Optička veza PON tehnologija - pasivne optičke mreže
Fiber optičke linije veze
Slični eseji:
Vodič za svjetlovodno vlakno kao glavni element optičkog kabla. Fizičke i tehničke karakteristike prijenosa svjetlosti. Opće informacije o optičkim vlaknima i njihovim tipovima. Fizika prenosa svetlosti i osnova teorije prigušenja. Tipični apsorpcioni spektar kvarcnog vlakna.
Klasifikacija prenosnih medija. Izbor optimalnog tipa medija. Use of uvijene parove žice. Vrste koaksijalnog kabla. Struktura svjetlovodni kabel i njegove vrste. Dozvoljena dužina kabla, tipična vrijednost kašnjenja, ograničenja udaljenosti.
Optički gubitak i slabljenje emitovane energije kao najvažniji parametri vlakna. Raspršivanje svjetlosti u vlaknu. Opšti koncept Rayleigh-ovog rasipanja. Zavisnost prigušenja od frekvencije i talasne dužine. Suština koncepta "prozora transparentnosti".
Princip rada opreme linearne putanje prenosnih sistema Sopka-3M. Zahtjevi za linearnim signalima PLOT i određivanje brzine njihovog prijenosa. Princip ravnomjerne raspodjele regeneratora. Proračun otkrivene snage i izbor optičkih modula.
Istorijat razvoja svjetlosnih sistema i njihovog probnog rada u željezničkom transportu. Razmatranje mogućnosti stvaranja brzih optičkih vlakana unutar zone, koja povezuje regionalne centre u obliku prstena.
Jednostruki vodiči za svetlo. Multimodna vlakna sa stepenastim profilom. Optička vlakna sa posebnim svojstvima. Polimerna vlakna. Modifikovani EVD proces (MCVD). Principi i značajke izgradnje optičkog prijenosnog sustava.
Posebne značajke optički sistemi komunikacija. Fizički principi formiranja kanala curenja informacija u optičkim komunikacionim linijama. Dokazi o ugroženosti od optičkih vlakana. Metode zaštite informacija koje se prenose preko optičkih linija - fizičke i kriptografske.
Karakteristika žičnih (vazdušnih) komunikacijskih linija kao žica bez izolacionih ili zaštitnih pletenica položenih između stupova u zraku. Dizajn kablovskih vodova i upotreba optičkih vlakana. Infracrvene bežične mreže za prenos podataka.
Veza optičkih vlakana je operacija pri instalaciji kabla koji predodređuje kvalitet i domet komunikacije putem optičke linije. Vanjski i unutarnji gubici tijekom instalacije. Zavarivanje, mehanička rastojanja i spojnice kao metode spajanja vlakana.
Određivanje prigušenja (atenuacije), disperzije, propusnosti, maksimalne brzine prenosa binarnih impulsa u optičkom sistemu. Konstrukcija zavisnosti izlazne snage izvora optičkog zračenja od veličine električne struje.
Širenje impulsa elektromagnetske energije kroz vlakno. Intermodna disperzija u višemodnim vlaknima. Određivanje intramodne disperzije. Disperzija materijala i talasovoda u jedno-optičkom vlaknu. Talasna dužina nulte disperzije.
MPS RF OmGUPS Odeljenje: Ekonomika železničkog saobraćaja Disciplina: Ekonomija železničkog saobraćaja IZVEŠTAJ "Ekonomski izgledi za razvoj novih vrsta komunikacionih i telekomunikacionih tehnologija"
Razvoj i proizvodnja optičkih kablova, rešavanje problema elektrotehnike, nauke o materijalima i tehnologije. Teorijske osnove rada, projektovanje optičkih vlakana, materijali, karakteristike i parametri, tehnologija proizvodnje.
Širenje publike potrošača Internet usluga i, shodno tome, korisnika širokopojasnih mreža zahtijeva uvođenje novih tehnologija. Sredstva za prenos podataka treba da redovno povećavaju komunikacione linije, što dovodi do toga da uslužne kompanije ažuriraju transportne informacione kanale. Ali, osim rasta obima prenesenih podataka, postoje i drugi problemi koji se izražavaju u povećanju troškova servisiranja masovnijih mreža i širenju opsega potreba krajnjih korisnika. Jedan od načina da se u potpunosti optimizuju karakteristike telekomunikacionih sistema je PON tehnologija, koja vam takođe omogućava da sačuvate potencijal mreža za dalje širenje njihove moći i funkcionalnosti.
