В рубрику "Решения операторского класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Мультимедийный и видеообмен с сетью Интернет привел к росту до 1 Гбит/с требований к скорости обмена и к полосе СД. Удовлетворить их было трудно, используя только технологии xDSL (так, для HDTV нужна скорость 20 Мбит/с и выше). В результате стали использовать сети PON/ПОС с ОВ в качестве среды передачи. Она практически не имеет ограничений на полосу передачи, присущих медной паре или КК, а ее скорости соответствуют скоростям SDH/WDM. Технологии ШПД на базе PON можно разделить на две группы. Первая - состоит из APON, BPON и GPON, это технологии первого поколения PON. Вторая - включает: Metro-Ethernet, EFMF P2P EFMP P2MP (GEPON), Metro-DWD/CWDM - технологии второго поколения PON.
Архитектура PON первого поколения - различные комбинации элементарных топологий [6]:
Положение центрального и абонентских узлов, терминальных окончаний: OLT (оптический линейный терминал) и ONT, а также интерфейсов SNI (сервисный сетевой интерфейс) и UNI (интерфейс "пользователь - сеть"), приведены на рис. 4. Прямой поток от ЦУ имеет скорость STM-4/16 (0,622/2,5 Гбит/с) и передается по ОВ на длине волны 1550 нм до точки разветвления на пассивный оптический разветвитель (сплиттер). Он делит входной поток на 16/32/64 потока, поступающие на ONT в помещения абонентов. Обратные потоки от абонентов (на длине волны 1310 нм) собираются с помощью технологии множественного доступа с временным разделением (TDMA) в агрегатный поток на скорости 622 Мбит/с. Конвертирование оптических сигналов в электрические (О/Е) и обратно (Е/О) осуществляет оборудование ONT [6].
Один сегмент сети PON, оканчивающийся узлом разветвления, может, согласно рек. ITU-T G.983.X, охватить, используя 5-уровневое бинарное дерево, 32 абонентских узла (25=32) в радиусе 20 км. Один узел, используя мультиплексоры WDM и интерфейсы UNI, может обслужить десятки абонентов (жилой дом или офис). Сервисы PON на рис. 4 зависят от того, к каким сетям (ATM, SDH, Ethernet) подключен ЦУ и какие интерфейсы SNI реализованы на его входах: Е (Ethernet), FE (быстрый Ethernet), GE/10GE (1-/10-гигабитный Ethernet), FXS (аналоговый интерфейс для подключения ТА к мультиплексору), El, PAL (стандарт цветного ТВ), DVB-ASI (асинхронный последовательный интерфейс ЦТВ) и др.
Стандарты и протоколы сетей PON первого поколения. Для этих сетей разработан ряд рек. ITU-T, описывающих протоколы взаимодействия абонентского узла и ЦУ. Так, в рек. G.983.1 описана A-PON (ATM PON) - сеть PON на основе ATM, а в G.983.2 - интерфейс управления терминалом ONT В рек. G.983.3 описан расширенный набор услуг; он привел к новой версии PON - B-PON (широкополосной PON, G983.4-G983.10). B-PON допускает динамическое назначение полосы (DBA) в зависимости от приложений, поддерживает технологии: SDH, ATM, FE, GE, SDI PAL, El, E/FE (10/100Base-TX) и телефонию (FXS). Развитием B-PON стала технология G-PON - гигабитная PON (G.984.1-G.984.4). Она допускает скорости до 2,5 Гбит/с, симметричный и асимметричный варианты прямого и обратного каналов, а также стандартные процедуры инкапсуляции данных (GEM) в полезную нагрузку [6].
Учитывая важность развития оптических сетей Ethernet в рамках PON, дающих возможность передавать трафик не только GE, но и lOGE, IEEE создал комиссию EFM: Ethernet на первой миле и альянс EFM (EFMA), разработавший стандарт GE (скорость в сети до 1,25 Гбит/с), см. IEEE 802.3ah. Частью этой разработки стала технология ЕР ON - Ethernet PON. Она определяется как оптическая сеть, использующая волновое мультиплексирование WDM трех несущих: 1490 и 1310 нм для прямого и обратного каналов и 1550 нм для дополнительных услуг (КТВ или частных каналов). Физический уровень (EPON PMD) предусматривает интерфейсы класса 1 (расстояние до 10 км) и класса 2 (до 20 км с возможным расширением до 30 км) с одинаковыми коэффициентами разветвления 1:16. EPON использует архитектуру PON по схеме дерева, но внутри дерева PON кадры Ethernet передаются без сегментации и последующей сборки, что делает EPON максимально близким к Ethernet IEEE 802.3. Для взаимодействия центрального и абонентских узлов IEEE разработал протокол многоточечного управления (МРСР) с режимами: инициализации (для обнаружения и регистрации новых узлов ONT) и нормального функционирования (когда используются метод CSMA/CD и дуплексный метод коммутации для GE), для lOGE применяется только дуплексный метод [6].
Сравнительные характеристики технологий PON приведены в табл. 3, а на рис. 5 приведена схема сети PON, где видно, что источником сигнала может быть АТС: PDH (nxEl), SDH (STM-1/4) или Л С (IP-router, Ethernet уровня lGigE и lOGigE), работающие через узел GEPON/10GEPON, 4 сегмента.
Технологии: Metro-Ethernet, EFMF Р2Р, EFMP P2MP (GEPON), Metro-CWDM [6].
