Архитектура PON. Преимущества и недостатки
Пассивные оптические сети (PON) безо всяких сомнений являются одними из передовых технологий сегодняшнего дня. Они активно развиваются и эксплуатируются, в результате чего в интернете появляется масса разнообразных статей и отзывов на эту тему. Однако, не смотря на активность обсуждения этой темы, складывается впечатление, что она все-равно изучена не до конца. Многие операторы и провайдеры спешат сделать выводы исходя из своего опыта эксплуатации PON, не акцентируя внимание на том, что сеть изначально была построена с ошибками.
Так, одним из недостатков PON сети называют ее построение с использованием топологии «дерево». В этом случае большая часть пользователя подключена по одному волокну и в случае его повреждения прерывается доступ всех этих пользователей. С утверждением автор полностью согласен и такая ситуация обязательно произойдет, если ее не предусмотреть и не выполнить ряд превентивных мер.
Благодаря широкому ассортименту пассивных сплиттеров с различными количеством ответвлений и коэффициентов деления, PON может быть построена с использованием следующих топологий:
Топология «Звезда»
Это простая, удобная в строительстве топология. Для деления мощности сигнала она использует используется сплиттер 1:32 или 1:64, который разделяет всю мощность входящего сигнала поровну между абонентами. При этом от оператора (OLT) до сплиттера вся информация проходит только по одному волокну. Это и есть самое “слабое звено” топологии “звезда”. Вместе с тем, как и в случае классической связи, эта задача легко решается при помощи резервирования. Причем основное и резервное волокно должны идти различными путями (а не в одном кабеле, как часто бывает).
Топология “Дерево”
Это более сложная топология, однако построена на базе топологии “Звезда” в каждом узле которой находится еще один сплиттер. Таким образом, схема состоит из каскадов, в каждом из которых происходит деление мощности на несколько направлений. Преимущества и недостатки этой топологии такие же как и предыдущей. Так же осуществляется и процесс резервирования.
Топология “Шина”
Топология “Шина” в основном подразумевает применение сплиттеров с небольшим количеством выводов. Причем коэффициент деления мощности может быть: 95:5, 80:10, 8 5:15, 80:20, 75:25, 70:30 и др. Это позволяет не зависимо от удаленности клиентов от оператора обеспечить у всех приблизительно одинаковую входную мощность сигнала.
Топология “Кольцо”
Если замкнуть концы “Шины” в одной точке, то топология “Шина” превращается в “Кольцо”. Это заодно позволяет решить и вопрос резервирования, потому как направление сигнала идущего от оператора можно менять в зависимости от места повреждения. Вместе с тем, для повышения надежности можно провести дополнительное резервирование, соединив некоторые узлы кольца между собой.
Гибридная топология
В реальной жизни для строительства сети часто применяется не одна топология, а сразу несколько. Так, совмещают топологии “кольцо” и “звезда” (или “дерево”), “шина” и “звезда”, возможны и другие конфигурации.
Подытожив выше сказанное, можно отметить, что любая сеть будет ненадежной, если построена с ошибками. Или наоборот – надежной, если ее архитектура продумана до мелочей.
Недостатком же PON топологии можно считать недостаточную информационную безопасность, ибо вся распространяющаяся по сети информация может быть доступна любому из пользователей. Более подробно с процессом организации передачи информации в PON можно ознакомиться в статье Архитектура сети доступа. Распространенные и перспективные технологии. Поэтому PON используется для предоставления доступа частным абонентам, а корпоративные пользователи предпочитают выделенные каналы.
СМОТРИТЕ ТАКЖЕ:
Построение сети GPON
В зависимости от условий использования различают несколько конфигураций FTTx:
- FTTB – Fiber To The Building (прокладка ОВ до здания);
- FTTH – Fiber To The Home (прокладка ОВ до квартиры).
Рассмотрим технологию FTTH. Технология подразумевает прокладку ОВ непосредственно до квартиры или частного дома абонента. Существуют два варианта для организации таких сетей: на базе PON и на базе Ethernet. Второй вариант не стал массовым из-за его недостатков: малая возможность масштабирования такой сети и рост емкости оптических кабелей сверх разумных пределов.
Именно сети FTTH/PON получили широкое распространение и на сегодняшний день активно развиваются.
Сети xPON
PON (от англ. Passive Optical Network) — пассивная оптическая сеть. Это распределительная сеть с пассивными оптическими делителями (сплиттерами), которые не требуют дополнительного обслуживания и какого-либо питания. Такая сеть имеет древовидную структуру, имеет возможность наращивания точек подключения в зависимости от будущих или уже подключенных абонентов.
