Реферат PON. Пассивные оптические сети pon
 Скачать 0.72 Mb.
|
|
Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики РЕФЕРАТ На тему «Пассивные оптические сети PON» по дисциплине «Основы построения инфокоммуникационных сетей и систем» Выполнила: студентка группы ЗМ-91 Позднякова А.А Проверил: Новосибирск 2022 СОДЕРЖАНИЕ 2 Введение 2 Список использованных источников 18 ВведениеРазвитие сети Internet, в том числе появление новых услуг связи, способствует увеличению потоков данных, передаваемых по сети, и заставляет операторов искать пути увеличения пропускной способности транспортных сетей. При выборе решения необходимо учитывать: • разнообразие потребностей абонентов; • потенциал для развития сети; • экономичность. На развивающемся телекоммуникационном рынке опасно как принимать поспешные решения, так и дожидаться появления новой технологии. Тем более что, на взгляд авторов, такая технология уже появилась – это технология пассивных оптических сетей PON (passive optical network) . Распределительная сеть доступа PON, основанная на древовидной волоконной кабельной архитектуре с пассивными оптическими разветвителями на узлах, возможно, представляется наиболее экономичной и способной обеспечить широкополосную передачу разнообразных приложений. При этом архитектура PON обладает необходимой эффективностью наращивания как узлов сети, так и пропускной способности в зависимости от настоящих и будущих потребностей абонентов. Пассивная оптическая сеть (PON) – это разновидность волоконно- оптической сети доступа, в которой используется многоточечное оптоволокно для помещений, в которых используются оптические разветвители без питания, чтобы одно оптическое волокно могло обслуживать несколько помещений. Система PON состоит из OLT в центральном офисе поставщика услуг и нескольких устройств ONU, расположенных рядом с конечными пользователями, с ODN между OLT и ONU. PON уменьшает количество необходимого оптоволоконного и центрального офисного оборудования по сравнению с архитектурой «точка-точка». Принцип действия PON Основная идея архитектуры PON — использование всего одного приёмопередающего модуля в OLT (optical line terminal) для передачи информации множеству абонентских устройств ONT (optical network terminal в терминологии ITU-T), также называемых ONU (optical network unit в терминологии IEEE) и приёма информации от них.  Рисунок 1.1 - Основные элементы архитектуры PON и принцип действия. Число абонентских узлов, подключенных к одному приёмопередающему модулю OLT, может быть настолько большим, насколько позволяет бюджет мощности и максимальная скорость приёмопередающей 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. Прямой и обратный потоки Прямой поток на уровне оптических сигналов, является широковещательным.  Рисунок 1.2 – Прямой (нисходящий) поток Каждый абонентский узел ONT, читая адресные поля, выделяет из этого общего потока предназначенную только ему часть информации. Фактически, мы имеем дело с распределённым демультиплексором. 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). Чтобы исключить возможность пересечения сигналов от разных ONT, для каждого из них устанавливается свое индивидуальное расписание по передаче данных c учётом поправки на задержку, связанную с удалением данного ONT от OLT. Эту задачу решает протокол TDMA MAC.  Рисунок 1.2 – Обратный (восходящий) поток Суть технологии PON заключается в том, что между центральным узлом, обеспечивающим подключение к магистрали (SDH/ATM), и абонентскими узлами создается полностью пассивная оптическая сеть древовидной топологии. В промежуточных узлах дерева размещаются компактные пассивные оптические разветвители (сплиттеры), не требующие питания и обслуживания. Компоненты сети PON Современные сети PON состоят из трёх основных компонентов: Станционное оборудование – OLT; Оптический делитель; Абонентский терминал – ONU/ONT. Станционное оборудование – OLT (англ. Optical Linear Terminal – Оптический Линейный Терминал) устанавливается на площадке провайдера и представляет собой L2 коммутатор, оснащённый одним или несколькими Ethernet Uplink портами для подключения к сети провайдера и PON Downlink портами для подключения абонентов.  Рисунок 1.3 – Оптический линейный терминал Фактически OLT является терминалом подключения PON абонентов к Ethernet сети провайдера, а поэтому выполняет две основные функции: Преобразование Ethernet сигналов используемых в сети провайдера в сигналы, используемые в системе PON; Координация временного мультиплексирования между абонентскими терминалами (ONU), расположенных в помещениях клиентов. Абонентский терминал – ONT (англ. Optical Network Terminal – Оптический Сетевой Терминал) – это оптический модем, который устанавливается на стороне клиента. Является терминалом переводящий сигналы PON в Ethernet, использующийся в абонентской сети. Абонентский терминал так же называют ONU (англ. Optical Network Unit – Оптическая Сетевая Единица). Наличие двух названий одного и того же оборудования обуславливается тем, что обозначение ONT введено Международным союзом электросвязи (ITU-T), а термин ONU введён Институтом инженеров электротехники и электроники (IEEE).  