1.Базова структура PON
PON (пасивна оптична мережа)
PON — це одноволоконна двонаправлена оптична мережа доступу, яка використовує структуру «точка-багато точок» (P2MP).Система PON складається з терміналу оптичної лінії (OLT), оптичної розподільчої мережі (ODN) і блоку оптичної мережі (ONU) на стороні користувача центрального офісу та є двонаправленою системою з одним волокном.У низхідному напрямку (OLT до ONU) сигнал, надісланий OLT, досягає кожного ONU через ODN. У висхідному напрямку (ONU до OLT) сигнал, надісланий ONU, досягне лише OLT і не досягне інших ONU. Щоб уникнути конфлікту даних і підвищити ефективність мережі, висхідний напрямок використовує режим множинного доступу TDMA та керує передачею даних кожного ONU.ODN забезпечує оптичні канали між OLT і ONU.Еталонна структура PON показана на малюнку нижче.
Довідкова структура системи PON
OLT розташований на стороні мережі та розміщений у центральному офісі.Це може бути комутатор L2 або маршрутизатор L3, що забезпечує концентрацію мережі та доступ, оптичне/електричне перетворення, розподіл смуги пропускання та контроль кожного каналу підключення з моніторингом і керуванням у реальному часі.І функції обслуговування.ONU розташований на стороні користувача для здійснення обробки та керування обслуговуванням різних електричних сигналів і забезпечує інтерфейс користувача.OLT і ONU з’єднані пасивним оптичним розгалужувачем, який використовується для розподілу даних низхідної лінії зв’язку та агрегування даних висхідної лінії зв’язку.На додаток до кінцевого обладнання система PON не потребує електричних компонентів і тому є пасивною.
PON використовує технологію мультиплексування за довжиною хвилі (WDM) із комбінацією довжин хвиль низхідної лінії зв’язку 1490 нм/висхідної лінії зв’язку 1310 нм на одному волокні.Напрям висхідної лінії зв’язку є режимом «точка-точка», а напрямок низхідної лінії зв’язку є режимом трансляції.На малюнку нижче показано базову структуру PON.
Базова структура мережі PON
У низхідному напрямку OLT передає пакети даних до всіх ONU широкомовним способом, причому кожен пакет містить заголовок із передачею ідентифікатора ONU призначення.Коли пакет даних надходить до ONU, рівень MAC ONU виконує визначення адреси, витягує пакет даних, що належить йому, і відкидає інші пакети даних.
Напрям висхідної лінії зв’язку використовує технологію мультиплексування з тимчасовим розподілом (TDM), а інформація висхідної лінії зв’язку кількох ONU утворює потік інформації TDM, який передається до OLT.
2. Термінал оптичної лінії (OLT)
Термінал оптичної лінії (OLT) функціонує для забезпечення оптичного інтерфейсу між мережею обслуговування та ODN і забезпечує різні засоби для передачі різних послуг.OLT внутрішньо складається з базового рівня, сервісного рівня та публічного рівня.Сервісний рівень в основному надає сервісні порти та підтримує кілька сервісів;базовий рівень забезпечує перехресне з'єднання, мультиплексування та передачу;а публічний рівень забезпечує функції керування живленням і обслуговуванням.
Наявність OLT може зменшити тісний зв’язок між сервісною мережею верхнього рівня та конкретним інтерфейсом, каналом зв’язку, мережею та керуванням пристроєм доступу, а також може забезпечити уніфікований інтерфейс керування оптичною мережею доступу.
Основні функції OLT включають: функцію розподілу агрегації та функцію адаптації DN.
Функції інтерфейсу обслуговування OLT включають: функцію порту обслуговування, функцію адаптації інтерфейсу обслуговування, обробку сигналів інтерфейсу та захист інтерфейсу обслуговування.
Загальні функції OLT в основному включають функції OAM і функції джерела живлення.
Оптична потужність, випромінювана OLT, в основному споживається в таких місцях.
Розгалужувач: чим більша кількість шунтів, тим більші втрати.
l Волокно: чим довша відстань, тим більша втрата.
l ONU: чим більше число, тим більша потрібна потужність передачі OLT.Щоб гарантувати, що кожна потужність, яка досягає ONU, є вищою за чутливість прийому та має певний запас, бюджет має базуватися на фактичній кількості та географічному розподілі.
3.Оптична розподільна мережа
Оптична мережа розподілу (ODN) є засобом для забезпечення оптичної передачі між OLT і ONU.Його основною функцією є завершення передачі та розподілу інформації між OLT і ONU, а також встановлення наскрізного каналу передачі інформації між ONU і OLT.
Конфігурація ODN зазвичай є режимом «точка-багато точок», тобто кілька ONU підключені до одного OLT через один ODN, так що кілька ONU можуть спільно використовувати оптичне середовище передачі між OLT і ODN і оптоелектронним пристроєм OLT .
(1) Склад ОДН
Основними пасивними компонентами, які складають ODN, є: одномодове волокно та волоконно-оптичний кабель, з’єднувачі, пасивні оптичні розгалужувачі (OBD), пасивні оптичні атенюатори та волоконно-оптичні з’єднувачі.
(2) Топологічна структура ОДН
Топологія мережі ODN зазвичай є структурою «точка-багато точок», яку можна розділити на зірку, дерево, шину та кільце.
