Лекция. Технологии PON

Цель лекции: изучение студентами технологии PON.

Содержание:

- архитектура PON;

- принцип передачи информации между устройствами PON;

- предоставляемые технологией PON услуги.

Архитектура PON

Основная идея архитектуры PON – использование всего одного приемопередающего модуля в центральном узле OLT для передачи информации множеству абонентских устройств ONU и приема информации от них (см. рисунок 8.1) [2, 9]:

- OLT (Optical Line Terminal) – центральное устройство, агрегирует потоки от терминальных устройств в зданиях;

- ONU (Optical Network Unit) или ONT (Optical Network Terminal)– терминальное устройство - устанавливается в здании, предоставляет конечным абонентам различные порты доступа.

Рисунок 8.1 – Архитектура PON

Сеть PON должна обеспечить прозрачный транспорт для всего комплекса предоставляемых услуг – телефонии, широкополосного доступа к сети передачи данных, IP-TV, КТВ. В то же время данная сеть должна иметь наиболее экономичную, с точки зрения объема линейных сооружений, оптоволоконную инфраструктуру.

Свойства сети PON:

- древовидная архитектура с передачей по одному волокну на двух длинах волн навстречу друг другу: 1550 нм (от центрального узла к абонентам, нисходящий поток) и 1310 нм (от абонентов к центральному узлу, восходящий поток);

- на промежуточных узлах дерева размещаются пассивные оптические разветвители;

- использование метода доступа TDMA позволяет гибко распределять

полосу пропускания между абонентами;

- на одно волокно, идущее из центрального узла (OLT), можно подключить до 32 абонентских узлов (ONT);

- максимальное удаление составляет 20 км.

Основные преимущества технологии PON:

- невысокая стоимость построения сети. Технология реализует возможность подключения через одно оптоволокно большое количество абонентских терминалов, что способствует значительной экономии волокон;

- низкие расходы на эксплуатацию и техническое обслуживание сети. Преимущество обусловлено использованием пассивного оборудования в распределительной сети;

- возможность постепенного наращивания сети. Ввод новых узлов не оказывает влияния на действующую сеть;

- перспективность создания распределительной инфраструктуры. Строительство оптической распределительной сети закладывает хорошую и долговременную основу для дальнейшего развития и предоставления в будущем любых мультимедийных услуг с практически неограниченной полосой пропускания;

- надежность. Использование меньшего числа активных элементов в сети обеспечивает ее надежность, а кроме того, способствует как снижению чувствительности к влиянию смежных линий связи, так и уменьшению воздействия на них;

- высокая гибкость. Построение распределительной сети по технологии PON требует применения всего лишь одного оптического волокна, а не пучка волокон, как при использовании других оптоволоконных технологий. Благодаря этому можно строить сеть по шинной или древовидной топологии, что весьма выгодно с экономической точки зрения. Гибкость технологии позволяет использовать ее в любых сетевых конфигурациях семейства FTTx;

- возможность оказания услуг Triple Play с предоставлением видео по любой модели: в виде услуг кабельного телевидения или в виде услуг IPTV.

Принцип передачи информации между устройствами PON

Число абонентских узлов, подключенных к одному приемопередающему модулю OLT, может бытьнастолько большим, насколько позволяет бюджет мощности и максимальная скорость приемопередающей аппаратуры. Для передачи потока информации от OLT к ONT – прямого (нисходящего) потока, как правило, используется длина волны 1550 нм. Наоборот, потоки данных от разных абонентских узлов в центральный узел, совместно образующие обратный (восходящий) поток, передаются на длине волны 1310 нм. В OLT и ONT встроены мультиплексоры WDM, разделяющие исходящие и входящие потоки. Реализация этого принципа показана на рисунке 8.2 [9].

Прямой поток - на уровне оптических сигналов - является широковещательным. Каждый абонентский узел ONT, читая адресные поля,

Рисунок 8.2 -Принцип передачи информации между устройствами PON

выделяет из этого общего потока предназначенную только ему часть информации. Фактически, мы имеем дело с распределенным демультиплексором.

Обратный поток. Все абонентские узлы ONT ведут передачу в обратном потоке на одной и той же длине волны, используя концепцию множественного доступа с временным разделением TDMA (time division multiple access). Для того чтобы исключить возможность пересечения сигналов от разных ONT, для каждого из них устанавливается свое индивидуальное расписание по передаче данных c учетом поправки на задержку, связанную с удалением данного ONT от OLT. Эту задачу решает протокол TDMA MAC.

Стандартом PON предусмотрено использование стандартного спектрального диапазона (C-диапазона, conventional - 1530-1565 нм) для передачи DWDM трафика. Так, допустимо использование широкове-щательного видео на другой длине волны. Используя C-диапазон, можно организовать двунаправленные каналы связи (см. рисунок 8.3).

Рисунок 8.3 - С-диапазон для передачи DWDM сигналов

Предоставляемые технологией PON услуги

С применением технологии пассивных оптических сетей возможно предоставление услуг передачи данных, телефонии, IPTV и услуг кабельного телевидения в комплексе [9].

Возможность предоставления комплексных услуг реализуется с использованием абонентского оборудования.

Для организации доступа к услугам сети NGN посредством PON используется гибридная сервисная модель. Реализация логической модели доступа к услугам сети NGN посредством PON представлена на рисунке 8.4.

Рисунок 8.4- Реализация логической модели

PPPoE-сессия инициируется на оборудовании абонента (ПК), а ONT настроен в режиме Bridge. Терминация PPPoE-сессии производится на BRAS. Интернет - трафик и трафик данных внутренней сети абонентов передается в рамках одной PPPoE-сессии. Для доступа к услугам Интернет виртуальному адаптеру PPPoE на оборудовании абонента, присваивается динамический публичный IP-адрес.

При организации доступа к услугам Triple Play на участках между абонентским оборудованием (ONT) и терминирующим оборудованием организуются три сервисных VLAN (реализуется сервисная модель доступа S-VLAN – Service VLAN), в рамках которых передается трафик услуг Интернет, VoIP и один VLAN для передачи трафика IPTV и VoD. На оборудовании ONT осуществляется сопоставление идентификатора физического порта для подключения абонентского оборудования и идентификатора соответствующего сервисного VLAN. Например:

- Port 1 – для подключения ПК и доступа к услуге Интернет;

- Port 2 – для подключения телевизионной приставки STB и доступа к услугам IPTV и VoD;

- Port 3 – для подключения телефона и доступа к услуге VoIP.