Gpon-tekniikka. GPON-tekniikan kuvaus

GEPON-tekniikkaa

Tässä materiaalissa käsitellään teknologiaa ja laitteita passiivisten optisten verkkojen järjestämiseen - Passive Optical Network, PON. Tärkeimmät erot PON:n ja klassisten optisten viestintäkanavien välillä ovat passiivisten laitteiden - optisten jakajien - käyttö liikenteen yhdistämiseen ja suuri porttitiheys.

Ei ole mikään salaisuus, että kuluttajien vaatimukset Internetin tiedonvälityksen nopeudelle kasvavat eksponentiaalisesti. Nykyään suurissa kaupungeissa 10 Mbit/s on täysin arkipäivää. Tämän prosessin syyt ovat pysyneet muuttumattomina pitkään - puheen ja videon siirto, multimedia, televisio (viime aikoina myös teräväpiirtoversioissa). Mutta bittinopeudet kasvavat jatkuvasti.

Merkittävä osa minkä tahansa toimittajaprojektin kustannuksista on kaapeliinfrastruktuurin vastuulla. Lisäksi tämä ei ota huomioon vain kaapelin kustannuksia, vaan myös sen asennusta, joka, jos se toimii olemassa olevassa infrastruktuurissa, voi olla erittäin korkea. Ja tietysti haluan, että investoinnit kestävät pitkään, eivät vaadi toistuvia päivityksiä ja että niillä on hyvä tarjonta tarvittavia parametreja. Tästä näkökulmasta optiset viestintäkanavat ovat nykyään tuottavin ja "pitkän kantaman" tapa tarjota verkkoyhteyksiä laitteiden välillä. Samaan aikaan klassinen arkkitehtuuri olettaa "point-to-point" -topologiaa, jolloin jokaisella linjalla on omat omistetut portit kummallakin puolella, ja jos on tarpeen luoda "haaroja", aktiivisten laitteiden asennus solmuun. vaaditaan. Joten sitä voidaan menestyksekkäimmin käyttää yksittäisissä pitkän matkan linjoissa.

Joissakin tilanteissa puutopologia voi kuitenkin olla kätevämpi, mikä on mielenkiintoista skaalautuvuuden ja vedettävien kaapelien pienentyneen kokonaispituuden kannalta. PON sopii juuri tällaisiin projekteihin. Venäjällä tämän tyyppiset verkot ilmestyivät melko kauan sitten, yli viisi vuotta sitten.

Ja yhdistettyjen käyttäjien määrän kasvu ja ensimmäisten venäläisten PON-pohjaisten kuitu kotiin (FTTH) -projektien käynnistäminen osoittavat, että tekniikka on juurtunut myös täällä.

PON-verkon rakenne

PON-verkko koostuu useista elementeistä - kytkimestä viestintäsolmussa, viestintälinjoista passiivisilla jakajilla verkkosolmuissa ja modeemeista tilaajapuolella. Jokainen modeemi vastaanottaa kaikki paketit kytkimestä, ja lähetyksen aikana käytetään aikakehysmultipleksointia.

Tiedonsiirto eteenpäin suunnatulla kanavalla

Tiedonsiirto taaksepäin kanavalla

ZyXEL tarjoaa nykyään EPON (IEEE 802.3ah) -standardin mukaisia ​​laitteita, joita kutsutaan myös nimellä GEPON.

Tällä hetkellä laitteet ovat mukana useissa projekteissa sekä testauksessa toimittajien kanssa kaikkialla Venäjällä. Tästä puhumme seuraavaksi. Huomaa, että muut tämäntyyppisten verkkojen standardit eroavat nopeuden ja muiden teknisten ominaisuuksien suhteen.

Kytkimen avulla voit yhdistää jopa 32 tai jopa 64 tilaajaa yhden kuidun (yhden portin) kautta. Kokonaistiedonsiirtonopeus (joka jaetaan tilaajien kesken) on 1,25 Gbit/s. EPONin jatkokehitys tulevina vuosina tarjoaa myös siirtymisen 10/1 Gigabit/s ja 10/10 Gigabit/s nopeuksiin. Ensi vuonna 10G EPON -standardin työversion odotetaan ottavan käyttöön, ja ensimmäiset pilottiprojektit voivat alkaa vuonna 2010.

Kahden tai kolmen vuoden viiveellä suunnitellaan siirtymistä 10 gigabitin nopeuksiin ja GPON-tekniikoihin.

Vastaanottoon ja lähetykseen käytetään lasereita eri aallonpituuksilla - 1490 nm lähetykseen ja 1310 vastaanottoon. Kanavalle voidaan tarvittaessa lisätä analogisia kaapelitelevisiokanavia (100 tai enemmän), joita moduloidaan 1550 nm:n laserilla. Tietystä verkon suunnittelusta ja käytetystä laitteistosta riippuen kanavan kokonaispituus voi olla jopa 20 km.

GEPON-teknologiaan perustuva monipalveluverkko

Kaapeli vedetään kytkinportista puun muotoon. Solmuihin asennetut jakajat ovat erittäin vaatimattomia - ne eivät vaadi virtalähdettä, konfigurointia ja hallintaa, lämmityskaappeja, ovat edullisia ja erittäin kompakteja. Tämä mahdollistaa niiden sijoittamisen esimerkiksi olemassa oleviin puhelinjakokaappeihin.

Jakaja

Yksinkertaisimmat päätelaitteet ovat kuitu-kaapeli-muuntimet, joissa on sisäänrakennettu MAC-osoitesuodatin. Televisiota käytettäessä modeemiin asennetaan toinen vastaanotin ja tavallinen suurtaajuuskaapeli lähetetään televisioon.

Tietojen suojaamiseksi on mahdollista käyttää kaikkien lähetettyjen pakettien salausta (AES128). Tekniikka ei salli suoraa viestintää samassa kytkinportissa sijaitsevien yksittäisten tilaajien välillä - yhden tilaajan tiedot voivat saavuttaa toisen vain GEPON-kytkimen kautta, joka välittää ylävirran datavirrat aallonpituudella 1310 nm alavirtaan aallonpituudella 1490 nm. Turvallisuuden kannalta lisäetu on yksinomaan passiivisten laitteiden käyttö linjalla, mikä vaikeuttaa sieppausta.

PON:n positiivisista puolista on huomattava:

• aktiivisten laitteiden vähäinen käyttö;
• kaapeliinfrastruktuurin minimoiminen;
• alhaiset ylläpitokustannukset;
• mahdollisuus integroida kaapelitelevisioon;
• hyvä skaalautuvuus;
• tilaajaporttien suuri tiheys.

Samanaikaisesti tekniikkaa harkittaessa on otettava huomioon sen ominaisuudet, erityisesti pisteestä pisteeseen -linjoihin verrattuna: tilaajien kesken jaettu kaistanleveys, yhteinen ympäristö ei välttämättä sovi asiakkaalle tietoturvasta. näkökulmasta passiiviset jakajat vaikeuttavat optisen linjan diagnosointia, vian vaikutus voi olla yhden tilaajan varustelu muiden työhön, vähemmän hyötyä, jos se myydään rakennusvaiheessa.

Laitteet

ZyXELin GEPON-tuotesarja koostuu kolmesta kytkimestä ja kolmesta modeemista. Kytkimen halvemmassa mallissa on kahdeksan GEPON-porttia ja kahdeksan vastaavaa Gigabit Ethernet -porttia (huomaa, että hitaampia Gigabit-laitteita ei voi liittää niihin). Jopa 32 modeemia voidaan liittää kuhunkin optiseen porttiin, jolloin laitetta kohti on 256 tilaajaa. Kaikki liittimet sijaitsevat laitteen etupuolella - 8xPON, 8xGigabit, konsoli, 10/100BaseT off-network -ohjaus ja virta. Täällä on myös laitteen nollauspainike. Kaikissa porteissa on joukko ilmaisimia nykyisen tilan määrittämiseksi. Siinä on sisäänrakennettu gigabit L2+ -kytkin (estoton kytkentä nopeudella 24 Gbit/s, kehyskytkentänopeus 17,8 miljoonaa pakettia/s) ja neljä yhdistettyä 1000Base-T/SFP-porttia. Tätä vaihtoehtoa voidaan käyttää kanavaredundanssiin - kun kaksi liitintä (SC ja RJ45) kytketään samanaikaisesti, optiikka toimii ja optisen kanavan vian sattuessa se vaihtaa automaattisesti kupariin. Tämän muunnoksen virtalähde ja konsoliportti sijaitsevat takapaneelissa. Nämä mallit on valmistettu tavallisessa 1U-kotelossa ja niitä suositellaan käytettäväksi nopeasti kasvavissa verkoissa. Tuottavin malli on modulaarinen. Sen 4,5U:n kotelo tarjoaa tilaa jopa kuudelletoista OLC-2301:lle. Jokaisessa tällaisessa lineaarisessa moduulissa on GEPON-portti ja yhdistetty 1000Base-T/SFP-portti. Rungossa on myös ohjausmoduuli ja kaksoisredundantti virtalähde. Lineaariset moduulit ovat hot-swap-vaihtokelpoisia, mikä vaikuttaa positiivisesti verkon ylläpidon helppouteen ja palveluntarjonnan luotettavuuteen. Maksimi OLT-2300 voi tukea 512 tilaajaa. Kaikki kytkimien optiset moduulit on suunniteltu 20 km:n toimintasäteelle.

OLT-1308

Uusimmat laiteohjelmistopäivitykset OLT-1308/OLT-1308H-malleille mahdollistavat 64 tilaajalle 32 tilaajalle mahdollisuuden toimia yhdellä kanavalla, mikä vähentää merkittävästi yhden yhteyden kustannuksia. OLC-2301:lle ei ole vielä tällaista vaihtoehtoa.

Alusta OLT-2300

Kaikki GEPON-kytkimet tukevat STP/RSTP-protokollia ja mekanismeja liikenteen priorisoimiseksi ja virtuaaliverkkojen järjestämiseksi (mukaan lukien porttipohjaiset ja 802.1Q). Multicast-lähetysten tehokkuus varmistetaan IGMP v.2:n, IGMP-välityspalvelimen, IGMP-snoopingin ja MVR:n tuella. Ohjausta varten on RS-232- ja 10/100Base-TX-portit. Kytkimet voidaan konfiguroida verkkoliittymän kautta (SSL on tuettu, jopa viisi tiliä voidaan asentaa, esimerkkejä kuvakaappauksista ovat , , ), telnet, SSH, FTP tai konsoliportti. Kaikkien palveluiden porttinumeroita voidaan muuttaa. On mahdollista rajoittaa pääsyä IP-osoitteilla. Verkkokäyttöliittymässä on sisäänrakennettu ohjejärjestelmä.

Laite löytää automaattisesti kaikki liitetyt tilaajamodeemit ja antaa sinun määrittää niille tiettyjä profiileja. Ne sisältävät nopeuden, suodatuksen, VLANin, prioriteettien ja muiden parametrien asetukset. Voidaan käyttää 802.1x-todennusprotokollaa.

Kytkimien avulla voit myös seurata fyysistä kuntoa - lämpötilat, tuulettimen nopeudet ja jännitteet tarkistetaan. Suurissa verkoissa kytkimet hyötyvät SNMP-tuesta ja yhteensopivuudesta NetAtlas EMS -hallintajärjestelmän kanssa. Lisäksi on mahdollista yhdistää laitteita klustereiksi yleistä hallintaa varten.

Tällä hetkellä ZyXELillä ei ole malleja, joissa on sisäänrakennetut CATV-suuttimet. Voit kuitenkin sekoittaa TV-signaalin optiseen kanavaan käyttämällä ulkoisia jakajia ja koaksiaalisia/optisia mediamuuntimia.

ONU-631HA

Tilaajan GEPON-modeemin ensimmäinen malli on . Se toimii siltatilassa, on helppo ylläpitää ja sitä ohjaa yksinomaan palveluntarjoaja erityisellä protokollalla. Käyttäjälle se tarjoaa standardin Gigabit Ethernet -portin. Modeemeista on kaksi muunnelmaa - indekseillä -11 ja -12. Ensimmäinen toimii jopa 10 km:n etäisyydellä ja toinen - 20 km:n etäisyydellä. Kotelo on valmistettu tummasta muovista, etupaneelissa on useita ilmaisimia (virta, PON, LAN, LAN-nopeus, duplex). Takapuolella on kaksi verkkoporttia (optinen ja kupari) ja virtalähteen tulo (12 V 1,5 A). Tämä malli on tarkoitettu yritystilaajien ja operaattoriverkkolaajennusten yhdistämiseen.

