Преимущества архитектуры PON

Введение

Сегодня потребность пользователей Интернет в передаче большого объема данных на высокой скорости стремительно растет. Это связано с увеличением качества используемых данных, и как результат рост их объема. Также немалую роль играют технологии передачи всевозможных высококачественных мультимедийных данных (видео высокого разрешения, звук). Т.к. операторам связи экономически выгодно предоставление мультимедийных услуг, то их есть смысл развивать.

Одной из главных проблем развития высокоскоростных сетей является отсутствие достаточного количества высокоскоростных линий связи «последней мили» в России. Проблема особенно актуальна в средних и мелких населенных пунктах, в которых «последняя миля» организована посредством телефонных линий связи. Технологии передачи данных на таких линиях в данный момент практически не развиваются (V92, ISDN, xDSL), так как в перспективе требования к пропускной способности сетей будут расти в несколько раз, что не возможно при использовании телефонных линий. Поэтому необходимые скорости передачи информации могут охватить только оптоволоконные технологии в различных их вариациях.

В процессе поиска таких вариаций телекоммуникационный рынок нашел решение в технологии PON. Концепция её архитектуры заключается в организации пассивных оптоволоконных линий от магистрального узла до абонентских устройств, имеющих древовидную структуру, на ответвлениях ветвей которого используются пассивные оптические разветвители, не требующие обслуживания и питания. Технологии PON в последнее время уделяется много внимания со стороны операторов связи.

Целю данной работы, является организация сети ШПД по технологии PON, так как в наше время она наиболее актуальна, когда речь идет о проводных сетях и позволяет в полной мере решить проблему последней мили.

Основными поставленными задачами являются исследование методики организации оптимальной пассивной оптической сети и расчет её показателей

Глава 1. Система FTTB

На данный момент линии связи широкополосного доступа подразумевают две основные технологии передачи данных к абоненту и одна из них это - FTTB-(англ. FibertotheBuilding) – волокно до здания. Это общий термин для любой компьютерной сети, в которой от узла связи до определенного здания доходит волоконно-оптический кабель и далее, до абонента, - медно-жильный кабель. Возможен и вариант, при котором оптический кабель прокладывается непосредственно до абонентского устройства. В этом случае технология называется FTTH (англ. FibertotheHome).

На вышеуказанной технологии передачи данных базируется так называемая мультимедийно-мультисервисная сеть (ММС), включающая в себя такие сервисы как Интернет и IP телевидение. Сертификат на ММС был получен компанией «Ростелеком» в 2003 году, а сама услуга вначале базировалась на технологии FTTB и ETTH (англ. EthernettotheHome), а затем была внедрена на сети ШПД.

С каждым годом расширяется спрос на новые виды мультимедийных услуг, которые пользователи могут получить, «не выходя из дома». Это и кабельное телевидение, где каждый может найти канал ТВ по вкусу, а при желании и высокого качества; и широкий спектр услуг передачи данных, включая предоставление доступа в Интернет; и файловый обмен, видеоконференции, игры; и телефонные и банковские услуги; и услуги охранных систем и т.д. Все это становится возможным с помощью современных сетей широкополосного доступа (ШПД).

Ниже представлена наглядная схема сети передачи данных операторской сети, включающая в себя оборудование FTTB.Рисунок 1.

Плюсы и Минусы технологии FTTB

Плюсами технологии FTTB являются:

-Малое затухание сигнала позволяет передавать информацию на значительно большее расстояние без использования усилителей;

-Высокая пропускная способность оптического волокна позволяет передавать информацию на высокой скорости, недостижимой для других систем связи;

-Высокая надёжность оптической среды: оптические волокна не окисляются, не намокают, не подвержены слабому электромагнитному воздействию;

-Высокая защищённость от межволоконных влияний - уровень экранирования излучения более 100 дБ. Излучение в одном волокне совершенно не влияет на сигнал в соседнем волокне;

-отсутствие необходимости в приобретении специализированных модемов;

-Использование единых стандартов при низкой стоимости оборудования и его монтажа;

Минусами FTTB являются:

-Высокая стоимость волоконно-оптического кабеля;

-Ограниченная длина «витой пары» (100 м) от коммутатора до абонента. Поэтому на сельских сетях эта технология будет экономически нецелесообразна;

Невозможность загрузить все емкость много парного кабеля, поскольку возникают взаимные влияния между цепями, что приводит к снижению скорости и качества предоставляемой услуги.

Состав оборудования FTTB

В г. Курске, компанией Ростелеком используется коммутаторы абонентского доступа QTECH QSW-2900-24T, средняя стоимость которых 12 т.р. Которые включают в себя 24 порта 10/100MTX и 2 порта GEкомбо (оптика/медь).

Применяемые на сетях FTTB конструкции оптических кабелей (ОК) могут достаточно сильно отличаться в зависимости от конфигурации сети и условий прокладки таких кабелей. Например, при обеспечении пользователей частных домов или коттеджей чаще используется ОК с небольшим количеством волокон: подвесные - на внешнем (уличном) участке и малогабаритные негорючие. В многоквартирные дома ОК, как правило, прокладываются в кабельные канализации. Далее все зависит схемы. При системе FTTB применяются маловолоконные, а при FTTH, наоборот - кабели большой емкости.

