Лекция. Технологии оптического доступа

Цель лекции: изучение студентами технологий оптического доступа.

Содержание:

- основные понятия технологий оптического доступа;

- топологии сетей оптического доступа.

Основные понятия технологий оптического доступа

Наибольший объем услуг может быть предоставлен пользователю с помощью сетей оптического доступа OAN (Optical Access Networks) – активных (FTTH, FTTB. FTTC, FTTCab и т.д.) или пассивных PON (Passive Optical Networks). Созданием и продвижением новейших технологий доступа, и, в частности, оптических технологий, занимается международный консорциум FSAN (Full Service Access Network) [2, 9].

Технология FTTx - оптика до х (Fiber-То-The-х, FTTx) – это доступ к широкому спектру мультисервисных услуг, по оптическому волокну.

Типы FTTx:

- FTTA (Fiber to the Apartment) - оптоволокно до квартиры;

- FTTB (Fiber to the Building) - оптоволокно до здания;

- FTTC (Fiber to the Curb) - оптоволокно до распределительной шкафа;

- FTTCab (Fiber to the Cabinet) - оптоволокно до телефонного шкафа/будки;

- FTTE (Fiber to the Exchange) - оптоволокно до ближайшего к пользователю коммутатора;

- FTTH (Fiber to the Home) - оптоволокно до дома;

- FTTMdu (Fiber to the MultiDwelling Unit) - оптоволокно до блока/квартала жилых домов;

- FTTN (Fiber to the Node) - оптоволокно до узла;

- FTTO (Fiber To The Office) - доведение кабеля с ОВ до офиса;

- FTTOpt (Fiber To The Optimum) - доведение кабеля с ОВ до некой оптимальной, с точки зрения Оператора и/или пользователя, точки;

- FTTP (Fiber to the Premises) - доведение кабеля с ОВ до помещения клиента;

- FTTR (Fiber to the Remote Office) - оптоволокно до удаленного узла- доведение кабеля с ОВ до удаленного модуля, концентратора, мультиплексора или УАТС;

- FTTS (Fiber to the Subscriber) - оптоволокно до абонента;

- FTTU (Fiber to the User) - оптоволокно до пользователя.

Примеры организации МСАД на технологии FTTx, приведены на рисунке 7.1.

Технология PON (passive optical networks) – пассивные оптические сети: это наиболее перспективная технология широкополосного мультисервисного множественного доступа по оптическому волокну [2, 9].

Суть технологии пассивных оптических сетей состоит в том, что ее

Рисунок 7.1 - Примеры организации МСАД на технологии FTTx

распределительная сеть строится без каких-либо активных компонентов, разветвление оптического сигнала осуществляется с помощью пассивных делителей оптической мощности - сплиттеров.

Типы PON:

- APON (ATM Passive Optical Network) - использует АТМ-инкапсуляцию транспортируемых данных для бизнес-приложений, обеспечивает скорость передачи 155 Мбит/с при дальности связи до 20 км. Базовый стандарт APON: ITU-T G.983;

- BPON (Broadband Passive Optical Network) - превосходит APON за счет ряда преимуществ, в частности, поддержки метода спектрального уплотнения каналов (Wavelength Division Multiplexing - WDM), видео-приложений, более высокой скорости передачи (622 Мбит/с и 1,2 Гбит/c). Базовый стандарт BPON: ITU-T G.983x;

- GPON (Gigabit Passive Optical Network) - наиболее распространенный на сегодня вариант PON, обеспечивающий симметричную передачу со скоростью до 2,5 Мбит/с, поддерживает транспортные протоколы Ethernet и

ATM, а также IP-транспорт. Базовый стандарт GPON: ITU-T G.984;

- EPON (Ethernet Passive Optical Network) - другое название: "Ethernet на первой миле" (Ethernet in the First Mile) - обеспечивает симметричную передачу со скоростью до 1,25 Гбит/с и использует инкапсуляцию Ethernet.

