1.Podstawowa struktura PON
PON (pasywna sieć optyczna)
PON to jednowłóknowa, dwukierunkowa optyczna sieć dostępowa wykorzystująca strukturę punkt-wielopunkt (P2MP).System PON składa się z terminala linii optycznej (OLT), optycznej sieci dystrybucyjnej (ODN) i jednostki sieci optycznej (ONU) po stronie użytkownika w biurze centralnym i jest jednowłóknowym systemem dwukierunkowym.W kierunku w dół (OLT do ONU) sygnał wysyłany przez OLT dociera do każdej jednostki ONU poprzez ODN. W kierunku w górę (ONU do OLT) sygnał wysyłany przez ONU dotrze tylko do OLT i nie dotrze do innych jednostek ONU Aby uniknąć kolizji danych i poprawić wydajność sieci, kierunek łącza w górę przyjmuje tryb wielodostępu TDMA i zarządza transmisją danych każdej jednostki ONU.ODN zapewnia kanały optyczne pomiędzy OLT i ONU.Strukturę referencyjną PON pokazano na poniższym rysunku.
Struktura referencyjna systemu PON
OLT znajduje się po stronie sieci i znajduje się w biurze centralnym.Może to być przełącznik L2 lub router L3, zapewniający koncentrację i dostęp do sieci, umożliwiający konwersję optyczną/elektryczną, alokację przepustowości i kontrolę połączenia każdego kanału, z monitorowaniem i zarządzaniem w czasie rzeczywistym.Oraz funkcje konserwacyjne.Jednostka ONU znajduje się po stronie użytkownika i umożliwia zarządzanie przetwarzaniem i konserwacją różnych sygnałów elektrycznych oraz zapewnia interfejs po stronie użytkownika.OLT i ONU są połączone pasywnym rozdzielaczem optycznym, który służy do dystrybucji danych w łączu w dół i agregowania danych w łączu w górę.Oprócz urządzeń końcowych system PON nie wymaga komponentów elektrycznych i dlatego jest pasywny.
W sieci PON zastosowano technologię multipleksowania z podziałem długości fali (WDM) z kombinacją długości fali łącza w dół 1490 nm i łącza w górę 1310 nm w jednym włóknie.Kierunek łącza w górę to tryb punkt-punkt, a kierunek łącza w dół to tryb rozgłoszeniowy.Poniższy rysunek przedstawia podstawową strukturę PON.
Podstawowa struktura sieci PON
W kierunku downstream OLT przesyła pakiety danych do wszystkich jednostek ONU w sposób rozgłoszeniowy, przy czym każdy pakiet niesie nagłówek z transmisją do identyfikatora docelowej jednostki ONU.Kiedy pakiet danych dociera do jednostki ONU, warstwa MAC jednostki ONU przeprowadza rozpoznawanie adresów, wyodrębnia należący do niej pakiet danych i odrzuca inne pakiety danych.
Kierunek łącza w górę wykorzystuje technologię multipleksowania z podziałem czasu (TDM), a informacje łącza w górę wielu jednostek ONU tworzą strumień informacji TDM do przesłania do OLT.
2. Terminal linii optycznej (OLT)
Terminal linii optycznej (OLT) zapewnia interfejs optyczny pomiędzy siecią usługową a ODN i zapewnia różne środki do przesyłania różnych usług.OLT składa się wewnętrznie z warstwy rdzeniowej, warstwy usług i warstwy publicznej.Warstwa usług zapewnia głównie porty usług i obsługuje wiele usług;warstwa rdzeniowa zapewnia połączenia krzyżowe, multipleksowanie i transmisję;a warstwa publiczna zapewnia funkcje zarządzania zasilaniem i konserwacją.
Obecność OLT może zmniejszyć ścisłe powiązanie pomiędzy siecią usług wyższej warstwy a konkretnym interfejsem, nośnikiem, siecią i zarządzaniem urządzeniem dostępowym i może zapewnić ujednolicony interfejs zarządzania siecią dostępu optycznego.
Podstawowe funkcje OLT obejmują: funkcję dystrybucji agregacji i funkcję adaptacji DN.
