1.โครงสร้างพื้นฐานของ PON
PON (เครือข่ายออปติคัลแบบพาสซีฟ)
PON เป็นเครือข่ายการเข้าถึงด้วยแสงแบบไฟเบอร์เดี่ยวแบบสองทิศทางโดยใช้โครงสร้างแบบจุดต่อหลายจุด (P2MP)ระบบ PON ประกอบด้วยเทอร์มินัลสายออพติคัล (OLT) เครือข่ายการกระจายแสง (ODN) และหน่วยเครือข่ายออปติก (ONU) ที่ฝั่งผู้ใช้ของสำนักงานกลาง และเป็นระบบสองทิศทางแบบไฟเบอร์เดี่ยวในทิศทางดาวน์สตรีม (OLT ถึง ONU) สัญญาณที่ส่งโดย OLT จะไปถึง ONU แต่ละตัวผ่าน ODN ในทิศทางต้นน้ำ (OLT ถึง ONU) สัญญาณที่ส่งโดย ONU จะไปถึง OLT เท่านั้นและจะไม่ไปถึง ONU อื่น ๆ เพื่อหลีกเลี่ยงการชนกันของข้อมูลและปรับปรุงประสิทธิภาพของเครือข่าย ทิศทางอัปลิงก์จะใช้โหมดการเข้าถึงหลายโหมดของ TDMA และจัดการการส่งข้อมูลของ ONU แต่ละรายการODN มีช่องสัญญาณแสงระหว่าง OLT และ ONUโครงสร้างอ้างอิงของ PON แสดงในรูปด้านล่าง
โครงสร้างอ้างอิงระบบ PON
OLT ตั้งอยู่ฝั่งเครือข่ายและวางไว้ที่สำนักงานกลางอาจเป็นสวิตช์ L2 หรือเราเตอร์ L3 ที่ให้ความเข้มข้นและการเข้าถึงเครือข่าย ช่วยให้สามารถแปลงออปติคอล/ไฟฟ้า การจัดสรรแบนด์วิธ และควบคุมการเชื่อมต่อแต่ละช่องสัญญาณ พร้อมการตรวจสอบและการจัดการแบบเรียลไทม์และฟังก์ชั่นการบำรุงรักษาONU ตั้งอยู่ฝั่งผู้ใช้เพื่อใช้การจัดการการประมวลผลและการบำรุงรักษาสัญญาณไฟฟ้าต่างๆ และจัดให้มีอินเทอร์เฟซฝั่งผู้ใช้OLT และ ONU เชื่อมต่อกันด้วยตัวแยกแสงแบบพาสซีฟ และตัวแยกแสงใช้เพื่อกระจายข้อมูลดาวน์ลิงก์และข้อมูลอัปลิงก์รวมนอกเหนือจากอุปกรณ์ปลายทางแล้ว ระบบ PON ไม่ต้องการส่วนประกอบทางไฟฟ้า ดังนั้นจึงเป็นแบบพาสซีฟ
PON ใช้เทคโนโลยีการแบ่งมัลติเพล็กซ์ความยาวคลื่น (WDM) โดยมีการผสมผสานความยาวคลื่นดาวน์ลิงก์ 1490 นาโนเมตร/อัปลิงก์ 1310 นาโนเมตรบนเส้นใยเดี่ยวทิศทางอัปลิงค์เป็นโหมดจุดต่อจุด และทิศทางดาวน์ลิงค์เป็นโหมดออกอากาศรูปด้านล่างแสดงโครงสร้างพื้นฐานของ PON
โครงสร้างเครือข่ายพื้นฐานของ PON
ในทิศทางดาวน์สตรีม OLT จะส่งแพ็กเก็ตข้อมูลไปยัง ONU ทั้งหมดในลักษณะการออกอากาศ โดยแต่ละแพ็กเก็ตจะมีส่วนหัวพร้อมการส่งไปยังตัวระบุ ONU ปลายทางเมื่อแพ็กเก็ตข้อมูลมาถึง ONU เลเยอร์ MAC ของ ONU จะดำเนินการแก้ไขที่อยู่ แยกแพ็กเก็ตข้อมูลที่เป็นของตัวเอง และละทิ้งแพ็กเก็ตข้อมูลอื่น ๆ