С учетом различных условий использования и технические требования к кабелям оптических сетей доступа будут отличаться. В частности, подвесные кабели должны иметь большую прочность к растягивающим усилиям, хорошую защиту от попадания влаги, влияния ультрафиолета, стойкость к сильным перепадам температур, раздавливающим и ударным нагрузкам, конструкцию удобную для крепления на опорах. Внутренние ОК должны быть гибкими, защищенными от некоторых растягивающих, ударных нагрузок, удобными при прокладке и монтаже, неподверженными распространению пламени (негорючая оболочка), отличаться малыми габаритами и весом.

При подключении Интернетa совместно с услугой IPTV, использование маршрутизатора становится обязательным условием. При этом маршрутизатор должен поддерживать технологию разделения VLAN по портам (рис. 6).

Технология PON

Следует выделить несколько основных преимуществ операторов связи, которые развертывают сети доступа на базе PON-архитектуры вместо оптоволоконных сетей с топологией «точка-точка».(англ. Passiveopticalnetwork, пассивная оптическая сеть) - технология пассивных оптических сетей, основная идея которой - использование всего одного приёмопередающего модуля в OLT (англ. opticallineterminal) для передачи информации множеству абонентских устройств ONT (opticalnetworkterminal) и приёма информации от них.

Традиционно, между узлом доступа и оконечным пользовательским оборудованием сети имеется какое-либо активное оборудование (например, регенератор или коммутатор). В пассивной сети активное оборудование отсутствует, т.е. сеть состоит только из пассивных компонентов (не считая оптического волокна): волоконно-оптические соединители, разветвители и мультиплексоры WDM .

Сеть FTTx по технологии PON состоит из трех основных частей:

Станционный участок - это активное оборудование OLT (OLT -OpticalLineTerminal) и оптический кросс высокой плотности ODF (ODF -OpticalDistributionFrame), смонтированные на узле связи в помещении АТС;

Линейный участок - это волоконно-оптический кабель, шкафы, сплиттеры, коннекторы и соединители, располагающиеся на всем пространстве между станционным и абонентским участком;

Абонентский участок - это персональная абонентская разводка одноолоконным дроп-кабелем (реже двухволоконным) от элементов общих распределительных устройств до оптической розетки и активного оборудования ONT (ONT -OpticalNetworkTerminal) в квартире абонента; или до группового сетевого узла ONU (ONU -OpticalNetworkUnit), смонтированного в офисе корпоративного клиента.

Ниже, на рисунке 7, представлена схема подключения абонентских устройств по технологии PON в двух вариациях включения сплиттеров: многоуровневая и одноуровневая. Чем меньше уровней каскадирования сплиттеров, тем проще сеть абонентского доступа и, соответственно, больше возможностей быстрого устранения неисправностей, повышения качества связи за счет исключения возможных переходных искажений на многоступенчатой передаче сигналов.

С другой стороны, каскадирование позволяет более гибко расположить распределительные устройства и кабели, т.е. оптимально построить пассивную распределительную сеть.

Преимущества архитектуры PON

-отсутствие промежуточных активных узлов;

-экономия оптических приемопередатчиков в центральном узле;

-экономия волокон;

-легкость подключения новых абонентов и удобство обслуживания (подключение, отключение или выход из строя одного или нескольких абонентских узлов никак не сказывается на работе остальных).

К недостатку можно отнести:

-Возросшую сложность технологии PON и отсутствие резервирования в простейшей топологии дерева;

-Отсутствие резервного источника питания у абонента.

-Определение пригодности сети PON для предоставления широкополосной услуги

-Определяющим условием в оценке наиболее востребованных услуг будет способность обеспечения доставки наиболее требовательного к полосе трафика IP-видео.

Отметим, что сейчас активно развиваются технологии трансляции по сетям широкополосного доступа телевидения высокой четкости (HDTV): приставки STB, поддерживающие HD, телевизионные приемники высокого разрешения, спутники, вещающие в формате HD.

В связи с этим потребности скорости абонентского доступа интенсивно растут и такие технологии широкополосного доступа как DSL уже сейчас не справляются с полным объемом нужд абонентов. Например, необходимая пропускная способность для 2-х HD-каналов составляет более 10 Мбит/с против 8 Мбит/с ADSL.

Объём IP-трафика в мире растет гигантскими темпами, удваиваясь каждые полтора года. Такие данные опубликовала американская транснациональная компания, разработчик сетевого оборудования CiscoSystems.

Уже сейчас скорость широкополосного подключения в некоторых странах доходит до 200 Мбит/сек.

Высокая привлекательность PON в том, что можно получить до 100 Мбит/с на абонента, в зависимости от числа потребителей, использующих PON. Поэтому PON представляет метод реализации широкополосного доступа, который будет актуален, наверное, на 10 или более лет вперед