ONU-634HA

Toinen malli on kiinnostavampi kotikäyttäjien yhdistämiseen - siinä on sisäänrakennettu keskitetysti hallittu 4-porttinen kytkin VLAN 802.1Q -yhteydellä Fast Ethernet -portteihin. Kuten 631, se on täysin palveluntarjoajan konfiguroima, mikä vähentää ylläpitokustannuksia. Nyt on myös ONU-634FA-näytteitä - neljä verkkoporttia ja kaapeli-TV-lähtö, jonka avulla voit liittää tavallisen television suoraan GEPON-modeemiin.

ONU-634FA

GEPON-laitteiden suositushinnat
Malli	Hinta ($)	Hinta per tilaaja ($)
ONU-631HA-11/12	372/454	372/454
ONU-634HA-11/12	388/502	388/502
OLT-1308	23 939	47
OLT-1308H	23 283	46
OLT-2300M/OLC-2301HA-12	1 317/2 670	90 (512 tilaajalle)

Verkon rakentamiseen tarvitset myös jakajia (likimääräinen hinta on 400 ruplaa 1x2 - 4000 ruplaa 1x8, on myös 1x32 malleja), yksimuotoisen optisen kaapelin (hinta on sama kuin UTP:n hinta kaapeli: kuitukaapelin hinnat alkavat 7-8 ruplasta metriltä) ja liittimien (alkaen 100 140 ruplaa per yhteys).

Kuvattujen laitteiden testaus osana OLT-1308-kytkintä ja ONU-631A-modeemeja suoritettiin ZyXEL-testipaikalla käyttämällä Ixia Chariot -testipakettia. Tulokset yhden, kahden ja kolmen asiakkaan samanaikaisesta toiminnasta on esitetty taulukossa (maksimikokoiset paketit, Mbit/s). Modeemit liitettiin yhteen kytkinporteista yhden jakajan kautta. Voidaan nähdä, että maksimikuorman tapauksessa nopeudet jakautuvat tasaisesti kaikille asiakkaille. Huomioimme myös tiedonsiirron korkean tehokkuuden, mukaan lukien useiden asiakkaiden toimintatila - kokonaisnopeus on käytännössä sama kuin suurin mahdollinen.

Yleisesti ottaen voidaan todeta, että tekniikkaa ei ole vaikea asentaa ja käyttää ja se toimii eritelmien mukaisesti. Nopeudet vastaavat gigabitin kupariverkoista tuttuja.

johtopäätöksiä

GEPON-teknologiaa voidaan käyttää menestyksekkäästi optisten viestintäkanavien järjestämiseen tilaajalle ja se on erityisen tehokasta, jos kaapelin vetämistä ja aktiivisten laitteiden asentamista linjalle on rajoitettu. Tämän ratkaisun tehokkuus riippuu monista tekijöistä, ja on varmasti mahdotonta sanoa yksiselitteisesti, että tämä on paras vaihtoehto, kaikki määräytyy asiakkaan erityisten vaatimusten mukaan. Tehtyjen arvioiden perusteella voimme kuitenkin päätellä, että vielä nykyäänkin kotitilaajien liittäminen kuituoptiikan kautta maksaa joissain tapauksissa enintään 500 dollaria.

Mitä tulee kuvattuihin laitteisiin, ZyXEL tarjoaa tänään täyden valikoiman GEPON-laitteita, joiden avulla voit luoda minkä tahansa mittakaavan optisia verkkoja kaikilla tarvittavilla ohjausjärjestelmillä ja tekniikoilla luotettavuuden parantamiseksi.

kaikki passiivisista optisista verkoista (PON)

Pari vuotta sitten julkaisimme jo lyhyen johdannon passiivisiin optisiin verkkoihin (PON). Markkinoilla oli kuitenkin tuolloin vain tarkasteltuna tätä suhteellisen nuorta tekniikkaa - ensimmäiset PON-verkkojen asennukset olivat juuri ilmestymässä maailmaan, ja niitä oli vain vähän. PON:n tulosta Valko-Venäjälle ei tuolloin puhuttu. Nykyään tilanne on muuttunut: PON on osoittautunut erinomaiseksi suurissa operaattoriverkoissa ympäri maailmaa ja leviää vähitellen massoille, ja siitä on tulossa edullinen ja houkutteleva viimeisen kilometrin ratkaisu myös pienemmille palveluntarjoajille.
Edistystä on tapahtunut myös Valko-Venäjällä - Solo on ottanut haltuunsa Terawave Communicationsin valmistamat PON-laitteet. Siitä kerroin mielelläni Minskissä 9. elokuuta järjestetyssä seminaarissa.
Tässä on hyvä syy suureen, yksityiskohtaiseen ja ymmärrettävään tekniseen materiaaliin PON:sta, jonka johdannon luet nyt :)
Laitteista kerromme seuraavissa numeroissa, pidä silmällä laitteistoosiota.

PON-verkkoarkkitehtuuri

Internetin kehittyminen, mukaan lukien uusien viestintäpalvelujen syntyminen, lisää osaltaan verkon kautta välitettävien tietovirtojen kasvua ja pakottaa toimijat etsimään keinoja lisätä liikenneverkkojen kapasiteettia. Kun valitset ratkaisun, sinun on otettava huomioon:
- tilaajatarpeiden monimuotoisuus;
- mahdollisuudet verkon kehittämiseen;
- tehokkuus.
Kehittyvillä tietoliikennemarkkinoilla on vaarallista tehdä hätiköityjä päätöksiä ja odottaa lisää moderni teknologia. Lisäksi tekijöiden mielestä tällainen tekniikka on jo ilmestynyt - tämä on passiivisten optisten verkkojen tekniikka PON (passiivinen optinen verkko).
Kuperustuva PON-liityntäverkko, jonka solmuissa on passiiviset optiset jakajat, voi olla kustannustehokkain ja kykenevä tukemaan useiden sovellusten laajakaistasiirtoa. Samalla PON-arkkitehtuurilla on tarvittava tehokkuus sekä verkon solmujen että suorituskyvyn lisäämisessä tilaajien nykyisten ja tulevien tarpeiden mukaan.
Liityntäverkkojen rakentaminen etenee tällä hetkellä pääasiassa neljään suuntaan:
- olemassa oleviin kuparipuhelinpareihin ja xDSL-tekniikkaan perustuvat verkot;
- hybridikuitu-koaksiaaliverkot (HFC);
- langaton verkko;
- valokuituverkot.
Jatkuvasti kehittyvien xDSL-tekniikoiden käyttö on helpoin ja edullisin tapa lisätä olemassa olevan kierretyn parikaapelijärjestelmän kapasiteettia. Operaattoreille, kun on tarpeen tarjota jopa 1-2 Mbit/s nopeuksia, tämä polku on taloudellisin ja oikeutetuin. Jopa kymmenien megabitin sekuntinopeudet olemassa olevissa kaapelijärjestelmissä, ottaen huomioon pitkät etäisyydet (jopa useita kilometriä) ja heikkolaatuinen kupari, vaikuttavat kuitenkin vaikealta ja melko kalliilta ratkaisulta.
Toinen perinteinen ratkaisu on hybridikuitu-koaksiaaliverkot (HFC, Hybrid Fiber-Coaxial). Useiden kaapelimodeemien yhdistäminen yhteen koaksiaalisegmenttiin alentaa verkkoinfrastruktuurin rakentamisen keskimääräisiä kustannuksia tilaajaa kohti ja tekee tällaisista ratkaisuista houkuttelevia. Yleensä kaistanleveyden suunnittelurajoitus säilyy tässä.
Langattomat liityntäverkot voivat olla houkuttelevia, jos kaapeliinfrastruktuurien käytössä on teknisiä vaikeuksia. Langattomalla viestinnällä ei luonteensa vuoksi ole vaihtoehtoa mobiilipalveluille. Viime vuosina perinteisten radio- ja optisiin Ethernet-yhteyksiin perustuvien ratkaisujen ohella WiFi-tekniikka on yleistynyt, mikä mahdollistaa jopa 10 Mbit/s ja lähitulevaisuudessa jopa 50 Mbit/s kaistanleveyden.
On huomattava, että kolmella luetellulla alueella verkon kapasiteetin lisäys liittyy suuriin vaikeuksiin, joita ei esiinny käytettäessä siirtovälinettä, kuten kuitua.
Näin ollen ainoa tapa varmistaa, että verkko pystyy käsittelemään uusia jatkuvasti kasvavia siirtonopeuksia vaativia sovelluksia, on vetää optinen kaapeli keskustoimistosta koti- tai yritysasiakkaaseen. Tämä on hyvin radikaali lähestymistapa. Ja vain 5 vuotta sitten sitä pidettiin erittäin kalliina. Nykyään tämä lähestymistapa on kuitenkin tullut merkitykselliseksi, koska optisten komponenttien hinnat ovat laskeneet merkittävästi. Nykyään liityntäverkon organisoinnista on tullut hyödyllistä sekä vanhoja päivitettäessä että uusia liityntäverkkoja rakennettaessa (viime mailia). Kuituoptisen liityntätekniikan valinnassa on monia vaihtoehtoja. Perinteisten optisiin modeemeihin, optiseen Ethernetiin ja Micro SDH -teknologiaan perustuvien ratkaisujen rinnalle on syntynyt uusia PON-passiivista optista verkkoarkkitehtuuria käyttäviä ratkaisuja.

optisten liityntäverkkojen perustopologiat

Optisten liityntäverkkojen rakentamiseen on neljä päätopologiaa: "pisteestä pisteeseen", "rengas", "puu aktiivisilla solmuilla", "puu passiivisilla solmuilla".

pisteestä pisteeseen (P2P)

P2P-topologia (kuva 1) ei aseta rajoituksia käytettävälle verkkoteknologialle. P2P voidaan toteuttaa mille tahansa verkkostandardille sekä ei-standardeille (omistusoikeudellisille) ratkaisuille, kuten optisille modeemeille. Siirrettävien tietojen turvallisuuden ja suojauksen kannalta P2P-yhteys varmistaa tilaajasolmuille maksimaalisen turvallisuuden. Koska CC täytyy reitittää erikseen tilaajalle, tämä lähestymistapa on kallein ja houkuttelee pääasiassa suuria tilaajia.

Riisi. 1. Point-to-point topologia.

rengas

SDH-pohjainen rengastopologia (kuva 2.) on osoittautunut hyväksi kaupunkien tietoliikenneverkoissa. Kaikki ei kuitenkaan ole hyvin liityntäverkoissa. Jos kaupunkitietä rakennettaessa solmujen sijainti suunnitellaan suunnitteluvaiheessa, liityntäverkoissa on mahdotonta tietää etukäteen, mihin, milloin ja kuinka monta tilaajasolmua asennetaan. Käyttäjien satunnaisella alueellisella ja tilapäisellä kytkennällä rengastopologia voi muuttua voimakkaasti katkenneeksi renkaaksi, jossa on monia haaroja; uudet tilaajat yhdistetään rikkomalla rengas ja lisäämällä lisäsegmenttejä. Käytännössä tällaiset silmukat yhdistetään usein yhteen kaapeliin, mikä johtaa renkaiden ulkonäköön, jotka näyttävät enemmän katkoviivalta - "kutistuneet" renkaat, mikä vähentää merkittävästi verkon luotettavuutta. Itse asiassa rengastopologian tärkein etu on minimoitu.

Riisi. 2. Renkaan topologia.

puu aktiivisilla solmuilla

Puu aktiivisilla solmuilla (kuva 3.) on kuidunkäytön kannalta taloudellinen ratkaisu. Tämä ratkaisu sopii hyvin Ethernet-standardin kehykseen nopeushierarkialla keskussolmusta tilaajille 1000/100/10 Mbit/s (1000Base-LX, 100Base-FX, 10Base-FL). Jokaisen puusolmun on kuitenkin sisällettävä aktiivinen laite (IP-verkkojen suhteen kytkin tai reititin). Optiset Ethernet-liityntäverkot, jotka käyttävät pääasiassa tätä topologiaa, ovat suhteellisen edullisia. Suurin haittapuoli on aktiivisten laitteiden läsnäolo välisolmuissa, jotka vaativat yksilöllistä virtalähdettä.