Рисунок 1.4 – абонентский терминал Различают два вида абонентских устройств: Пассивный – представляет собой медиаконвертер, переводящий оптический сигнал PON в Ethernet по витой паре; Активный – является полноценным triple-play устройством, включающим в себя не только конвертацию PON сигнала, но и такие функции как: коаксиальный вывод для передачи телевизионного сигнала, порт/порты для подключения телефона (RJ11), беспроводной адаптер Wi-Fi, порты для локальной маршрутизации. Стоит заметить, что triple-play ONT могут включать, как все выше перечисленные функции, так и комбинировать их. Все зависит от требований сети или конечного абонента. Оптический делитель (разветвитель) в сети PON устанавливается между оборудованием провайдера в виде OLT и абонентским устройством – ONT. Разветвитель является оптическим пассивным многополюсным (многопортовым) устройством, предназначенным для разделения подаваемого светового потока на несколько волокон в заданных пропорциях. Делитель является основным компонентом пассивной оптической сети, так как именно при помощи сплиттера обеспечивается разветвление одного волокна, идущего от оператора связи, на множество, при помощи которых абоненты подключаются к сети PON. В рамках пассивных оптических сетей могут использоваться два типа делителей: Планарные делители – PLC (Planar Lightwave Circuit) используемые для организации равномерного деления PON сигнала на абонентов (от 2 до 64); Делители сварного типа – FBT (Fused Biconical Taper) используются значительно реже из-за технических особенностей, зачастую применяются для создания неравномерных отводов. Виды стандартов PON Первым шагом к созданию технологии PON было создание организации FSAN (Full Service Access Network) в 1995 году. Первым стандартом стал APON (ATM Passive Optical Network), как ясно из названия, технология базировалась на передаче информации в ячейке структуры АТМ. Скорость передачи в сети APON в симметричном режиме составляла 155 Мбит/с – для прямого потока и 155 Мбит/с – для обратного. Развитием технологии стал стандарт BPON, полноценный прародитель современной технологии PON. Новый стандарт, во-первых, был отвязан от ATM-сети, а во-вторых представлял собой по-настоящему мульти сервисную сеть, так как позволял передавать все типы трафика – голос, видео, данные. Так же, BPON предполагал выделение частоты 1550 нм для передачи широковещательного потока. Скорость потоков уже составляла 622 Мбит/с – для прямого потока и 155 Мбит/с – для обратного.  Рисунок 2.1 – Виды стандартов технологии PON Повсеместное развитие и применение стандарта Ethernet в локальных сетях, в том числе и в оптических сетях, подтолкнуло к созданию и развитию стандарта EPON. Технология EPON, рассчитана на формирование симметричного потока данных со скоростью 1 Гбит/с на основе IP-протокола для 32 абонентов. В дальнейшем технология EPON эволюционировала в современный GEPON (Gigabit Ethernet PON), который принадлежит к стандарту IEEE 802.3ah. Расстояние передачи в подобных системах доходит до 20 км. Развитие же технологий APON и BPON привело к созданию стандарта GPON, но с высокой скоростью передачи 2488 Мбит/с – нисходящий поток и 1244 Мбит/с – восходящий поток. Технология GPON позволяет производить до 128 подключение пользователей на дистанции до 60 км. Сети GPON позволяют передавать голосовой трафик, трафик АТМ и IP, а также широковещательный видео канал на длине волны 1550 нм. Стандарт 10GPON является эволюцией GEPON в плане скорости подключения абонента, так как скорости переда достигают 9,95/2,488 Гбит/с (Downstream/Upstream). При этом, каких-то кардинальных изменений в технологии не наблюдается. В отличие от наиболее молодой технологии NG-PON2, над которой работы ведутся с 2015 года. Стандарт NG-PON2 включает в себя такие технологии как TWDM PON и UDWDM PON. Использование этих технологий в новом стандарте не только позволит повысить дальность передачи и скорость подключения, но и значительно увеличить абонентскую ёмкость вкупе с более простым администрированием и конфигурацией сети. Топологии построения PON сетей. Пассивная оптическая сеть PON может быть построена на основе трёх основных топологий – «дерево», «звезда», «шина» и их комбинаций. Топология типа «Дерево» Топология типа «Дерево» предполагает, что сеть имеет «корень», «ветви» и «листья». «Корнем» в PON сети является порт OLT, в качестве «ветвей» можно рассматривать оптические кабели и делители, проложенные на трассе от OLT к ONU, абонентские же терминалы ONT являются «листьями» дерева. Количество «листьев» в топологии является абонентская ёмкость порта станционного оборудования, в современных OLT ёмкость колеблется от 32 до 128 абонентов.  