Optička vlakna i PON tehnologija
Novi razvoj olakšava tehničku organizaciju i dalji rad informacionih mreža podataka, ali to se uglavnom postiže zahvaljujući zaslugama uobičajenih optičkih linija. Čak i danas, u kontekstu uvođenja materijala visoke tehnologije, nastavlja se upotreba kanala izgrađenih na starijim telefonskim parovima i xDSL sredstvima. Očigledno je da pristupna mreža na takvim elementima u suštini gubi u efikasnosti vlakno-koaksijalnih linija, što se i po današnjim standardima ne može smatrati nečim produktivnim.
Dugo se pojavljuje alternativa tradicionalnim mrežama i bežičnoj mreži, ali ako je ranije postavljanje takvih kablova bilo zastrašujuće za mnoge organizacije, danas su optičke komponente postale mnogo pristupačnije. Zapravo, pre nego što se optičko vlakno koristilo za servisiranje običnih pretplatnika, uključujući i sljedeću fazu razvoja bila je telekomunikacijska mreža, izgrađena na arhitekturi Micro-SDH, koja je otvorila fundamentalno nova rješenja. Upravo u ovom sistemu koncept je našao svoju primenu. pON mreže.
Standardizacija mreže
Prvi pokušaji standardizacije tehnologije napravljeni su još devedesetih godina, kada je grupa telekomunikacijskih kompanija sebi postavila ideju da ostvare ideju višestrukog pristupa preko jednog pasivnog optičkog vlakna. Kao rezultat toga, organizacija je dobila ime FSAN, kombinujući operatore i proizvođače mrežne opreme. Glavni cilj FSAN-a bio je kreiranje paketa sa opštim preporukama i zahtjevima za razvoj PON hardvera, kako bi proizvođači opreme i dobavljači mogli raditi zajedno u jednom segmentu. Danas pasivne linije linkovi na osnovu pON tehnologija, organizovan u skladu sa ITU-T, ATM i ETSI propisima.
Princip rada mreže
Glavna karakteristika PON-ove ideje je da infrastruktura funkcionira na osnovu jednog modula koji je odgovoran za funkcije prijema i prijenosa podataka. Ova komponenta se nalazi u centralnom čvoru OLT sistema i omogućava vam da mnogo pretplatnika opslužuje protokom informacija. Konačni prijemnik je ONT uređaj, koji, takođe, služi i kao predajnik. Broj pretplatničkih tačaka priključenih na centralni predajnički i prijemni modul zavisi samo od snage i maksimalne brzine korištene PON opreme. Tehnologija, u principu, ne ograničava broj učesnika u mreži, međutim, za optimalno korišćenje resursa, programeri telekomunikacionih projekata i dalje postavljaju određene barijere u skladu sa konfiguracijom određene mreže. Prenos informacija od centralnog modula za prijem i odašiljanje do pretplatničke jedinice vrši se na talasnoj dužini od 1550 nm. Nasuprot tome, obrnuti tokovi podataka od potrošačkih uređaja do OLT tačke se prenose na talasnoj dužini od oko 1310 nm. Ove struje treba razmatrati odvojeno.
Strujanje naprijed i nazad
Emituje se glavni (tj. Direktni) tok iz centralne mrežne jedinice. To znači da optičke linije segmentiraju ukupan protok podataka, naglašavajući polja adrese. Prema tome, svaki pretplatnički uređaj "čita" samo informacije koje su namijenjene posebno za njega. Ovaj princip distribucije podataka može se nazvati demultipleksiranje.
Zauzvrat, povratni tok koristi jednu liniju za prijenos podataka od svih pretplatnika povezanih na mrežu. Ovo koristi shemu višestrukog pristupa sa vremenskim podjelama. Da bi se isključila mogućnost presijecanja signala iz više čvorova prijemnika informacija, uređaj svakog pretplatnika ima svoj individualni raspored za razmjenu podataka, ispravljen za kašnjenje. Ovo je opći princip kojim se PON-tehnologija implementira u smislu interakcije modula za primanje-prijenos s krajnjim korisnicima. Međutim, konfiguracija mrežnog rasporeda može imati različite topologije.