Riisi. 3. Topologia "puu aktiivisilla solmuilla".

puu passiivisella optisella tuulettimella PON (P2MP)

PON-arkkitehtuuriin perustuvissa ratkaisuissa (kuva 4.) käytetään PON-teknologian perustana olevaa point-to-multipoint loogista topologiaa P2MP (point-to-multipoint), johon voidaan liittää kokonainen puuarkkitehtuurin kuituoptinen segmentti. yksi keskussolmun portti, joka kattaa kymmeniä tilaajia. Samalla puun välisolmuihin asennetaan kompakteja, täysin passiivisia optisia jakajia, jotka eivät vaadi tehoa tai huoltoa.

Riisi. 4. Topologia "Puu passiivisella optisella haarautumisella".

Tiedetään hyvin, että PON mahdollistaa kaapeliinfrastruktuurin säästämisen vähentämällä optisten kuitujen kokonaispituutta, koska vain yhtä kuitua käytetään osassa keskussolmusta jakajaan. Vähemmän huomiota kiinnitetään toiseen säästölähteeseen - optisten lähettimien ja vastaanottimien määrän vähentämiseen keskussolmussa. Samaan aikaan toisen tekijän säästöt osoittautuvat joissakin tapauksissa vieläkin merkittävämmiksi. Näin ollen NTT:n arvioiden mukaan PON-konfiguraatio, jossa on jakaja keskustoimistossa keskussolmun läheisyydessä, osoittautuu edullisemmaksi kuin point-to-point-verkko, vaikka sen pituus ei käytännössä pienene. optinen kuitu! Lisäksi, jos etäisyydet tilaajiin eivät ole suuret (kuten Japanissa), käyttökustannukset huomioon ottaen (Japanissa tämä on merkittävä tekijä), käy ilmi, että PON keskustoimiston jakajalla on taloudellisempi kuin PON, jossa on jakaja lähellä tilaajasolmuja.
PON-arkkitehtuurin edut:
- aktiivisten välisolmujen puuttuminen; kuitujen säästö;
- optisten lähetin-vastaanottimien säästäminen keskussolmussa;
- uusien tilaajien yhdistämisen helppous ja ylläpidon helppous (yhden tai useamman tilaajasolmun kytkeminen, katkaiseminen tai vika ei millään tavalla vaikuta muiden toimintaan).
P2MP-puutopologian avulla voit optimoida optisten jakajien sijoittelun tilaajien todellisen sijainnin, kaapelien asennuskustannusten ja kaapeliverkon käytön perusteella.
Haittoja ovat PON-tekniikan lisääntynyt monimutkaisuus ja redundanssin puute yksinkertaisimmassa puutopologiassa.

PON:n toimintaperiaate

PON-arkkitehtuurin pääideana on käyttää vain yhtä lähetin-vastaanotinmoduulia OLT:ssa tiedon välittämiseen useille ONT-tilaajalaitteisiin ja tiedon vastaanottamiseen niiltä. Tämän periaatteen toteutus on esitetty kuvassa 5.
Yhteen OLT-lähetin-vastaanotinmoduuliin kytkettyjen tilaajasolmujen määrä voi olla niin suuri kuin lähetin-vastaanotinlaitteiston tehobudjetti ja maksiminopeus sallivat. Tietovirran siirtämiseksi OLT:sta ONT:hen - suoraa (alavirran) virtausta käytetään yleensä 1550 nm:n aallonpituutta. Päinvastoin, datavirrat eri tilaajasolmuista keskussolmuun, jotka yhdessä muodostavat käänteisen (alavirran) virran, lähetetään 1310 nm:n aallonpituudella. OLT:ssa ja ONT:ssä on sisäänrakennetut WDM-multiplekserit, jotka erottavat lähtevät ja saapuvat streamit.

Riisi. 5. PON-arkkitehtuurin peruselementit ja toimintaperiaate

suora virtaus

Suora virta optisten signaalien tasolla lähetetään. Jokainen ONT, joka lukee osoitekenttiä, valitsee tästä yleisestä virrasta osan vain sille tarkoitetusta tiedosta. Itse asiassa olemme tekemisissä hajautetun demultiplekserin kanssa.

käänteinen virtaus

Kaikki ONT-tilaajasolmut lähettävät käänteisessä virrassa samalla aallonpituudella käyttäen TDMA (time Division Multiple Access) -konseptia. Eri ONT:iden risteytyksen mahdollisuuden eliminoimiseksi jokaisella niistä on oma yksilöllinen tiedonsiirtoaikataulu, jossa otetaan huomioon tämän ONT:n poistamiseen OLT:sta liittyvä viiveen säätö. TDMA MAC -protokolla ratkaisee tämän ongelman.

PON-standardit

Ensimmäiset askeleet PON-teknologiassa otettiin vuonna 1995, kun seitsemän yrityksen vaikutusvaltainen ryhmä (British Telecom, France Telecom, Deutsche Telecom, NTT, KPN, Telefonica ja Telecom Italia) perusti konsortion toteuttaakseen ajatuksia monikäyttöisyydestä. yksi kuitu.. Tämä epävirallinen organisaatio, jota ITU-T tukee, on nimeltään FSAN (full service access network). 90-luvun lopulla liittyi joukkoon monia uusia jäseniä - niin operaattoreita kuin laitevalmistajiakin. FSAN:n tavoitteena oli kehittää yhteiset suuntaviivat ja vaatimukset PON-laitteille, jotta laitevalmistajat ja -operaattorit voisivat toimia yhdessä kilpailluilla PON-liityntäjärjestelmien markkinoilla. FSANilla on nykyään 40 operaattoria ja valmistajaa, ja se tekee tiivistä yhteistyötä standardiorganisaatioiden, kuten ITU-T:n, ETSI:n ja ATM Forumin kanssa.

Jotkut xPON-tekniikkaa koskevat ITU-T-standardit.

APON/BPON

1990-luvun puolivälissä yleisesti hyväksytty näkemys oli, että vain ATM-protokolla kykeni takaamaan QoS-viestintäpalvelujen hyväksyttävän laadun lopputilaajien välillä. Siksi FSAN, joka halusi tarjota monipalvelupalveluiden kuljetusta PON-verkon kautta, valitsi ATM-tekniikan perustaksi. Tämän seurauksena lokakuussa 1998 ilmestyi ensimmäinen ITU-T G.983.1 -standardi, joka perustuu ATM-solujen kuljetukseen PON-puussa ja jota kutsutaan nimellä APON (ATM PON). Sitten usean vuoden aikana G.983.x-sarjaan ilmestyi monia uusia muutoksia ja suosituksia (x=1–7), siirtonopeus nousi 622 Mbit/s:iin. Maaliskuussa 2001 ilmestyi suositus G.983.3, joka lisäsi uusia kokonaisuuksia PON-standardiin:
- erilaisten sovellusten (äänen, videon, datan) siirto - tämä itse asiassa antoi valmistajille mahdollisuuden lisätä sopivia liitäntöjä OLT:hen runkoverkkoon yhdistämistä varten ja ONT:hen tilaajien yhdistämistä varten;
- spektrialueen laajentaminen – avaa mahdollisuuden lisäpalvelut muilla aallonpituuksilla saman PON-puun alla, esimerkiksi lähettää televisiota kolmannella aallonpituudella (triple play).
Tällä tavalla laajennettu APON-standardi saa nimen BPON (laajakaista PON).
APON mahdollistaa nykyään dynaamisen kaistanleveyden allokoinnin (DBA) eri sovellusten ja eri ONT:iden välillä, ja se on suunniteltu tarjoamaan sekä laajakaista- että kapeakaistapalveluita.
Eri valmistajien APON-laitteet tukevat runkoliitäntöjä: SDH (STM-1), ATM (STM-1/4), Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, video (SDI PAL) ja tilaajaliitännät E1 (G.703), Ethernet 10/ 100Base -TX, puhelin (FXS).
PON-puussa olevan edelleenlähetyksen luonteen ja mahdollisen luvattoman pääsyn tietoihin ONT:ltä, jolle tietoja ei ole tarkoitettu, APON tarjoaa mahdollisuuden välittää dataa edelleen käyttämällä salaustekniikoita. julkiset avaimet. Paluuvirtaa ei tarvitse salata, koska OLT sijaitsee operaattorin tiloissa.

PON G.983.1 Standard Basics

Marraskuussa 2000 IEEE LMSC (LAN/MAN-standardikomitea) loi erityistoimikunnan nimeltä "Ethernet in the first mile" (EFM, Ethernet in the first mile) 802.3ah, toteuttaen näin monien asiantuntijoiden toiveet rakentaa PON-verkko. arkkitehtuuri, joka on yhtä lähellä nykyisin laajalle levinneitä Ethernet-verkkoja. Samanaikaisesti muodostetaan EFMA-allianssi (Ethernet in the first mile alliance), joka perustettiin joulukuussa 2001. Itse asiassa EFMA-allianssi ja EFM-komissio täydentävät toisiaan ja työskentelevät tiiviisti standardin parissa. EFM keskittyy teknisiin kysymyksiin ja standardien kehittämiseen IEEE:ssä, kun taas EFMA tutkii enemmän uuden teknologian käytön teollisia ja kaupallisia näkökohtia. Yhteistyön tavoitteena on konsensuksen saavuttaminen toimijoiden ja laitevalmistajien välillä ja kehittyminen IEEE standardi 802.3ah, täysin yhteensopiva kehittyvän IEEE 802.17 runkoverkon pakettirengasstandardin kanssa.
EFM 802.3ah -komission tulisi standardoida kolmen tyyppisiä liityntäverkkoratkaisuja:
EFMC (EFM-kupari) – pisteestä pisteeseen -ratkaisu käyttäen kierrettyjä kuparipareja. Tähän mennessä tämän standardin työskentely on melkein valmis. Kahdesta vaihtoehdosta, joiden välillä päätaistelu käytiin - G.SHDSL ja ADSL+ - valittiin G.SHDSL:n hyväksi.
EFMF (EFM-kuitu) – point-to-point -kuituyhteyteen perustuva ratkaisu. Tässä on tarpeen standardoida erilaisia ​​​​vaihtoehtoja: "dupleksi yhden kuidun yli, samoilla aallonpituuksilla", "dupleksi yhden kuidun yli, eri aallonpituuksilla", "dupleksi parin kuitujen yli", uudet vaihtoehdot optisille lähetin-vastaanottimille. Useat yritykset ovat tarjonneet vastaavia ratkaisuja "omistettuina" useiden vuosien ajan. On aika standardoida ne.
EFMP (EFM PON) – ratkaisu, joka perustuu pisteestä monipisteeseen kuituyhteyden kautta. Tämä ratkaisu, joka on olennaisesti vaihtoehto APONille, sai samanlaisen nimen EPON.
Tällä hetkellä 802.3ah-standardien, mukaan lukien EFMP, kehitys on loppuvaiheessa, ja käyttöönottoa odotetaan tänä vuonna. Argumentteja EPON-teknologian puolesta vahvistaa Internetin keskittyminen yksinomaan IP-protokollaan ja Ethernet-standardeihin.

GPON

GPON-liityntäverkon (Gigabit PON) arkkitehtuuria voidaan pitää APON-tekniikan orgaanisena jatkona. Samalla toteutuu sekä PON-verkon kaistanleveyden lisäys että erilaisten monipalvelusovellusten lähetyksen tehostaminen. GPON-standardi ITU-T Rec. G.984.3 GPON otettiin käyttöön lokakuussa 2003.
GPON tarjoaa skaalautuvan kehysrakenteen siirtonopeuksilla 622 Mbps - 2,5 Gbps, tukee sekä symmetrisiä että epäsymmetrisiä bittinopeuksia PON-puussa myötä- ja ylävirtaan ja perustuu ITU-T G.704.1 GFP -standardiin (yleinen kehystysprotokolla). minkä tahansa palvelun (mukaan lukien TDM) kapseloinnin tarjoaminen synkroniseen siirtoprotokollaan. Tutkimukset osoittavat, että jopa pahimmassa liikenteen jakautumisen ja virtauksen vaihteluiden tapauksessa kaistanleveyden käyttöaste on 93 % verrattuna APONin 71 prosenttiin, EPONista puhumattakaan.
Jos SDH:ssa kaistanjako tapahtuu staattisesti, niin GFP (generic framing protocol) mahdollistaa dynaamisen kaistan allokoinnin, samalla kun se säilyttää SDH-kehyksen rakenteen.