Рисунок 3.1 – Топология построения PON по типу “Дерево” Сети построенные по данной топологии могут быть разные, их можно условно разделить на два типа: «Дерево» использует географически независимые друг от друга узлы деления, другими словами отдельный кабель обслуживает от 32 до 128 абонентов. «Мультидерево» представляет собой классическое дерево Х-в-одном, корень, ветви и узлы деления которого «наложены» друг на друга и географически представляют собой одну инфраструктуру, в связи с этим данная топология имеет большую ёмкость абонентов до 512. Топология типа «Звезда» Простейшая реализация топологии «звезда» – это деление «родительского» волокна на Х направления.  Рисунок 3.2 – Топология построения PON по типу “Звезда” Для построения такой топологии необходимо, выбрать равноудалённую от всех потенциальных абонентов точку присутствия, в ней будет установлен «головной» делитель. К этому делителю подключается OLT, а вот абоненты к нему могут быть подключены двумя вариантами: вывод из точки деления индивидуального внешнего патч-корда для каждого абонента; выбирается группа близко расположенных абонентов и от делителя в их сторону прокладывается кабель нужной волоконной ёмкости, который впоследствии при помощи дополнительных делителей или кабелей подключается к абонентам. Топология «Шина» Топология «Шина» в PON-сетях развёртывается на одном волокне с использованием каскада FBT делителей 1х2 с неравномерным делением сигнала. Вход первого делителя подключается к порту OLT, а остальной каскад строится по принципу «большая мощность – в линию», то есть большая мощность выходного сигнала поступает в магистральную линию и питает весь дальнейший каскад делителей, а меньшая выходная мощность отводится для подключения абонента. Однако обеспечивать отдельное ответвление для каждого абонента финансово и архитектурно не выгодно, поэтому современные сети, созданные по топологии «Шина» комбинируют магистральные отводы при помощи FBT разветвителей и абонентские делители PLC.  Рисунок 3.3 – Топология построения PON по типу “Шина” Современные сети PON могут быть построены на основе нескольких вариаций топологии «Шина», а именно: Классическая, как уже говорилось выше использование этой схемы сети в большей части случаев не выгодно, но возможно при специфических требованиях или условиях создания сети. С делением на два, является комбинацией классической топологии с планарными делителями 1*2, что позволяет охватывать большее количество абонентов, а также оставлять небольшой запас ёмкости системы для последующих подключений. С делением на четыре, позволяет еще проще и более гибко масштабировать построенную сеть передачи данных. С делением на восемь, является технологически максимальным решением (большее количество делений на PLC делители не позволяет оптический бюджет оборудования PON). Заключение Технология PON изначально рассчитывалась, как наиболее подходящее решение для предоставления услуг ШПД (широкополосный доступ в интернет) для конечных абонентов, поэтому наибольшую популярность и востребованность имеет в сфере предоставления телекоммуникационных услуг для физических клиентов. Наиболее очевидным преимуществом сети PON является устранение внешних активных устройств. Все функции обработки сигналов выполняются в коммутаторах и оборудовании пользовательского помещения. Первоначальные вложения в эти методы доступа невелики, и большая часть средств откладывается до тех пор, пока пользователь действительно не получит доступ. Его дальность передачи меньше, чем у активной оптической системы доступа. Покрытие также меньше, но оно дешевое, не требует установки машинного отделения и простое в обслуживании. Таким образом, эта структура может быть экономически выгодна для домашних пользователей. Список использованных источниковОлифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. 3-е изд. – СПб.: Питер, 2008.: ил. Основы сетей передачи данных. Курс лекций. Учебное пособие / Издание второе, исправленное – В.Г. Олифер, Н.А. Олифер / М.: ИНТУИТ.РУ «Интернет – университет Информационных Технологий», 2005. – 284 с. – 5-9556-0035-3 Пассивные оптические сети: [mega-obzor.ru/passivnye-opticheskie-seti.html] (Дата обращения 31.10.2022). PON – пассивные оптические сети: [skomplekt.com/technology/pon](Дата обращения 31.10.2022) |