ทิศทางอัปลิงก์ใช้เทคโนโลยี Time Division Multiplexing (TDM) และข้อมูลอัปลิงก์ของ ONU หลายรายการจะถือเป็นสตรีมข้อมูล TDM ที่จะถูกส่งไปยัง OLT
2. ขั้วต่อสายออปติคัล (OLT)
เทอร์มินัลสายออปติก (OLT) ทำหน้าที่จัดเตรียมอินเทอร์เฟซแบบออปติคัลระหว่างเครือข่ายบริการและ ODN และจัดเตรียมวิธีการต่างๆ ในการส่งสัญญาณบริการต่างๆOLT ประกอบด้วยชั้นหลัก ชั้นบริการ และชั้นสาธารณะชั้นบริการส่วนใหญ่จะมีพอร์ตบริการและรองรับบริการที่หลากหลายชั้นหลักให้การเชื่อมต่อข้าม มัลติเพล็กซ์ และการส่งผ่านและเลเยอร์สาธารณะมีฟังก์ชันการจัดการแหล่งจ่ายไฟและการบำรุงรักษา
การมีอยู่ของ OLT สามารถลดการเชื่อมต่อที่แน่นแฟ้นระหว่างเครือข่ายบริการชั้นบนและอินเทอร์เฟซเฉพาะ ผู้ให้บริการ เครือข่าย และการจัดการอุปกรณ์ของอุปกรณ์เข้าถึง และสามารถให้อินเทอร์เฟซการจัดการเครือข่ายการเข้าถึงแบบออปติคอลแบบครบวงจร
หน้าที่หลักของ OLT ได้แก่ ฟังก์ชันการกระจายการรวมกลุ่ม และฟังก์ชันการปรับ DN
ฟังก์ชันอินเทอร์เฟซบริการ OLT ประกอบด้วย: ฟังก์ชันพอร์ตบริการ ฟังก์ชันการปรับอินเทอร์เฟซบริการ การประมวลผลสัญญาณอินเทอร์เฟซ และการป้องกันอินเทอร์เฟซบริการ
ฟังก์ชันทั่วไปของ OLT ส่วนใหญ่ประกอบด้วยฟังก์ชัน OAM และฟังก์ชันจ่ายไฟ
พลังงานแสงที่ปล่อยออกมาจาก OLT ส่วนใหญ่จะถูกใช้ในตำแหน่งต่อไปนี้
ตัวแยก: ยิ่งจำนวนการสับเปลี่ยนมากเท่าใด การสูญเสียก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น
l ไฟเบอร์: ยิ่งระยะทางไกลเท่าไรก็ยิ่งสูญเสียมากขึ้นเท่านั้น
l ONU: ยิ่งตัวเลขมากเท่าใด กำลังการส่ง OLT ก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้นเพื่อให้แน่ใจว่าแต่ละกำลังที่เข้าถึง ONU นั้นสูงกว่าความไวในการรับและมีส่วนต่างที่แน่นอน งบประมาณควรขึ้นอยู่กับปริมาณจริงและการกระจายทางภูมิศาสตร์
3.เครือข่ายการกระจายแสง
เครือข่ายการกระจายแสง (ODN) เป็นวิธีการให้บริการส่งสัญญาณแสงระหว่าง OLT และ ONUหน้าที่หลักคือการทำให้การส่งและกระจายข้อมูลระหว่าง OLT และ ONU เสร็จสมบูรณ์ และสร้างช่องทางการส่งข้อมูลแบบ end-to-end ระหว่าง ONU และ OLT
โดยทั่วไปการกำหนดค่า ODN จะเป็นโหมดแบบจุดต่อหลายจุด นั่นคือ ONU หลายตัวเชื่อมต่อกับ OLT หนึ่งตัวผ่าน ODN เดียว เพื่อให้ ONU หลายตัวสามารถแชร์สื่อการส่งผ่านแสงระหว่าง OLT และ ODN และอุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ของ OLT .