APON-, EPON- ja GPON-tekniikoiden vertailu

Taulukossa on vertaileva analyysi näistä kolmesta tekniikasta.

Huomautuksia:
1 – käsitelty hankkeessa.
2 – standardi sallii verkon laajentamisen 128 ONT:iin asti.
3 – lähetys on sallittu eteen- ja taaksepäin samalla aallonpituudella.
4 – suoritetaan korkeammilla tasoilla.

lisää APONista

Ja nyt - joitain puhtaasti teknisiä yksityiskohtia PON-verkkojen toiminnasta. APON-lajike on otettu esimerkkinä.
Tilaajasolmun vuorovaikutus keskussolmun kanssa alkaa yhteyden muodostamisesta. Tämän jälkeen tiedot siirretään. Kaikki tämä tehdään APON MAC -protokollan mukaisesti. Yhteyden muodostusprosessin aikana käynnistetään ranking-menettely, joka sisältää: etäisyysjärjestyksen, teholuokituksen ja synkronoinnin. Keskussolmu, kuten kapellimestari, varmistaa kaikkien tilaajasolmujen - orkesterijäsenten - koordinoidun työn.

APON MAC - protokolla keskussolmun ja tilaajan välistä vuorovaikutusta varten

APON-pääsyjärjestelmien MAC-protokolla ratkaisee kolme ongelmaa:
- vaihteistojen välisten törmäysten eliminointi vastavirtauksessa;
- paluuvirtauskaistan selkeä, tehokas, dynaaminen jako;
- Parhaan mahdollisen neuvottelun ylläpitäminen loppukäyttäjien käynnistämien sovellusten kuljetuksessa.
APON MAC -protokolla perustuu pyyntö-/lupamekanismiin. Pääideana on lähettää pyynnöt ONT:stä halutulle kaistalle. OLT tekee päätöksen näiden pyyntöjen käsittelystä sen tiedon perusteella, kuinka käänteinen kulku ladataan ja mitkä palvelut on etukäteen osoitettu tietylle ONT:lle.

järjestysmenettelyt

PON-verkon alustus perustuu kolmeen menettelyyn: etäisyyksien määrittäminen OLT:sta eri ONT:ihin (etäisyysetäisyys); kaikkien ONT:iden synkronointi (kelloalue); ja määritetään eri ONT:istä tulevien optisten signaalien intensiteetit (tehoalue) vastaanotettaessa OLT:ssä.

sijoitus etäisyyden mukaan

Etäisyysmittaus - ONT:n poistoon OLT:sta liittyvän aikaviiveen määrittäminen - suoritetaan tilaajasolmujen rekisteröintivaiheessa, ja se on tarpeen törmäysvapaan kuljetuksen varmistamiseksi ja yhtenäisen synkronoinnin luomiseksi vastavirtaan.
Ensin verkon ylläpitäjä syöttää tiedot uudesta ONT:stä OLT:hen, se sarjanumero, ONT:n tarjoamien palvelujen parametrit. Sitten, kun tämä tilaajasolmu on liitetty fyysisesti PON-verkkoon ja kytkenyt sen virran päälle, keskussolmu aloittaa luokitteluprosessin. OLT-rekisteriin rekisteröidyn ONT:n luokittelu tapahtuu aina, kun ONT kytketään päälle. Kun virta katkaistaan ​​ja kytketään päälle OLT:ssä, etäisyysmittaus tapahtuu kaikilla rekisteröidyillä ONT:illä.
OLT, joka lähettää signaalin rankatulle ONT:lle, kuuntelee sen vastausta ja laskee tämän perusteella kaksoismatkan RTT:n aikaviiveen (round trip time) ja lähettää sitten lasketun arvon eteenpäin suunnatussa ONT:ssä. . Tämän perusteella ONT-tilaajasolmu ottaa käyttöön sopivan viiveen, joka edeltää kehyksen lähetyksen aloittamista paluuvirrassa. Eri etäisyyksillä sijaitsevat tilaajasolmut aiheuttavat erilaisia ​​viiveitä. Tässä tapauksessa käyttöönotetun laitteistoviiveen ja valosignaalin etenemisviiveen summa optisella polulla ONT:stä OLT:hen on sama kaikille tilaajasolmuille.
Ottaen huomioon sen, että OLT-ONT-etäisyydet voivat vaihdella laajoissa rajoissa (G.983.1-standardi määrittelee alueen 0-20 km), arvioidaan mahdollisia viivevaihteluita. Jos otetaan huomioon, että valon nopeus kuidussa on 2*105 km/s, niin OLT-ONT-etäisyyden lisäys 1 km:llä vastaa viiveajan pidentymistä kaksoisreitillä 10 μs. Ja 20 km:n matkalla RTT on 0,2 ms. Itse asiassa tämä on pienin teoreettinen aika, joka OLT:ltä kuluu sijoituksen suorittamiseen yhdellä ONT:llä. Etäisyyden määrittäminen suuremmalle määrälle tilaajasolmuja tapahtuu peräkkäin ja vaatii suhteellista lisäystä ranking-ajan kokonaismäärään. Tänä aikana muut ONT:t eivät voi käyttää käänteistä virtausta tiedonsiirtoon.
Kun etäisyysjärjestys on valmis, OLT päättää kullekin ONT:lle määrättyjen palvelujen perusteella ja MAC-protokollaa käyttäen, mikä tilaajasolmu lähettää kussakin tietyssä aikavälissä.
Huomaa, että kokonaisviive, kun kehys lähetetään käänteiseen virtaan, ei johdu pelkästään signaalin äärellisestä etenemisajasta kuitua pitkin, vaan myös OLT- ja ONT-elektroniikkaelementeistä. Jälkimmäisen viive voi aiheuttaa pientä ajautumista esimerkiksi laitteiston lämpötilan vaihteluiden vuoksi. Siksi tiedonsiirtovaiheessa OLT ilmoittaa ONT:lle pienistä säädöistä, jotka on tehty vastavirtaan - mikroetäisyyteen. Seurauksena on, että eri ONT:istä lähetetyt kehykset stabiloidaan 2–3 bitin tarkkuudella.

sijoitus tehon mukaan

Tehoalue - valoilmaisimen erottelukynnyksen muuttaminen valoilmaisimen herkkyyden lisäämiseksi tai sen ei-toivotun kyllästymisen välttämiseksi. Koska ONT:t sijaitsevat eri etäisyyksillä OLT:stä, PON-puun läpi etenevien optisten signaalien lisäyshäviöt ovat erilaisia. Tämä voi johtaa valoilmaisimien toimintahäiriöihin signaalin heikkouden tai ylikuormituksen vuoksi.
Tästä tilanteesta on kaksi mahdollista ulospääsyä - joko säädä ONT-lähettimien tehoa tai säädä OLT-valotunnistimen vastekynnystä. Toinen vaihtoehto valittiin luotettavammaksi.
OLT-valotunnistimen kynnysarvoa säädetään joka kerta, kun uusi ATM-paketti vastaanotetaan käänteisestä alustusosavirrasta paketin alustusosan integroidun tehon mittauksen perusteella.
Tehon säätö vaaditaan myös kaikissa ONT:issä. Tämä tehdään samalla tavalla, mutta vain kerran ennen kuin vastaanotin synkronoidaan toimimaan OLT:n synkronisen TDM-virran kanssa. Sitten ONT:n integroitua tehoa lasketaan jatkuvasti ja valotunnistimen erottelukynnystä säädetään tasaisesti.

synkronointi

Synkronointi tai vaihealue on tarpeen sekä eteen- että taaksepäin virtaukselle.
ONT-tilaajasolmut synkronoidaan alustuksensa alussa ja ylläpitävät sitten synkronointia koko ajan, mukautuen jatkuvaan TDM-liikenteeseen OLT:lta ja suorittamalla ns. synkronisen datan vastaanottoa.
Päinvastoin, keskus-OLT-solmu synkronoidaan joka kerta juuri saapuvan ATM-paketin johdanto-osan mukaan. Tässä ei riitä, että tietää tämän paketin lähettäneen ONT:n osan etäisyysluokitusvaiheessa lasketun aikaviiveen - tarvitaan suurempaa tarkkuutta. Tietojen vastaanottomenetelmää johdanto-osan synkronoinnilla kutsutaan yleensä asynkroniseksi. Alkusanan synkronointi on samanlainen kuin ratkaisu kymmenen megabitin Ethernet-tekniikassa, jonka johdanto-osan koko on 64 bittiä (8 tavua). Alkuosan koon pitäminen samana suhteellisen pienelle ATM-paketille (ylävirtaan) olisi kuitenkin valtava tehoton kaistanleveyden käyttö. APON-teknologiaa varten on kehitetty uusi, CPA (clock phase alignment) -menetelmään perustuva synkronointitekniikka, joka mahdollistaa tarvittavan synkronoinnin suorittamisen vasta kolmen bitin vastaanoton jälkeen! Suurempi ylävirran ATM-paketin johdanto-osan koko valittiin, koska alustusosa toimii myös teholuokittelumenettelyn tarjoajana.

APON-kehysrakenne eteenpäin ja taaksepäin

Pyyntö/lupamekanismin hallitsemiseksi FSAN on määritellyt APON-kehysrakenteen myötä- ja paluuvirroille. ITU-T on standardoinut tämän muodon suosituksessa G.983.1. Kuvassa Kuva 6 esittää APON-kehysmuotoa symmetriselle liikennemuodolle 155/155Mbit/s. Alavirran kehys koostuu 56 ATM-solusta, joissa on 53 tavua. Ylävirran kehys koostuu 52 ATM-paketista, joista kukin on 56 tavua, ja yhdestä MBS-paikasta, jonka kokonaispituus on myös 56 tavua, kuten alla käsitellään.

Riisi. 6. ITU G.983 -kehysmuoto - eteenpäin ja taaksepäin suuntautuva stream-kehysrakenne.

suora virtaus

Lähetysluvat lähetetään purskeina erityisissä ATM-palvelusoluissa - kaksi kehystä kohti, joita kutsutaan PLOAM-soluiksi (physical layer operation and ylläpito). Ne seuraavat tiukasti säännöllisesti vuorotellen 27 tietosolun kanssa. Yksi PLOAM-solu sisältää 26 ONT-oikeutta, joista kukin lähettää vain yhden (!) ATM-paketin. Loput 54 solua eteenpäin suunnatussa kehyksessä kuljettavat dataa, eikä niitä käytetä pyyntö/lupamekanismiin.

käänteinen virtaus

Käänteinen virtaus edustaa kokoelmaa datapurskeita eri ONT:istä. Tilaajasolmu voi lähettää dataa vasta saatuaan asianmukaisen luvan lukea PLOAM-solusta. Datapaketit ONT:stä APON:iin lähetetään ATM-paketteina. Ainoa ero ATM-paketin ja solun välillä on, että paketissa on ylimääräinen 3 tavun alustusosa. Siten ATM-paketin pituus on 56 tavua. Alkuosaa ei tarvita eteenpäin suunnatun virran soluille synkronisen datan vastaanottotilan vuoksi, kuten edellä on käsitelty. Alkuosan kaksi ensimmäistä bittiä eivät sisällä optista signaalia, mikä riittää eliminoimaan eri ONT:iden pakettien päällekkäisyyden - pienet vaihtelut signaalin etenemisen aikaisessa viiveessä ovat väistämättömiä linjassa.
Jos otamme huomioon, että jokaiselle ATM-paketille vaaditaan lähetyslupa, niin PLOAM-soluihin pitkän ajanjakson aikana kirjoitettujen lupien kokonaismäärän tulee vastata kaikkien ONT:iden tänä aikana lähettämien ATM-pakettien määrää. Miksi PLOAM sopii 26 lupaan? Kaksi PLOAM-solua voi myöntää luvan lähettää 52 ATM-pakettia, saman määrän kuin on ylävirran ATM-kehyksessä.