Базовый стандарт EPON: IEEE 802.3ah;

- GEPON (Gigabit Ethernet Passive Optical Network) является одной из разновидностей технологии пассивных оптических сетей PON и одним из самых современных вариантов строительства сетей связи, обеспечивающим высокую скорость передачи информации (до 1,2 Гбит/с). Основное преимущество технологии GEPON заключается в том, что она позволяет оптимально использовать волоконно-оптический ресурс кабеля. Например, для подключения 64 абонентов в радиусе 20 км достаточно задействовать всего один волоконно-оптический сегмент;

- 10GEPON (10 Gigabit Ethernet Passive Optical Network) - гибрид технологий GPON и EPON со скоростями передачи до 10 Гбит/с. Базовый стандарт 10GEPON: IEEE 802.3av;

- TurboGEPON обеспечивает скорость передачи информации до 2.5 Гбит/с по направлению к абоненту (downstream) и до 1,25 Гбит/с в направлении от абонента (upstream).

Топологии сетей оптического доступа:

1) "Кольцо" - кольцевая топология на основе SDH - применяется в сетях доступа, но в сетях доступа нельзя заранее знать, где, когда и сколько абонентских узлов будет установлено (см. рисунок 7.2) [2, 9]. При случайном территориальном и временном подключении пользователей кольцевая топология может превратится в сильно изломанное кольцо со множеством ответвлений, подключение новых абонентов осуществляется путем разрыва кольца и вставки дополнительных сегментов. На практике часто такие петли совмещаются в одном кабеле, что приводит к появлению колец, похожих больше на ломаную – “сжатых” колец (collapsedrings), что значительно снижает надежность сети.

Рисунок 7.2 – Топология "Кольцо" Рисунок 7.3 – Топология "Точка-точка"

2)"Точка-точка" (P2P) - топология P2P не накладывает ограничения на используемую сетевую технологию (см. рисунок 7.3). P2P может быть реализована как для любого сетевого стандарта, так и для нестандартных (proprietary ) решений, например, использующих оптические модемы. С точки зрения безопасности и защиты передаваемой информации, при соединении P2P обеспечивается максимальная защищенность абонентских узлов. Поскольку оптический кабель нужно прокладывать индивидуально до абонента, этот подход является наиболее дорогим и привлекателен в основном для крупных абонентов.

3) "Дерево с активными узлами" – это экономичное с точки зрения

использования волокна решение (см. рисунок 7.4). Это решение хорошо вписывается в рамки стандарта Ethernet с иерархией по скоростям от центрального узла к абонентам 1000/100/10 Мбит/с (1000Base-LX, 100Base-FX, 10Base-FL). Однако в каждом узле дерева обязательно должно находиться активное устройство (применительно к IP-сетям, коммутатор или маршрутизатор). Оптические сети доступа Ethernet, преимущественно использующие данную топологию, относительно недороги. К основному недостатку следует отнести наличие на промежуточных узлах активных устройств, требующих индивидуального питания.

Рисунок 7.4 – Топология "Дерево с Рисунок 7.5 – Топология "Дерево с

активными узлами" пассивными узлами"

4) "Дерево с пассивным оптическим разветвлением PON (P2MP)" - решения на основе архитектуры PON используют логическую топологии "точка-многоточка" P2MP (point-to-multipoint) , которая положена в основу технологии PON, к одному порту центрального узла можно подключать целый волоконно-оптический сегмент древовидной архитектуры, охватывающий десятки абонентов (см. рисунок 7.5). При этом в промежуточных узлах дерева устанавливаются компактные, полностью пассивные оптические разветвители (сплиттеры), не требующие питания и обслуживания.

PON позволяет экономить на кабельной инфраструктуре, за счет сокращения суммарной протяженности оптических волокон, т.к. на участке от центрального узла до разветвителя используется всего одно волокно. В меньшей степени обращают внимание на другой источник экономии – сокращение числа оптических передатчиков и приемников в центральном узле. Между тем, экономия о второго фактора в некоторых случаях оказывается даже более существенной.