Topologija od tačke do tačke
U ovom slučaju, koristi se P2P sistem, koji se može sprovesti i za zajedničke standarde i za posebne projekte koji uključuju, na primer, optički uređaji. U smislu sigurnosti pretplatničkih tačaka, internetska veza ove vrste pruža maksimalnu moguću sigurnost za takve mreže. Međutim, polaganje optičke linije za svakog korisnika vrši se odvojeno, tako da se troškovi organizovanja takvih kanala značajno povećavaju. Na neki način, ovo nije pojedinačna mreža, već pojedinačna mreža, mada centar, s kojim funkcioniše pretplatnik, može služiti i drugim korisnicima. Uopšteno, ovaj pristup je prikladan za upotrebu od strane velikih pretplatnika, za koje je posebno važna bezbednost linije.
Ring topology
Ova shema se zasniva na SDH konfiguraciji i najbolje je otkrivena u okosnicama mreža. Suprotno tome, optičke linije tipa prstena su manje efikasne u radu pristupnih mreža. Dakle, prilikom organizovanja gradskog autoputa, lokacije čvorova se računaju u fazi projektovanja projekta, međutim, pristupne mreže ne pružaju mogućnost da se unaprijed procijeni broj pretplatničkih čvorova.
Pod uvjetom slučajnog privremenog i teritorijalnog povezivanja pretplatnika, shema prstena može biti znatno komplicirana. U praksi, takve konfiguracije se često pretvaraju u prekinute krugove sa mnogo grana. To se dešava prilikom uvođenja novih pretplatnika kroz jaz postojećih segmenata. Na primjer, petlje mogu biti formirane u komunikacijskoj liniji, koje su kombinirane u jednu žicu. Kao rezultat, pojavljuju se "slomljeni" kablovi koji tokom rada smanjuju pouzdanost mreže.
Karakteristike EPON arhitekture
Prvi pokušaji da se izgradi PON mreža, približna u smislu pokrivenosti korisnika Ethernet tehnologiji, preduzeti su 2000. godine. EPON arhitektura je postala platforma za razvoj principa dizajna mreže, a IEEE specifikacija je uvedena kao glavni standard, na osnovu čega su razvijena posebna rješenja za organizaciju PON mreže. EFMC tehnologija, na primjer, poslužila je topologiju tipa point-to-point koristeći bakrene parice. Ali danas se ovaj sistem praktično ne koristi u vezi sa prelaskom na optičko vlakno. Kao alternativa, tehnologije zasnovane na ADSL-u i dalje su perspektivnije oblasti.
U modernom EPON-u, realizovan je po nekoliko šema povezivanja, ali glavni uslov za njegovu implementaciju je upotreba vlakana. Osim upotrebe različitih konfiguracija, tehnologija povezivanja PON-a prema EPON standardu također pruža mogućnost korištenja nekih varijanti optičkih primopredajnika.
Karakteristike GPON arhitekture
GPON arhitektura vam omogućava da implementirate pristupne mreže bazirane na APON standardu. U procesu organizovanja infrastrukture praktikuje se povećanje mreže, kao i stvaranje uslova za efikasniji prenos aplikacija. GPON je skalabilna kadrovska struktura koja omogućava posluživanje pretplatnika brzinom od 2,5 Gbit / s. Istovremeno, obrnuti i napredni tokovi mogu raditi i na istom i na različitim brzinama. Osim toga, pristupna mreža u konfiguraciji GPON-a može osigurati svako enkapsuliranje u transportni sinkroni protokol, bez obzira na uslugu. Ako je u SDH moguće implementirati isključivo statičku podjelu bendova, tada novi GFP protokol u GPON strukturi uz zadržavanje karakteristika SDH okvira omogućava dinamičku dodjelu opsega.