MBS paikka

MBS (multi burst slot) -väli käänteisessä virrassa on palveluaikaväli. Se ilmoittaa OLT:lle ONT:n lähettämien lähetyspyyntöjen luonteesta. Tässä paikassa on 8 alikenttää tai minikorttipaikkaa, jotka vastaavat erilaisia ​​ONT:itä (kuva 7). Jos PON-järjestelmä on suunniteltu 32 tilaajasolmulle, niin kaikki 32 ONT:tä voivat lähettää tietonsa lähetyspyynnöistä vasta neljän peräkkäin lähetetyn MBS-välin jälkeen, mikä muodostaa jakson. 64 ONT-järjestelmässä sykli koostuu kahdeksasta MBS-paikasta. Yhden kehyksen lähetys nopeudella 155 Mbit/s kestää 0,15 ms. Koko syklin lähettäminen 32 ONT:llä vie 0,6 ms eli 0,6 ms:n taajuudella ONT lähettää palvelupyyntöjä lähetysaikeista. ONT lähettää pyynnön, kun sen lähtöpuskuriin on muodostettu lähetysjono. Koska ONT pystyy lähettämään vasta saatuaan luvan PLOAM-solussa, sinun tulee lisätä viive kaksois-RTT-ajoon, jotta voit arvioida maksimiajan siitä hetkestä, kun jono on valmisteltu puskurissa lähetyksen alkamiseen. 0,6 ms:n sykliaikaan (säteellä 20 km RTT on 0,2 ms), jolloin tuloksena on 0,8 ms. OLT:n ja ONT:n laitteistoviiveet voidaan lisätä tähän arvoon.

Riisi. 7. MBS-paikan rakenne.

Minikorttipaikka koostuu 4 kentästä: alustusosa (3 tavua), samanlainen kuin ATM-paketin alustusosa; kaksi kenttää ABR/GFR ja VBR, 8 ja 16 bittiä, jotka vastaavat kahden tyyppisiä kaistanleveyspyyntöjä; CRC-tarkistussummakentät (8 bittiä).

luotettavuus ja redundanssi APONissa

Yksinkertaisen puutopologian APON-pääsyjärjestelmien heikkous on redundanssin puute. Pahin skenaario tässä tapauksessa olisi, että OLT:stä lähimpään jakajaan (syöttökuitu) kulkeva kuitu vaurioituu. Koko tämän kuidun kautta kytketty segmentti menettää yhteyden - kymmeniä tilaajasolmuja, satoja tilaajia jää ilman verkkoa. Keskimääräinen korjausaika (MTTR) voi vaihdella useista päivistä useisiin viikkoihin operaattorin mukaan. Tässä yksittäisen kuidun vikatilanteessa PON-verkon haittapuoli SDH-rengastopologiaan verrattuna näkyy selvimmin.
Siksi jo G.983.1:n ensimmäisessä suosituksessa liitteessä IV keskusteltiin turvallisten APON-järjestelmien rakentamisesta. PON-topologian erityispiirteistä johtuen tämä tehtävä ei ole niin yksinkertainen kuin SDH-rengastopologioissa, koska vastavirtakaista PON:ssa on yleinen ja sen muodostavat monet tilaajasolmut. G.983.1-suositukset ehdottivat neljän eri topologian tutkimista. Vain kaksi niistä valittiin lopulta kehitettäviksi myöhemmässä suosituksessa G.983.5.
Kuvassa 8-10 näyttää tärkeimmät rakennusvaihtoehdot varmuuskopiojärjestelmät PON. Ensimmäinen ratkaisu (kuvio 8) tarjoaa osittaisen redundanssin keskussolmusta. Tämän ratkaisun toteuttamiseen tarvitaan 2xN jakaja. Keskussolmu on varustettu kahdella optisella moduulilla LT-1 ja LT-2, joihin on päätetty kaksi kuitua. Normaalitilassa pääkanava on aktiivinen, jos kuidut eivät vaurioidu, ja sen kautta järjestetään duplex-siirto. Varakanava - ei-aktiivinen - LT-2:n laserdiodi on pois päältä. LT-2:n valoanturi voi kuunnella vastavirtaa. Jos keskussolmusta tuleva pääkanavakuitu vaurioituu, LT-2-lähetin-vastaanotinjärjestelmä aktivoituu automaattisesti, ja siihen kytkeytyy OLT:n multipleksointi-, kytkentä- ja ristikytkentämoduuli, joka tarjoaa kuljetuksen runkoliitännöistä. Luotettavuuden lisäämiseksi on suositeltavaa ottaa syöttökuituja erilaisista, fyysisesti erotetuista optisista kaapeleista.

Riisi. 8. Suojattu PON-topologia. Osittainen redundanssi keskussolmusta.

Tilaajasolmun osittainen redundanssi (kuva 9) mahdollistaa tilaajasolmun luotettavuuden lisäämisen. Tässä tapauksessa tilaajasolmua kohden tarvitaan kaksi optista moduulia LT-1 ja LT-2. Vaihtaminen varakanavalle on samanlainen kuin edellinen vaihtoehto. Tilaajasolmuja varattaessa ei tarvitse yhdistää kaikkia tilaajasolmuja varavirran kautta. Redundanssilla varustettujen tilaajasolmujen (kaksi moduulia LT-1 ja LT-2) ja ilman sitä (yksi LT-moduuli) kustannusero mahdollistaa eriytetyn palvelujen tarjoamisen eri tilaajaryhmille.

Riisi. 9. Suojattu PON-topologia. Tilaajasolmun osittainen redundanssi.

Kuvassa Kuvassa 10 on vaihtoehto, jossa on PON-järjestelmän täysi redundanssi. Järjestelmä kestää sekä OLT- että ONT-vastaanotto- ja -lähetyslaitteiden vikoja sekä kuituoptisen kaapelijärjestelmän minkä tahansa osan vaurioita. Molemmat solmut LT-1 ja LT-2 generoivat samanaikaisesti tietovirtoja ONT:ssä ja ne lähetetään kahteen rinnakkaiseen käänteiseen virtaan. OLT:ssa vain yksi versio kahdesta signaalin kopiosta lähetetään edelleen runkoverkossa. Liikenteen päällekkäisyyttä tapahtuu samalla tavalla eteenpäin suunnatussa virrassa. Jos kuitu- tai lähetin-vastaanottimen liitännät ovat vaurioituneet, siirtyminen varavirtaan on erittäin nopeaa eikä johda tiedonsiirron katkeamiseen.

Riisi. 10. Suojattu PON-topologia. Täysi varaus.

Ensimmäinen ratkaisu vaatii vain osittaisen redundanssin lisäksi pitkän uudelleenkonfigurointiajan, kun kuitu on vaurioitunut. Suurin osa viiveestä johtuu laserin lämmittämisestä OLT:ssä (LT-2) ja etäisyysmittauksen suorittamisesta. 50 ms:n ylittäminen on käytännössä vaikeaa, yksi suosituksen G.983.5 vaatimuksista.
Johtopäätös. ITU-T:n ehdottamissa tarkasteluissa kokoonpanoissa lähes vain täysin redundantti ratkaisu täyttää kaikki vaatimukset ja näyttää houkuttelevimmalta.

Petrenko I.I., Ubaydullaev R.R., Ph.D., Telecom Transport.

Tai Gigabit PON alettiin ottaa käyttöön suhteellisen hiljattain. Selvitetään, mistä tuli GPON-tekniikan syntymisen edellytyksiä, mitä näkymiä sillä on, ja verrataan sitä myös kilpaileviin teknologioihin - PON ja GEPON.

Vuonna 2014 tulee kuluneeksi 45 vuotta ensimmäisestä tietokoneviestintäistunnosta, joka toteutettiin Yhdysvalloissa noin 640 kilometrin etäisyydellä. Tätä tapahtumaa pidetään Internetin syntymän alkuna. Totuus edellä Maailman laajuinen verkko ARPANET-verkosto oli tuolloin hyvin suppean ihmis- ja organisaatiopiirin käytettävissä. Yhteyden muodostaminen siihen onnekkaille "ulkopuolisille", joilla on tietokoneita, tuli mahdolliseksi vasta vuonna 1991. Vasta NCSA Mosaic -verkkoselaimen ilmestyminen vuonna 1993 loi edellytyksen maailmanlaajuisen Internet-yleisön räjähdysmäiselle kasvulle. Joten "massa-Internetin" historia vuodesta 2013 lähtien on vain 20 vuotta vanha.

Kehityksen ensimmäisellä vuosikymmenellä maailmanlaajuinen verkosto Käyttäjien joukossa, jotka kiinnittivät huomiota sellaiseen indikaattoriin kuin "viestintäkanavan läpimenonopeus (tiedonsiirtonopeus bitteinä)" tai siihen liittyvä "kaistanleveys" -ominaisuus, oli "muutama" henkilö, joka tunsi radiotekniikan teoreettiset perusteet. Ja nykyään kaikki puhuvat "Internetin nopeuksista". Ja kaikki haluavat saada käyttöönsä "nopean Internetin".

Miksi suuri nopeus? Ja missä on raja, josta alkaen Internet-yhteyttä voidaan pitää "nopeana"?

Massakäyttäjä yhdistää Internetin nopeuden ensinnäkin aikaväleihin "raskaiden" videoiden, musiikin ja graafiset tiedostot, joiden määrä Internetissä kasvaa räjähdysmäisesti ja ne itse ovat ”laajentumassa”. Verkkopalveluiden (ja viime aikoina myös pilvipalvelujen) yrityskuluttajat tarvitsevat nopeita vastauksia pyyntöihin käyttämissään liikkeenjohdon järjestelmissä.

Tämä tarkoittaa, että nopea Internet on kiireellinen tarve, ei päähänpisto (sekä "käyttäjille" että yrityksille). "Raja", josta nopea Internet alkaa, on asiantuntijoiden mukaan nykyään 10 Mb/s tasolla.

"Optiikka" korvaa sanan "kupari"

Maailmanlaajuinen tietokoneverkko alkoi kehittyä olemassa olevan pohjalta puhelinlinjoja xDSL-tekniikoilla. Tämän "kupari"-perheen "edistyksellisin" versio - ADSL2+ -modeemitekniikka tarjoaa saapuvan virran nopeuden 24 Mb/s (lähtevä - 1,2 Mb/s). Tällä hetkellä se on kiistaton johtava yhteyksien määrä kaikissa maailman maissa. Vuosikymmeniä sitten asetetut ”kupariset” tietoliikennelinjat ovat kuitenkin vanhentumassa sekä fyysisesti että moraalisesti ja korvautuvat vähitellen optisilla FTTx-verkoilla, joiden käyttö mahdollistaa tiedonvaihdon nopeuden lisäämisen Internetissä kahdella kertaluvulla. suuruus. Ja lähitulevaisuudessa - vielä enemmän.

Viimeisen viiden vuoden aikana kuparikaapelireittien korvaaminen optisilla on lisääntynyt, ja analyytikkojen mukaan seuraavan viiden vuoden kuluttua "optiikka/kupari" -suhde tietoliikenteessä muuttuu radikaalisti "optiikan" hyväksi.

FTTx (Fiber to the x) -arkkitehtuuri on osa kuituoptista tietoliikennelinjaa, joka on liitetty toiselta puolelta operaattoriin asennettuun OLT (Optical Line Terminal) -lähetinvastaanotinasemaan ja toiselta puolelta tilaajien lähetin-vastaanotinmoduuleihin - ONT (Optinen Verkko terminaali) tai ONU (Optinen Verkko Yksikkö).

ONT on asuntoon asennettu henkilökohtaisen käytön pääte (kutsutaan myös optiseksi modeemiksi). ONU - suunniteltu asennettavaksi kerrostalon jakelukaappiin ja siinä on useita portteja naapuriasunnoissa olevien tietokoneiden, televisioiden, puhelinten kytkemiseen.

