Проектирование широкополосного доступа с использованием технологии PON

Реальное затухание в оптической линии между центральным узлом и абонентским устройством (действующим или готовящимся к подключению).

Местоположение проблемного участка, если реальное затухание в линии оказалось выше ожидаемого (расчетного или опорного).

Для ответа на первый вопрос достаточно провести простые измерения с помощью оптического тестера. Второй вопрос более сложен и требует применения оптического рефлектометра (OTDR), а также определенного опыта расшифровки рефлектограмм.

Как правило, желательно, чтобы все необходимые измерения могли проводиться на работающей сети PON без отключения абонентов (кроме, возможно, тестируемого). Такое тестирование осуществляется на нерабочей длине волны с применением дополнительных устройств (волновых мультиплексоров DWDM, фильтров), чтобы излучение измерительной аппаратуры не вносило помех в полезный сигнал. Как уже упоминалось, в сети PON для прямого канала (от центра к абонентам) используется длина волны 1490 или 1550 нм (для видео), для обратного канала - 1310 нм. Для тестирования сети PON обычно используют длину волны 1625 нм.

Излучение измерительной аппаратуры (тестера, рефлектометра) вводится в волокно сразу после OLT с использованием волнового мультиплексора (DWDM), рисунок 11. Это излучение способно вызвать помехи на оптическом приемнике абонентского устройства, поэтому перед каждым абонентским устройством ONT необходимо установить фильтр. Для того чтобы можно было проводить тестирование без отключения сети, волновой мультиплексор и фильтры должны быть стационарно включены в оптический тракт.

Рисунок 16 - Схема подключения волнового мультиплексора и фильтров к PON

Для измерения затухания в оптической линии между OLT и ONT используется оптический тестер на 1625 нм. Передатчик тестера подключается к свободному концу волнового мультиплексора на OLT. Приемник тестера подключается к свободному концу волокна перед фильтром, рисунок 12.

Рисунок 17 - Измерение затухания с отключением абонентского устройства

Можно измерять затухание и без отключения абонентского устройства. Для этого на ONT нужно использовать не фильтр, а волновой мультиплексор, как на центральном узле, рисунок 13.

Рисунок 18 - Снятие рефлектограммы дерева PON.

Методика тестирования сети PON с использованием рефлектометра заключается в следующем. После каждого изменения топологии сети (подключения нового абонента, замены сплиттера и т.п.) снимается опорная (эталонная) рефлектограмма, которая соответствует нормальному состоянию сети. При обнаружении проблем в сети (например, если затухание, измеренное оптическим тестером, оказалось выше расчетного) снимается новая рефлектограмма, которая сравнивается с опорной. Новые события на рефлектограмме локализуют местоположение проблемного участка.

Рисунок 19- Анализ новых событий на рефлектограмме

С помощью рефлектометра можно вести мониторинг сети PON и обнаруживать деградации волокна еще до того, как возникнут проблемы. Для этого необходимо регулярно (например, раз в неделю) снимать рефлектограмму сети и сравнивать ее с опорной рефлектограммой. При появлении любых отклонений и тем более новых событий на рефлектограмме необходимо анализировать их возможные причины и при необходимости проводить адекватные профилактические мероприятия [7].

9. СИСТЕМЫ PON СЛЕДУЮЩЕГО ПОКОЛЕНИЯ

Тенденции развития коммуникационных услуг таковы, что через несколько лет характеристики нынешних PON-технологий могут не удовлетворять требованиям операторов. Поэтому ведущие производители совместно с операторами активно занимаются разработкой и опытным внедрением систем PON следующего поколения - NG-PON.

Основные цели NG-PON - увеличение битовой скорости, радиуса действия и количества пользователей, которые NG-PON может обслуживать. Также решаются вопросы миграции от существующих GPON или IEEE EPON к таким NG-PON.

Рассмотрим вкратце предлагаемые на сегодняшний день решения.

10G GPON

Для удовлетворения растущих аппетитов по увеличению полосы нынешние 2,5 GPON-системы будут модернизированы для поддержки 10 Гбит/с в нисходящем направлении. Такие системы будут способны одновременно передавать более тысячи потоков HDTV с очень быстрым временем переключения между каналами вследствие вещательной природы PON. Весь набор одноадресных персонализированных услуг также будет поддерживаться.

Первые системы 10G GPON будут иметь восходящую скорость 2,5 Гбит/с. 10G GPON-системы будут сосуществовать с уже развернутым GPON в одной оптической распределительной сети. "Сосуществование" достигается размещением 10G GPON-систем на других (отличных от GPON) длинах волн. 10G GOPN будет использовать недорогие оптические компоненты с таким же оптическим бюджетом, как у GPON. Использование недорогих компонент особенно важно для ONT (из-за их большого количества на сети).

10G EPON

Аналогично следующий шаг в развитии EPON - создание 10G EPON. Стандарт для новой 10G EPON - IEEE 802.3av, который ожидается в конце 2009 г. Он будет включать поддержку симметричной вниз и вверх по потоку скорости 10 Гбит/с и будет совместим с 802.3ah EPON.

Тем временем ведущие поставщики оборудования уже анонсировали свои 10G GPON- и 10G EPON-прототипы.

