Контакты
Подписка
МЕНЮ
Контакты
Подписка

В рубрику "Решения операторского класса" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

PON: обзор технологии

По мере развития телекоммуникаций, рыночных отношений, конкуренции производителей рыночная стоимость пользовательского оборудования, позволяющего получать доступ в Интернет, постепенно уменьшается. На первый план выходит стоимость и надежность пропускной способности соединения. Доступ с необходимой высокой скоростью может обеспечить только оборудование, работающее по широкополосным технологиям, которые являются будущим телекоммуникационной индустрии.
Андрей Матузко
Ведущий инженер
группы технической поддержки
продаж компании QTECH

Немного истории

Первые шаги в технологии PON были предприняты в 1995 г., когда влиятельная группа из семи всемирно известных компаний (British Telecom, NTT, KPN, France Telecom, Deutsche Telecom, Telefoniсa и Telecom Italia) создала консорциум, чтобы претворить в жизнь идеи множественного доступа по одному волокну. Эта организация при поддержке Международного союза электросвязи получила название FSAN (Full Service Access Network). В свою очередь, в ноябре 2000 г. комитет LMSC (LAN/MAN Standards Committee) IEEE создает специальную комиссию EFM (Ethernet in the First Mile) 802.3ah и реализует тем самым пожелания многих экспертов по построению архитектуры сети PON, наиболее приближенной к сетям Ethernet. Параллельно идет формирование альянса EFMA (Ethernet in the First Mile Alliance), который создается в декабре 2001 г. В дальнейшем альянс EFMA и комиссия EFM будут дополнять друг друга и тесно работать над стандартом.

Результатами деятельности этих стандартизирующих организаций становятся следующие технологии:

  • ITU-T G.983.x – APON (ATM PON) и BPON (Broadband PON);
  • ITU-T G.984.x – GPON (Gigabit PON);
  • ITU-T G.987.x – XGPON (10 Gigabit PON);
  • IEEE 802.3ah – EPON или GEPON (Ethernet PON);
  • IEEE 802.3av – 10GEPON (10 Gigabit Ethernet PON).

Следует отметить, что вариант APON/BPON используется преимущественно в Северной Америке, в Азии – EPON.

Для Европы, России и СНГ наибольший интерес представляет технология GPON и ее более широкополосный последователь XGPON.

Архитектура PON

Основная идея архитектуры PON – использование пассивной разветвленной сети доступа (СД) и всего одного приемопередающего модуля в OLT (Optical Line Terminal) для передачи информации множеству абонентских устройств ONT (Optical Network Terminal) или ONU (Optical Network Unit) и приема информации от них.

Число абонентских узлов (в текущих рекомендациях – 32/64/128), подключенных к одному приемопередающему модулю OLT, может быть настолько большим, насколько позволяет бюджет мощности (классы оптических приемопередатчиков – A/B/B+/C/C+) и максимальная скорость приемопередающей аппаратуры (1,25/2,5/10 Гбит/c). Для передачи потока информации от OLT к ONT – прямого (нисходящего) потока, – как правило, используется длина волны 1490 нм. Наоборот, потоки данных от разных абонентских узлов в центральный узел, совместно образующие обратный (восходящий) поток, передаются на длине волны 1310 нм. В OLT и ONT встроены мультиплексоры WDM, разделяющие исходящие и входящие потоки.

Прямой поток на уровне оптических сигналов является широковещательным. Каждый абонентский узел ONT, читая адресные поля, выделяет из этого общего потока предназначенную только ему часть информации (рис. 1). Фактически мы имеем дело с распределенным демультиплексором.


Все абонентские узлы ONT ведут передачу в обратном потоке на одной и той же длине волны, используя концепцию множественного доступа с временным разделением TDMA (Time Division Multiple Access) (рис. 2).


Чтобы исключить возможность пересечения сигналов от разных ONT, для каждого из них OLT устанавливает свое индивидуальное расписание (выделяет квант времени) по передаче данных с учетом состояния буферов и поправки на задержку, связанную с удалением данного ONT от OLT.

Линейно-кабельная инфраструктура

Помимо активной составляющей (OLT, ONT), существует линейно-кабельная инфраструктура, гибкие возможности, качество, надежность и защищенность которой немаловажны для работы в целом.

