Устройство PON сетей¶
PON (пассивные оптические сети) — это перспективная технология широкополосного мультисервисного доступа по оптическому волокну. Суть технологии PON вытекает из ее названия и состоит в том, что ее распределительная сеть строится без использования активных компонентов: разветвление оптического сигнала в одноволоконной оптической линии связи осуществляется с помощью пассивных разветвителей оптической мощности — сплиттеров.
Примечание
- GPON (GigabitPON)
- пассивная оптическая сеть, обеспечивающая многофункциональный широкополосный доступ в Интернет с качественным и надежным соединением на беспрецедентно высоких скоростях — до 1 Гбит/с.
Структурно любая пассивная оптическая сеть состоит из трех главных элементов — станционного терминала OLT (приемопередающий модуль), пассивных оптических сплиттеров и абонентского терминала ONT. Терминал OLT обеспечивает взаимодействие сети PON с внешними сетями, сплиттеры осуществляют разветвление оптического сигнала на участке тракта PON, а ONT имеет необходимые интерфейсы взаимодействия с абонентской стороны.
Основная идея архитектуры PON — использование всего одного приемопередающего модуля в OLT для передачи информации множеству абонентских устройств ONT и приема информации от них.
Таким образом:
- на стороне провайдера располагается головная станция, которая управляет всей пассивной сетью, включая абонентские устройства.
- на стороне абонента находятся приёмо-передающие конвертеры.
Между абонентом и провайдером располагается пассивная оптическая сеть, которая имеет топологию дерева и её производные. Основными компонентами пассивной оптической сети является оптическое волокно и сплиттеры, работающие в режиме «разветвитель» в направлении провайдер -> абонент и в режиме «смеситель» в обратном направлении.
Структура сетей¶
Сеть PON состоит из нескольких элементов — коммутатора на узле связи, линий связи с пассивными сплиттерами в узлах сети и модемов на стороне абонентов. К каждому модему поступают все пакеты от коммутатора, а во время передачи используется временное мультиплексирование кадров.
Передача данных в прямом канале
Передача данных в обрантом канале
Коммутатор позволяет по одному волокну (одному порту) подключить до 32 или даже 64 абонентов. Общая скорость передачи данных (которая делится между абонентами) составляет 1,25 Гбит/с.
Работа PON состоит в организации множественного доступа через одно оптоволокно посредством временного мультиплексирования (Time Division Multiplexing Access – TDMA) и частотного разделения трактов приема и передачи (Wavelength-Division Multiplexing – WDM). Мультиплексоры WDM, работающие в составе OLT и ONT, разделяют прямой (входящий) и обратные (исходящие) сигналы, транслируемые на разных длинах волн (прямой – 1,49 мкм, обратный – 1,31 мкм). К этим потокам может быть добавлен сигнал кабельного телевидения, передаваемый на длине волны 1,55 мкм.
Примечание
- Затухание сигнала
- процесс потери мощности светового сигнала в линии связи. Сигнал в линии связи затухает как естественным образом, так и за счёт неоднородностей в волокне, оптических делителей (сплиттеров), перегибов, механических повреждений, механических разъёмов, сварок, температуры окружающей среды.
Оборудование¶
Волоконно-оптическая линия связи (ВОЛС)¶
Волоконно-оптическая линия связи - это волоконно-оптическая система, состоящая из пассивных и активных элементов, предназначенная для передачи информации в оптическом диапазоне и обладающая самой высокой пропускной способностью среди всех существующих средств связи (в зависимости от типа используемого активного оборудования скорость передачи может составлять десятки гигабайт и даже терабайт в секунду). ВОЛС состоит из волоконно оптических кабелей, соединенных между собой.
Волоконно-оптический кабель
Светонесущими элементами в оптическом кабеле являются оптические волокна. Наружная оболочка кабеля может быть изготовлена из различных материалов: поливинилхлорида, полиэтилена, полипропилена, тефлона и других материалов. Оптический кабель может иметь бронирование различного типа и специфические защитные слои (например, мелкие стеклянные иглы для защиты от грызунов).