Структура мережі ODN
(3) Параметри активного захисту та захисту в режимі очікування
Параметри активного/резервного захисту мережі ODN здебільшого призначені для встановлення двох оптичних каналів передачі для оптичних сигналів, що передаються мережею ODN.У разі виходу з ладу основного каналу він може автоматично перемикатися на альтернативний канал для передачі оптичних сигналів, у тому числі оптичних волокон, OLT, ONU та параметрів основного та резервного захисту волокна передачі.
Основні та резервні волокна передачі можуть бути в одному оптичному кабелі або в різних оптичних кабелях.Основний і резервний оптичні кабелі можна встановлювати в різні трубопроводи, щоб покращити ефективність захисту.
(4) Характеристики оптичної передачі ODN
Конструктивні особливості ODN повинні гарантувати, що будь-яка передбачувана на даний момент послуга може надаватися без серйозних змін, вимога, яка має великий вплив на характеристики різних пасивних компонентів.Вимоги, які можуть безпосередньо впливати на оптичні характеристики ОДН, такі.
l Прозорість оптичної довжини хвилі: різні оптичні пасивні компоненти не повинні впливати на прозорість переданого оптичного сигналу.Оптичний сигнал, необхідний розробленій оптичній мережі, повинен передаватися прозоро, таким чином забезпечуючи майбутні застосування системи WDM.Фундамент.
l Зворотність: коли вихід і вхід мережі ODN міняються, характеристики передачі мережі ODN не повинні суттєво змінюватися, тобто зміна пропускної здатності передачі та характеристик оптичних втрат має бути мінімальною.Це спрощує проектування мережі.
l Постійність продуктивності мережі: мережа ODN повинна підтримувати постійні оптичні сигнали.Характеристики передачі мережі ОДН повинні узгоджуватися з усією ОФСАН і всією мережею зв'язку.Характеристики смуги пропускання та оптичних втрат повинні бути придатними для всього OFSAN.
(5) Параметри продуктивності ODN
Параметри, які визначають втрату в оптичному каналі всієї системи, в основному такі.
l Втрати оптичного каналу ODN: різниця між мінімальною потужністю передачі та найвищою чутливістю прийому.
l Максимально допустимі втрати каналу: різниця між максимальною потужністю передачі та найвищою чутливістю прийому.
l Мінімально допустимі втрати каналу: різниця між мінімальною потужністю передачі та найнижчою чутливістю прийому (точка перевантаження).
(6) Відображення ОДН
Відображення ODN залежить від зворотних втрат різних компонентів, які складають ODN, і будь-яких точок відбиття на оптичному каналі.Загалом, усі дискретні відображення мають бути кращими за−35 дБ, а максимальне дискретне відображення оптоволоконного доступу має бути кращим, ніж−50 дБ.
4. Блок оптичної мережі (ONU)
Модуль оптичної мережі (ONU) розташований між ODN і користувальницьким обладнанням і забезпечує оптичний інтерфейс між користувачем і ODN і електричний інтерфейс з користувальницькою стороною для здійснення обробки та керування обслуговуванням різних електричних сигналів.ONU складається з базового рівня, сервісного рівня та публічного рівня.Сервісний рівень в основному відноситься до портів користувача;базовий рівень забезпечує мультиплексування та оптичні інтерфейси;а публічний рівень забезпечує електроживлення та управління обслуговуванням.
5. Режим застосування PON
Прозорість бізнесу PON хороша, і в принципі його можна застосувати до будь-якого стандарту та швидкості сигналу.У порівнянні з активними оптичними мережами «точка-точка» технологія PON характеризується простим обслуговуванням, низькою вартістю (збереження оптоволоконних і оптичних інтерфейсів), високою пропускною здатністю передачі та високим співвідношенням ціни та продуктивності.Ці характеристики збережуть конкурентну перевагу протягом тривалого часу, і PON завжди вважався майбутнім напрямком розвитку мережі доступу.
Найбільш підходящим застосуванням для PON є: частина мережі доступу, що знаходиться поблизу клієнта;замовник послуги ONU не наголошує на необхідності резервування або обхідного захисту;OLT можна встановити на вузлі з хорошими показниками виживання (наприклад, вузол із захистом від об’їзного руху).Місце, де географічно зосереджені користувачі.PON в основному має три режими застосування.
(1) Замініть існуючу дворівневу агрегаційну мережу: PON може замінити існуючий комутатор рівня 2 і оптичний трансивер і спрямувати мережу доступу локальної мережі до міської IP-мережі, як показано на малюнку:
PON замінює існуючу мережу рівня 2
(2) Замініть кабель доступу у відповідному параграфі: система PON може замінити існуючу частину оптичного кабелю та оптичного комутаційного обладнання, таким чином зберігши кабель доступу у відповідному параграфі, як показано:
PON замінює відповідні сегменти для доступу до оптичного кабелю
(3) Мультисервісний режим доступу (впровадження FTTH): система PON може надавати багатосервісний і багатошвидкісний доступ, який відповідає різним вимогам QoS, і може адаптуватися до різноманітності користувачів і невизначеності розвитку бізнесу, як показано в наступний малюнок:
Мультисервісний доступ