Svjetlovodna veza PON tehnologija - pasivne optičke mreže
vlakno optičke linije komunikacija
Slični eseji:
Vodič za svjetlovodno svjetlo kao glavni element optičkog kabela. Fizičke i tehničke značajke prijenosa svjetlosti. Opće informacije o optičkim vlaknima i njihovim vrstama. Fizika prijenosa svjetla i osnova teorije prigušenja. Tipični apsorpcijski spektar kvarcnog vlakna.
Klasifikacija prijenosnih medija. Odabir optimalne vrste medija. Upotreba uvijene parove žice. Vrste koaksijalnog kabela. struktura svjetlovodni kabel i njegove vrste. Dopuštena duljina kabela, tipična vrijednost kašnjenja, ograničenja udaljenosti.
Optički gubitak i slabljenje prenesene energije kao najvažniji parametri vlakana. Raspršivanje svjetlosti u vlaknu. Opći koncept Rayleighova raspršenja. Ovisnost prigušenja o frekvenciji i valnoj duljini. Suština koncepta "prozora prozirnosti".
Princip rada opreme linearnog puta prijenosnih sustava Sopka-3M. Zahtjevi za linearnim signalima PLOT i određivanje brzine njihovog prijenosa. Princip ravnomjerne raspodjele regeneratora. Proračun otkrivene snage i izbor optičkih modula.
Povijest razvoja sustava svjetlosnih vodiča i njihovog probnog rada u željezničkom prometu. Razmatranje mogućnosti stvaranja brze svjetlovodne komunikacijske linije unutar zone, koja povezuje regionalna središta u obliku prstena.
Jednostruki svjetlosni vodiči. Multimodna vlakna sa stepenastim profilom. Optička vlakna s posebnim svojstvima. Polimerna vlakna. Modificirani EVD proces (MCVD). Načela i značajke izgradnje optičkog prijenosnog sustava.
Posebne značajke optički sustavi komunikacija. Fizički principi formiranja kanala propuštanja informacija u optičkim komunikacijskim linijama. Dokaz o ranjivosti optičkim vlaknima. Metode zaštite informacija koje se prenose preko optičkih linija - fizičke i kriptografske.
Karakteristika žičanih (zračnih) komunikacijskih vodova kao žica bez izolacijskih ili zaštitnih pletenica položenih između stupova u zraku. Dizajn kabelskih vodova i korištenje optičkih vlakana. Infracrvene bežične mreže za prijenos podataka.
Povezivanje optičkih vlakana je operacija kod ugradnje kabela koji unaprijed određuje kvalitetu i domet komunikacije putem optičkih vlakana. Vanjski i unutarnji gubici tijekom ugradnje. Zavarivanje, mehanička rastuća i spojnice kao metode spajanja vlakana.
Određivanje slabljenja (prigušenja), disperzije, širine pojasa, maksimalne brzine prijenosa binarnih impulsa u optičkom sustavu. Konstrukcija ovisnosti izlazne snage izvora optičkog zračenja o veličini električne struje.
Širenje impulsa elektromagnetske energije kroz vlakno. Intermodna disperzija u multimodnim vlaknima. Određivanje intramodne disperzije. Raspršivanje materijala i valovoda u jedno-optičkom vlaknu. Valna duljina nulte disperzije.
MPS RF OmGUPS Odjel: Ekonomika željezničkog prometa Disciplina: Ekonomija željezničkog prometa IZVJEŠĆE "Gospodarski izgledi za razvoj novih vrsta komunikacijskih i telekomunikacijskih tehnologija"
Razvoj i proizvodnja optičkih kabela, rješavanje problema elektrotehnike, znanosti o materijalima i tehnologije. Teorijske osnove rada, projektiranje optičkih vlakana, materijali, karakteristike i parametri, tehnologija proizvodnje.