Funkcje interfejsu serwisowego OLT obejmują: funkcję portu serwisowego, funkcję adaptacji interfejsu serwisowego, przetwarzanie sygnalizacji interfejsu i ochronę interfejsu serwisowego.
Wspólne funkcje OLT obejmują głównie funkcje OAM i funkcje zasilania.
Moc optyczna emitowana przez OLT jest zużywana głównie w następujących miejscach.
Splitter: Im większa liczba boczników, tym większa strata.
l Włókno: Im większa odległość, tym większa strata.
l ONU: Im większa liczba, tym większa wymagana moc nadawania OLT.Aby zapewnić, że każda moc docierająca do ONU będzie wyższa niż czułość odbiorcza i będzie miała określony margines, budżet powinien opierać się na rzeczywistej ilości i rozmieszczeniu geograficznym.
3.Optyczna sieć dystrybucyjna
Optyczna sieć dystrybucyjna (ODN) jest środkiem zapewniającym transmisję optyczną pomiędzy OLT a jednostką ONU.Jego główną funkcją jest dokończenie transmisji i dystrybucji informacji pomiędzy OLT i ONU oraz ustanowienie kompleksowego kanału transmisji informacji pomiędzy ONU i OLT.
Konfiguracja ODN jest zwykle trybem punkt-wielopunkt, co oznacza, że wiele jednostek ONU jest podłączonych do jednego OLT za pośrednictwem jednego ODN, dzięki czemu wiele jednostek ONU może współdzielić optyczne medium transmisyjne pomiędzy OLT i ODN oraz urządzeniem optoelektronicznym OLT .
(1) Skład ODN
Głównymi elementami pasywnymi tworzącymi ODN są: światłowód jednomodowy i kabel światłowodowy, złącza, pasywne rozdzielacze optyczne (OBD), pasywne tłumiki optyczne i złącza światłowodowe.
(2) Struktura topologiczna ODN
Topologia sieci ODN to zazwyczaj struktura punkt-wielopunkt, którą można podzielić na gwiazdę, drzewo, magistralę i pierścień.
Struktura sieci ODN
(3) Ustawienia ochrony aktywnej i rezerwowej
Ustawienie zabezpieczenia aktywnego/gotowego sieci ODN polega głównie na skonfigurowaniu dwóch optycznych kanałów transmisji dla sygnałów optycznych przesyłanych przez sieć ODN.W przypadku awarii kanału głównego może on automatycznie przełączyć się na kanał alternatywny w celu przesyłania sygnałów optycznych, włączając w to światłowody, jednostki OLT, jednostki ONU oraz podstawowe i zapasowe ustawienia zabezpieczeń światłowodu transmisyjnego.
Włókna transmisyjne główne i rezerwowe mogą znajdować się w tym samym kablu optycznym lub w różnych kablach optycznych.Główny i zapasowy kabel optyczny można instalować w różnych rurociągach, co zapewnia lepszą skuteczność ochrony.
(4) Charakterystyka transmisji optycznej ODN
Cechy konstrukcyjne ODN powinny zapewnić, że każda obecnie przewidywalna usługa będzie mogła być świadczona bez większych zmian, co jest wymaganiem, które ma poważny wpływ na charakterystykę różnych elementów pasywnych.Wymagania, które mogą bezpośrednio wpływać na właściwości optyczne ODN, są następujące.
l Przezroczystość długości fali optycznej: Różne elementy pasywne optyczne nie powinny wpływać na przezroczystość przesyłanego sygnału optycznego.Sygnał optyczny wymagany przez projektowaną sieć optyczną powinien być transmitowany w sposób transparentny, zapewniając w ten sposób przyszłe zastosowania systemu WDM.Fundacja.
l Odwracalność: W przypadku zamiany wyjścia i wejścia sieci ODN charakterystyka transmisji sieci ODN nie powinna znacząco się zmienić, to znaczy zmiana szerokości pasma transmisji i charakterystyki strat optycznych powinna być minimalna.Upraszcza to projektowanie sieci.
l Spójność wydajności sieci: Sieć ODN powinna utrzymywać spójne sygnały optyczne.Charakterystyki transmisyjne sieci ODN powinny być spójne z całym OFSAN i całą siecią komunikacyjną.Szerokość pasma transmisji i charakterystyka strat optycznych powinny być odpowiednie dla całego OFSAN.