Prednosti tehnologije
Među glavnim prednostima optičkih vlakana u PON-shemi su odsustvo među-veza između centralnog prijemnika-predajnika i pretplatnika, isplativosti, lakoće povezivanja i lakoće održavanja. Ove prednosti su u velikoj mjeri rezultat racionalne organizacije mreža. Na primer, internetska veza se obezbeđuje direktno, tako da neuspeh jednog od susjednih pretplatničkih uređaja ne utiče na njegove performanse. Iako je niz korisnika, naravno, povezan povezivanjem na jedan centralni modul, od kojeg zavisi kvalitet usluge svih učesnika u infrastrukturi. Trebali bismo uzeti u obzir i topologiju drveća P2MP, koja maksimalno optimizira optičke kanale. Zahvaljujući ekonomičnoj distribuciji linija za prijem i prenos informacija, ova konfiguracija osigurava efikasnost mreže bez obzira na lokaciju čvorova pretplatnika. Istovremeno, novim korisnicima je dozvoljeno da uđu bez većih promjena u postojeću strukturu.
Nedostaci mreže PON
Široko rasprostranjena upotreba ove tehnologije još uvijek je otežana od strane nekoliko značajnih faktora. Prva je složenost sistema. Operativne prednosti ove vrste mreže mogu se osigurati samo uz uvjet početne implementacije kvalitetnog projekta, uzimajući u obzir brojne tehničke nijanse. Ponekad je izlaz tehnologija PON pristupa, koja omogućava organizaciju jednostavne tipološke sheme. Ali u ovom slučaju, trebalo bi se pripremiti za još jedan nedostatak - nedostatak redundancije.
Testiranje mreže
Kada su završene sve faze početnog razvoja mrežne šeme i završene tehničke mjere, stručnjaci počinju testirati infrastrukturu. Jedan od glavnih pokazatelja kvalitetne mreže je stopa prigušenja na liniji. Optički testeri se koriste za analizu kanala za prisutnost problematičnih područja. Sva mjerenja se vrše na aktivnoj liniji pomoću multipleksera i filtera. Telekomunikaciona mreža velikih razmjera obično se testira optičkim reflektometrima. Međutim, takva oprema zahtijeva od korisnika posebnu obuku, da ne spominjemo da se ekspertske grupe angažuju u interpretaciji reflektograma.
Zaključak
Uz sve poteškoće u prelasku na nove tehnologije, kompanije koje pružaju telekomunikacijske usluge, brzo uče zaista učinkovita rješenja. Postepeno se širi i otežava tehničko izvršenje optički sistemikoji uključuju PON tehnologiju. Rostelecom je, na primer, počeo da uvodi usluge novog formata još 2013. godine. Pristup mogućnostima optičke mreže PON je prvi put primio stanovnike Lenjingradske regije. Ono što je najzanimljivije, pružatelj usluga je obezbijedio čak i lokalna sela sa optičkom infrastrukturom. U praksi, to je omogućilo pretplatnicima da koriste ne samo telefonsku komunikaciju sa pristupom Internetu, već i da se povežu sa digitalnim televizijskim emitovanjem.
Intenzivan razvoj telekomunikacione industrije, vođen potrebom da se prenosi sve više informacija, doveo je do potrebe za poboljšanjem komunikacijskih mreža, uključujući i pretplatničke pristupne mreže. Danas možemo posmatrati fazu konvergencije komunikacijskih mreža. U konvergentnim mrežama, objedinjene multiservisne mreže usmjerene na paketni promet koriste se za pružanje različitih vrsta usluga. Pružanje visokokvalitetnih širokopojasnih usluga zahtijeva da ponuđač ima pristupnu pristupnu mrežu velike brzine.
Kao prenosni medij za žičane pretplatničke pristupne mreže, optička vlakna se sve više koriste. Optički kablovi Za razliku od električnih, imaju nekoliko prednosti: visoku propusnost, nisko slabljenje signala, visoku otpornost na vanjske elektromagnetske smetnje, malu veličinu i težinu. Među optička tehnologija Pristup je najviše tražen kod FTTx tehnološke grupe. Tehnologije FTTx dijele se izgradnjom mreže u aktivne optičke mreže AON i pasivne optičke mreže PON. Glavna razlika između ovih tehnologija je u tome što pasivna optička mreža, za razliku od aktivne, ne zahtijeva napajanje za međuodredišta pretplatničke linije. Kao rezultat toga, pasivna optička mreža će biti pouzdanija i jeftinija za rad. Druge važne prednosti su niski troškovi izgradnje mreže i mogućnost njenog postepenog širenja. Takve prednosti će proširiti postojeću mrežu i privući nove pretplatnike. Tako je PON tehnologija od posebnog interesa u smislu proširenja opsega primjene širokopojasnih mreža.