Širenje publike potrošača internetskih usluga i, sukladno tome, korisnika širokopojasnih mreža zahtijeva uvođenje novih tehnologija. Sredstva za prijenos podataka trebaju redovito povećavati komunikacijske linije, što dovodi do toga da uslužne tvrtke ažuriraju prometne informacijske kanale. No, osim rasta obujma prenesenih podataka, postoje i drugi problemi koji se izražavaju u povećanju troškova servisiranja masovnijih mreža i širenju raspona potreba krajnjih korisnika. Jedan od načina da se u potpunosti optimiziraju karakteristike telekomunikacijskih sustava je PON tehnologija, koja vam također omogućuje da uštedite potencijal mreža kako bi dodatno proširili njihovu snagu i funkcionalnost.
Tehnologija optičkih vlakana i PON
Novi razvoj olakšava tehničku organizaciju i daljnje funkcioniranje informacijskih podatkovnih mreža, ali to se uglavnom postiže zahvaljujući prednostima uobičajenih optičkih linija. Čak i danas, u kontekstu uvođenja materijala visoke tehnologije, nastavlja se upotreba kanala izgrađenih na starijim telefonskim parovima i xDSL sredstvima. Očito je da pristupna mreža na takvim elementima bitno gubi u učinkovitosti vlakno-koaksijalnih linija, što se također ne može smatrati nečim produktivnim prema današnjim standardima.
Dugo se pojavljuje alternativa tradicionalnim mrežama i bežičnoj mreži, ali ako je ranije postavljanje takvih kabela bilo zastrašujuće za mnoge organizacije, danas su optičke komponente postale mnogo pristupačnije. Zapravo, prije no 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 sustavu koncept je našao svoju primjenu. pON mreže.
Standardizacija mreže
Prvi pokušaji standardizacije tehnologije napravljeni su još u devedesetim godinama prošlog stoljeća, kada je grupa telekomunikacijskih tvrtki sebi postavila ideju da u praksi implementiraju ideju višestrukog pristupa preko jedne pasivne optičke niti. Kao rezultat toga, organizacija je dobila ime FSAN, kombinirajući i operatore i proizvođače mrežne opreme. Glavni cilj FSAN-a bio je izraditi paket s općim preporukama i zahtjevima za razvoj PON hardvera, kako bi proizvođači opreme i pružatelji usluga mogli raditi zajedno u jednom segmentu. danas pasivne linije veze na temelju pON tehnologijom, organizirano u skladu s ITU-T, ATM i ETSI propisima.
Princip rada mreže
Glavna značajka PON-ove ideje je da infrastruktura funkcionira na temelju jednog modula koji je odgovoran za funkcije primanja i prijenosa podataka. Ova se komponenta nalazi u središnjem čvoru OLT sustava i omogućuje vam da poslužite mnoštvo pretplatnika informacijskim tokovima. Konačni prijemnik je ONT uređaj, koji također služi i kao odašiljač. Broj pretplatničkih mjesta priključenih na središnji modul za odašiljanje i prijem ovisi samo o snazi i maksimalnoj brzini korištene PON opreme. Tehnologija, u načelu, ne ograničava broj sudionika u mreži, međutim, za optimalno korištenje resursa programeri telekomunikacijskih projekata još uvijek postavljaju određene prepreke u skladu s konfiguracijom određene mreže. Prijenos informacija od središnjeg modula za primanje i odašiljanje do pretplatničke jedinice provodi se na valnoj duljini od 1550 nm. Nasuprot tome, obrnuti protok podataka od potrošačkih uređaja do OLT točke prenosi se na valnoj duljini od oko 1310 nm. Te struje treba razmatrati odvojeno.
Prijenos naprijed i natrag
Emitira se glavni (tj. Izravni) tok iz jedinice središnje mreže. To znači da optičke linije segmentiraju ukupan protok podataka, označavajući polja adrese. Dakle, svaki pretplatnički uređaj "čita" samo informacije koje su namijenjene posebno za njega. Ovaj princip distribucije podataka može se nazvati demultipleksiranje.
