Разделы: Информационные технологии
Размещена 09.07.2014.
Просмотров - 6467

Технология PON как способ передачи данных

Тарасов Александр Евгеньевич

Бакалавр техники и технологии

НГТУ, Энвижн груп

стажер технического отдела

Вихман Виктория Викторовна к.т.н., к.п.н кафедра ВТ НГТУ, Горбунов Вячеслав Леонидович, руководитель направления систем голосовой и мультимедийной связи

УДК 004.7

Вступление

EPON и GPON популярные версии пассивной оптической сети (PON). Эти местные сети построенные на оптоволоконной сети используются для доступа в Интернет, передачи голоса (VoIP) и цифрового телевидения. Другие области применения включают соединение сотовых базовых станций, распределённых антенных систем (DAS). Основная разница между лежит в протоколах, используемых для потока скачивания и потока отдачи.

Пассивные оптические сети

PON – сеть, которая использует оптическое волокно и пассивные компоненты, такие как сплиттера и сумматоры, а не активные компоненты, как например, усилители и регенераторы. Такие сети стоят существенно дешевле чем если бы они были построены с использованием активных компонентов. Главный недостаток PON – гораздо более короткая дальность передачи сигнала в сравнении с активной оптической сетью (АОN), дальность оптического кабеля в PON ограничена 20 км, в то время как в АОN его дальность может достигать до 100км. PON так же называют «Волокно в дом» (fiber to the home) (FTTH)) сетями.

Сокращение FTTx используется для того что бы обозначить, для какого конечного объекта тянется волокно. В FTTH, обозначение H подразумевает что для дома (home). Так же можно увидеть такие обозначения как FTTP или оптика до частного дома (premises), или другой вариант FTTB, волокно до многоквартирного жилого дома (building). Эти три версии определяют системы куда оптоволокно направлено от провайдера до клиента. Так же, оптическое волокно не обязательно может тянуться только до заказчика. Оно может быть протянуто до узла в какой-либо местности, это называется FTTC, или оптика до узла (curb). Эти два варианта не идут до конечного здания, но такие сети могут использовать неэкранированную витую пару медного телефонного кабеля заказчика, чтобы предоставлять услуги по более низкой цене, например, используя технологию ADSL.

Типичное устройство PON это P2MP сети где центральный оптический линейный терминал (OLT), находящийся у провайдера, распределяет интернет от 16 до 128 клиентов по одной волоконной линии. Оптические сплиттера, пассивные оптические устройства которые делят один оптический сигнал на несколько равных, но менее мощных сигналов, которые уже идут до конечного пользователя. Оптическим сетевым терминалом (ONT) заканчивается сеть PON у заказчика.

Основной метод работы заключается в том, что нисходящий поток от OLT распространяется на все ONT пользователя. ONT распознает данные, ориентированные на каждого конкретного пользователя. Для восходящего потока отдачи от ONT до OLT используется технология множественного доступа с временным разделением (TDM -  time division multiplex), чтобы исключить пересечение приходящих в OLT потоков, передающихся на одной длине волны.

GPON

С развитием технологии, разрабатывались различные стандарты технологии пассивной оптической сети. В 1990 году Интернациональный Союз Телекоммуникаций (ITU) разработал APON стандарт, который использовал асинхронный режим передачи (Asynchronous Transfer Mode - ATM) для дальнемагистральной передачи пакетов. Так как АТМ больше не используется, новая версия называлась широкополосный PON (BPON). Названный как ITU-T G.983, этот стандарт предоставлял 622 Мбит/с нисходящего потока и 155 Мбит/с восходящего.

Пока BPON использовался в некоторых системах, основные сети использовали GPON, или гигабитный PON. Этот стандарт обозначается как G.984. Он позволяет достигать скоростей до 2.488 Гбит/с нисходящего потока и 1.244 Гбит/с восходящего.

GPON использует оптическое спектральное уплотнение каналов (wavelength division multiplexing - WDM), так что один оптический канал может использоваться для нисходящего и восходящего потока одновременно. Длина волны лазера составляет 1490нм нисходящего потока. Длина волны восходящего – 1310нм. Если используется телевизионное вещание, то оно распространяется на длине волны 1550нм.

Пока каждая ONT использует скорость нисходящего потока 2.488 Гбит/с, GPON использует протокол TDMA (time division multiple access – временное разделение множественного доступа) для того что бы выделить специфический временной слот каждому пользователю. Он делит полосу пропускания так, что каждый пользователь получает часть его, например, 100 Мбит/с в зависимости от того, как укажет поставщик услуг.