Optičke pristupne mreže imaju različite konstrukcijske opcije. Topologija zvezda sa point-to-point vezama (P2P, point-to-point) uključuje povezivanje svakog pretplatnika sa odvojenim vlaknom do pristupnog čvora. Topologija „zvijezde“ se koristi s gustom rasporedom pretplatnika u PBX području. Ovu topologiju karakteriše minimalni broj optičkih razdvajača i jedino mjesto za njihovo instaliranje. Očigledan nedostatak ove topologije je prisustvo velikog broja vlakana i optičkih predajnika. Prednosti ove topologije su: lakoća održavanja, izvođenje operativnih mjerenja i otkrivanje lokacije oštećenja na liniji. Ovu topologiju karakteriše visoka pouzdanost, jer lomljenje jednog od vlakana neće uticati na rad čitave mreže.
Tip topologije "tree" se koristi kada su razmještene lokacije pretplatnika. Optimalna raspodjela snage između različitih grana rješava se odabirom faktora podjele optičkih razdvajača. Tree topologija je fleksibilna u smislu potencijalnog razvoja i proširenja baze korisnika. U zavisnosti od potrebe za napajanjem za srednje čvorove, postoje topologije „stablo sa aktivnim čvorovima“ i „stablo sa pasivnim čvorovima“. Svaka od topologija ima svoje prednosti i nedostatke.
Kada se koristi stablo sa topologijom aktivnih čvorova, svaki pretplatnik se povezuje sa prekidačem, koji je zatim povezan optičkim putem sa pristupnim čvorom. Prekidač je aktivna oprema, odnosno, potrebna snaga. U nedostatku snage, pretplatnici priključeni na prekidač će izgubiti pristup mreži. Međutim, ovo rešenje dobro pristaje uz Ethernet standard i relativno je jeftino.
Topologija „pasivnog optičkog grananja“ sa vezama od tačke do više tačaka (P2MP, točka-više tačaka) koristi okosnicu koja se dijeli između svih pretplatnika koristeći pasivni razdjelnik (razdjelnik). Svaki korisnik se povezuje na odvojeni razdjelnik vlakana. Možete povezati cijeli segment arhitekture nalik stablu na jedan port pristupnog čvora koji obuhvaća desetke pretplatnika. Na srednjim čvorovima se instaliraju potpuno pasivni razdjelnici koji ne zahtijevaju napajanje i održavanje. Prednosti PON arhitekture uključuju odsustvo potrebe za napajanjem na srednjim čvorovima, veliku skalabilnost mreže, uštedu vlakana i optičkih predajnika u centralnom čvoru. Skalabilnost mreže vam omogućava da povežete nove pretplatnike onoliko koliko to dopušta budžet optičke snage.
Princip rada mreže PON
Osnova PON tehnologije je logička struktura P2MP od točke do više točaka. Možete povezati čitav segment optičkog vlakna arhitekture stabla sa jednim portom centralnog čvora, koji obuhvata mnoge pretplatnike. Srednji pasivni elementi - razdelnici su instalirani na srednjim čvorovima stabla. Razdjelnici su dizajnirani tako da dijele snagu optičkog signala u zadanom omjeru.
Svrha blok dijagrama:
- OLT centralni čvor je mrežni uređaj koji se nalazi na pristupnom čvoru koji prima podatke od strane mrežne mreže preko SNI sučelja i generira nizvodno do pretplatnika preko PON stabla.
- ONT pretplatnički čvor - mrežni uređaj koji se nalazi na strani pretplatnika, prima i prenosi podatke na OLT na talasnim dužinama od 1550 nm i 1310 nm, odnosno pretvara podatke i prenosi ih pretplatnicima preko UNI interfejsa.
- Razdjelnik je pasivni optički multipol koji distribuira struju optičkog zračenja u jednom smjeru i kombinira taj tok u suprotnom smjeru.
Glavna ideja PON arhitekture je da se koristi samo jedan modul primopredajnika u centralnom OLT čvoru za prenos podataka i primanje od više ONT pretplatničkih čvorova.