Povratni tok koristi jedan redak za prijenos podataka od svih pretplatnika priključenih na mrežu. To koristi shemu višestrukog pristupa s vremenskim odjeljcima. Kako bi se isključila mogućnost presijecanja signala iz nekoliko čvorova prijemnika informacija, uređaj svakog pretplatnika ima svoj individualni raspored za razmjenu podataka, ispravljen za kašnjenje. To je opće načelo kojim se PON-tehnologija implementira u smislu interakcije modula za primanje-odašiljanje s krajnjim korisnicima. Međutim, konfiguracija rasporeda mreže može imati različite topologije.
Topologija od točke do točke
U ovom slučaju, koristi se P2P sustav, koji se može provesti za zajedničke standarde i za posebne projekte koji uključuju, na primjer, optičkih uređaja, U smislu sigurnosti pretplatničkih bodova, internetska veza ove vrste osigurava maksimalnu moguću sigurnost za takve mreže. Međutim, polaganje optičke linije za svakog korisnika provodi se odvojeno, tako da se troškovi organiziranja takvih kanala značajno povećavaju. Na neki način to nije pojedinačna mreža, već pojedinačna mreža, iako centar, s kojim djeluje pretplatnička jedinica, može služiti i drugim korisnicima. Općenito, ovaj pristup je prikladan za korištenje od strane velikih pretplatnika, za koje je sigurnost linije posebno važna.
Topologija prstena
Ova se shema temelji na SDH konfiguraciji i najbolje je prikazana u okosnicama. Nasuprot tome, optičke linije tipa prstena manje su učinkovite u radu pristupnih mreža. Dakle, prilikom organiziranja gradske autoceste, lokacije čvorova izračunavaju se u fazi projektiranja projekta, međutim pristupne mreže ne pružaju mogućnost unaprijed unaprijed procijeniti broj pretplatnika.
Pod uvjetom slučajnog privremenog i teritorijalnog povezivanja pretplatnika, shema prstena može biti znatno komplicirana. U praksi se takve konfiguracije često pretvaraju u prekinute sklopove s mnogim granama. To se događa kada uvođenje novih pretplatnika kroz jaz postojećih segmenata. Na primjer, petlje mogu biti oblikovane u komunikacijskoj liniji, koje su kombinirane u jednu žicu. Kao rezultat toga pojavljuju se "slomljeni" kabeli koji tijekom rada smanjuju pouzdanost mreže.
Značajke EPON arhitekture
Prvi pokušaji izgradnje PON mreže, približne u smislu pokrivenosti kupaca Ethernet tehnologiji, poduzeti su 2000. godine. EPON arhitektura postala je platforma za razvoj principa dizajna mreže, a IEEE specifikacija uvedena je kao glavni standard, na temelju kojeg su razvijena zasebna rješenja za organizaciju PON mreže. EFMC tehnologija, na primjer, poslužila je topologiju od točke do točke pomoću upletenog bakrenog para. Ali danas, ovaj sustav se praktički ne koristi u vezi s prijelazom na optičko vlakno. Kao alternativa, tehnologije koje se temelje na ADSL-u i dalje su više obećavajuća područja.
U modernom EPON-u, realiziran je prema nekoliko shema spajanja, ali glavni uvjet za njegovu primjenu je korištenje vlakana. Osim uporabe različitih konfiguracija, tehnologija povezivanja PON prema EPON standardu također osigurava mogućnost korištenja nekih varijanti optičkih primopredajnika.
Značajke GPON arhitekture
GPON arhitektura omogućuje implementaciju pristupnih mreža temeljenih na APON standardu. U procesu organiziranja infrastrukture prakticira se povećanje mreže, kao i stvaranje uvjeta za učinkovitiji prijenos aplikacija. GPON je skalabilna kadrovska struktura koja omogućuje posluživanje pretplatnika brzinom od 2,5 Gbit / s. Istodobno, obrnuti i napredni tokovi mogu raditi i na istoj i na različitim brzinama. Dodatno, pristupna mreža u konfiguraciji GPON-a može osigurati svako enkapsuliranje u transportni sinkroni protokol, bez obzira na uslugu. Ako je u SDH-u moguće implementirati isključivo statičku podjelu, tada novi GFP protokol u GPON strukturi, zadržavajući karakteristike SDH okvira, omogućuje dinamičko dodjeljivanje opsega.
