диплом. Диплом. Введение Технология xpon
 Скачать 0.54 Mb.
|
|
Следующий эффективный шаг по увеличению скорости передачи построенных систем PON – применение систем оптического уплотнения WDM (WDM PON). В рекомендации ITU-T G.983.2 описывается возможность передачи сигналов на длинах волн, выделенных для каждого абонента. В сети передается общий поток, а на каждом абонентском терминале имеется оптический фильтр для выделения своей длины волны. Технически возможно обеспечение производительности системы со скоростями по каждому каналу около 4-10 Гбит/с. Провайдеры после такой реконструкции получили возможность настройки пропускной способности согласно требованиям клиента и успешного добавления или удаления устройств ONU без вмешательства в общую систему. 1.3.Преимущества сетей xPON В современных условиях развития рынка передачи информации, в зависимости от конкретной ситуации на первый план выходят либо цена развертки сети, либо технические требования определяющие предельные параметра нагрузки на сеть. Идеальным вариантом кажется создание системы одновременно такой же простой как сеть на основе медной витой пары, сочетающая в себе и преимущества оптической линии по сверхвысокой пропускной способностью. Если это идеальный вариант и достижение его крайне сложно в современных условиях, то самым близко приблизившимся к нему является технология PON, так как она в технической базе основана на оптоволокне то имеет и высочайшие характеристики по скоростям передачи и допустимой нагрузке на сеть, так же стоимость процесса её развертывания была максимально минимизирована. Что на фоне современного парения цен на активное оборудование и материальную базу- оптоволокно, делает технологию еще более привлекательной. Рассмотрим подробнее чем же она так выигрывает у кабельной сети и стандартной оптической среды передачи. Отсутствие промежуточных активных узлов. Уменьшение количества активных элементов, несет в себе сразу несколько преимуществ, наряду с совершенно очевидной выгоде в затратах на оборудование, так же установленные активные комплексы используются с максимальной эффективностью из расчета максимального числа подключаемых точек приема. Кроме этого упрощении схемы построения сетевой инфраструктуры ведет к значительному повышению её надежности и легкой устранимости возможных неисправностей. Экономия волокон. Благодаря древовидной топологии к каждому конкретному участнику сети идет отдельное волокно, что сильно влияет на создание структуры сети среднего или крупного масштаба, при этом такая экономия не идет в ущерб пользователям, за счет возможностей оптоволокна, предоставляющую даже одним волокном канал способный удовлетворить все современные потребности, с достаточным запасом. Простота наращивания сети. На активно развивающемся рынке очень важным параметром является скорость с которой появляется возможность предоставить услугу заказчику после подписания договора о сотрудничестве. В технологию создания PON сетей изначально был встроен механизм по скорейшему подключению новых абонентов, что дает её весомое преимущество перед стандартной оптической сетью, где процесс подключения дорогостоящ и занимает значительных временных и трудовых ресурсов. Перспективность. В условиях развития современного мира в сфере информационных технологий не трудно заметить, что процесс активизации сетевых сервисов и технологий переживает крайне интенсивный рост и роль в жизни и работе как людей, так и кампаний в независимости от отрасли в которой они работают. Крайне важно понять вектор развития информационной составляющей рынка и опередить конкурентов в этом плане. Ведь в скором времени возможности стандартных систем СКС исчерпают себя и переходить на новые решения будет просто необходимо. Технология PON обеспечивает такой возможностью уже сейчас, избавляет возможных трудностей в будущем. Отдельные разновидности PON обладают как преимуществами, так и недостатками, однако основанный на ATM платформе BPON в целом уже не обеспечивает высокой скорости передачи и практически не имеет перспектив. GPON является удачной технологией для сетей, имеющих большую емкость и протяженность. Её базовая платформа SDH обеспечивает хорошую защиту данных в сети, широкую полосу пропускания и иные преимущества. В GEPON, в отличие от GPON, отсутствуют специфические функции поддержки TDM, синхронизации и защитных переключений. Это делает GEPON самой экономичной технологией из всего семейства. ПОСТРОЕНИЕ СЕТЕЙ хPON Топология построения пассивных оптических сетей