Построение PON. Пример 1. 2. Исследование основных аспектов практического применения технологии pon и ее перспективы 17

Название	2. Исследование основных аспектов практического применения технологии pon и ее перспективы 17
Анкор	Построение PON
Дата	01.05.2023
Размер	1.46 Mb.
Формат файла
Имя файла	Пример 1.docx
Тип	Исследование #1101282
страница	7 из 7

1 2 3 4 5 6 7

2.4. Перспективные направления технологии PON

В настоящее время наработан богатый опыт проектирования, строительства и эксплуатации городских телефонных сетей на базе медно-жильных кабелей. Учитывая схожесть архитектуры ТфОП c абонентскими сетями PON, исследования в области анализа качества и требований по составу и содержанию технической документации сетей PON можно проводить с использованием существующего опыта [16].

Повышение надежности в сетях PON достигается резервированием ресурсов и применения защищенных топологий. Резервирование заключается в использовании дополнительных комплектов активного оборудования (приемо-передающих модулей) со стороны узла и абонентской стороны, пассивных элементов (волоконно-оптических кабелей, кроссов), применении оптических сплиттеров специальных конструкций (с несколькими входами). Комбинации данных средств позволяют реализовать наиболее приемлемое решение для конкретных условий эксплуатации.

Рассмотрим основные типы защищенных топологий сетей PON. Частичное резервирование со стороны центрального узла осуществляется по схеме 2xN (см. рисунок 2.7.).

Рисунок 2.7. - Резервирование со стороны центрального узла
Центральный узел оснащается двумя оптическими модулями LT-1 и LT-2. В нормальном режиме при отсутствии повреждений волокон основной канал является активным и по нему организуется дуплексная передача. Резервный канал — не активный, лазерный диод на LT-2 выключен. Фотоприемник на LT-2 при этом может прослушивать обратный поток. Если повреждается идущее от центрального узла волокно основного канала, то автоматически активизируется приемопередающая система LT-2. Для повышения надежности используют территориально разнесенные магистральные волоконно-оптические кабели.

Частичное резервирование со стороны абонентского узла позволяет повысить надежность его работы. В этом случае требуется два оптических модуля LT-1 и LT-2 на абонентский узел (см. рисунок 2.8).

Рисунок 2.8. - Резервирование со стороны абонентского узла
Переключение на резервный канал происходит аналогично предыдущему варианту. При этом не обязательно подключать все абонентские узлы. Различие по стоимости абонентских узлов с резервированием (два модуля LT-1 и LT!-2) и без него (один модуль LT) позволяет гибко предлагать услуги различным категориям абонентов.

При полном резервировании системы PON она становится устойчивой как к выходу из строя приемопередающего оборудования OLT и ONT, так и к повреждению любого участка волоконно-оптической кабельной системы.

Информационные потоки на ONT генерируются одновременно обоими узлами LT-1 и LT-2 и передаются в два параллельных канала. OLT передает в магистраль только одну копию последовательности сигналов. Аналогично

происходит дублирование трафика в прямом потоке. ONT передает далее на пользовательские интерфейсы только одну копию входного сигнала. При повреждении волокна или приемопередающих интерфейсов переключение на резервный канал будет очень быстрым и не приведет к прерыванию связи. Здесь, как и во втором варианте, также не обязательно подключать все абонентские узлы по резервному каналу.

Выбор конкретной схемы резервирования невозможно осуществить, не определив основные критерии надежности.

При построении любой телекоммуникационной системы должны соблюдаться требования по обеспечению целостности, устойчивости функционирования и безопасности сетей связи. Эти требования в полной мере касаются и оптических сетей. Детальное рассмотрение надежностных характеристик сетей PON требует отдельного рассмотрения и далеко выходит за рамки данной работы [17].

Технология PON на сегодняшний день является самой перспективной для предоставления услуг связи физическим лицам, юридическим лицам — в данном случае речь может идти о малом и среднем бизнесе, а также в рамках организации последней мили для операторов сотовой связи.

Последней ступенью эволюции GPON-сетей является технология TWDM PON — Time Wavelength Division Multiplexing Passive Optical Networking, пассивные оптические сети с временным и частотным (спектральным) мультиплексированием.

