1. Grundläggande struktur för PON
PON (passivt optiskt nätverk)
PON är ett enkelfiber dubbelriktat optiskt accessnätverk som använder en punkt-till-multipunkt-struktur (P2MP).PON-systemet består av en optisk linjeterminal (OLT), ett optiskt distributionsnätverk (ODN) och en optisk nätverksenhet (ONU) på användarsidan av centralkontoret och är ett dubbelriktat enkelfibersystem.I nedströmsriktningen (OLT till ONU) når signalen som sänds av OLT varje ONU genom ODN. I uppströmsriktningen (ONU till OLT), kommer signalen som sänds av ONU endast att nå OLT och kommer inte att nå andra ONU:er .För att undvika datakollision och förbättra nätverkseffektiviteten, antar upplänksriktningen TDMA multipelåtkomstläge och hanterar dataöverföring för varje ONU.ODN tillhandahåller optiska kanaler mellan OLT och ONU.Referensstrukturen för PON visas i figuren nedan.
PON-systemets referensstruktur
OLT är placerad på nätverkssidan och placerad på centralkontoret.Det kan vara en L2-switch eller en L3-router, som ger nätverkskoncentration och åtkomst, möjliggör optisk/elektrisk konvertering, bandbreddsallokering och kontroll av varje kanalanslutning, med övervakning och hantering i realtid.Och underhållsfunktioner.ONU:n är placerad på användarsidan för att implementera bearbetnings- och underhållshantering av olika elektriska signaler, och tillhandahåller ett användargränssnitt.OLT och ONU är anslutna med en passiv optisk splitter, och den optiska splittern används för att distribuera nedlänksdata och aggregera upplänksdata.Förutom terminalutrustningen kräver PON-systemet inga elektriska komponenter och är därför passivt.
PON använder en våglängdsdelningsmultiplexeringsteknik (WDM) med en nedlänk 1490 nm/upplänk 1310 nm våglängdskombination på en enda fiber.Upplänksriktningen är en punkt-till-punkt-mod, och nedlänksriktningen är en broadcast-mod.Bilden nedan visar den grundläggande strukturen för PON.
Grundläggande nätverksstruktur för PON
I nedströmsriktningen sänder OLT:n datapaketen till alla ONU:er på ett broadcast-sätt, varvid varje paket bär en rubrik med en överföring till destinationens ONU-identifierare.När datapaketet anländer till ONU:n, utför MAC-skiktet i ONU:n adressupplösning, extraherar datapaketet som tillhör sig självt och kasserar andra datapaket.
Upplänksriktningen använder Time Division Multiplexing (TDM)-teknologi, och upplänksinformationen för flera ONUs utgör en TDM-informationsström som ska överföras till OLT.
2. Optisk linjeterminal (OLT)
Den optiska linjeterminalen (OLT) fungerar för att tillhandahålla ett optiskt gränssnitt mellan tjänstnätet och ODN, och tillhandahåller olika medel för att sända olika tjänster.OLT är internt sammansatt av ett kärnlager, ett servicelager och ett publikt lager.Servicelagret tillhandahåller huvudsakligen serviceportar och stöder flera tjänster;kärnskiktet tillhandahåller korskoppling, multiplexering och transmission;och det offentliga lagret tillhandahåller strömförsörjning och underhållshanteringsfunktioner.
Närvaron av OLT kan minska den täta kopplingen mellan det övre skiktets servicenätverk och det specifika gränssnittet, bäraren, nätverket och enhetshanteringen för åtkomstenheten, och kan tillhandahålla ett enhetligt optiskt åtkomstnätverkshanteringsgränssnitt.
OLT:s kärnfunktioner inkluderar: aggregeringsdistributionsfunktion och DN-anpassningsfunktion.
OLT-tjänstens gränssnittsfunktioner inkluderar: tjänstportfunktion, tjänstegränssnittsanpassningsfunktion, gränssnittssignalbehandling och tjänstegränssnittsskydd.
OLT-gemensamma funktioner inkluderar främst OAM-funktioner och strömförsörjningsfunktioner.
Den optiska effekten som avges från OLT:n förbrukas huvudsakligen på följande platser.
Splitter: Ju fler shuntar, desto större förlust.
l Fiber: Ju längre avstånd, desto större förlust.
l ONU: Ju större antal, desto större OLT-sändningseffekt krävs.För att säkerställa att varje effekt som når ONU är högre än mottagningskänsligheten och har en viss marginal, bör budgeten baseras på den faktiska kvantiteten och geografiska fördelningen.
3.Optiskt distributionsnätverk
Det optiska distributionsnätverket (ODN) är ett sätt att tillhandahålla optisk överföring mellan OLT och ONU.Dess huvudsakliga funktion är att slutföra informationsöverföringen och distributionen mellan OLT:n och ONU:n, och upprätta en informationsöverföringskanal från slut till ände mellan ONU:n och OLT:n.
ODN-konfigurationen är vanligtvis ett punkt-till-multipunkt-läge, det vill säga flera ONU:er är anslutna till en OLT genom en ODN, så att flera ONU:er kan dela det optiska överföringsmediet mellan OLT:n och ODN:n och den optoelektroniska enheten hos OLT:n .
(1) Sammansättning av ODN
De huvudsakliga passiva komponenterna som utgör ODN är: singelmodsfiber och fiberoptisk kabel, kontakter, passiva optiska splittrar (OBD), passiva optiska dämpare och fiberoptiska kontakter.