xPON. Технология xPON может быть построена на основе трёх основных топологий («дерево», «звезда», «шина») и их комбинаций. Самые распространенные в процессе проектирования вопросы – это вопросы, связанные с расчётами бюджета потерь при использовании определённой топологии, а также сопоставления этих расчётов с оптическим бюджетом PON-системы. Топология «звезда» представлена на рисунке 2.1. Данная топология применяется при плотном расположении абонентов в районе автоматической телефонной станции (АТС). Топология характеризуется минимальным количеством оптических разветвителей (ОР) и единственным местом их установки. Достоинства данной топологии является удобство в обслуживании, проведении эксплуатационных измерений и обнаружения места повреждения линии.  Рисунок 2.1 – Топология «Звезда» Топология типа «звезда» представляет собой длинный магистральный кабель с небольшим количеством волокон с одной стороны подключается к PON-порту OLT, а с другой заканчивается планарным делителем большой ёмкости (1:N). Доставка сигнала до абонентов может быть реализована двумя способами. Первый способ состоит в том, чтобы «упаковывать» часть выводов делителя в многоволоконный кабель с целью транспорта волокон в одном направлении (например, группа частных домов, расположенная на некотором удалении от делителя). По прибытию в район назначения, волокна выводятся из кабеля непосредственно в дома к абонентам, где подключаются к ONT. Второй способ проще: выводы делителя соединяются с абонентским патч-кордом внешнего исполнения, который сразу прокладывается от узла деления прямиком до абонента. Второй способ подключения типа «звезда» удобно использовать только в том случае, если большое количество абонентов размещено на небольшом удалении от делителя и есть возможность прокладки абонентских патч-кордов каждому абоненту в дом. Достоинства «звезды» проявляют себя только случае высокой плотности абонентов на малой площади. В остальных случаях практичнее использовать «дерево» или «шину». Топология «шина» представлена на рисунке 2.2. Шинная топология применяется при расположении абонентов вдоль оптической магистрали. Особенность топологии в большой разности выходных мощностей оптических разветвителей (ОР). Данная топология требует подробного расчета уровня оптического сигнала для подбора соответствующих неравномерных оптических разветвителей (ОР) (с неравномерным разделением мощности по отводам) таким образом, чтобы входная оптическая мощность на каждом оптическом приемнике соответствовала его чувствительности (диапазону входной мощности) оборудования. Топология рекомендована для применения при линейном расположении пользователей вдоль магистрали и только при небольшом количестве каскадов (количество каскадов определяется оптическим бюджетом проектируемой линии в процессе проектирования).  Рисунок 2.2 – Топология «Шина» «Шина» развёртывается на одном волокне с использованием каскада сварных делителей 1:2 с процентным соотношением мощности выходных сигналов. При этом, вход первого делителя подключается к PON-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, как показывает практика, делать одно ответвление для одного конкретного абонента неудобно. Во-первых, увеличивается количество сварок на магистральном волокне, что снижает качество сигнала, особенно на последних участках каскада. Во-вторых, возрастает сложность включения нового абонента в центр уже существующего каскада: при включении будут производиться сварные работы, что приведёт к отсутствию подключения у абонентов в нижестоящем каскаде. Кроме того, нарушится общая схема затухания в линии, что может отрицательно сказаться на качестве сигнала у последних абонентов в каскаде. Выход из этой ситуации состоит в комбинировании сварных делителей 1:2 с процентным соотношением мощности выходных сигналов, и планарных делителей 1:2, 1:4 и 1:8.При этом сохраняется шинная топология, но ответвление сигнала идет не на одного абонента, а на группу абонентов, которые могут быть расположены в радиусе 200 и более метров от планарного делителя. Данная схема удобна тем, что при грамотном планировании, сеть становится легко масштабируемой, и включение нового абонента производится «в три шага»: Прокладка патч-корда внешнего исполнения от планарного делителя до абонента. Подключение патч-корда в делитель. Подключение патч-корда к абонентской ONU. Кроме того, топологию типа «шина» удобно использовать в случаях, когда улицы в населённых пунктах достаточно ёмкие с позиции числа абонентов, и в то же время имеют достаточно длинную протяжённость. В этом случае, более «близкие» к головной станции OLT абоненты обслуживаются одной шиной (одним волокном и одним PON-портом OLT), более удалённые – другой шиной. Топология «дерево» представлено на Рисунке 2.3. Данная топология применяется при разнесённом расположении абонентов. Оптимальное распределение мощности между различными ветвями решается подбором коэффициентов деления оптических разветвителей (ОР). Древообразная топология гибкая с точки зрения потенциального развития и расширения абонентской базы.  