TWDM PON позволяет кроме гибкой настройки волн производить тонкую настройку скорости передачи в рамках одного канала. Поддерживаются как симметричные по скорости передачи каналы связи 10G/10G и 2.5G/2.5G, так и несимметричные 10G/2.5G [18].

Если сравнить существующие системы GPON с технологией TWDM PON, такие как GPON и XG PON1, то можно выделить как минимум три отличительные особенности, по которым технология TWDM является более перспективной:

- Общая пропускная способность системы;

- Частотный диапазон;

- Оптический бюджет.

Существенным отличием в WDM-PON является разнесение информационных потоков по выделенным длинам волн, позволяющее перейти от типа соединения «точка-многоточка», к множеству виртуальных соединений «точка-точка». Передача на выделенной длине волны предоставляет абоненту выделенную полосу пропускания, а также повышенные меры безопасности, выражающиеся в шифровании информационного потока и физическом разнесении информационных каналов, препятствующее перехвату данных.

Последнее особенно актуально в оптических сетях передачи, поскольку соединение по типу «точка-многоточка» означает передачу широковещательного трафика всем абонентским устройствам.

В сетях WDM-PON предполагается переход к использованию фильтров, построенных на основе решетки на основе массива волноводов (англ., AWG – Arrayed Waveguide Grating), взамен классических сплиттеров, что означает переход от разделения мощности оптического канала для доставки оптического сигнала к абонентским устройствам, к разделению по длине волны для доставки абонентским устройствам выделенной длины волны. Это приводит к существенному увеличению дальности передачи до абонента (до 80 км в противовес ограничению в 20 км в традиционных оптических системах). Одним из плюсов увеличения дальности передачи является потенциальная ликвидация центральных офисов, из которых ведется передача от OLT к абонентам, последующая консолидация передающих узлов, и, следовательно, снижение эксплуатационных расходов [19].

Принцип работы и отличия в архитектуре WDM-PON и 10GPON показаны на рисунке 2.9.

Рисунок 2.9. - Сравнительная архитектура технологий 10GPON и WDM-PON
В рассмотрении находятся два варианта применения подобных устройств. В первом варианте применения подразумевается введение дополнительного корневого (seed) сигнала, например, в закрепленных на длине волны лазерах Фабри-Перо или в отражающих оптических усилителях RSOA [20].

Корневой сигнал, введенный в волокно со стороны провайдера, также проходит фильтрацию посредством имеющихся в оптической системе фильтров и доставляется на абонентский оптический терминал для осуществления контроля длины волны передатчика. Схема архитектуры WDM-PON с внедрением корневого сигнала изображена на рисунке 2.10.

Рисунок 2.10. - Архитектура WDM-PON с использованием корневого сигнала [21]

Во втором варианте применения абонентские терминалы ONT имеют встроенный настраиваемый одномодовый лазер, осуществляющий передачу в направлении восходящего потока.

Системы WDM-PON при правильной разработке и планировании, возможно будет применять совместно с другими технологиями передачи. Последовательный переход от существующих оптических систем передачи должен быть произведен с соблюдением правил, гарантирующих выполнение требования по OSNR при наличии отражений и перекрестных помех. Итогом внедрения системы WDMPON станет образования новой гибкой оптической сети доступа, способной поддерживать множество сервисов и услуг без значительного вмешательства в существующие оптические сети передачи.

Таким образом, WDM-PON становится достойным вариантом оптоволоконной сети доступа и в ряде других случаев.

Исходя из вышеперечисленных отличительных особенностей TWDM PON, можно предположить два основных сценария использования подобных систем на практике:

- Первым сценарием является «pay-as-you-grow». Данный сценарий предусматривает постепенное внедрение технологии TWDM PON в рамках расширения существующей сети или на этапе развертывания новой.

Количество задействованных пар длин волн (дуплексных каналов связи) напрямую зависит от числа абонентов сети, при увеличении последних оператор может вводить новые каналы ПД в эксплуатацию без глобальной стройки ВОЛС.