(5) Parametry wydajności ODN
Parametry określające stratę kanału optycznego w całym systemie są głównie następujące.
l Strata kanału optycznego ODN: różnica pomiędzy minimalną mocą nadawania a najwyższą czułością odbioru.
l Maksymalna dopuszczalna strata kanału: różnica pomiędzy maksymalną mocą nadawania a najwyższą czułością odbioru.
l Minimalna dopuszczalna strata kanału: różnica pomiędzy minimalną mocą nadawania a najniższą czułością odbioru (punkt przeciążenia).
(6) Odbicie ODN
Odbicie ODN zależy od strat odbiciowych różnych składników tworzących ODN i wszelkich punktów odbicia w kanale optycznym.Ogólnie rzecz biorąc, wszystkie dyskretne odbicia muszą być lepsze niż−35 dB, a maksymalne dyskretne odbicie dostępu do światłowodu powinno być lepsze niż−50dB.
4. Jednostka sieci optycznej (ONU)
Jednostka sieci optycznej (ONU) znajduje się pomiędzy ODN a sprzętem użytkownika i zapewnia interfejs optyczny pomiędzy użytkownikiem a ODN oraz interfejs elektryczny ze stroną użytkownika w celu wdrożenia zarządzania przetwarzaniem i konserwacją różnych sygnałów elektrycznych.Jednostka ONU składa się z warstwy rdzeniowej, warstwy usług i warstwy publicznej.Warstwa usług odnosi się głównie do portów użytkowników;warstwa rdzeniowa zapewnia multipleksowanie i interfejsy optyczne;a warstwa publiczna zapewnia zarządzanie zasilaniem i konserwacją.
5. Tryb aplikacji PON
Przejrzystość biznesowa PON jest dobra i w zasadzie można ją zastosować do dowolnego sygnału standardowego i szybkościowego.W porównaniu z aktywnymi sieciami optycznymi typu punkt-punkt, technologię PON charakteryzuje prosta konserwacja, niski koszt (oszczędność interfejsów światłowodowych i optycznych), duża przepustowość transmisji i wysoki stosunek ceny do wydajności.Cechy te sprawią, że przez długi czas utrzyma ona przewagę konkurencyjną, a PON od zawsze był postrzegany jako przyszły kierunek rozwoju sieci dostępowej.
Najbardziej odpowiednim zastosowaniem dla PON jest: część sieci dostępowej znajdująca się blisko końca klienta;klient usługi ONU nie kładzie nacisku na potrzebę redundancji lub zabezpieczenia obejściowego;OLT można ustawić w węźle o dobrych parametrach przetrwania (na przykład węźle z ochroną rond).Miejsce, w którym użytkownicy są skoncentrowani geograficznie.PON ma głównie trzy tryby aplikacji.
(1) Zastąpienie istniejącej dwuwarstwowej sieci agregacyjnej: PON może zastąpić istniejący przełącznik warstwy 2 i transceiver optyczny oraz skierować sieć dostępową LAN do sieci metropolitalnej IP, jak pokazano na rysunku:
PON zastępuje istniejącą sieć warstwy 2
(2) Wymień kabel dostępowy zgodnie z odpowiednim paragrafem: System PON może zastąpić istniejącą część kabla optycznego i optyczny sprzęt przełączający, oszczędzając w ten sposób kabel dostępowy z odpowiedniego paragrafu, jak pokazano:
PON zastępuje odpowiednie segmenty w celu uzyskania dostępu do kabla optycznego
(3) Tryb dostępu wielousługowego (implementacja FTTH): System PON może zapewnić dostęp wielousługowy i wieloszybkościowy, spełniając różne wymagania QoS i może dostosować się do różnorodności użytkowników i niepewności rozwoju biznesu, jak pokazano w następujący rysunek:
Dostęp do wielu usług