Рисунок 2.3 – Топология «Дерево» Решения на основе архитектуры PON используют логическую топологию "точка-многоточка" P2MP (point-to-multipoint), которая положена в основу технологии PON. К одному порту центрального узла можно подключать целый волоконно-оптический сегмент древовидной архитектуры, охватывающий десятки абонентов. При этом в промежуточных узлах дерева устанавливаются компактные, полностью пассивные оптические разветвители (сплиттеры), не требующие питания и обслуживания. Общеизвестно, что PON позволяет экономить на кабельной инфраструктуре за счет сокращения суммарной протяженности оптических волокон, т.к. на участке от центрального узла до разветвителя используется всего одно волокно. В меньшей степени обращают внимание на другой источник экономии - сокращение числа оптических передатчиков и приемников в центральном узле. Между тем экономия второго фактора в некоторых случаях оказывается даже более существенной. Конфигурация PON с разветвителем в центральном офисе в непосредственной близости к центральному узлу оказывается экономичнее, чем сеть точка-точка, хотя сокращения длины оптического волокна практически нет. Каждая топология имеет свои достоинства и недостатки с точки зрения экономии оптического волокна (ОВ), удобства тестирования, эксплуатации, обслуживания и возможности развития сети. Характеристики каждой топологии приведены в таблице 2.1. Таблица 2.1. – Характеристика топологий пассивных оптических сетей.
Резервирование оптических волокон Количество резервных волокон магистрального и распределительного участка сетей PON определяется на этапе проектирования. Пропускная способность волоконно-оптического кабеля (ВОК) на основных участках PON от автоматической телефонной станции к оптическому распределительному шкафу или к переходным муфтам с шоссе на распределение жилых районов, определяется на основе номинальной мощности, с учетом резерва количества волокон на кабель (не менее 30% от проектной мощности). Примечание: Высокая избыточность выражается в дополнительном резервном оптическом волокне, оптическое волокно предполагает использование свободной технологии в качестве резерва, и (или) в целях дальнейшего расширения сети, создания обходных путей. Предоставление оптических волокон в распределительных кабелях на сплиттер, чтобы обеспечить основу возможности модернизации (дополнительная оптическая распределительная коробка сплиттерная портовая) абонентской сети до уровня 100% проникновения (+1 резервного волокна на вход разветвителя). Количество оптического волокна на магистральном участке PON с учетом резерва определяется из расчета не менее n+1, где n – количество оптического волокна в нагрузке, входящих в оптический оконечный кабель устройства (оптический распределительный шкаф/оптическая стойка распределительная/оптическая сплиттерная коробка/сплиттерная муфта) с учётом максимального заполнения оптического оконечного кабельного устройства оптическими разветвителями. Число ОВ в мульти-модуле ВОК магистрального участка избирается с учетом резервных ОВ. Вопросы оптимизации затрат на строительство и сокращение времени окупаемости проектов следует рассматривать вместе с вопросом о будущей стоимости сетевых операций. Одной из основных проблем, влияющих на этот параметр, является вопрос о надежности и резервирования сети. Надежность сети наиболее часто оценивается средним временем до отказа, а также доступность определяется общим временем за год, в течение которого абонент использовал работоспособную сеть. Доступность зависит от надежности линейного участка, кабеля и активного оборудования во время ремонтных работ, а также существующей системы сетевого резерва. Система резервирования является важным компонентом общей защиты пользователей от аварий в сети. В отличие от кольцевой топологии городских транспортных сетей SDH, надежность архитектуры дерева PON сети сильно зависит от места возникновения обрыва волокна, как бы будет