Для передачи и приема информации используется одно ОВ (рис 1.). Прямой поток от центрального узла (Optical Line Terminal — OLT) к абонентским узлам (Optical Network Terminal — ONT) распространяется на длине волны λ=1490 нм. Обратный поток от ONT распространяется на длине волны λ=1310 нм.
На один порт OLT, то есть на 1 магистральное ОВ возможно подключить до 128 абонентов (ONT). При разъединении одного, либо нескольких ONT, это не повлияет на работу остальных абонентских узлов, так как все ONT — терминальные, и работают вне зависимости друг от друга.
Рис 1. Архитектура сети PON
APON, BPON и GPON
Первые стандарты семейства PON (APON, BPON) имели скорости передачи 155–622 Мб/с. Наиболее распространенным стандартом этой технологии стал ITU-T G.984.x, или GPON — Gigabit PON. Скорость передачи сети выросла и составила: downstream — 2488,32 Мб/с, upstream — 1 244,16 Мб/с. Стандарт xPON эволюционирует и сегодня — см. рис. 2:
Делители (сплиттеры) FTB и PLC
По типу изготовления сплиттеров (от англ. split — разделять) различают два основных вида: плоские (планарные) и сплавные.
Сплиттер типа PLC (Planar Lightwave Circuit) — плоский (планарный) волноводный делитель. Используется для равномерного разделения/объединения световых лучей (мод). Максимальный коэффициент разделения до 1:64.
Сплиттер типа FBT (Fused Biconical Taper) — сплавной биконический разветвитель. Основан на традиционной технологии сварки ОВ. Коэффициенты разветвления таких сплиттеров могут быть настроены, в отличие от PLC делителей. Коэффициент разделения — 1:2.
Топология сетей GPON
Топология сети — это геометрическая форма и физическое расположение оборудования по отношению друг к другу. Существует несколько различных топологий:
На рис. 3 представлен тип топологии «Дерево». После OLT размещается первый сплиттер, который входом подключается непосредственно к OLT, а выходы к оптическому кабелю, это и есть «ствол» дерева. По востребованности «ствол» отрезается: от него ответвляют одно ОВ, из которого начинает расти «ветвь». К «ветви» подключается второй сплиттер, к которому подсоединяются абоненты.
Следующая топология «Звезда» (рис. 4) – классика построения GPON сетей. Отличие от «Дерева» к выходам первого делителя (сплиттера) сразу подключаются абоненты.
Достоинства топологии «Звезда» выявляются только в случае, когда требуется обеспечить одновременный доступ к инфраструктуре нескольким провайдерам. В других случаях практичнее применять «Дерево» или «Шину».
Топология «Шина» организуется на одном ОВ с использованием каскада сплавных сплиттеров (FBT) с процентным соотношением мощности выходных сигналов. Вход первого сплиттера подключается к OLT, а его выход с меньшим затуханием соединяется с магистралью, к выходу с большим затуханием — абоненты. Есть возможность к выходу сплиттера с большим затуханием подключить вход PLC, в данном случае шина будет комбинированной с различными сплиттерами PLC, FBT. «Шинная» топология используется в основном в небольших сетях сельских провайдеров.
Измерение параметров сетей PON
На этапе строительства сети измерения очень важны. Если от центрального узла (OLT) к абоненту (ONT) придёт крайне низкий уровень сигнала, то терминал будет работать с ошибками, либо вовсе не заработает. Для проведения корректных измерений необходимы: оптический рефлектометр (OTDR) и связка источник оптического излучения и измеритель оптической мощности. Вся сеть PON условно делится на два участка. Первый измеряется оптическим рефлектометром, второй участок от распределительного шкафа до абонентского кросса — связкой источник оптического излучения и измеритель оптической мощности. Деление происходит из-за сплиттеров и коротких расстояний на втором условном участке.
В измерениях, на уже работающей сети, при её эксплуатации для поиска повреждений отличным помощником будет оптический рефлектометр с оптическим модулем, работающим на длине волны λ=1625, 1650 нм с фильтром. Это даёт возможность поиска места обрыва ОВ без отключения потока с OLT. В этом случае измерения производятся со стороны абонентского узла (ONT).
Отличным помощником при измерениях может стать курс Учебного центра ВОЛС.Эксперт по измерениям параметров сетей PON как в рамках строительства, так и для эксплуатации уже построенной сети.
Смотрите обзоры рефлектометров на канале ВОЛС.Эксперт в Ютубе