(1) องค์ประกอบของ ODN
ส่วนประกอบหลักแบบพาสซีฟที่ประกอบขึ้นเป็น ODN ได้แก่: สายไฟเบอร์ออปติกและไฟเบอร์โหมดเดียว ตัวเชื่อมต่อ ตัวแยกแสงแบบพาสซีฟ (OBD) ตัวลดทอนแสงแบบพาสซีฟ และตัวเชื่อมต่อไฟเบอร์ออปติก
(2) โครงสร้างทอพอโลยีของ ODN
โทโพโลยีของเครือข่าย ODN โดยปกติจะเป็นโครงสร้างแบบจุดต่อหลายจุด ซึ่งสามารถแบ่งออกเป็นรูปดาว ต้นไม้ บัส และวงแหวนได้
โครงสร้างเครือข่าย ODN
(3) การตั้งค่าสำหรับการป้องกันแบบแอคทีฟและสแตนด์บาย
การตั้งค่าการป้องกันแบบแอคทีฟ/สแตนด์บายของเครือข่าย ODN มีวัตถุประสงค์หลักเพื่อตั้งค่าช่องส่งสัญญาณแสงสองช่องสำหรับสัญญาณแสงที่ส่งโดยเครือข่าย ODNเมื่อช่องหลักล้มเหลว ระบบจะสลับไปยังช่องอื่นโดยอัตโนมัติเพื่อส่งสัญญาณแสง รวมถึงไฟเบอร์ออปติก, OLT, ONU และการตั้งค่าการป้องกันหลักและสำรองของไฟเบอร์ส่งสัญญาณ
ไฟเบอร์การส่งผ่านหลักและสแตนด์บายสามารถอยู่ในสายเคเบิลออปติกเดียวกันหรือในสายเคเบิลออปติคัลที่แตกต่างกันสามารถติดตั้งสายเคเบิลออปติคอลหลักและสำรองในไปป์ไลน์ที่แตกต่างกัน เพื่อให้ประสิทธิภาพการป้องกันดีขึ้น
(4) ลักษณะการส่งผ่านแสงของ ODN
คุณสมบัติการออกแบบของ ODN ควรตรวจสอบให้แน่ใจว่าสามารถให้บริการที่สามารถคาดการณ์ได้ในปัจจุบันโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญ ซึ่งเป็นข้อกำหนดที่มีผลกระทบสำคัญต่อคุณลักษณะของส่วนประกอบเชิงรับต่างๆข้อกำหนดที่อาจส่งผลโดยตรงต่อคุณลักษณะทางแสงของ ODN มีดังนี้
ความโปร่งใสของความยาวคลื่นแสง: ส่วนประกอบเชิงแสงแบบพาสซีฟต่างๆ ไม่ควรส่งผลกระทบต่อความโปร่งใสของสัญญาณแสงที่ส่งสัญญาณออปติคัลที่ต้องการโดยเครือข่ายออปติกที่ออกแบบควรได้รับการส่งสัญญาณอย่างโปร่งใส ดังนั้นจึงรองรับการใช้งานระบบ WDM ในอนาคตรองพื้น
การย้อนกลับได้: เมื่อเอาต์พุตและอินพุตของเครือข่าย ODN สับเปลี่ยนกัน ลักษณะการส่งข้อมูลของเครือข่าย ODN ไม่ควรเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญ กล่าวคือ การเปลี่ยนแปลงแบนด์วิดธ์การส่งข้อมูลและลักษณะการสูญเสียทางแสงควรน้อยที่สุดทำให้การออกแบบเครือข่ายง่ายขึ้น
ความสม่ำเสมอของประสิทธิภาพของเครือข่าย: เครือข่าย ODN ควรรักษาสัญญาณแสงที่สม่ำเสมอลักษณะการส่งข้อมูลของเครือข่าย ODN ควรสอดคล้องกับ OFSAN ทั้งหมดและเครือข่ายการสื่อสารทั้งหมดแบนด์วิธการส่งข้อมูลและลักษณะการสูญเสียแสงควรเหมาะสมกับ OFSAN ทั้งหมด
(5) พารามิเตอร์ประสิทธิภาพ ODN
พารามิเตอร์ที่กำหนดประสิทธิภาพการสูญเสียช่องแสงของทั้งระบบมีดังนี้
l การสูญเสียช่องแสง ODN: ความแตกต่างระหว่างกำลังส่งขั้นต่ำและความไวในการรับสูงสุด
l การสูญเสียช่องสูงสุดที่อนุญาต: ความแตกต่างระหว่างกำลังส่งสูงสุดและความไวในการรับสูงสุด