Broj ONT pretplatničkih čvorova spojenih na jedan OLT primopredajnički modul ovisi o proračunu snage i maksimalnoj brzini opreme primopredajnika. Za prenos direktnog (izlaznog) toka od OLT-a do ONT-a, koristi se talasna dužina od 1550 nm. Kada prenosi reverzne (uzvodne) tokove podataka iz pretplatničkih čvorova iz ONT-a u OLT, valna dužina je 1310 nm. WDM multiplekseri ugrađeni u OLT i ONT opremu odvojeni odlazni i uzvodni tokovi.
WDM je multipleksiranje s podjelom valne duljine. Ova tehnologija omogućava vam da kombinujete nekoliko kanala za informacije jedan po jedan optička vlakna. U isto vrijeme, svaki kanal ima svoju frekvenciju. WDM tehnologija se zasniva na činjenici da pri prijenosu svjetlosti na različitim valnim duljinama, njihova međusobna interferencija ne dolazi u vlakno. Svaka valna duljina predstavlja jednu optički kanal u vlaknima. Odlazni tok se emituje - prenosi se svim pretplatnicima priključenim na OLT. Svaki ONT pretplatnički čvor da bi izdvojio informacije namijenjene za njega iz općeg toka čita polja adrese. Pretplatnički čvorovi prenose na istoj talasnoj dužini i da bi izbjegli raskrsnicu signala, koriste metodu višestrukog pristupa vremenskom razdiobom TDMA. Svaki ONT ima svoj individualni raspored prenosa podataka, uzimajući u obzir podešavanje kašnjenja. Ovaj zadatak je riješen TDMA MAC protokolom.
Direktno u prostorijama pretplatnika instaliran je ONT optički terminal, koji je ujedno i kućni pristupni gateway. Kada se koristi jedinstveni transportni optički terminal ONT, konfiguracija transportne komponente nije vezana za usluge. Tako će se naknadna konfiguracija usluga obaviti na kućnom pristupnom pristupniku.
Prilikom izgradnje optičke mreže koristi se dvofazna shema podjele optičkih signala. Na strani stanice postavljen je razdjelnik s omjerom 1: 2. Na ulazu u kuću, u optičkom razvodnom ormaru je instaliran razdelnik sa faktorom podele 1:32, koji obezbeđuje distribuciju optičkog signala među pretplatnicima stambene zgrade. Treba napomenuti da kuće sa malim brojem pretplatnika koriste druge sheme distribucije optičkih signala:
- 1: 4 - prvi nivo, 1:16 - drugi nivo
- 1: 8 - prvi nivo, 1: 8 - drugi nivo
Pasivne tehnologije optičke mreže omogućavaju konvergenciju različitih usluga. Kada koristite PON, moguće je osigurati pristup internetu, telefoniju i televizijske usluge. Pružanje integrisanih usluga se realizuje korišćenjem pretplatničke opreme. Za organizovanje pristupa NGN uslugama koristi se hibridni uslužni model, prikazan na slici.
PPPoE sesija se pokreće na opremi pretplatnika (PC). ONT je konfigurisan u modu rada mosta. BRAS širokopojasni daljinski pristupni ruter završava PPPoE sesiju. Da bi organizovao pristup Internetu, svakom PPPoE virtuelnom adapteru na pretplatnikovoj opremi dodeljena je njegova javna IP adresa, koja se usmerava na Internet.
Za organizovanje Triple Play servisa organizirana su tri virtualna privatna VLAN-a. U okviru prvog VLAN-a prenosi se internetski saobraćaj. Drugi VLAN prenosi IPTV i VoD servisni saobraćaj. Treći VLAN organizuje transfer analognih i IP telefonskih usluga. ONT pretplatnički terminal uspoređuje identifikator porta preko kojeg je priključena pretplatnička oprema i identifikator koji odgovara VLAN-u.
Analogni telefon se povezuje sa FXS portom, koji emulira proširenje PBX interfejsa. Da bi se spriječilo emitiranje multicast prometa na OLT opremi, omogućen je IGMP snooping proces. IPTV i VOD pristupni prolazi kao i Softswitch fleksibilni prekidač omogućavaju pristup televizijskim i telefonskim uslugama.