К линейно-кабельной инфраструктуре относятся:

  • станционный  оптический  кросс высокой плотности (ODF);
  • магистральный оптический кабель;
  • оптический    распределительный шкаф (ОРШ);
  • оптические муфты (применение в секторе частной застройки);
  • оптические разветвители 1:N, N = 2/4/8/16/32/64;
  • оптический межэтажный распределительный кабель;
  • оптическая     распределительная коробка (ОРК);
  • механический соединитель оптических волокон;
  • этажный дроп-кабель ITU-T G.657A, некритичный к малым радиусам изгиба.

Преимущества и недостатки PON

Технология PON обладает рядом преимуществ:

  • надежность и снижение затрат на эксплуатацию сети, в частности сокращение расходов на электропитание в силу отсутствия активного оборудования в распределительной сети, а также стоимости обслуживания благодаря встроенным средствам эксплуатации, администрирования и обслуживания;
  • существенное сокращение количества линейно-кабельных сооружений и занимаемого пространства на объектах связи, трехкратное уменьшение капиталовложений в кабельную инфраструктуру;
  • экономия оптических приемопередатчиков в центральном узле;
  • легкость подключения новых абонентов и удобство обслуживания, так как подключение, отключение или выход из строя одного или нескольких абонентских узлов никак не сказывается на работе остальных;
  • простота модернизаций и длительный срок эксплуатации сети абонентского доступа;
  • возможность интеграции в оптическую сеть ТВ-вещания на длине волны 1550 нм;
  • конвергенция с TDM-сетями (поддержка транспорта потоков Е1/STM-N);
  • поддержка   синхронизации   для мобильных сетей. К недостаткам можно отнести:
  • возросшую сложность технологии PON;
  • отсутствие возможности резервирования в простейшей топологии "дерево";
  • более жесткие требования к персоналу, осуществляющему монтаж кабельных сооружений;
  • возросшие требования по защите кабельных сооружений от вандализма.

Распределенная система GPON

Структуры на базе PON очень разнородны и ориентированы на решение задач разного масштаба. Одни из них больше подходят для массового применения, другие – для корпоративных пользователей.

Стоит рассказать о новом решении в области GPON, которое долгое время лежало на поверхности, но не было реализовано ведущими производителями – распределенная система GPON (рис. 3).


Распределенная архитектура GPON – система, в которой роль агрегирующей платы, а также модуля управления и коммутации выполняет сконфигурированный особым образом коммутатор, объединяющий активный элемент (ОАЭ). Линейные же модули представляют собой отдельные законченные устройства, в том числе и уличного исполнения, и могут быть удалены от ОАЭ на расстояние до 80 км без использования регенераторов. Кроме того, ОАЭ берет на себя и функции коммутатора ядра сети GPON.

Прокладка оптического кабеля (ОК) на сети доступа (СД) – весьма радикальный подход, соответствующий времени. Несколько лет назад он считался крайне дорогим, однако сегодня, благодаря значительному снижению цен на оптические компоненты, этот подход стал актуальным. Прокладывать ОК для организации СД стало выгодно и при обновлении старых, и при строительстве новых сетей (последних миль). При этом имеется множество вариантов выбора волоконно-оптической технологии доступа. В это время в мировой практике доминируют более целесообразные технологии PON.

Линейные карты могут быть построены на любой платформе (PMC, Broadlight и др.), что обеспечивает максимальную совместимость с оконечным оборудованием. Преимущества такого решения заключаются в получении распределенной архитектуры, позволяющей устанавливать оборудование необходимой емкости (не обладающего большой избыточностью) с небольшим запасом в точках присутствия абонентов с низкой плотностью (что является проблемой при строительстве PON). На стыках между ОАЭ и линейными модулями используются стандартные интерфейсы 10GE с возможностью защиты 1+1, что позволяет использовать в системе спектральное уплотнение CWDM/DWDM, что играет существенную роль для экономии ОВ. Между тем система может устанавливаться и в телекоммуникационную стойку, заменяя собой до 2 GPON OLT (144 порта) при высокой плотности абонентов.

Опубликовано: Журнал "Технологии и средства связи" #5, 2011
Посещений: 19650

Статьи по теме

  Автор

Андрей Матузко

Андрей Матузко

Ведущий инженер
группы технической поддержки
продаж компании QTECH

Всего статей:  1

В рубрику "Решения операторского класса" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций