Pon-технологія - пасивні оптичні мережі

Відео: Оптоволокно: PON бокси-укладання оптичних дропов

Розширення аудиторії споживачів інтернет-послуг і, відповідно, користувачів широкосмугових мереж вимагає впровадження нових технологій. Засоби передачі даних повинні регулярно підвищувати пропускну спроможність ліній зв`язку, що змушує сервісні компанії оновлювати транспортні інформаційні канали. Але, крім зростання обсягів переданих даних виникають і проблеми іншого роду, які виражаються в збільшенні вартості обслуговування більш масивних мереж і розширення спектра потреб кінцевих користувачів. Одним із способів сукупної оптимізації характеристик телекомунікаційних систем є PON-технологія, яка також дозволяє зберігати потенціал мереж для подальшого розширення їх потужності і функціональних можливостей.

Відео: Монтаж і діагностика ВОЛЗ на мережі доступу. Методики вимірювання параметрів в класичних ВОЛЗ і PON

Оптоволокно і технологія PON

Нова розробка полегшує технічну організацію і подальшу експлуатацію інформаційних мереж передачі даних, але досягається це багато в чому за рахунок переваг звичних оптичних ліній. Навіть сьогодні на тлі впровадження високотехнологічних матеріалів продовжується використання каналів, побудованих на застарілих телефонних парах і засобах xDSL. Очевидно, що мережа доступу на подібних елементах істотно програє в ефективності волоконно-коаксіальним лініях, які теж не можна розглядати як щось продуктивне за мірками сьогоднішнього дня.

Альтернативою традиційним мереж і бездротовим каналах зв`язку давно виступає оптичне волокно. Але якщо раніше прокладка таких кабелів була непосильним завданням для багатьох організацій, то сьогодні оптичні компоненти стали набагато доступніше. Власне, і раніше оптоволокно використовувалося для обслуговування пересічних абонентів, в тому числі по технології Ethernet. Наступним етапом розвитку стала телекомунікаційна мережа, побудована на архітектурі Micro-SDH, що відкрила принципово нові рішення. Якраз в цій системі і знайшла своє застосування концепція мереж PON.

стандартизація мережі

Перші спроби стандартизації технології були зроблені ще в 1990-х роках, коли група телекомунікаційних компаній задалася ідеєю на практиці реалізувати ідею множинного доступу по єдиному пасивного оптоволокну. В результаті організація отримала назву FSAN, об`єднавши і операторів, і виробників мережевого устаткування. Головною ж метою FSAN і було створення пакета з загальними рекомендаціями і вимогами до розробки технічних засобів PON, щоб виробники обладнання і провайдери могли разом працювати в одному сегменті. На сьогоднішній день пасивні лінії зв`язку, що базуються на технології PON, організовуються відповідно до нормативів ITU-T, ATM і ETSI.

Принцип дії мережі

Головна особливість ідеї PON полягає в тому, що інфраструктура працює на базі одного модуля, який відповідає за функції прийому і передачі даних. Розташовується цей компонент в центральному вузлі системи OLT і дозволяє обслуговувати інформаційними потоками безліч абонентів. Кінцевим приймачем виступає пристрій ONT, яке, в свою чергу, також виступає передавачем. Кількість абонентських точок, підключених до центрального модулю прийому і передачі, залежить тільки від потужності і максимальної швидкості використовуваної апаратури PON. Технологія, в принципі, не обмежує кількість учасників мережі, однак для оптимального використання ресурсів розробники телекомунікаційних проектів все ж ставлять певні бар`єри відповідно до конфігурації конкретної мережі. Трансляція інформаційного потоку від центрального приймально-передавального модуля до абонентського пристрою здійснюється при довжині хвилі, що становить 1550 нм. І навпаки, зворотні потоки даних від споживчих пристроїв до точки OLT передаються з довжиною хвилі порядку 1310 нм. Дані потоки варто розглянути окремо.

Відео: PON від Ростелекома вже доступні мільйону домогосподарств Петербурга

Прямі та зворотні потоки

Основний (тобто прямий) потік від центрального модуля мережі відноситься до широкомовною. Це означає, що оптичні лінії сегментируют загальний потік даних, виділяючи адресні поля. Таким чином, кожне абонентський пристрій «читає» тільки інформацію, призначену спеціально для нього. Такий принцип розподілу даних можна назвати демультіплексорним.

У свою чергу, зворотний потік використовує одну лінію для трансляції даних від всіх абонентів, підключених до мережі. Так використовується схема множинного забезпечення доступу з поділами по часу. Для виключення вірогідності перетину сигналів від декількох вузлів-приймачів інформації пристрій кожного абонента має своє індивідуальне розклад по обміну даними з поправкою на затримку. Це загальний принцип, за яким реалізується PON-технологія в плані взаємодії приймально-передавального модуля з кінцевими споживачами. Однак конфігурація схеми прокладки мереж може мати різні топології.

Топологія «точка-точка»

В даному випадку використовується система P2P, яка може виконуватися і для поширених стандартів, і для особливих проектів, які передбачають, наприклад, залучення оптичних пристроїв. У плані безпеки даних абонентських точок інтернет-з`єднання цього типу забезпечує максимальну захищеність, можливу для подібних мереж. Однак прокладка оптичної лінії для кожного користувача здійснюється окремо, тому вартість організації таких каналів істотно зростає. У деякому роді, це не загальна, а індивідуальна мережу, хоча центр, з яким працює абонентський вузол, також може обслуговувати і інших користувачів. В цілому ж такий підхід доцільний для використання великими абонентами, яким особливо важлива безпека лінії.

Топологія «кільце»

Ця схема базується на конфігурації SDH і найкращим чином розкривається в магістральних мережах. І навпаки, оптичні лінії кільцевого типу виявляються менш ефективними в експлуатації мереж доступу. Так, при організації міської магістралі місця розстановки вузлів розраховуються ще на стадії розробки проекту, проте мережі доступу не дають можливості заздалегідь оцінити кількість абонентських вузлів.

За умови випадкового тимчасового і територіального підключення абонентів кільцева схема може бути значно ускладнена. На практиці ці зміни нерідко перетворюються в зламані схеми, які мають безліч відгалужень. Таке відбувається, коли введення нових абонентів виконується через розрив існуючих сегментів. Наприклад, в лінії зв`язку можуть формуватися петлі, які поєднуються в одному проводі. В результаті з`являються «ламані» кабелі, що в процесі експлуатації знижує надійність мережі.

Особливості архітектури EPON

Перші спроби побудувати мережу PON, наближену за ступенем охоплення споживачів до технології Ethernet, були зроблені в 2000 р Платформою для розробки принципів формування мереж стала архітектура EPON, а в якості основного стандарту була введена специфікація IEEE, на основі якої були вироблені окремі рішення для організації мереж PON. Технологія EFMC, наприклад, обслуговувала топологію «точка-точка» із застосуванням кручений мідної пари. Але сьогодні ця система практично не використовується в зв`язку з переходом на оптоволокно. Як альтернатива, більш перспективними напрямками як і раніше залишаються технології на базі ADSL.

У сучасному вигляді стандарт EPON реалізується за кількома схемами підключення, але головною умовою його втілення є використання волокна. Крім застосування різних конфігурацій, технологія підключення PON за стандартом EPON також передбачає можливість використання деяких варіантів оптичних приймачів.

Особливості архітектури GPON

Архітектура GPON дозволяє реалізовувати мережі доступу на базі стандарту APON. У процесі організації інфраструктури практикується збільшення смуг пропускання мережі, а також створення умов для більш ефективної передачі додатків. GPON є масштабируемую кадрову структуру, що дозволяє обслуговувати абонентів на швидкості інформаційних потоків до 2,5 Гбіт / c. При цьому зворотний і прямий потоки можуть працювати як на одному, так і з різними швидкісними режимами. Крім того, мережа доступу в конфігурації GPON може забезпечувати будь-яку инкапсуляцию в транспортний синхронний протокол незалежно від сервісу. Якщо в SDH можлива реалізація виключно статичного розподілу смуг, то новий протокол GFP в структурі GPON при збереженні характеристик кадру SDH дає можливість і динамічного розподілу смуг.

переваги технології

Серед основних переваг оптичних волокон в схемі PON виділяють відсутність проміжних ланок між центральним приймачем-передавачем і абонентами, економність, легкість підключення і зручність в обслуговуванні. У чималому ступені ці достоїнства обумовлені раціональної організацією мереж. Наприклад, інтернет-з`єднання забезпечується безпосередньо, тому вихід з ладу одного з суміжних абонентських пристроїв ніяк не впливає на його працездатність. Хоча масив користувачів, звичайно, поєднується підключенням до одного центрального модулю, від якого залежить якість обслуговування всіх учасників інфраструктури. Окремо варто розглянути деревоподібну топологію P2MP, яка максимально оптимізує оптичні канали. Завдяки економному розподілу ліній прийому і передачі інформації дана конфігурація забезпечує ефективність роботи мережі незалежно від розташування абонентських вузлів. У той же час допускається введення нових користувачів без кардинальних змін існуючої структури.

Недоліки мережі PON

Широкому застосуванню даної технології поки ще перешкоджає кілька значущих чинників. В першу чергу це складність системи. Експлуатаційні переваги мережі даного типу можна забезпечити тільки за умови початкового виконання якісного проекту з урахуванням безлічі технічних нюансів. Іноді виходом з положення стає технологія доступу PON, яка передбачає організацію простий типологічної схеми. Але в цьому випадку слід готуватися до іншого недоліку - відсутності можливості резервування.

тестування мережі

Коли всі етапи первинної розробки мережевої схеми пройдені і вжито технічних заходів, фахівці приступають до тестування інфраструктури. Одним з головних показників якісно виконаної є показник загасання на лінії. Для аналізу каналу на предмет наявності проблемних зон використовуються оптичні тестери. Всі вимірювання проводяться на активній лінії із застосуванням мультиплексорів і фільтрів. Масштабна телекомунікаційна мережа зазвичай тестується із застосуванням оптичних рефлектометрів. Але таке обладнання вимагає спеціальної підготовки від користувачів, не кажучи про те, що розшифровкою рефлектограмм повинні займатися експертні групи.

висновок

При всіх складнощах в переході на нові технології компанії, що надають телекомунікаційні послуги, швидко освоюють по-справжньому ефективні рішення. Поступово поширюються і непрості в технічному виконанні оптоволоконні системи, до яких відноситься і технологія PON. «Ростелеком», наприклад, почав впроваджувати послуги нового формату ще в 2013 р Доступ до можливостей оптичних мереж PON першими отримали жителі Ленінградської області. Що найцікавіше, постачальник послуг забезпечив оптоволоконної інфраструктурою навіть місцеві селища. На практиці це дозволило абонентам користуватися не тільки телефонним зв`язком з доступом в інтернет, але і підключатися до цифрового телевізійного мовлення.