- Вторым сценарием использования систем TWDM PON является «local-loop-unbundling» (LLU). Данный сценарий предполагает совместное использование одной PON-сети несколькими операторами или намеренную фрагментацию сети одного провайдера.

Перспективы развития технологии TWDM PON весьма впечатляющие, так как использование оптических усилителей, перестраиваемых оптических компонентов, позволяет операторам максимально гибко разворачивать и развивать пассивные оптические сети. Соответственно операторы сами могут выбрать сценарий развития сети, который наилучшим образом соответствует их бизнес-модели. TWDM PON может сосуществовать с другими PON-технологиями, что оставляет простор для развития операторов и дает возможность добавлять длины волн постепенно, по мере необходимости. В результате оператор может построить сеть, запустить GPON, а затем уже выделять длины волн для компаний–провайдеров или оставить для собственных нужд.

Заключение

Стремительное внедрение сетевых технологий в повседневную жизнь человека, привело к тому, что сегодня это уже хорошо отлаженная система, включающая в себя Интернет, телефонию, и телевидение, все составляющие которой работают синхронно, не мешая друг другу. Быстрому развитию сетей Ethernet способствовало внедрение технологии пассивных оптических сетей.

PON – технологии широкополосного мультисервисного доступа по оптическому волокну. Использование оптоволоконного кабеля позволило резко увеличить как скорость, так и качество передачи информации. При эксплуатации оптоволоконный кабель не имеет побочных явлений, ухудшения качества сигнала на расстоянии, перегрева провода. Достоинство оптоволокна – невозможность влияния на передаваемый сигнал, поэтому ему не нужен экран, блуждающие токи на него не действуют.

Технология пассивных оптических сетей – это распределительная сеть доступа, основанная на древовидной волоконной кабельной архитектуре с пассивными оптическими разветвителями на узлах, которая способна обеспечить широкополосную передачу разнообразных приложений.

Основное внимание было уделено рассмотрению технологий пассивных оптических сетей GEPON. В силу своей экономичности, масштабируемости, мультисервисности и возможности обеспечить высокие, до 2,5 Гбит/с, скорости передачи, GEPON может считаться одной из немногих технологий, способной удовлетворить растущие требования абонентов к качеству и набору предоставляемых услуг в перспективе на ближайшие годы.

В ходе выполнения технического задания была исследована методика проектирования оптимальных пассивных оптических сетей. Также, на основе предъявляемых требований, были выбраны OLT Eltex LTP-8X, абонентские терминалы Eltex NTP-RG-1402GC-W и оптические кабели марок ОКГнг и ОБВнг. Далее был произведен расчет оптических потерь сети, доказывающий работоспособность системы. В итоге была разработана схема сети доступа на основе GEPON и составлена комплектация проектируемого оборудования.

В проекты рассмотрены вопросы безопасности жизнедеятельности. Реализация данного проекта позволит предоставить весь спектр предлагаемых услуг абоненту, нарастить абонентскую базу и тем самым увеличить доходы.