трудно непрерывно дистанционно мониторить уровень физического сегмента. В среднем время простоя сети представляет собой сочетание надежности и аварийного восстановления сетевого времени. В среднем, предполагается, что неисправность в узле доступа (повреждение станции) может быть устранена в течение 2-х часов, а локализация неисправности и линейной части и абонентская сторона (линейные повреждения) в течение следующих 12 часов. Для классического PON дерева без каких-либо оговорок по оценкам, среднее времени простоя сети 350 мин / год, что превышает 53 мин / год (наличие здоровой сети 99,99%) - требуемое значение для сетей с множественным доступом. Принимая во внимание, что большинство несчастных случаев на сети, связанных с механическими повреждениями (поломки) оптического волокна, вопрос о физической резервной оптической сети является наиболее важным. Поэтому появляется необходимость обязательного резервирования волокон в районах, расположенных между узлом доступа OLT и сплиттерными блоками ОРШ, ОРК, т.е. волокна, которые несут агрегированный трафик с нескольких абонентов. Во время резервирования (имеется 30% запасных волокон на магистральном участке от ODF до ОРШ с доступом переключения при авариях шнурами связи, и на месте распределения до ОРКСп подача 2х волокон), а также наличие взаимосвязи между шкафами дает шанс сократить среднее время простоя сети до 90 мин/год. Среднее время простоя сети так же зависит от быстрой локализации и исправности на линейном участке сети. В случае сети PON быстрая локализация разрыва бывает очень трудоемкой, так как использование простых методов рефлектометрии (OTDR) не дает желаемого результата. Сети доступа достаточно часто реализуются с использованием технологии и оборудования пассивных оптических сетей (PON). Древовидная архитектура существенно осложняет организацию резервирования (по сравнению с кольцевыми транспортными сетями). В данном случае свою роль играет то, что полоса обратного потока в PON является общей и формируется множеством абонентских узлов. В сетях PON используется либо линейное резервирование различных участков сети, либо системное. Среди множества вариантов можно выделить три основные схемы: 1.частичное резервирование со стороны центрального узла; 2.частичное резервирование со стороны абонентского узла; 3.полное резервирование; Первый вариант в соответствии с введенной выше классификацией можно назвать системным резервированием центрального участка PON (рисунок 2.4). При его использовании головной узел оснащается основным и резервным оптическими модулями. Для увеличения эффективности резервирования целесообразно выделить линейные световоды в кабелях, прокладываемых по разным маршрутам.  Рисунок 2.4 – Частичное резервирование со стороны центрального узла. Если неисправностей в сети нет, нисходящий и восходящий информационные потоки передаются по основному каналу, а резервный канал находится в пассивном состоянии. В случае отказа модуля или повреждения основного волокна центрального узла система автоматически переключается на резервный канал. Данное решение позволяет обеспечить надежную передачу данных общего потока, однако не защищает участок сети между абонентскими узлами и оптическим разветвителем. Второй вариант предполагает системное резервирование абонентского участка PON (рисунок 2.5) и увеличивает надежность связи между абонентским узлом и оптическим разветвителем. В этом случае абонентский узел оснащается двумя оптическими модулями. Переключение на резервный канал, как и в первом варианте, осуществляется при выходе из строя основного канала. Реализация данного решения ведет к дополнительным материальным затратам на организацию абонентского узла, поэтому оно целесообразно только в случае обслуживания абонентов с повышенными требованиями к надежности связи.  Рисунок 2.5 – Частичное резервирование со стороны абонентского узла. Полное резервирование PON, то есть дублирование всех элементов сети, реализуется как комбинация схем, показанных на схемах 2.4 и 2.5. Это делает сеть устойчивой как к отказам приемопередающего оборудования центрального и абонентского узлов, так и к повреждениям линейной части. Переключение между основным и резервным каналами происходит аналогично предыдущим вариантам. При этом резервирование абонентских узлов может выполняться не для всех абонентов. Данное решение — самое затратное из всех представленных, однако обеспечивает наибольшую надежность сети связи. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||