Prednosti tehnologije
Među glavnim prednostima optičkih vlakana u PON-shemi su nepostojanje međupovezivanja između središnjeg prijemnika-predajnika i pretplatnika, isplativosti, lakoće povezivanja i jednostavnosti održavanja. Te su prednosti u velikoj mjeri rezultat racionalne organizacije mreža. Na primjer, izravna je internetska veza, stoga neuspjeh jednog od susjednih pretplatničkih uređaja ne utječe na njegovu izvedbu. Iako je niz korisnika, naravno, ujedinjen povezivanjem na jedan središnji modul, od kojeg ovisi kvaliteta usluge svih sudionika infrastrukture. Također bismo trebali uzeti u obzir topologiju drveća P2MP, koja maksimalno optimizira optičke kanale. Zahvaljujući ekonomičnoj distribuciji linija za primanje i prijenos informacija, ova konfiguracija osigurava učinkovitost mreže bez obzira na lokaciju pretplatničkih čvorova. Istodobno, novim korisnicima je dopušteno ući bez većih promjena u postojeću strukturu.
Nedostaci mreže PON
Raširena uporaba ove tehnologije još uvijek je otežana zbog nekoliko značajnih čimbenika. Prvi je složenost sustava. 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 osigurava organiziranje jednostavne tipološke sheme. No, u ovom slučaju, trebali pripremiti za još jedan nedostatak - nedostatak zalihosti.
Testiranje mreže
Kada su završene sve faze početnog razvoja mrežne sheme i završene tehničke mjere, stručnjaci počinju testirati infrastrukturu. Jedan od glavnih pokazatelja kvalitete mreže je stopa prigušenja na liniji. Optički testeri koriste se za analizu kanala za prisutnost problematičnih područja. Sva mjerenja se izvode na aktivnoj liniji pomoću multipleksera i filtara. Velika telekomunikacijska mreža obično se testira optičkim reflektometrima. Međutim, takva oprema zahtijeva od korisnika posebno osposobljavanje, a da ne spominjemo da bi stručne skupine trebale sudjelovati u tumačenju reflektograma.
zaključak
Uz sve poteškoće u prijelazu na nove tehnologije, tvrtke koje pružaju telekomunikacijske usluge, brzo uče zaista učinkovita rješenja. Postupno se širi i otežava tehničko izvršenje svjetlovodni sustavikoji uključuju PON tehnologiju. Rostelecom je, primjerice, počeo uvoditi usluge novog formata već 2013. godine. Pristup mogućnostima optičke mreže PON je prvi put primio stanovnike Lenjingradske regije. Ono što je najzanimljivije, pružatelj usluga pružio je čak i lokalnim selima optičku infrastrukturu. U praksi je to omogućilo pretplatnicima da koriste ne samo telefonsku komunikaciju s pristupom internetu, nego i povezivanje s digitalnim televizijskim emitiranjem.
Intenzivan razvoj telekomunikacijske industrije, potaknut potrebom prijenosa sve više informacija, doveo je do potrebe za poboljšanjem komunikacijskih mreža, uključujući i pretplatničke pristupne mreže. Danas možemo promatrati 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 davatelj usluga ima pristupnu pristupnu mrežu velike brzine.
Kao prijenosni medij za žičane pretplatničke pristupne mreže, optička vlakna se sve više koriste. Optički kabeli Za razliku od električnih, imaju nekoliko prednosti: visoka propusnost, nisko prigušenje signala, visoka otpornost na vanjske elektromagnetske smetnje, mala veličina i težina. Među optička tehnologija Pristup je najtraženiji u FTTx tehnologiji. FTTx tehnologije dijele se izgradnjom mreže u aktivne optičke mreže AON i pasivne optičke mreže PON. Glavna razlika između tih tehnologija je u tome što pasivna optička mreža, za razliku od aktivne, ne zahtijeva napajanje srednjih čvorova pretplatničke linije. Zbog toga će pasivna optička mreža biti pouzdanija i jeftinija za rad. Druge važne prednosti su niski troškovi izgradnje mreže i mogućnost njezina postupnog širenja. Takve prednosti će proširiti postojeću mrežu i privući nove pretplatnike. Stoga je PON tehnologija posebno zanimljiva u smislu proširenja opsega primjene širokopojasnih mreža.