Список использованных источников

Гольдштейн, А. Б., Соколов, Н. А. «Подводная часть айсберга по имени NGN» // Технологии и средства связи 2013 №1 С.67-69. - 0,6 п.л./0,2 п.л.
Никульский, И. Е. «Модель оптической сети доступа GPON» // Вестник связи 2013. № 2. С. 49–50. - 0,3 п.л./0,2 п.л.
Скляров, O.K., Заркевич, Е.А., Устинов, С.А. «Волоконно-оптические технологии как основа развития широкополосных сетей доступа» // Технологии и средства и связи 2013. №3. С. 110-116. - 0,4 п.л./0,2 п.л.
Комашинский В.И., Никульский, И. Е., Степуленок, О.А. «Горизонты WDM-PON» // Вестник связи 2013. № 9. С. 34–38. - 0,3 п.л./0,4 п.л.
Фокин В.Г. Проектирование оптической сети доступа: Учебное пособие/ В. Г Фокин. — ФГОБУ ВПО «СибГУТИ», 2014. – 320 с.
Петренко, И.И., Убайдуллаев, P.P. «Пассивные оптические сети PON. Часть 3. Проектирование оптимальных сетей» // LIGHTWAVE RUSSIAN EDITION 2013. № 3. С. 12 - 15. - 0,4 п.л./0,2 п.л.
Бубличенко, Н. С. «Широкополосный доступ в рамках архитектуры FTTx: эффективные решения компании» // "СТР". - Журнал "Первая миля" 2013 г. № 5. С. 110-116. - 0,6 п.л./0,2 п.л.
Полунин А. С. Пассивные оптические сети PON - гигабитные технологии и новое поколение оборудования / А. С. Полунин . [Электронный ресурс] // Инжннерный вестник — 2014. — №3. — Режим доступа: http://www.linkc.ru/index.php/seti-dostupa/233-passivnye-opticheskie-seti-pon-gigabitnye-tekhnologii-i-novoe-pokolenie-oborudovaniya (дата обращения: 01.05.2018)
Тарасов, A.B. Качество обслуживания в современных сетях / A.B. Тарасов . [Электронный ресурс] // Провайдинг России — 2015. — №2. — Режим доступа: http://www.hub.ru/ modules.php?name=Pages&op=showpage&pid=141. (дата обращения: 04.05.2018)
Горнак, А. В. «Новые горизоты PON» // Технологии и средства связи 2013 г. № 4. С. 220-225. - 0,6 п.л./0,3 п.л.
Семенов Ю.В. Проектирование сетей связи следующего поколения: Учебное пособие / Ю. В. Семенов . – Спб.: Наука и техника, 2013. – 240 с.
Никитин, А. В., Пяттаев, В. О., Никульский, И. Е., Филиппов, А. А. «Концепция построения мультисервисной сети оператора связи» // Вестник связи 2014. № 5. С. 47–49. - 0,4 п.л./0,2 п.л.
Никульский, И. Е. «Технологии PON: вчера, сегодня, завтра» // Вестник связи 2014. № 3. С. 23–27. - 0,2 п.л./0,4 п.л.
Русакова Е. А. Проектирование сети доступа на базе технологии PON: Учебное пособие /Е. А. Русакова. – Екатеринбург: УрГУПС, 2015. – 40 с.
Алексеев Е. Б. Основы проектирования и технической эксплуатации цифровых волоконно-оптических систем передачи: Учебное пособие; 2-ое изд., / Е. Б. Алексеев. - ИПК МТУСИ, ООО «Оргсервис-2000», М., 2012. – 322 с.
Берлин А.Н. Терминалы и основные технологии обмена информацией: Учебное пособие / А. Н. Берлин. - М.: ИУИТ, 2014. – 511 с.
Долотов, Д.В. «Оптические технологии в сетях доступа»// Технологии и средства связи, спецвыпуск «Системы абонентского доступа» 2014 г. С. 67-73. - 0,4 п.л./0,1 п.л.
Гаскевич, Е. И. «Оптические сети многоэтажного дома. Ключевые характеристики и определения для кабельной подсистемы» // Технологии и средства связи 2014 г. №3. С.80-86. - 0,6 п.л./0,3 п.л.
Алексеев, Е.Б., Скляров, O.K., Устинов, С.А. «Спектральное уплотнение оптических каналов в современных ВОСП» //ФОТОН-ЭКСПРЕСС 2014 г. № 1. С. 88. - 0,3 п.л.
Алексеев, Е.Б., Булавкин, И.А., Попов, А.Г., Попов, В.И. «Пассивные волоконно-оптические сети. Проектирование, оптимизация и обнаружение несанкционированного доступа» // Технологии и средства связи 2015 г. № 3. С. 56-60. - 0,6 п.л./0,3 п.л.
Берлин А.Н. Терминалы и основные технологии обмена информацией: Учебное пособие / А. Н. Берлин. - М.: ИУИТ, 2014. – 511 с.

Приложение А

Вариант 1. «Каскадная схема построения»

Пятиэтажный дом, 120 квартир, 6 подъездов,

4 квартиры на этаже

Приложение Б

Вариант 2. «Единый центр сплитирования»

Двенадцатиэтажный дом, 384 квартиры,

8 подъездов, 4 квартиры на этаже

1 2 3 4 5 6 7