Оборудование и решения для операторов КТВ и IPTV
  +7(812)600-25-77
  +7(495)668-30-55
  +7(343)318-26-70
Обратный звонок

Обзор технологии PON

PON (Passive Optical Network) наиболее перспективная технология для организации широкополосного мультисервисного доступа по оптическому волокну, позволяющая реализовывать одно- или двух-волоконную древовидную структуру типа точка-многоточка (point-to-multipoint) без активных элементов в узлах разветвления сети. Разработка стандартов началась еще в 1995 году. В трактах приема и передачи применяется волновое разделение сигналов. Согласно стандартам ITU-T в пассивных оптических сетях применяются следующие длины волн:

  • 1270 нм - Upstream (восходящий поток от абонента) для сетей XGPON и 10GEPON
  • 1310 нм Upstream для сетей APON, BPON, GPON, GEPON
  • 1490 нм Downstream (поток от оператора к абонентам) для сетей GPON и GEPON
  • 1550 нм Video (сигналы кабельного телевидения)
  • 1577 нм - Downstream для сетей XGPON и 10GEPON
  • 1625 нм OTDR (сигналы мониторинга состояния оптической сети)

Иными словами PON - полностью пассивная сеть, активное оборудование располагается только на узлах связи оператора и только у абонентов. Весь тракт передачи является полностью пассивным то есть в нем отсутствуют элементы, потребляющие электрическую энергию. Передача сигналов ведется по одномодовым оптическим волокнам, которые разветвляются с использованием ответвителей и делителей. Соединения могут выполняться разъемным методом, методом сварки оптических волокон, а так же с помощью установки гелевых соединителей. Распределительные узлы выполняются традиционно в виде оптических боксов или муфт, которые бывают как для внутреннего применения, так и для установки на улице. Максимальная длина ветви, такого пассивного оптического дерева, может достигать 20 км (стандартная величина) или 40 км (увеличенное расстояние). Для суммирования и ввода оптических сигналов со стороны узла связи оператора, а так же для разделения сигналов со стороны абонента применяются WDM фильтры. Бывают встроенные в оборудование, бывают выполнены, как отдельные устройства. Для осуществления мониторинга таких сетей применяются FWDM отражатели, которые отражают обратно к источнику определенную длину волны, остальные же длины волн свободно проходят через такое устройство.

 

Рис. 1. Типичная схема построения PON сети

 

 Как применять подобные схемы решать оператору, но на текущий момент существует несколько разновидностей PON:

  • APON (ATM PON) регламентируется стандартом G.983, скорость передачи 155 Мб/с в обоих направлениях.
  • BPON (Broadband PON) регламентируется стандартом G.983, скорость передачи 622 Мб/с в направлении абонента и 155 Мб/с в направлении от абонента.
  • GPON (Gigabit PON) регламентируется стандартом G.984, скорость передачи 2488 Мб/с в направлении абонента и 1244 Мб/с в направлении от абонента.
  • GEPON (Gigabit Ethernet PON) регламентируется стандартом IEEE 802.3ah, скорость передачи 1,25 Гб/с в обоих направлениях.
  • XGPON (10 Gigabit PON) регламентируется стандартом G.987, скорость передачи при симметричном режиме работы 10 Гб/с в обоих направлениях, при асимметричном режиме работы 10 Гб/с в направлении к абоненту и 2,5 Гб/с в направлении от абонента.
  • 10GEPON (10 Gigabit Ethernet PON) регламентируется стандартом IEEE 802.3av, скорость передачи при симметричном режиме работы 10 Гб/с в обоих направлениях, при асимметричном режиме работы 10 Гб/с в направлении к абоненту и 1,25 Гб/с в направлении от абонента.

 

Со стороны узла связи оператора устанавливается линейный терминал (OLT), со стороны абонентов используются сетевые терминалы (ONT/ONU). ONT применяются для подключения единственного абонента, ONU для большего количества. Максимальное количество сетевых терминалов, которые можно подключить к оптическому «дереву», ограничено различными причинами, но главная из них затухание сигнала, которое вносят ответвители и делители. Традиционно, количество абонентских терминалов, которые можно подключить к одному порту линейного терминала, ограничено 64 для GEPON сетей и 128 для GPON сетей. В PON сетях применяются, как сплавные ответвители и делители (для возможности более удобного конфигурирования оптической сети), так и PLC для возможности построения 10 Гб сетей и внедрения систем оптического мониторинга. Максимальное расстояние, между OLT и ONT 20 км это стандартные величины, возможно увеличение данного показателя до 40 км при использовании трансиверов класса C+ на стороне OLT, а так же возможно применение PON повторителей или транспорта OTN в таких случаях расстояние возможно увеличить и до 80 км.