Optičke pristupne mreže imaju različite konstrukcijske mogućnosti. Topologija zvijezda s point-to-point vezama (P2P, točka-točka) uključuje povezivanje svakog pretplatnika s odvojenim vlaknima do pristupnog čvora. Topologija "zvijezda" koristi se s gustom rasporedom pretplatnika u PBX području. Ovu topologiju karakterizira minimalni broj optičkih razdjelnika i jedino mjesto za njihovo instaliranje. Očigledan nedostatak ove topologije je prisutnost velikog broja vlakana i optičkih odašiljača. Prednosti ove topologije su: jednostavnost održavanja, izvođenje operativnih mjerenja i otkrivanje mjesta oštećenja linije. Ovu topologiju karakterizira visoka pouzdanost, jer lomljenje jednog od vlakana neće utjecati na rad cijele mreže.
Tip topologije "stablo" koristi se kada su razmještene lokacije pretplatnika. Optimalna raspodjela snage između različitih grana rješava se odabirom faktora podjele optičkih razdvajača. Topologija stabala je fleksibilna u smislu potencijalnog razvoja i proširenja baze korisnika. Ovisno o potrebi napajanja srednjih čvorova, postoje topologije “stablo s aktivnim čvorovima” i “stablo s pasivnim čvorovima”. Svaka od topologija ima svoje prednosti i nedostatke.
Kada se koristi stablo s topologijom aktivnih čvorova, svaki se pretplatnik povezuje s prekidačem, koji je zatim optički spojen na pristupni čvor. Prekidač je aktivna oprema, koja zahtijeva snagu. U nedostatku snage, pretplatnici povezani s prekidačem će izgubiti pristup mreži. Međutim, ovo rješenje dobro se uklapa u Ethernet standard i relativno je jeftino.
Topologija "pasivnog stabla optičkih grananja" s vezama od točke do više točaka (P2MP, točka-više točaka) koristi okosnicu koja se dijeli između svih pretplatnika pomoću pasivnog razdjelnika (razdjelnika). Svaki se korisnik povezuje s odvojenim razdjelnikom vlakana. Možete spojiti cijeli segment arhitekture nalik stablu na jedan priključak pristupnog čvora koji obuhvaća desetke pretplatnika. Na srednjim čvorovima ugrađeni su potpuno pasivni razdjelnici koji ne zahtijevaju napajanje i održavanje. Prednosti PON arhitekture uključuju odsustvo potrebe za napajanjem na međuodnosnim čvorovima, visoku skalabilnost mreže, spremanje vlakana i optičkih odašiljača u središnjem čvoru. Skalabilnost mreže omogućuje vam povezivanje novih pretplatnika onoliko koliko dopušta proračun za optičku snagu.
Princip rada mreže PON
Temelj PON tehnologije je logička struktura P2MP od točke do više točaka. Možete povezati cijeli segment optičkog vlakna arhitekture stabla s jednim portom središnjeg čvora, koji obuhvaća mnoge pretplatnike. Srednji pasivni elementi - razdjelnici se ugrađuju na srednjim čvorovima stabla. Razdjelnici su dizajnirani tako da dijele snagu optičkog signala u zadanom omjeru.
Svrha blok dijagrama:
- OLT središnji 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 odašilje podatke u OLT na valnim duljinama od 1550 nm i 1310 nm, odnosno pretvara podatke i prenosi ih pretplatnicima preko UNI sučelja.
- 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 koristiti samo jedan modul primopredajnika u središnjem OLT čvoru za prijenos podataka i primanje od višestrukih ONT pretplatničkih čvorova.