WDM-PON

"Передний край" PON-разработок и будущее PON в долгосрочной перспективе - это WDM-PON, использующий волновую сетку DWDM для размещения большого количества параллельных высокоскоростных каналов поверх одной структуры PON. WDM-PON предлагает альтернативу схеме передачи, основанной на разделении во времени, как в GPON, схемой, где каждый ONT передает и принимает данные на определенной длине волны. Типичная архитектура WDM-PON будет заменять пассивные сплиттеры на волновые селективные фильтры, которые часто реализованы как решетка на основе массива волноводов (Arrayed Waveguide Grating -AWG). Основные преимущества WDM-PON:

пользователю предоставляется выделенная полоса (нет распределения на конкурентной основе);

сигналы абонентов физически изолированы;

эффективно используется волокно (до 64 абонентов на волокно, как и в GPON);

возможно значительное увеличение дальности связи (используя AWG с низкими потерями вместо неэффективных с точки зрения потерь сплиттеров при стандартном для GPON бюджете в 28 дБ, можно подключать абонентов на расстоянии порядка 80 км).

Основной недостаток WDM-PON -высокая стоимость, так как требуются узкополосные передатчики, излучающие на заданной длине волны. Это особенно критично для абонентских устройств ONT, так как их стоимость напрямую влияет на стоимость абонентской линии. С одной стороны, проблема частично решается за счет унификации и уменьшения типов аппаратных компонент в оконечных устройствах (например, использование настраиваемых на заданную волну лазеров), с другой - не без оснований можно надеяться, что через несколько лет к моменту выхода стандарта стоимость оптических компонент для WDM-PON будет значительно ниже нынешнего уровня.

Первые продукты WDM-PON уже начинают появляться, но, по существу, сейчас эта технология строится из собранных вместе "кусочков" и находится в стадии разработки - архитектура и части системы в целом определены, но необходимость заполнения пробелов и сведения этих частей вместе существует до сих пор.

GPON с увеличенной дальностью

Многие операторы рассматривают возможность консолидации своих точек присутствия для уменьшения операционных затрат сети доступа. Таким образом, предложение GPON с увеличенной дальностью позволит увеличить зону, обслуживаемую оператором из одной точки, и отказаться от промежуточных станционных точек присутствия. Потенциально также увеличится и количество ONT на один OLT. Речь идет о размерах сети доступа, исчисляемой десятками километров.

Так, решения, основанные на использовании оптических усилителей для увеличения оптического бюджета, позволяют достичь дальности в 60 км [8].

ВЫВОД

На данный момент технология PON - самая передовая в мире. Отметим основные ее достоинства:

- Экономия волокон. До 128 абонентов на одно волокно, протяженность сети до 60 км

- Эффективное использование полосы пропускания оптического волокна

- Скорость до 2,488 Гбит/с по нисходящему потоку и 1,244 Гбит/с по восходящему потоку

- Надежность. В промежуточных узлах дерева находятся только пассивные оптические разветвители, не требующие обслуживания.

- Масштабируемость. Древовидная структура сети доступа дает возможность подключать новых абонентов самым экономичным способом.

- Возможность резервирования как всех, так и отдельных абонентов

- Гибкость. Использование ATM в качестве транспорта позволяет предоставлять абонентам именно тот уровень сервиса, который им требуется.

- Данные по сети передаются в виде ячеек ATM

- Возможен симметричный и асимметричный режимы работы

Все эти возможности продвигают далеко вперед эту технологию запас скоростной и пропускной способности, которой легко варьируется до существенно высокого уровня. Но существенным минусом данного метода является цена оконечного оборудования, комплект которого стоит в среднем 5 - 7 тыс. рублей. С другой стороны потратив свои средства однажды, абонент получает огромные возможности сравнительно недорого доступа к современным мировым ресурсам данных.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В дипломной работе рассмотрены вопросы организации ШПД и сделаны следующие выводы:

- ШПД на медно жильных кабелях связи по технологии ADSL2+ менее затратная, чем остальные технологии, но имеет сравнительно низкое качество;

- Технология FTTB дает возможность получения высоких скоростей передачи данных, но применение ее ограничено предельной длиной абонентской линии равной 100м.

- Технология пассивного доступа FTTH (PON) решает вопросы скорости передаваемой информации , удобна в эксплуатации, но на сегодняшний день ее применение ограничено стоимостью оконечного оборудования

Проведенные исследования позволяют на стадии проектирования, с учетом запросов клиентов, правильно строить сети широкополосного доступа.

Список использоВАННЫХ иСтОЧНИКОВ

1. Соколов Н. А. Эволюция местных телефонных сетей / Н. А. Соколов. - Пермь.: Техносфера, 2006. - 556с.

2. Парфенов Ю. А. Последняя миля на медных кабелях / Ю. А. Парфенов, Д. Г. Мирошников. - М, 2003. - 219с.

3. Бутлицкий И. М. xDSL - будущее проводного доступа / И. М. Бутлицкий. - М.: Связь и бизнес, 2002. - 287с.

4. Стеклов В. К. Транспортные сети и системы электросвязи / В. К. Стеклов - Киев.: УГАС, 2005. - 352с.

5. Абилов А. В. Сети связи и системы коммутации / А. В. Абилов. - Ижевск, 2006. - 222с.

6. Алексеев Е. Б. Оптические сети доступа / Алексеев Е.Б. - М.: ИПК при МТУ СИ, 2007. - 140 с.

7. Крук Б. И. Телекоммуникационные системы и сети / Б. И. Крук, В. Н. Попантонопуло, В. П. Шувалов. - М.: Горячая линия - Телеком,2006. - 648с.

8. Крухмалев В. В. Основы проектирования и технической эксплуатации цифровых волоконно-оптических систем передачи / В. В. Крухмалев, В. Н. Гордиенко, А. Д. Моченов. 2009. - 510с.

Размещено на Allbest.ru