 

Управление OLT осуществляется с помощью стандартных протоколов управления (SNMP, HTTP и т.д.), управление ONT осуществляется дистанционно как логическим устройством OLT.

Рис. 2. Обобщенная структурная схема PON

 

 Основные отличия наиболее распространенных GEPON и GPON сетей

В июле 2004 года специальная комиссия «Ethernet в первую милю» EFM (Ethernet in the first mile) комитета LMSC (LAN/MAN standards committee) IEEE создает стандарт 802.3ah, реализовав тем самым пожелания многих экспертов построить архитектуру сети PON, наиболее приближенную к широко распространенным в настоящее время сетям Ethernet.

 

Такие сети, в основном, рассчитаны на передачу данных со скоростью прямого и обратного потоков 1000 Мбит/с на основе IP-протокола для 32 (или 64) абонентов (скорость на абонента более 30 Мбит/с при 32 ONT). Заявленная стандартом скорость потоков составляет 1,25 Гб/с, но полезная нагрузка составляет только 1 Гб/с, поскольку и для прямого и для обратного каналов применяется линейное кодирование типа 8B/10B.

 

Исходя из скорости передачи, в статьях и литературных источниках часто фигурирует название GEPON (Gigabit Ethernet PON), которое и относится к стандарту IEEE 802.3ah. Кадры, переданные от OLT, «слушают» все сетевые терминалы, подключенные к PON дереву, но обрабатываются только те кадры, которые адресованы конкретному терминалу. Во избежание конфликтов между сигналами обратного потока (в сети PON все пользователи изолированы друг от друга) применяется специальный протокол управления множеством узлов (Multi-Point Control Protocol, MPCP).

 

Спецификация GPON существенно расширяет возможности технологии пассивных оптических сетей. GPON предполагает более эффективную обработку пакетов IP и кадров Ethernet. Скорость, предусматриваемая протоколом, равняется 2,5 Гб/с в прямом направлении (для 32 ONT полоса на абонента более 70 Мбит/с) и 1,25 Гб/с в обратном. Тип линейного кодирования NRZ, то есть и в прямом и в обратном направлении это является реальными цифрами. Так же увеличивается максимальное количество абонентских терминалов, подключенных к одному порту линейного терминала 128 на расстоянии до 20 км (с возможностью расширения до 80 км). Возможности варьирования скорости передачи прямого и обратного потока гораздо шире, за счет встроенных механизмов. GPON поддерживает трафик различного типа (TDM, SDH, Ethernet, ATM), а также развитые механизмы управления и защиты на уровне протоколов. Сеть работает в синхронном режиме с постоянной длительностью кадра (38880 байт в прямом направлении), который генерируется каждые 125 мкс. За счет синхронизации устройств в сети, появляется возможность задать точное время передачи для каждого устройства в обратном канале, что полностью исключает коллизии. За счет выше обозначенного, GPON пригодна к передаче сигналов синхронизации. Это дает возможность применять его не только в качестве сетей доступа домашних или корпоративных пользователей.

Рис. 3. Инкапсуляция данных в GPON и GEPON сетях

 

Для адресации устройств в GPON используются 8 битные идентификаторы (ONU-ID). С каждым ONT можно создавать несколько одновременных виртуальных соединений до 4094 на каждое PON дерево (используются метки Alloc-ID). Ширина полосы выбирается индивидуально, для каждого такого виртуального соединения.

 

Кадры GTC, учитывая их структуру, пригодны для передачи по OTN сетям. Для передачи четырех сигналов GPON используются контейнеры OTU-2.

 

Основные технические преимущества GPON перед EPON более высокая скорость в нисходящем потоке, более эффективные механизмы для передачи трафика сетей с коммутацией каналов (TDM), наличие механизмов синхронизации.

 

При равном коэффициенте разветвления на абонента сети GPON приходится вдвое большая скорость передачи в нисходящем потоке по сравнению с абонентом сети GEPON. При коэффициенте разветвления 1:32 абонент GPON получит полосу 73 Мб/с, а абонент GEPON 30 Мб/с, при распределении 1:64 соответственно 36 Мб/с и 15 Мб/с.

 

В GPON изначально поддерживается механизм регулировки уровней мощности, при котором центральный узел может «заставить» ONT изменить мощность передатчика на одно из трех значений. Информация о текущем уровне поступает от каждого ONT в восходящем потоке. В GEPON на абонентском узле поддерживается только один уровень мощности.

 

Технология пассивных оптических сетей GPON позволяет увеличить пропускную способность сети, обеспечивает высокое качество передачи видеосигнала с предоставлением новых сервисов.

 

Инженер компании «ТВБизнес» Евгений Брегет (июнь, 2018г)

Наверх
Создание Интернет-магазина Tvbs.ru - PHPShop. Все права защищены © 2004-2019.