Broj ONT pretplatničkih čvorova povezanih s jednim OLT primopredajnim modulom ovisi o proračunu snage i maksimalnoj brzini primopredajne opreme. Za prijenos izravne (izlazne) struje iz OLT-a u ONT koristi se valna duljina od 1550 nm. Kod prijenosa obrnutih (uzvodnih) tokova podataka iz čvorova pretplatnika iz ONT-a u OLT, valna duljina je 1310 nm. WDM multiplekseri ugrađeni u OLT i ONT opremu odvojeni odlazni i uzvodni tokovi.
WDM je multipleksiranje s valnom duljinom. Ova tehnologija omogućuje vam da kombinirate nekoliko kanala informacija jedan po jedan optičko vlakno, U isto vrijeme, svaki kanal ima svoju frekvenciju. Tehnologija WDM temelji se na činjenici da se pri prijenosu svjetla na različitim valnim duljinama njihova međusobna interferencija ne pojavljuje u vlaknima. Svaka valna duljina predstavlja jednu optički kanal u vlaknima. Odlazni tok se emitira - prenosi svim pretplatnicima priključenim na OLT. Svaki ONT pretplatnički čvor kako bi izvadio informacije namijenjene za njega iz općeg toka čita adresna polja. Pretplatnički čvorovi šalju na istoj valnoj duljini i kako bi se izbjeglo presjecanje signala, oni koriste metodu višestrukog pristupa vremenskom razdiobom TDMA. Svaki ONT ima svoj vlastiti raspored prijenosa podataka, uzimajući u obzir podešavanje kašnjenja. Taj je zadatak riješen TDMA MAC protokolom.
Izravno u prostorijama pretplatnika instaliran je ONT optički terminal, koji je ujedno i pristupni pristupnik. Kada se koristi jedinstveni transportni optički terminal ONT, konfiguracija transportne komponente nije vezana za usluge. Prema tome, naknadna konfiguracija usluga bit će provedena na pristupnom pristupnom pristupniku.
Prilikom izgradnje optičke mreže koristi se dvostupanjska shema podjele optičkih signala. Na strani postaje postavljen je razdjelnik s omjerom 1: 2. Na ulazu u kuću u optičkom razvodnom ormaru ugrađen je razdjelnik s faktorom podjele 1:32, koji osigurava raspodjelu optičkog signala među pretplatnicima stambene zgrade. Treba napomenuti da kuće s malim brojem pretplatnika koriste druge sustave raspodjele optičkih signala:
- 1: 4 - prva razina, 1:16 - druga razina
- 1: 8 - prva razina, 1: 8 - druga razina
Pasivne tehnologije optičke mreže omogućuju konvergenciju različitih usluga. Kada se koristi PON, moguće je osigurati pristup internetu, telefoniju i televizijske usluge. Pružanje integriranih usluga provodi se korištenjem pretplatničke opreme. Za organiziranje pristupa uslugama NGN-a koristi se model hibridne usluge prikazan na slici.
PPPoE sesija se pokreće na pretplatničkoj opremi (PC). ONT je konfiguriran u modu rada mosta. BRAS širokopojasni daljinski pristupni usmjerivač završava PPPoE sesiju. Kako bi organizirao pristup internetu, svakom PPPoE virtualnom adaptoru na pretplatnikovoj opremi dodijeljena je vlastita javna IP adresa, koja se preusmjerava na internet.
Za organiziranje Triple Play usluga organizirana su tri virtualna privatna VLAN-a. Unutar prvog VLAN-a prenosi se internetski promet. Drugi VLAN prenosi IPTV i VoD promet usluga. Treći VLAN organizira prijenos 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 s FXS priključkom koji emulira proširenje PBX sučelja. Da bi se spriječilo emitiranje multicast prometa na OLT opremi, omogućen je IGMP snooping proces. Pristupni pristupnici IPTV i VOD kao i fleksibilni prekidač Softswitch omogućavaju pristup televizijskim i telefonskim uslugama.