Скорость восходящего потока ниже чем максимальная, потому что разделяется с другими ONT по TDMA протоколу. OLT определяет расстояние и время задержки для каждого пользователя. Затем программа предоставляет возможность выделить временные интервалы на данные для каждого пользователя.

Типичное разделение одного волокна это 1:32 или 1:64. Это значит, что каждое волокно может обслуживать от 32 до 64 пользователей. Разделение до 1:128 возможно в некоторых системах.

Что касается формата данных, GPON пакеты могут обрабатывать ATM пакеты напрямую. ATM пакет состоит из 53 байт – 48 байт для данных и 5 сервиса. GPON так же использует основной метод инкапсуляции для того что бы нести в себе остальные протоколы. Он может инкапсулировать Ethernet, IP, TCP, UDP, T1/E1, видео, VoIP или другие протоколы передачи данных. Минимальный размер пакета 53 байта, максимальный – 1518.

Последняя версия GPON это 10 Гигабитная версия, которая называется XGPON, или 10G-PON. Его максимальна скорость 10 Гбит/с (9.95328) нисходящего потока и 2.5 Гбит/с восходящего. Длина волны исходящего потока 1577нм и 1270нм восходящего соответственно. Это позволяет XGPON работать по одному оптическому волокну вместе с GPON. Оптический сплиттер чаще всего используется 1:128 и формат данных такой же, как и в GPON. XGPON пока широко не реализован, но дает прекрасную перспективу для обновления сервисов у провайдера.

EPON

Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) разработал другой более новый PON стандарт. Основан на стандарте Ethernet 802.3, EPON специфицируется на аналогичной пассивной сети с диапазоном до 20 км. Он использует WDM с такими же оптическими частотами как GPON. Скорость передачи данных может достигать до 1.25 Гбит/с по обоим направлениям. Так же стандарт иногда называют Gigabit Ethernet PON или GEPON.

EPON полностью совместим с другими Ethernet стандартами, поэтому, никакого преобразования или инкапсуляции не требуется при подключении к сетям Ethernet на любом конце. Тот же Ethernet пакет может быть использован с полезной нагрузкой в 1518 байт. EPON не использует CSMA/CD метод доступа в разных версиях Ethernet. Поскольку Ethernet является основной технологией, используемой в локальных сетях, преобразование протокола не требуется.

Есть так же 10 Гбит/с версия Ethernet обозначенная 802.3av. Актуальная скорость передачи данных 10.3125 Гбит/с. Основной режим работы 10 Гбит/с как на нисходящем потоке, так и на восходящем. Существуют вариация, использующая 10 Гбит/с на нисходящем и 1 Гбит/с на восходящем потоке.

Заключение

Телекоммуникационные компании использую PON что бы предоставлять тройной сервис, включающий телевиденье, VoIP телефонию и Интернет для пользователей. Основное достоинство заключается в большей скорости передачи данных, которые необходимы для распределения видео и других интернет-сервисов. Низкая стоимость пассивных компонентов означает более простые системы с меньшим количеством компонентов, которые выходят из стоя или требуют обслуживания. Основным недостатком является низкая дальность построения сети, в сравнении с активной оптической сетью. Технология PON растет в популярности, поскольку растет спрос на более быстрое обслуживание интернет-сервисов и передачи видео в сети.

1. Технология PON – эффективная сеть доступа [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.telcon.ru/articles/10825/
2. Passive optical network [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://searchtelecom.techtarget.com/definition/passive-optical-network

Рецензии:

9.07.2014, 15:57 Каменев Александр Юрьевич
Рецензия: Статья похожа на простое копирование описательной информации с сайта. "Вклад" автора в развитие или даже анализ описываемой технологии непонятен. Ссылок на источники нет, даже для анализа (обзора) двух источников явно недостаточно. Необходимых для научной статьи иллюстративного материала, математического аппарата нет. Это очередная "статья", поданная из принципа "авось прокатит". К печати не рекомендуется.

22.07.2014, 16:10 Ляпунова Ирина Артуровна
Рецензия: Статья носит описательный, ознакомительный характер. Не понятна научная цель материала. Если это более широкое раскрытие технологии PON относительно локальных вычислительных сетей, то следует привести примеры программной реализации, сравнение с известным. Если же статья носит образовательный характер, то одного доклада не достаточно - следует привести примеры заданий для студентов для закрепления материала. Следует отправить на доработку.

29.08.2014, 0:08 Назарова Ольга Петровна
Рецензия: Согласна с Каменевым А.Ю. Доработать.



Комментарии пользователей:

Оставить комментарий