριστικά οπτικής μετάδοσης του ODN
Τα χαρακτηριστικά σχεδιασμού του ODN θα πρέπει να διασφαλίζουν ότι οποιαδήποτε προβλεπόμενη επί του παρόντος υπηρεσία μπορεί να παρέχεται χωρίς σημαντικές αλλαγές, μια απαίτηση που έχει σημαντικό αντίκτυπο στα χαρακτηριστικά των διαφόρων παθητικών στοιχείων.Οι απαιτήσεις που ενδέχεται να επηρεάσουν άμεσα τα οπτικά χαρακτηριστικά του ODN είναι οι εξής.
l Διαφάνεια οπτικού μήκους κύματος: Διάφορα οπτικά παθητικά στοιχεία δεν πρέπει να επηρεάζουν τη διαφάνεια του εκπεμπόμενου οπτικού σήματος.Το οπτικό σήμα που απαιτείται από το σχεδιασμένο οπτικό δίκτυο θα πρέπει να μεταδίδεται με διαφάνεια, παρέχοντας έτσι μελλοντικές εφαρμογές συστήματος WDM.Το Ίδρυμα.
l Αναστρεψιμότητα: Όταν η έξοδος και η είσοδος του δικτύου ODN ανταλλάσσονται, τα χαρακτηριστικά μετάδοσης του δικτύου ODN δεν πρέπει να αλλάζουν σημαντικά, δηλαδή η αλλαγή του εύρους ζώνης μετάδοσης και των χαρακτηριστικών οπτικής απώλειας πρέπει να είναι ελάχιστη.Αυτό απλοποιεί τον σχεδιασμό του δικτύου.
l Συνέπεια της απόδοσης του δικτύου: Το δίκτυο ODN θα πρέπει να διατηρεί σταθερά οπτικά σήματα.Τα χαρακτηριστικά μετάδοσης του δικτύου ODN θα πρέπει να είναι συνεπή με ολόκληρο το OFSAN και ολόκληρο το δίκτυο επικοινωνίας.Το εύρος ζώνης μετάδοσης και τα χαρακτηριστικά οπτικής απώλειας θα πρέπει να είναι κατάλληλα για ολόκληρο το OFSAN.
(5) Παράμετροι απόδοσης ODN
Οι παράμετροι που καθορίζουν την απόδοση απώλειας οπτικού καναλιού ολόκληρου του συστήματος είναι κυρίως οι εξής.
l Απώλεια οπτικού καναλιού ODN: η διαφορά μεταξύ της ελάχιστης ισχύος εκπομπής και της υψηλότερης ευαισθησίας λήψης.
l Μέγιστη επιτρεπόμενη απώλεια καναλιού: η διαφορά μεταξύ της μέγιστης ισχύος εκπομπής και της υψηλότερης ευαισθησίας λήψης.
l Ελάχιστη επιτρεπόμενη απώλεια καναλιού: η διαφορά μεταξύ της ελάχιστης ισχύος εκπομπής και της χαμηλότερης ευαισθησίας λήψης (σημείο υπερφόρτωσης).
(6) Αντανάκλαση ODN
Η ανάκλαση του ODN εξαρτάται από την απώλεια επιστροφής των διαφόρων εξαρτημάτων που απαρτίζουν το ODN και από τυχόν σημεία ανάκλασης στο οπτικό κανάλι.Γενικά, όλες οι διακριτές ανακλάσεις πρέπει να είναι καλύτερες από−35 dB και η μέγιστη διακριτή ανάκλαση της πρόσβασης σε ίνες θα πρέπει να είναι καλύτερη από−50 dB.