(2) Topologisk struktur för ODN
Topologin för ett ODN-nätverk är vanligtvis en punkt-till-multipunkt-struktur, som kan delas in i en stjärna, ett träd, en buss och en ring.
ODN-nätverksstruktur
(3) Inställningar för aktivt skydd och standbyskydd
Den aktiva/standby-skyddsinställningen för ODN-nätverket är huvudsakligen att sätta upp två optiska överföringskanaler för de optiska signalerna som sänds av ODN-nätverket.När den primära kanalen misslyckas kan den automatiskt byta till den alternativa kanalen för att överföra optiska signaler, inklusive optiska fibrer, OLT:er, ONU:er och inställningarna för primär- och backupskydd för överföringsfibern.
Huvud- och standby-överföringsfibrerna kan vara i samma optiska kabel eller i olika optiska kablar.De optiska huvudkablarna och backupkablarna kan installeras i olika pipelines, så att skyddsprestandan blir bättre.
(4) Optiska överföringsegenskaper för ODN
ODN:s designegenskaper ska säkerställa att alla förutsebara tjänster kan tillhandahållas utan större förändringar, ett krav som har stor inverkan på egenskaperna hos olika passiva komponenter.De krav som direkt kan påverka de optiska egenskaperna hos ODN är följande.
l Optisk våglängdstransparens: Olika optiska passiva komponenter bör inte påverka transparensen för den överförda optiska signalen.Den optiska signalen som krävs av det konstruerade optiska nätverket bör överföras transparent, vilket ger framtida WDM-systemtillämpningar.Grunden.
l Reversibilitet: När ODN-nätverkets utgång och ingång byts om, bör överföringsegenskaperna för ODN-nätverket inte ändras nämnvärt, det vill säga förändringen av överföringsbandbredd och optiska förlustegenskaper bör vara minimala.Detta förenklar utformningen av nätverket.
l Konsekvent nätverksprestanda: ODN-nätverket bör bibehålla konsekventa optiska signaler.Sändningsegenskaperna för ODN-nätverket bör överensstämma med hela OFSAN och hela kommunikationsnätet.Överföringsbandbredden och optiska förlustegenskaper bör vara lämpliga för hela OFSAN.
(5) ODN-prestandaparametrar
Parametrarna som bestämmer den optiska kanalförlustprestandan för hela systemet är huvudsakligen följande.
l ODN optisk kanalförlust: skillnaden mellan den lägsta sändningseffekten och den högsta mottagningskänsligheten.
l Maximal tillåten kanalförlust: skillnaden mellan maximal sändningseffekt och högsta mottagningskänslighet.
l Minsta tillåtna kanalförlust: skillnaden mellan den lägsta sändningseffekten och den lägsta mottagningskänsligheten (överbelastningspunkt).
(6) Reflektion av ODN
Reflexionen av ODN beror på returförlusten av de olika komponenterna som utgör ODN och eventuella reflektionspunkter på den optiska kanalen.I allmänhet måste alla diskreta reflektioner vara bättre än−35 dB, och den maximala diskreta reflektionen av fiberaccess bör vara bättre än−50 dB.
4. Optisk nätverksenhet (ONU)
Den optiska nätverksenheten (ONU) är placerad mellan ODN och användarutrustningen och tillhandahåller ett optiskt gränssnitt mellan användaren och ODN och ett elektriskt gränssnitt mot användarsidan för att implementera bearbetnings- och underhållshantering av olika elektriska signaler.ONU består av ett kärnlager, ett servicelager och ett offentligt lager.Tjänsteskiktet hänvisar huvudsakligen till användarportar;kärnskiktet tillhandahåller multiplexering och optiska gränssnitt;och det offentliga lagret tillhandahåller strömförsörjning och underhållshantering.
5. PON applikationsläge
PON:s affärstransparens är god och kan i princip appliceras på vilken standard- och taktsignal som helst.Jämfört med punkt-till-punkt aktiva optiska nätverk kännetecknas PON-tekniken av enkelt underhåll, låg kostnad (sparar fiber och optiska gränssnitt), hög överföringsbandbredd och hög prestandaprisförhållande.Dessa egenskaper kommer att göra att det behåller en konkurrensfördel under lång tid, och PON har alltid betraktats som den framtida utvecklingsriktningen för accessnätet.
Den mest lämpliga applikationen för PON är: den del av accessnätet som ligger nära slutet av kunden;kunden av ONU-tjänsten betonar inte behovet av redundans eller bypass-skydd;OLT kan ställas in vid en nod med god överlevnadsprestanda (till exempel en nod med rondellskydd).En plats där användarna är geografiskt koncentrerade.PON har huvudsakligen tre applikationslägen.
(1) Byt ut det befintliga tvåskiktsaggregationsnätverket: PON kan ersätta den befintliga Layer 2-switchen och den optiska transceivern, och dirigera åtkomstnätverket för LAN till IP-storstadsnätverket, som visas i figuren:
PON ersätter befintligt Layer 2-nätverk
(2) Byt ut åtkomstkabeln i det relevanta stycket: PON-systemet kan ersätta den befintliga delen av den optiska kabeln och den optiska omkopplingsutrustningen och sparar därmed åtkomstkabeln i det relevanta stycket, som visas:
PON ersätter relevanta segment för att komma åt optisk kabel
(3) Åtkomstläge för flera tjänster (implementering av FTTH): PON-systemet kan tillhandahålla åtkomst med flera tjänster och flera frekvenser som uppfyller olika QoS-krav och kan anpassa sig till mångfalden av användare och osäkerheten i affärsutveckling, som visas i följande figur:
Åtkomst till flera tjänster