l การสูญเสียช่องสัญญาณขั้นต่ำที่อนุญาต: ความแตกต่างระหว่างกำลังส่งขั้นต่ำและความไวในการรับต่ำสุด (จุดโอเวอร์โหลด)
(6) ภาพสะท้อนของ ODN
การสะท้อนของ ODN ขึ้นอยู่กับการสูญเสียกลับของส่วนประกอบต่างๆ ที่ประกอบเป็น ODN และจุดสะท้อนใดๆ บนช่องแสงโดยทั่วไปแล้ว การสะท้อนแบบแยกส่วนทั้งหมดจะต้องดีกว่า-35 เดซิเบล และการสะท้อนสูงสุดของการเข้าถึงไฟเบอร์ควรจะดีกว่า-50 เดซิเบล
4. หน่วยเครือข่ายออปติก (ONU)
หน่วยเครือข่ายแบบออปติก (ONU) ตั้งอยู่ระหว่าง ODN และอุปกรณ์ของผู้ใช้ และจัดให้มีอินเทอร์เฟซแบบออปติคอลระหว่างผู้ใช้กับ ODN และอินเทอร์เฟซทางไฟฟ้ากับฝั่งผู้ใช้เพื่อใช้การประมวลผลและการจัดการการบำรุงรักษาของสัญญาณไฟฟ้าต่างๆONU ประกอบด้วยเลเยอร์หลัก ชั้นบริการ และเลเยอร์สาธารณะชั้นบริการส่วนใหญ่อ้างถึงพอร์ตผู้ใช้เลเยอร์หลักมีอินเทอร์เฟซมัลติเพล็กซ์และออปติคัลและเลเยอร์สาธารณะจัดให้มีการจัดการพลังงานและการบำรุงรักษา
5. โหมดแอปพลิเคชัน PON
ความโปร่งใสทางธุรกิจของ PON นั้นดี และโดยหลักการแล้วสามารถนำไปใช้กับสัญญาณมาตรฐานและอัตราใดๆ ได้เมื่อเปรียบเทียบกับเครือข่ายออปติกแบบแอคทีฟแบบจุดต่อจุด เทคโนโลยี PON มีลักษณะพิเศษคือการบำรุงรักษาง่าย ต้นทุนต่ำ (ประหยัดไฟเบอร์และอินเทอร์เฟซแบบออปติคัล) แบนด์วิดท์การรับส่งข้อมูลสูง และอัตราส่วนราคาประสิทธิภาพสูงลักษณะเหล่านี้จะทำให้สามารถรักษาความได้เปรียบทางการแข่งขันมาเป็นเวลานาน และ PON ถือเป็นทิศทางการพัฒนาเครือข่ายการเข้าถึงในอนาคตมาโดยตลอด
แอปพลิเคชันที่เหมาะสมที่สุดสำหรับ PON คือ: ส่วนหนึ่งของเครือข่ายการเข้าถึงใกล้กับจุดสิ้นสุดของลูกค้า;ลูกค้าของบริการ ONU ไม่ได้เน้นถึงความจำเป็นในการป้องกันความซ้ำซ้อนหรือบายพาสสามารถตั้งค่า OLT ได้ที่โหนดที่มีประสิทธิภาพการเอาชีวิตรอดที่ดี (เช่น โหนดที่มีการป้องกันวงเวียน)สถานที่ที่ผู้ใช้มีความเข้มข้นทางภูมิศาสตร์PON มีโหมดการใช้งานสามโหมดเป็นหลัก
(1) แทนที่เครือข่ายการรวมสองชั้นที่มีอยู่: PON สามารถแทนที่สวิตช์เลเยอร์ 2 และตัวรับส่งสัญญาณแสงที่มีอยู่ และกำหนดเส้นทางเครือข่ายการเข้าถึงของ LAN ไปยังเครือข่ายพื้นที่มหานคร IP ดังแสดงในรูป:
PON แทนที่เครือข่ายเลเยอร์ 2 ที่มีอยู่
(2) เปลี่ยนสายเข้าของย่อหน้าที่เกี่ยวข้อง: ระบบ PON สามารถเปลี่ยนส่วนที่มีอยู่ของสายออปติคัลและอุปกรณ์สวิตช์ออปติคอลได้ ซึ่งจะช่วยประหยัดสายเข้าของย่อหน้าที่เกี่ยวข้อง ดังที่แสดง:
PON แทนที่ส่วนที่เกี่ยวข้องเพื่อเข้าถึงสายเคเบิลออปติก
(3) โหมดการเข้าถึงบริการหลายบริการ (การนำ FTTH ไปใช้): ระบบ PON สามารถให้บริการหลายบริการและการเข้าถึงหลายอัตราที่ตรงตามข้อกำหนด QoS ที่แตกต่างกัน และสามารถปรับให้เข้ากับความหลากหลายของผู้ใช้และความไม่แน่นอนของการพัฒนาธุรกิจ ดังแสดงใน รูปต่อไปนี้:
การเข้าถึงบริการที่หลากหลาย