4. Μονάδα οπτικού δικτύου (ONU)
Η μονάδα οπτικού δικτύου (ONU) βρίσκεται μεταξύ του ODN και του εξοπλισμού χρήστη και παρέχει μια οπτική διεπαφή μεταξύ του χρήστη και του ODN και μια ηλεκτρική διεπαφή με την πλευρά του χρήστη για την υλοποίηση διαχείρισης επεξεργασίας και συντήρησης διαφόρων ηλεκτρικών σημάτων.Το ONU αποτελείται από ένα βασικό επίπεδο, ένα επίπεδο υπηρεσίας και ένα δημόσιο επίπεδο.Το επίπεδο υπηρεσιών αναφέρεται κυρίως σε θύρες χρήστη.το βασικό στρώμα παρέχει πολυπλεξία και οπτικές διεπαφές.και το δημόσιο επίπεδο παρέχει τροφοδοσία ρεύματος και διαχείριση συντήρησης.
5. Λειτουργία εφαρμογής PON
Η επιχειρηματική διαφάνεια του PON είναι καλή και, καταρχήν, μπορεί να εφαρμοστεί σε οποιοδήποτε σήμα προτύπου και τιμής.Σε σύγκριση με τα ενεργά οπτικά δίκτυα από σημείο σε σημείο, η τεχνολογία PON χαρακτηρίζεται από απλή συντήρηση, χαμηλό κόστος (εξοικονόμηση διασυνδέσεων ινών και οπτικών ινών), υψηλό εύρος ζώνης μετάδοσης και υψηλή αναλογία τιμής απόδοσης.Αυτά τα χαρακτηριστικά θα το κάνουν να διατηρήσει ένα ανταγωνιστικό πλεονέκτημα για μεγάλο χρονικό διάστημα και το PON θεωρούνταν πάντα ως η μελλοντική κατεύθυνση ανάπτυξης του δικτύου πρόσβασης.
Η πιο κατάλληλη εφαρμογή για το PON είναι: το τμήμα του δικτύου πρόσβασης κοντά στο τέλος του πελάτη.ο πελάτης της υπηρεσίας ONU δεν τονίζει την ανάγκη προστασίας από πλεονασμό ή παράκαμψη.το OLT μπορεί να ρυθμιστεί σε έναν κόμβο με καλή απόδοση επιβίωσης (για παράδειγμα, έναν κόμβο με προστασία κυκλικού κόμβου).Ένα μέρος όπου οι χρήστες είναι γεωγραφικά συγκεντρωμένοι.Το PON έχει κυρίως τρεις τρόπους εφαρμογής.
(1) Αντικατάσταση του υπάρχοντος δικτύου συγκέντρωσης δύο επιπέδων: Το PON μπορεί να αντικαταστήσει τον υπάρχοντα διακόπτη επιπέδου 2 και τον οπτικό πομποδέκτη και να κατευθύνει το δίκτυο πρόσβασης του LAN στο δίκτυο μητροπολιτικής περιοχής IP, όπως φαίνεται στο σχήμα:
Το PON αντικαθιστά το υπάρχον δίκτυο Layer 2
(2) Αντικαταστήστε το καλώδιο πρόσβασης της σχετικής παραγράφου: Το σύστημα PON μπορεί να αντικαταστήσει το υπάρχον τμήμα του οπτικού καλωδίου και τον οπτικό εξοπλισμό μεταγωγής, εξοικονομώντας έτσι το καλώδιο πρόσβασης της σχετικής παραγράφου, όπως φαίνεται:
Το PON αντικαθιστά σχετικά τμήματα για πρόσβαση στο οπτικό καλώδιο
(3) Λειτουργία πρόσβασης πολλαπλών υπηρεσιών (εφαρμογή FTTH): Το σύστημα PON μπορεί να παρέχει πρόσβαση πολλαπλών υπηρεσιών και πολλαπλών τιμών που πληρούν διαφορετικές απαιτήσεις QoS και μπορεί να προσαρμοστεί στην ποικιλομορφία των χρηστών και στην αβεβαιότητα της επιχειρηματικής ανάπτυξης, όπως φαίνεται στο το παρακάτω σχήμα:
Πρόσβαση πολλαπλών υπηρεσιών