1.Struttura base del PON
PON (Rete Ottica Passiva)
PON è una rete di accesso ottico bidirezionale a fibra singola che utilizza una struttura punto-multipunto (P2MP).Il sistema PON è composto da un terminale di linea ottica (OLT), una rete di distribuzione ottica (ODN) e un'unità di rete ottica (ONU) sul lato utente dell'ufficio centrale ed è un sistema bidirezionale a fibra singola.Nella direzione a valle (da OLT a ONU), il segnale inviato dall'OLT raggiunge ciascuna ONU attraverso l'ODN. Nella direzione a monte (da ONU a OLT), il segnale inviato dall'ONU raggiungerà solo l'OLT e non raggiungerà altre ONU .Al fine di evitare collisioni di dati e migliorare l'efficienza della rete, la direzione di uplink adotta la modalità di accesso multiplo TDMA e gestisce la trasmissione dei dati di ciascuna ONU.L'ODN fornisce canali ottici tra l'OLT e l'ONU.La struttura di riferimento del PON è mostrata nella figura seguente.
Struttura di riferimento del sistema PON
L'OLT si trova sul lato rete e si trova presso l'ufficio centrale.Può essere uno switch L2 o un router L3, fornendo concentrazione e accesso alla rete, consentendo la conversione ottico/elettrico, l'allocazione della larghezza di banda e il controllo di ciascuna connessione di canale, con monitoraggio e gestione in tempo reale.E funzioni di manutenzione.L'ONU si trova sul lato utente per implementare l'elaborazione e la gestione della manutenzione di vari segnali elettrici e fornisce un'interfaccia lato utente.L'OLT e l'ONU sono collegati da uno splitter ottico passivo e lo splitter ottico viene utilizzato per distribuire i dati di downlink e aggregare i dati di uplink.Oltre alle apparecchiature terminali, il sistema PON non necessita di componenti elettrici ed è quindi passivo.
Il PON adotta una tecnologia WDM (wavelength division multiplexing) con una combinazione di lunghezze d'onda downlink 1490 nm/uplink 1310 nm su una singola fibra.La direzione di uplink è una modalità punto a punto e la direzione di downlink è una modalità di trasmissione.La figura seguente mostra la struttura base del PON.
Struttura di rete base del PON
Nella direzione a valle, l'OLT trasmette i pacchetti di dati a tutte le ONU in modalità broadcast, ciascun pacchetto trasporta un'intestazione con una trasmissione all'identificatore ONU di destinazione.Quando il pacchetto di dati arriva all'ONU, il livello MAC dell'ONU esegue la risoluzione dell'indirizzo, estrae il pacchetto di dati che gli appartiene e scarta gli altri pacchetti di dati.
La direzione del collegamento verso monte utilizza la tecnologia Time Division Multiplexing (TDM) e le informazioni del collegamento verso monte di più ONU costituiscono un flusso di informazioni TDM da trasmettere all'OLT.
2. Terminale di linea ottica (OLT)
Il terminale di linea ottica (OLT) funziona per fornire un'interfaccia ottica tra la rete di servizi e l'ODN e fornisce vari mezzi per trasmettere vari servizi.L'OLT è composto internamente da uno strato centrale, uno strato di servizio e uno strato pubblico.Il livello di servizio fornisce principalmente porte di servizio e supporta più servizi;lo strato centrale fornisce connessione incrociata, multiplexing e trasmissione;e il livello pubblico fornisce funzioni di gestione dell'alimentazione e della manutenzione.
La presenza dell'OLT può ridurre lo stretto accoppiamento tra la rete di servizio di livello superiore e l'interfaccia specifica, la portante, la rete e la gestione del dispositivo di accesso e può fornire un'interfaccia di gestione della rete di accesso ottico unificata.
Le funzioni principali dell'OLT includono: funzione di distribuzione dell'aggregazione e funzione di adattamento del DN.
Le funzioni dell'interfaccia di servizio OLT includono: funzione della porta di servizio, funzione di adattamento dell'interfaccia di servizio, elaborazione della segnalazione dell'interfaccia e protezione dell'interfaccia di servizio.
Le funzioni comuni dell'OLT includono principalmente funzioni OAM e funzioni di alimentazione.
La potenza ottica emessa dall'OLT viene consumata principalmente nei seguenti luoghi.
Splitter: maggiore è il numero di shunt, maggiore è la perdita.
l Fibra: maggiore è la distanza, maggiore è la perdita.
l ONU: maggiore è il numero, maggiore è la potenza di trasmissione OLT richiesta.Per garantire che ogni potenza che raggiunge l'ONU sia superiore alla sensibilità di ricezione e abbia un certo margine, il budget dovrebbe essere basato sulla quantità effettiva e sulla distribuzione geografica.
3.Rete di distribuzione ottica
La rete di distribuzione ottica (ODN) è un mezzo per fornire la trasmissione ottica tra l'OLT e l'ONU.La sua funzione principale è completare la trasmissione e la distribuzione delle informazioni tra l'OLT e l'ONU e stabilire un canale di trasmissione delle informazioni end-to-end tra l'ONU e l'OLT.
La configurazione ODN è solitamente una modalità punto-multipunto, ovvero più ONU sono collegate a un OLT tramite un ODN, in modo che più ONU possano condividere il mezzo di trasmissione ottica tra l'OLT e l'ODN e il dispositivo optoelettronico dell'OLT .
(1) Composizione dell'ODN
I principali componenti passivi che compongono l'ODN sono: fibra monomodale e cavo in fibra ottica, connettori, splitter ottici passivi (OBD), attenuatori ottici passivi e connettori in fibra ottica.
(2) Struttura topologica dell'ODN
La topologia di una rete ODN è solitamente una struttura punto-multipunto, che può essere suddivisa in una stella, un albero, un bus e un anello.
Struttura della rete ODN
(3) Impostazioni per la protezione attiva e in standby
L'impostazione della protezione attiva/standby della rete ODN consiste principalmente nell'impostare due canali di trasmissione ottica per i segnali ottici trasmessi dalla rete ODN.Quando il canale primario si guasta, può passare automaticamente al canale alternativo per trasmettere segnali ottici, comprese fibre ottiche, OLT, ONU e le impostazioni di protezione primaria e di backup della fibra di trasmissione.
Le fibre di trasmissione principale e di riserva possono trovarsi nello stesso cavo ottico o in cavi ottici diversi.I cavi ottici principali e di backup possono essere installati in tubazioni diverse, in modo che le prestazioni di protezione siano migliori.
(4) Caratteristiche di trasmissione ottica dell'ODN
Le caratteristiche di progettazione di ODN dovrebbero garantire che qualsiasi servizio attualmente prevedibile possa essere fornito senza grandi modifiche, un requisito che ha un impatto notevole sulle caratteristiche dei vari componenti passivi.I requisiti che possono influenzare direttamente le caratteristiche ottiche dell'ODN sono i seguenti.
l Trasparenza della lunghezza d'onda ottica: vari componenti ottici passivi non dovrebbero influenzare la trasparenza del segnale ottico trasmesso.Il segnale ottico richiesto dalla rete ottica progettata dovrebbe essere trasmesso in modo trasparente, fornendo così future applicazioni del sistema WDM.La Fondazione.
l Reversibilità: quando l'output e l'input della rete ODN vengono scambiati, le caratteristiche di trasmissione della rete ODN non dovrebbero cambiare in modo significativo, ovvero la modifica della larghezza di banda di trasmissione e le caratteristiche di perdita ottica dovrebbero essere minime.Ciò semplifica la progettazione della rete.
l Coerenza delle prestazioni della rete: la rete ODN dovrebbe mantenere segnali ottici coerenti.Le caratteristiche di trasmissione della rete ODN dovrebbero essere coerenti con l'intero OFSAN e l'intera rete di comunicazione.La larghezza di banda di trasmissione e le caratteristiche di perdita ottica dovrebbero essere adeguate per l'intero OFSAN.
(5) Parametri prestazionali dell'ODN
I parametri che determinano le prestazioni di perdita del canale ottico dell'intero sistema sono principalmente i seguenti.
l Perdita del canale ottico ODN: la differenza tra la potenza di trasmissione minima e la sensibilità di ricezione più alta.
l Perdita massima consentita del canale: la differenza tra la massima potenza di trasmissione e la massima sensibilità di ricezione.
l Perdita minima consentita del canale: la differenza tra la potenza di trasmissione minima e la sensibilità di ricezione più bassa (punto di sovraccarico).
(6) Riflessione dell'ODN
La riflessione dell'ODN dipende dalla perdita di riflessione dei vari componenti che compongono l'ODN e da eventuali punti di riflessione sul canale ottico.In generale, tutte le riflessioni discrete devono essere migliori di−35 dB e la massima riflessione discreta dell'accesso in fibra dovrebbe essere migliore di−50dB.
4. Unità di rete ottica (ONU)
L'unità di rete ottica (ONU) si trova tra l'ODN e l'apparecchiatura utente e fornisce un'interfaccia ottica tra l'utente e l'ODN e un'interfaccia elettrica con il lato utente per implementare la gestione dell'elaborazione e della manutenzione di vari segnali elettrici.L'ONU è composta da uno strato centrale, uno strato di servizio e uno strato pubblico.Il livello di servizio si riferisce principalmente alle porte utente;lo strato centrale fornisce multiplexing e interfacce ottiche;e il livello pubblico fornisce l'alimentazione elettrica e la gestione della manutenzione.
5. Modalità di applicazione PON
La trasparenza commerciale del PON è buona e in linea di principio può essere applicata a qualsiasi standard e segnale tariffario.Rispetto alle reti ottiche attive punto-punto, la tecnologia PON è caratterizzata da semplice manutenzione, basso costo (risparmio di fibra e interfacce ottiche), elevata larghezza di banda di trasmissione e elevato rapporto prezzo prestazioni.Queste caratteristiche le consentiranno di mantenere un vantaggio competitivo per lungo tempo e PON è sempre stata considerata la futura direzione di sviluppo della rete di accesso.
L'applicazione più adatta per PON è: la parte della rete di accesso prossima al cliente finale;il cliente del servizio ONU non sottolinea la necessità di ridondanza o protezione di bypass;l'OLT può essere installato in un nodo con buone prestazioni di sopravvivenza (ad esempio, un nodo con protezione rotatoria).Un luogo in cui gli utenti sono geograficamente concentrati.PON ha principalmente tre modalità di applicazione.
(1) Sostituire l'attuale rete di aggregazione a due livelli: PON può sostituire lo switch Layer 2 e il ricetrasmettitore ottico esistenti e indirizzare la rete di accesso della LAN alla rete dell'area metropolitana IP, come mostrato nella figura:
PON sostituisce la rete Layer 2 esistente
(2) Sostituire il cavo di accesso del paragrafo pertinente: il sistema PON può sostituire la parte esistente del cavo ottico e dell'apparecchiatura di commutazione ottica, risparmiando così il cavo di accesso del paragrafo pertinente, come mostrato:
PON sostituisce i segmenti rilevanti per accedere al cavo ottico
(3) Modalità di accesso multiservizio (implementazione FTTH): il sistema PON può fornire un accesso multiservizio e multitariffa che soddisfa diversi requisiti di QoS e può adattarsi alla diversità degli utenti e all'incertezza dello sviluppo del business, come mostrato in la seguente figura:
Accesso multiservizio