Оптическое волокно
Применение оптических волокон для линий связи обусловлено тем, что оптическое волокно обеспечивает высокую защищенность от несанкционированного доступа, низкое затухание сигнала при передаче информации на большие расстояния и возможность оперировать с чрезвычайно высокими скоростями передачи. При этом каждое волокно, используя технологию спектрального уплотнения каналов может передавать до нескольких сотен каналов одновременно, обеспечивая общую скорость передачи информации, исчисляемую терабитами в секунду (последний рекорд скорости - 255 Тбит/с).
Примечание
- Спектральное уплотнение каналов
- технология, позволяющая одновременно передавать несколько информационных каналов по одному оптическому волокну на разных несущих частотах.
Оптическая муфта¶
Неотъемлемым компонентом при прокладке и обслуживании современных волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) являются муфты оптические. Уличные условия могут отрицательно повлиять на оптическое волокно. Муфта для оптического кабеля выполняет функцию надежной защиты оптических волокон от уличной среды и функцию герметизации мест соединения оптических кабелей различной длины.
Муфта оптическая проходная
В настоящее время использование муфт не ограничивается вышеперечисленными функциями. Все чаще приходится выполнять и коммутационную функцию, помогая выводить необходимую часть волокон для дальнейшего подключения специального оборудования.
Муфта оптическая – это устройство, предназначенное для соединения любого типа оптических кабелей, при их прокладке в грунте, каналах кабельной канализации, тоннелях, коллекторах, а также на опорах воздушных линий связи и электропередач.
Все муфты делятся на два вида: тупиковые и проходные. Тупиковые имеют кабельные вводы только с одной стороны и не допускают сквозной прокладки через себя волоконно-оптического кабеля. Такой вид оптических муфт применяется при монтаже кабеля на опоры и столбы. Проходные (соединительные) оптические муфты имеют кабельные вводы с обеих сторон. Данный вид нашёл своё применение при укладке кабеля в грунт, канализацию, стояки и трубы и имеет возможность транзита кабеля через себя.
Узел связи¶
Узел связи - это объект на котором будет установлено оборудование (шкафы, серверные, точки контроля доступа и т.п.).
Узел связи
Центральный узел сети PON часто оборудуется в помещении АТС или, например, головной станции сети кабельного ТВ. Аппаратура этого узла – OLT, V-OLT и WDM – может быть размещена в любом контролируемом оператором помещении или даже в контейнере, в котором поддерживается необходимый температурно-влажностный режим.
Обычно оборудование центрального узла PON обслуживает абонентов в радиусе 20 км. Хотя стандарт допускает удаление абонентов на расстояние до 60 км, ограничения используемой в устройствах ONT оптики и практикуемый коэффициент деления сигнала ограничивается зону обслуживания до указанных 20 км. Увеличение дальности может достигаться, например, выносом оборудования OLT.
Оптический коммутатор¶
Сетевой коммутатор — устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного или нескольких сегментов сети. Коммутаторы были разработаны с использованием мостовых технологий и часто рассматриваются как многопортовые мосты.
Оптические коммутаторы это обычные сетевые коммутаторы, оснащенные одним или несколькими портами для подключения оптоволоконных линий передачи данных.
Оптический коммутатор
Эти устройства выполняют сразу две функции. С одной стороны оптические коммутаторы управляют потоком данных, а с другой преобразуют среды передачи данных, выступая как медиаконвертеры.
Оптический кросс¶
Кросс - устройство для разъёмного соединения оконцованного многоволоконного оптического кабеля и оптических шнуров с помощью специальных розеток. Оптические кроссы изготавливаются двух видов рэковые (для установки в коммутационные шкафы и телекоммуникационные стойки) и настенные
Оптический кросс
Оптический делитель (сплиттер)¶
Оптический делитель - это специальное оптическое устройство, которое способно соединить в себе от трех и более оптических волокон, производя при этом, разделение входящего сигнала на два или даже больше выходов или же наоборот производя объединение от двух и более входов в один общий выход.
Оптический делитель