ONT:t ja ONU:t muuntavat OLT:lta vastaanotetut optiset signaalit sähköisiksi signaaleiksi (lähetetään esimerkiksi tietokoneisiin, televisioihin, puhelimiin) ja suorittavat myös käyttäjäpäätteistä vastaanotettujen sähköisten signaalien käänteisen muuntamisen optisiksi signaaleiksi, jotka lähetetään OLT:hen.

Jos optisen linjan osaan viedään jakajia (OLT:lta tulevat passiiviset signaalinjakajat) ja ONT:t liitetään niiden lähtöihin, niin tällainen siirtyminen yksikuituisesta FTTx-rakenteesta puurakenteeseen johtaa passiivisen linjan muodostumiseen. optinen verkko - PON(Passiivinen optinen verkko).

PON:n tehtävänä on järjestää monikäyttö yhden optisen kuidun kautta aikajakoisen multipleksauksen (TDMA) ja vastaanotto- ja lähetyspolkujen taajuusjaon kautta ( Aallonpituusjako Multipleksointi- WDM). OLT:n ja ONT:n osana toimivat WDM-multiplekserit erottavat eteenpäin (saapuvat) ja taaksepäin (lähtevät) signaalit, jotka lähetetään eri aallonpituuksilla (eteenpäin - 1,49 mikronia, taaksepäin - 1,31 mikronia). Näihin virtoihin voidaan lisätä kaapelitelevisiosignaali, joka lähetetään 1,55 mikronin aallonpituudella.

Ensimmäiset PON-teknologian siemenet ilmestyivät noin 15 vuotta sitten, ja siitä lähtien Kansainvälinen televiestintäliitto (ITU) on julkaissut viisi standardia tiedonsiirrolle optisen kuidun kautta. Näiden standardien vaatimusten mukaisesti valmistetut aktiiviset laitteet tarjoavat nopeudet 155 Mb/s - 2488 Mb/s. Näiden standardien ominaisuuksia käsitellään alla, mutta toistaiseksi korostamme, että kaikentyyppisille PON-tekniikoille yhteisiä etuja ovat kyky helposti laajentaa tilaajakantaa, sen ylläpito ja modernisointi sekä alhainen (verrattuna "kupariin"). teknologiat) käyttökustannukset.

GPON: standardin liikkeellepaneva voima

MES hyväksyi PON-perheen ensimmäisen standardin APON (ATM PON) vuoden 1998 lopussa, ja seuraavana vuonna amerikkalaiset ja japanilaiset teleoperaattorit alkoivat rakentaa passiivisia optisia linjoja. Tämän standardin mukainen tiedonsiirto tapahtuu ATM-protokollan perusteella, joka kuvaa kiinteäkokoisten solujen (ATM cell) muodossa tapahtuvaan tiedonsiirtoon perustuvan kytkentä- ja multipleksointimenetelmän. Tiedonsiirtonopeus - 155 Mb/s.

Uusien teknologioiden käyttöönotto APONissa, erityisesti dynaaminen kaistanleveyden määrittäminen sovelluksista riippuen, tuki SDH:lle, FE:lle, GE:lle, SDI PAL:lle, El, E/FE:lle ja puhelinprotokolleille, tarjosi lisätoimintoja puhelähetysten, erilaisten videoiden aloilla. sisältö ja televisiolähetykset (kolmannen aallonpituuden ensimmäinen esiintyminen PON:ssa). Tämä johti APON - BPON (Broadband PON) -standardin "tytär" hyväksymiseen. Samalla tiedonsiirtonopeus nousi 622 Mb/s:iin.

Seuraava "ketjun lenkki" APON - BPON oli GPON-standardi ( Gigabit kykenevä Passiivinen Optinen verkko), jonka toteutus varmistaa verkon toiminnan sekä symmetrisessä että epäsymmetrisessä tilassa. Useimmiten käytetään toista tilaa, jossa tiedonsiirtonopeus laskevassa virrassa saavuttaa 2,488 Gb/s ja taaksepäin 1,244 Gb/s (yleensä nämä luvut pyöristetään ja puhutaan 2,5 Gb/s ja 1,25 Gb /s).

Tyypillisesti kotitietokone liitetään GPON-verkon optiseen modeemiin (ONT) joko kierretyllä parikaapelilla tai langattomalla yhteydellä (Wi-Fi). ONT:ssä on myös portit television ja VoIP-puhelimen liittämistä varten.

GPON-tekniikan perusprotokollasta on tullut GFP (Generic Framing Protocol), vaikka käytetään myös TDMA-, SDH-, Ethernet- ja ATM-suosituksia.

Samanaikaisesti PON-teknologioiden kehittymisen kanssa maailmassa tapahtui optisten Ethernet-verkkojen kehitystä ja tämän tiedonsiirron ”haaran” saavutuksia nopean tiedonsiirron alalla hyödynnettiin EPON (Ethernet PON) -standardissa, joka kehitettiin MPCP (Multi-Point Control Protocol) -protokollan pohjalta, ja se hallitsee useita solmuja. Ja sen paranneltu versio - GEPON(Gigabit EPON) on ominaisuuksiltaan ja ominaisuuksiltaan nykyään toinen vain PON-tekniikoiden kiistattoman johtajan - GPON:n - jälkeen.

Mikä yllä olevassa passiivisissa optisissa verkoissa käytettyjen teknologioiden minikatsauksessa "vangitsee silmäsi"? - Se, että niiden toimivuuden erot johtuvat pääasiassa siitä, mitkä tiedonsiirtoprotokollat ​​muodostavat standardien perustan.

GPON ja GEPON: yksinkertainen aritmetiikka

Jos tunnetaan numeerisia indikaattoreita (tai jopa kuvauksia), jotka ilmaisevat mitä tahansa vertailtavien kohteiden ominaisuuksia, niin tällainen vertailu on melko yksinkertainen tehdä sijoittamalla vastaavat numerot riville tai sarakkeelle. Ja heti tulee selväksi "kuka on parempi kuin ketä". Tehdään tämä vertailu GPON:n ja GEPONin välillä.

Joten GPON:n eteenpäin lähetysnopeus on 2,5 Gb/s ja GEPONin 1,25 Gb/s.

Tilaajasolmujen enimmäismäärä kuitua kohden on GPON:lle 64 ja GEPON:lle - 16, mikä johtaa pienempään porttihintaan tilaajaa kohti GPON-standardin mukaan valmistetussa operaattorin optisessa päätelaitteessa ja merkittävästi pienempään asemalaitteiden virrankulutukseen kuin käytettäessä GEPON-standardia.

Kaistanleveyden käyttöaste GPON-tekniikalla on vähintään 93 % ja GEPON-teknologiaa käytettäessä enintään 60 %. Tämä ero johtuu siitä, että aktiiviset GPON-laitteet käyttävät GEM (GTC Encapsulation Method) -kehysten fragmentointitekniikkaa, mikä lisää kaistanleveyden käytön tehokkuutta. GEPON-teknologiassa ei ole tällaista työkalua.

Siinä kaikki "yksinkertainen aritmetiikka", joka selittää GPON:n suosion.

GPON: talon johdotuskaapelit

GPON-verkko koostuu runko- ja jakelulinjoista. GPON-runkoreittien pituus on tällä hetkellä 20 km (tulevina vuosina GPON-teknologian kehittäjät lupaavat kasvattaa runkooptisen kuidun enimmäispituuden 60 km:iin). Pääosat asennetaan (lisätietoja valokuitukaapelin asettaminen) käyttämällä perinteisiä menetelmiä antenni- tai maanalaisten optisten kaapelien asennuksessa suojavaipalla, mikä varmistaa kaapelilinjan kestävyyden korkeissa kosteus- ja lämpötilavaihteluissa.

GPON-jakeluinfrastruktuurissa, joka on luotu esimerkiksi kerrostaloon, käytetään pudotus- ja nousukaapeleita. "Kerroksisten" pudotuskaapeleiden ominaisuus, jotka on tarkoitettu optisen linjan haaroittamiseen ilmajakokaapelista, on niiden suunnittelun tarjoama mahdollisuus "joustavaan" reititykseen pienillä taivutussäteillä.

Pystysuorassa lattiajohdotuksessa käytettävät nousukaapelit sisältävät 6-12 valokuitua, jotka asetetaan helposti kasetteihin ja niiden hitsaus vaatii huomattavasti vähemmän aikaa kuin optisten kuitujen hitsaus muun tyyppisiä kaapeleita.

GPON: evoluution nopeus kiihtyy

GPON-standardin edut muihin PON-tekniikoihin verrattuna ovat olleet kiistattomia sen hyväksymisestä vuonna 2003 lähtien. Vuoteen 2010 mennessä Venäjällä oli kuitenkin vain 80 tuhatta GPON-pohjaista laajakaistakäyttäjää J’son & Partners Consultingin mukaan. Suurin este suuremmalle kasvulle, kuten lähes aina markkinoille tulevan tuotteen kohdalla, oli aktiivisten optisten laitteiden korkea hinta. Viime vuosina asemalähetin-vastaanottimien ja tilaajaoptisten modeemien hinnat ovat laskeneet merkittävästi, minkä vuoksi vuoden 2017 alkuun mennessä (saman yrityksen analyytikoiden mukaan) venäläisten GPON-käyttäjien määrä lähestyy 6 miljoonaa, eli Se kasvaa lähes 75-kertaiseksi seuraavan seitsemän vuoden aikana!

Tai Gigabit PON alettiin ottaa käyttöön suhteellisen hiljattain. Selvitetään, mistä tuli GPON-tekniikan syntymisen edellytyksiä, mitä näkymiä sillä on, ja verrataan sitä myös kilpaileviin teknologioihin - PON ja GEPON.

Vuonna 2014 tulee kuluneeksi 45 vuotta ensimmäisestä tietokoneviestintäistunnosta, joka toteutettiin Yhdysvalloissa noin 640 kilometrin etäisyydellä. Tätä tapahtumaa pidetään Internetin syntymän alkuna. Totta, World Wide Webiä edeltänyt ARPANET-verkko oli tuolloin hyvin kapealla ihmis- ja organisaatiopiirillä käytettävissä. Yhteyden muodostaminen siihen onnekkaille "ulkopuolisille", joilla on tietokoneita, tuli mahdolliseksi vasta vuonna 1991. Vasta NCSA Mosaic -verkkoselaimen ilmestyminen vuonna 1993 loi edellytyksen maailmanlaajuisen Internet-yleisön räjähdysmäiselle kasvulle. Joten "massa-Internetin" historia vuodesta 2013 lähtien on vain 20 vuotta vanha.

Globaalin verkon kehityksen ensimmäisellä vuosikymmenellä niiden käyttäjien joukossa, jotka kiinnittivät huomiota sellaiseen indikaattoriin kuin "viestintäkanavan kapasiteetti (tiedonsiirtonopeus bitteinä)" tai siihen liittyvä ominaisuus "kaistanleveys", oli "muutama" henkilö. tuntee radiotekniikan teoreettiset perusteet. Ja nykyään kaikki puhuvat "Internetin nopeuksista". Ja kaikki haluavat saada käyttöönsä "nopean Internetin".

Miksi suuri nopeus? Ja missä on raja, josta alkaen Internet-yhteyttä voidaan pitää "nopeana"?

Massakäyttäjä yhdistää Internetin nopeuden ensinnäkin "raskaiden" video-, musiikki- ja grafiikkatiedostojen lataamisen aikaväleihin, joiden määrä Internetissä kasvaa eksponentiaalisesti ja itse "suurenee". Verkkopalveluiden (ja viime aikoina myös pilvipalvelujen) yrityskuluttajat tarvitsevat nopeita vastauksia pyyntöihin käyttämissään liikkeenjohdon järjestelmissä.

Tämä tarkoittaa, että nopea Internet on kiireellinen tarve, ei päähänpisto (sekä "käyttäjille" että yrityksille). "Raja", josta nopea Internet alkaa, on asiantuntijoiden mukaan nykyään 10 Mb/s tasolla.

"Optiikka" korvaa sanan "kupari"

Maailmanlaajuinen tietokoneverkko alkoi kehittyä olemassa olevien puhelinlinjojen pohjalta xDSL-tekniikoilla. Tämän "kupari"-perheen "edistyksellisin" versio - ADSL2+ -modeemitekniikka tarjoaa saapuvan virran nopeuden 24 Mb/s (lähtevä - 1,2 Mb/s). Tällä hetkellä se on kiistaton johtava yhteyksien määrä kaikissa maailman maissa. Vuosikymmeniä sitten asetetut ”kupariset” tietoliikennelinjat ovat kuitenkin vanhentumassa sekä fyysisesti että moraalisesti ja korvautuvat vähitellen optisilla FTTx-verkoilla, joiden käyttö mahdollistaa tiedonvaihdon nopeuden lisäämisen Internetissä kahdella kertaluvulla. suuruus. Ja lähitulevaisuudessa - vielä enemmän.

Viimeisen viiden vuoden aikana kuparikaapelireittien korvaaminen optisilla on lisääntynyt, ja analyytikkojen mukaan seuraavan viiden vuoden kuluttua "optiikka/kupari" -suhde tietoliikenteessä muuttuu radikaalisti "optiikan" hyväksi.

FTTx (Fiber to the x) -arkkitehtuuri on osa kuituoptista tietoliikennelinjaa, joka on liitetty toiselta puolelta operaattoriin asennettuun OLT (Optical Line Terminal) -lähetinvastaanotinasemaan ja toiselta puolelta tilaajien lähetin-vastaanotinmoduuleihin - ONT (Optinen Verkko terminaali) tai ONU (Optinen Verkko Yksikkö).

ONT on asuntoon asennettu henkilökohtaisen käytön pääte (kutsutaan myös optiseksi modeemiksi). ONU - suunniteltu asennettavaksi kerrostalon jakelukaappiin ja siinä on useita portteja naapuriasunnoissa olevien tietokoneiden, televisioiden, puhelinten kytkemiseen.

ONT:t ja ONU:t muuntavat OLT:lta vastaanotetut optiset signaalit sähköisiksi signaaleiksi (lähetetään esimerkiksi tietokoneisiin, televisioihin, puhelimiin) ja suorittavat myös käyttäjäpäätteistä vastaanotettujen sähköisten signaalien käänteisen muuntamisen optisiksi signaaleiksi, jotka lähetetään OLT:hen.

Jos optisen linjan osaan viedään jakajia (OLT:lta tulevat passiiviset signaalinjakajat) ja ONT:t liitetään niiden lähtöihin, niin tällainen siirtyminen yksikuituisesta FTTx-rakenteesta puurakenteeseen johtaa passiivisen linjan muodostumiseen. optinen verkko - PON(Passiivinen optinen verkko).

PON:n tehtävänä on järjestää monikäyttö yhden optisen kuidun kautta aikajakoisen multipleksauksen (TDMA) ja vastaanotto- ja lähetyspolkujen taajuusjaon kautta ( Aallonpituusjako Multipleksointi- WDM). OLT:n ja ONT:n osana toimivat WDM-multiplekserit erottavat eteenpäin (saapuvat) ja taaksepäin (lähtevät) signaalit, jotka lähetetään eri aallonpituuksilla (eteenpäin - 1,49 mikronia, taaksepäin - 1,31 mikronia). Näihin virtoihin voidaan lisätä kaapelitelevisiosignaali, joka lähetetään 1,55 mikronin aallonpituudella.

Ensimmäiset PON-teknologian siemenet ilmestyivät noin 15 vuotta sitten, ja siitä lähtien Kansainvälinen televiestintäliitto (ITU) on julkaissut viisi standardia tiedonsiirrolle optisen kuidun kautta. Näiden standardien vaatimusten mukaisesti valmistetut aktiiviset laitteet tarjoavat nopeudet 155 Mb/s - 2488 Mb/s. Näiden standardien ominaisuuksia käsitellään alla, mutta toistaiseksi korostamme, että kaikentyyppisille PON-tekniikoille yhteisiä etuja ovat kyky helposti laajentaa tilaajakantaa, sen ylläpito ja modernisointi sekä alhainen (verrattuna "kupariin"). teknologiat) käyttökustannukset.

GPON: standardin liikkeellepaneva voima

MES hyväksyi PON-perheen ensimmäisen standardin APON (ATM PON) vuoden 1998 lopussa, ja seuraavana vuonna amerikkalaiset ja japanilaiset teleoperaattorit alkoivat rakentaa passiivisia optisia linjoja. Tämän standardin mukainen tiedonsiirto tapahtuu ATM-protokollan perusteella, joka kuvaa kiinteäkokoisten solujen (ATM cell) muodossa tapahtuvaan tiedonsiirtoon perustuvan kytkentä- ja multipleksointimenetelmän. Tiedonsiirtonopeus - 155 Mb/s.

Uusien teknologioiden käyttöönotto APONissa, erityisesti dynaaminen kaistanleveyden määrittäminen sovelluksista riippuen, tuki SDH:lle, FE:lle, GE:lle, SDI PAL:lle, El, E/FE:lle ja puhelinprotokolleille, tarjosi lisätoimintoja puhelähetysten, erilaisten videoiden aloilla. sisältö ja televisiolähetykset (kolmannen aallonpituuden ensimmäinen esiintyminen PON:ssa). Tämä johti APON - BPON (Broadband PON) -standardin "tytär" hyväksymiseen. Samalla tiedonsiirtonopeus nousi 622 Mb/s:iin.

Seuraava "ketjun lenkki" APON - BPON oli GPON-standardi ( Gigabit kykenevä Passiivinen Optinen verkko), jonka toteutus varmistaa verkon toiminnan sekä symmetrisessä että epäsymmetrisessä tilassa. Useimmiten käytetään toista tilaa, jossa tiedonsiirtonopeus laskevassa virrassa saavuttaa 2,488 Gb/s ja taaksepäin 1,244 Gb/s (yleensä nämä luvut pyöristetään ja puhutaan 2,5 Gb/s ja 1,25 Gb /s).

Tyypillisesti kotitietokone liitetään GPON-verkon optiseen modeemiin (ONT) joko kierretyllä parikaapelilla tai langattomalla yhteydellä (Wi-Fi). ONT:ssä on myös portit television ja VoIP-puhelimen liittämistä varten.

GPON-tekniikan perusprotokollasta on tullut GFP (Generic Framing Protocol), vaikka käytetään myös TDMA-, SDH-, Ethernet- ja ATM-suosituksia.

Samanaikaisesti PON-teknologioiden kehittymisen kanssa maailmassa tapahtui optisten Ethernet-verkkojen kehitystä ja tämän tiedonsiirron ”haaran” saavutuksia nopean tiedonsiirron alalla hyödynnettiin EPON (Ethernet PON) -standardissa, joka kehitettiin MPCP (Multi-Point Control Protocol) -protokollan pohjalta, ja se hallitsee useita solmuja. Ja sen paranneltu versio - GEPON(Gigabit EPON) on ominaisuuksiltaan ja ominaisuuksiltaan nykyään toinen vain PON-tekniikoiden kiistattoman johtajan - GPON:n - jälkeen.

Mikä yllä olevassa passiivisissa optisissa verkoissa käytettyjen teknologioiden minikatsauksessa "vangitsee silmäsi"? - Se, että niiden toimivuuden erot johtuvat pääasiassa siitä, mitkä tiedonsiirtoprotokollat ​​muodostavat standardien perustan.

GPON ja GEPON: yksinkertainen aritmetiikka

Jos tunnetaan numeerisia indikaattoreita (tai jopa kuvauksia), jotka ilmaisevat mitä tahansa vertailtavien kohteiden ominaisuuksia, niin tällainen vertailu on melko yksinkertainen tehdä sijoittamalla vastaavat numerot riville tai sarakkeelle. Ja heti tulee selväksi "kuka on parempi kuin ketä". Tehdään tämä vertailu GPON:n ja GEPONin välillä.

Joten GPON:n eteenpäin lähetysnopeus on 2,5 Gb/s ja GEPONin 1,25 Gb/s.

Tilaajasolmujen enimmäismäärä kuitua kohden on GPON:lle 64 ja GEPON:lle - 16, mikä johtaa pienempään porttihintaan tilaajaa kohti GPON-standardin mukaan valmistetussa operaattorin optisessa päätelaitteessa ja merkittävästi pienempään asemalaitteiden virrankulutukseen kuin käytettäessä GEPON-standardia.

Kaistanleveyden käyttöaste GPON-tekniikalla on vähintään 93 % ja GEPON-teknologiaa käytettäessä enintään 60 %. Tämä ero johtuu siitä, että aktiiviset GPON-laitteet käyttävät GEM (GTC Encapsulation Method) -kehysten fragmentointitekniikkaa, mikä lisää kaistanleveyden käytön tehokkuutta. GEPON-teknologiassa ei ole tällaista työkalua.

Siinä kaikki "yksinkertainen aritmetiikka", joka selittää GPON:n suosion.

GPON: talon johdotuskaapelit

GPON-verkko koostuu runko- ja jakelulinjoista. GPON-runkoreittien pituus on tällä hetkellä 20 km (tulevina vuosina GPON-teknologian kehittäjät lupaavat kasvattaa runkooptisen kuidun enimmäispituuden 60 km:iin). Pääosat asennetaan (lisätietoja valokuitukaapelin asettaminen) käyttämällä perinteisiä menetelmiä antenni- tai maanalaisten optisten kaapelien asennuksessa suojavaipalla, mikä varmistaa kaapelilinjan kestävyyden korkeissa kosteus- ja lämpötilavaihteluissa.

GPON-jakeluinfrastruktuurissa, joka on luotu esimerkiksi kerrostaloon, käytetään pudotus- ja nousukaapeleita. "Kerroksisten" pudotuskaapeleiden ominaisuus, jotka on tarkoitettu optisen linjan haaroittamiseen ilmajakokaapelista, on niiden suunnittelun tarjoama mahdollisuus "joustavaan" reititykseen pienillä taivutussäteillä.

Pystysuorassa lattiajohdotuksessa käytettävät nousukaapelit sisältävät 6-12 valokuitua, jotka asetetaan helposti kasetteihin ja niiden hitsaus vaatii huomattavasti vähemmän aikaa kuin optisten kuitujen hitsaus muun tyyppisiä kaapeleita.

GPON: evoluution nopeus kiihtyy

GPON-standardin edut muihin PON-tekniikoihin verrattuna ovat olleet kiistattomia sen hyväksymisestä vuonna 2003 lähtien. Vuoteen 2010 mennessä Venäjällä oli kuitenkin vain 80 tuhatta GPON-pohjaista laajakaistakäyttäjää J’son & Partners Consultingin mukaan. Suurin este suuremmalle kasvulle, kuten lähes aina markkinoille tulevan tuotteen kohdalla, oli aktiivisten optisten laitteiden korkea hinta. Viime vuosina asemalähetin-vastaanottimien ja tilaajaoptisten modeemien hinnat ovat laskeneet merkittävästi, minkä vuoksi vuoden 2017 alkuun mennessä (saman yrityksen analyytikoiden mukaan) venäläisten GPON-käyttäjien määrä lähestyy 6 miljoonaa, eli Se kasvaa lähes 75-kertaiseksi seuraavan seitsemän vuoden aikana!

PON - mikä se on?

PON- Tämä on itse asiassa tekniikka tilaajien monikäyttöä varten yhden kuidun kautta käyttämällä aikajakoista multipleksointia (TDM) ja vastaanotto-/lähetyspolkujen taajuusjakoa (WDM). PON- alkaen lyhenne Passiivinen optinen verkko, joka tarkoittaa passiivista optista verkkoa.

Mikä on PON-verkon toimintaperiaate?

Kaikki verkon tilaajat PON kytketty palveluntarjoajan laitteisiin 1 kuidun kautta. Lähetys ja vastaanotto tapahtuvat eri aallonpituuksilla. Sen varmistamiseksi, että tilaajasignaalit eivät sekoitu kuidussa, kullekin yksittäiselle tilaajalaitteelle on aina varattu tietty aikaviipale, jonka aikana se voi lähettää signaalin.

Mitkä ovat PON:n edut FTTx:ään verrattuna?

PON-tekniikkaa on seuraavat edut:

• Aktiivilaitteita käytetään minimaalisesti;
• Kaapeliinfrastruktuuri on minimoitu;
• Ylläpitokustannuksia pidetään alhaisina;
• On mahdollista integroida kaapelitelevisioon;
• Erinomainen skaalautuvuus;
• Tilaajaporttien tiheys on suuri.

Mitä tiedonsiirtonopeutta PON-tekniikka tukee?

Ehdotettu GEPON-tekniikkaa itse asiassa toimii 1,25 G:n nopeudella, mutta samaan aikaan 0,25 G on redundanttia dataa, jota käytetään kanavan koodaamiseen. Osoittautuu, että todellinen nopeus on 1G.

Millaisia ​​laitteita tarvitaan PON-verkon luomiseen?

OLT(lyhenteestä Optical Line Terminal) - L2-kytkin, joka on varustettu Uplink-porteilla (liittyy L3-kytkimeen), sitten - Downlink-portit (verkon luomiseksi) PON). Esimerkiksi, OLT BDCOM P3310 siinä on 2 optista, 2 kupari- ja 2 "yhdistelmä" 1G Uplink -porttia ja lopuksi 4 optista 1G Downlink -porttia.

ONU(lyhenne sanoista Optical Network Unit) on erinomainen pienikokoinen VLAN-kytkin. Vakio ONU varustettu 1 optisella 1G-portilla (Uplink) ja yhdellä 1G tai 4 0.1G kupariportilla (Downlink). On malleja ONU 8, 16 ja 24 portilla sekä malli CATV-vastaanottimella.

Jakaja (jakaja) on laite, joka toimii splitter-tilassa "palveluntarjoaja-asiakas" -suunnassa ja miksaustilassa vastakkaiseen suuntaan.

SFP OLT -moduuli- on erityinen lähetin-vastaanotin PON-verkkoihin. Tärkeä ero tavallisiin SFP-moduuleihin on suurempi teho ja kanavakoodaus.

Miten PON-verkko luodaan?

PON verkko, on yleensä puutopologia tai "väylä" topologia. Lopullinen ONU-tilaajalaitteet muodosta yhteys porttiin OLT- ja läpi jakajia(1. porttiin OLT- on mahdollista kytkeä enintään 64 ONU). Tästä seuraa ydinverkon luominen PON 1 vaaditaan 64 tilaajalle OLT, sitten 1 moduuli SFP OLT, 64 ONU ja lopuksi muutama jakajia(jälkimmäisen lukumäärä riippuu topologian tyypistä).

Mitä etäisyyttä PON-verkko tukee?

SFP OLT -moduulit tukee toimintaa 120 km:n etäisyydellä (pisteestä pisteeseen verkkotyyppi), mutta koska perinteisesti verkko PON on puurakenne (piste-monipisteet), sitten suurin käyttöetäisyys PON, johtuen haarautumisesta kuidunjakajissa, on noin 20 km.

Kuinka monta tilaajaa voidaan liittää PON-verkkoon?

Verkon rakentamisen aikana PON- On hyvä käytäntö käyttää sellaista ONU- yhdeltä tilaajalta. Tällöin tilaajamäärä on 256 per yksi OLT. Halutessasi ONU on mahdollista kytkeä kytkimen. Tällöin tilaajien määrää rajoittaa vain itse MAC-osoitetaulukon koko OLT, plus - ONU. Alla on MAC-taulukoiden koot OLT ja yksilöllinen ONU: OLT P3310-8192, ONU P1004B-1024, ONU P1501B-64, ONU P1504B-2048.

Mitä eroa on AC-, 2-AC-, DC- ja 2-DC OLT:illa?

Kirjaimet DC tarkoittavat, että se toimii OLT-Vaaditaan 36-72V vakiojännitteen virtalähde. Samanlainen OLT-s ovat välttämättömiä, kun 220 V sähkönsyötön järjestämisessä ilmenee ongelmia.Vaihtoehtoisesti käytetään etävirransyöttöä pienvirtaisten tietoliikennelinjojen kautta.

Kirjaimet AC tarkoittavat sitä OLT saa virtansa perinteisestä 220 V sähköverkosta. Numeron "2" muodossa oleva merkki osoittaa virtalähteiden lukumäärän: tämä OLT-ja siinä on varavirtalähde, joka käynnistyy heti ensimmäisen hätävian jälkeen.

Millaisia ​​jakajia on olemassa?

Sami jakajia ehdollisesti voidaan jakaa tappien lukumäärällä ja valmistustekniikalla. Mitä tulee ulostulovirtojen määrään, on jakajia: x2, x3, x4, x6, x8, x12, x16, x24, x32, x64, x128. Valmistustekniikan osalta halkaisijat jaetaan hitsattuihin ja tasomaisiin. Lisää jakajia on jaettu liitintyypin mukaan: tavallinen (SC/UPC) ja erityinen CATV:lle (SC/APC).

Mitä eroa on hitsattujen ja tasomaisten halkaisijoiden välillä?

Jakajat, joita kutsuimme hitsatuiksi, eivät ole tasavartisia, nimittäin: ne eivät jaa signaalia ulostulojen välillä tasaisesti (esim. 5/95, 10/90 ... 45/55, 50/50). Jakajat tasomaiset - ovat aina tasa-aseisia ja niillä on ennustettavampi vaimennus jokaisessa lähdössä, koska niillä on tehokas valmistustekniikka. Lisäksi tasomainen jakajia- laajakaistaiset ja hitsatut - niissä on vain 3 läpinäkyvyysikkunaa (1310, 1490 ja 1550 nm).

Missä tilanteissa hitsattuja halkaisijoita käytetään?

Tilanteessa, jossa esimerkiksi signaali on tarpeen jakaa kahteen suuntaan, jossa esimerkiksi etäisyys yhteen päätepisteeseen on 2 km ja toiseen - 8 km. Tässä tapauksessa on täysin mahdollista käyttää 20/80 hitsattua jakajaa. Jakajat hitsattuja käytetään myös "väylän" topologian luomiseen.

Mikä olisi parempi: hitsaushalkaisijat vai kenties SC-liittimien käyttö?

Tällaisessa tilanteessa saamme kaksiteräisen miekan. Toinen puoli - hitsaus antaa 10 kertaa vähemmän vaimennuksen (0,05 dB) kuin SC-liitäntä (0,5 dB). Toinen puoli on, että SC-liittimet tarjoavat mahdollisuuden nopeasti etsiä vikoja verkosta yhdistämällä mittalaitteita. Löydät kompromissin: hitsaa Uplink jakajilla ja yhdistä Downlink SC-liittimillä. Tässä jokainen päättää itse.

Optinen budjetti - mikä se on?

Tämä lause ymmärretään erona lasertehon per OLT-e ja vastaanottoherkkyys päällä ONU.

Onko mahdollista haaroittaa PON-verkko 128 ONU:ksi? (kun optinen budjetti sen sallii).

Ei. Vaikka signaaliteho sallii verkon uudelleen haarautumisen, OLT yhdistettyjen lukumäärää on edelleen rajoitettu ONU fyysisellä tasolla. Yhdistä enemmän kuin 64 ONU se on mahdollista, mutta OLT rekisteröi edelleen vain 64 niistä.

Kuinka lähettää PON - CATV-verkon yli?

Siinä sivussa OLT-sinun on asennettava CATV-lähetin ja sitten CATV-vahvistin, jotka toimivat aallonpituudella 1550nm. Siinä sivussa OLT-ja on tarpeen käyttää CWDM-pulloa 1550 nm:ssä. syöttääksesi CATV-signaalin kuituun. Kaikki muut jakajia Pitää olla SC/APC-liittimet. Tilaajan puolella se voidaan asentaa ONU CATV-vastaanottimella tai erillisellä CATV-vastaanottimella.

Onko mahdollista käyttää SFP CWDM 1490nm. moduuli SFP PON:n sijaan?

Mahdotonta. Vaikka CWDM itsessään on 1490 nm, moduuli käyttää samaa aallonpituutta kuin SFP PON, näillä moduuleilla on erilaiset kanavakoodausalgoritmit.

Mikä Internet-nopeus voidaan tarjota tilaajille PON-tekniikan avulla?

Jos tilaajia PON puu (64 tilaajaa) lataa samanaikaisesti suuren määrän tietoa Internetistä, jolloin jokaisella tilaajalla on 16 Mbit/s kanava. Ja jos ottaa huomioon myös sen, että kaikki tilaajat eivät käytä Internetiä yhtä aikaa, ja ne, jotka eivät kuluta kanavaresurssia maksimiin, niin tilaajalla voi olla jopa 50 Mbit/s, joskus jopa korkeampikin.

Miksi ei ole hyväksyttävää, että ONU-signaali on alle -26 dBm?

Koko pointti on, jos yhdestä/useasta ONU- signaalitaso on erittäin heikko (< -26 дБм), то появляется большая вероятность возникновения ошибок в пакетной передаче с таких ONU. Yllä olevassa tapauksessa OLT tuhlaa aikaa antaakseen ONU mahdollisuus lähettää paketti uudelleen. Nämä toistuvat pyynnöt heikentävät verkon suorituskyvyn tehokkuutta.

Mitä tulee ottaa huomioon PON-puuta laskettaessa?

Rakentaa oikein PON puussa, sinun on otettava huomioon passiivisista laitteista johtuva optinen häviö. Teoriassa, PON kattaa alueen, jonka säde on 20 km. Melkein kaikki riippuu puun tietyn oksan tappiobudjetista. Oikean laskennan saamiseksi on parempi ohjata lähettimien vaimennuksen, tehon ja säteilyherkkyyden kannattavimpia indikaattoreita.

Ovatko ONU:n kupariportit palamassa?

PON puu on luotu optiselle kuidulle, joten ukkosmyrskyt tai häiriöt eivät vaikuta siihen. Ongelma syntyy vain, kun yksi ONU- useita käyttäjiä on kytketty kuparin kautta, ja ONU asetettu tangon päälle. Tällaiset ongelmat ratkaistaan ​​kytkemällä päälle puskurikytkin, jota käytetään häiriötilanteissa. ukkosmyrsky ottaa iskun.

Kuinka voit määrittää linjan optisen suorituskyvyn?

Voit määrittää linjan vaimennuksen käyttämällä erityisiä heijastusmittareita PON(ne ovat huomattavasti kalliimpia kuin tavalliset) tai optisia testejä. Kun verkko on jo rakennettu, yksinkertaisin ratkaisu signaalitasojen tarkistamiseen on käyttää komentorajapinnasta tulevia erikoiskomentoja OLT-A.

Voivatko 2 ONU:ta kommunikoida suoraan toistensa kanssa?

Ei voi. Jokainen liiketoimi, johon liittyy tietojenvaihto ONU tapahtuu läpi OLT.

Toimivatko muiden merkkien ONU:t BDCOM P3310 OLT:n kanssa?

Ei. ONU Kanssa OLT- tämä on jotain yksittäistä ja on kytkentäjärjestelmä. On suositeltavaa käyttää yhden valmistajan laitteita (joissain tapauksissa tuotemerkkien välinen yhteensopivuus on tietysti mahdollista).

OLT BDCOM P3310B tukee - DHCP-snooping (vaihtoehto 82)?

Varmasti. Mutta jotta vaihtoehto 82 toimisi tehokkaasti ONU Tietysti heidän pitäisi tukea tätä ominaisuutta. Tällä hetkellä vaihtoehto 82 tukee vain ONU P1504B malli.

Onko PON-verkko suojattu tulvilta?

Käytetyt TDM- ja TDMA-tekniikat takaavat verkon suojauksen tulvimista ja lähetystä vastaan.

Kuinka PON-verkko voidaan poistaa käytöstä?

Ilmeisten menetelmien (kaapelin leikkaaminen) lisäksi puuta PON saattaa lakata toimimasta, kun siihen ilmaantuu jatkuvaa säteilyä aallonpituudella 1310 nm. Tämä tapahtuu erittäin harvoin häiriön vuoksi ONU tai 1310 nm:n mediamuuntimen jakajaan yhdistäneiden hyökkääjien syytä.

Onko mahdollista määrittää VLAN jokaiselle ONU-portille erikseen?

Kannattaako käyttää jakajia CWDM-, DWDM-järjestelmissä?

Varmasti. Samanlaiset rakennussuunnitelmat ovat mahdollisia. Tässä sinun on käytettävä tasomaisia ​​jakajia, koska ne ovat laajakaistaisia.