Metro-Ethernet - сеть типа дерева с активными узлами-коммутаторами Ethernet с иерархией по скоростям от ЦУ к абонентам: 1000/100 Мбит/с (1000Base-LX, 100Base-FX) и агрегированием трафика, рис. 6а. В перспективе будет использовать lOGE, который уже освоил уровень городских, или метросетей. Оптические сети доступа Ethernet, охватывающие несколько домов, известны как "домовые сети" (IEEE 802.3).
EFMF P2P - версия дуплексной передачи Ethernet на первой миле по одному OB (EFMF) в режиме Р2Р ("точка-точка"), стандарт IEEE 802.3ah; позволяет строить сеть на базе топологии "точка-точка" для дуплексной передачи по одному О В навстречу друг другу на разных длинах волн: 1490 нм и/или 1550 нм в одном и 1310 нм в другом направлении. Оптические мультиплексоры WDM встраиваются в приемопередающие модули. Есть два стандартных решения по скорости: 100 и 1000 Мбит/с. Дуплексная передача по одному О В вдвое сокращает число О В и позволяет строить более экономичную кабельную систему (рис. 66). Типовым является решение, когда в ЦУ устанавливается коммутатор с двумя up-link-портами GE и 24 оптическими портами FE для дуплексной передачи по одному ОВ, а у абонента устанавливается медиаконвертер FE (О/Е).
EFMP P2MP (GEPON) - та же версия дуплексной передачи по одному OB (EFMP), но в режиме Р2МР в рамках IEEE 802.3ah; позволяет передать сигнал абонентским узлам разветвителя по древовидной архитектуре PON, когда ЦУ по одному О В взаимодействует с множеством абонентских устройств Р2МР - "точка-многоточка" (рис. 6в). Стандарт получил название GEPON (Gigabit EPON). Оптические интерфейсы аналогичны тем, что используются в традиционных оптических сетях. Номинальная скорость 1000 Мбит/с GEPON составляет в линии 1250 Мбит/с (при схеме кодирования 8В/10В). GEPON - это ОВ-сеть, использующая WDM на длинах волн 1490 нм для прямого и 1310 нм для обратного каналов. Окно 1550 нм резервируется для добавления услуги аналогового ТВ. Физический уровень GEPON PMD предусматривает два класса интерфейсов: класс 1 для расстояний до 10 км и класс 2 - 20 км при коэффициенте деления 1:16.
Дополнение IEEE 802.3av (2009) к стандарту IEEE 802.3-2008 увеличило скорость ЕР ON до 10 Гбит/с, обеспечив как симметричную (10 Гбит/с в прямом и обратном каналах), так и асимметричную (10 Гбит/с в прямом и 1 Гбит/с в обратном каналах) схемы передачи. IEEE 802.3av определяет 10 Гбит/с EPON RS-подуровень, а также симметричный 10GBASE-PR и несимметричный 10/1GBASE-PRX подуровни физического кодирования (PCS), подуровень подсоединения к физической среде передачи (РМА) и подуровень, зависящий от физической среды (PMD), которые поддерживают симметричную и несимметричную схемы передачи и обратную совместимость с оборудованием, работающим в сетях EPON (GEPON). 10GEPON работает на 10 и 20 км при коэффициентах разветвления 1:32 и 1:16.
Metro CWDM - версия CWDM (разреженного волнового мультиплексирования), позволяющая, используя топологию дерева на одном ОВ (рис. 6г), организовать множество соединений "точка-точка". В ЦУ стоит мультиплексор CWDM, объединяющий все рабочие длины волн, а в промежуточных точках ставят оптические мультиплексоры ввода-вывода OADM на одну длину волны. Допускается кольцевая топология с резервированием. Рек. 694.2 предусматривает использование 18 длин волн (1270-1610 нм), с шагом 20 нм.
Можно выделить 4 категории оптических проводных сетей доступа.
1. FTTB - ОВ до бизнес-абонента - решения для сети доступа по ОВ, подключающей офисы, предприятия, банки, торговые и бизнес-центры, то есть наиболее требовательных к качеству услуг абонентов. Они должны удовлетворять самым высоким требованиям по надежности, функциональности и гибкости управления и предусматривать резервирование, защиту информации и систему контроля качества услуг. Решение FTTB обеспечивает традиционные телефонные услуги и каналы IP для организации выделенных каналов, виртуальных сетей, подключения к Интернету, IP-телефонии и т.п. В зависимости от масштаба У AT С может подключаться через аналоговые каналы FXS или через цифровые потоки Е1. Каналы IP разных абонентов могут отличаться пропускной способностью и гарантиями доступности полосы (требования QoS). Они должны быть симметричными, так как требуемая полоса обратного канала бизнес-абонента часто сопоставима с полосой прямого канала.
2. FTTH - ОВ в дом - ОВ доходит до частного дома, коттеджа или до квартиры в многоквартирном доме.
Решение FTTH для PON приведено на рис. 7 (показана схема развертывания ЦУ), где через WDM передаются 2 оптических потока для передачи по несущей 1550 нм: один - поток КТВ (CATV), принятого в ЦУ со спутника - аналоговый поток ТВ-каналов в полосе 47-862 МГц, другой (по несущей 1490 нм) - агрегированный оптическим терминалом OLT цифровой поток GigE из Интернета и поток каналов nxEl PDH (телефония + данные). Обратный поток от узлов ONT идет на длине волны 1310 нм.
3. FTTB - ОВ до здания или многоквартирного дома. Концепция "ОВ до многоквартирного дома" наиболее интересна для городов. Здесь достигается компромисс между экономичностью и эффективностью. ОВ до квартиры, а не до дома - это более дорогое решение. Оно годится для элитной застройки. Если же терминировать ОВ на большом расстоянии от дома, то возникает проблема с размещением узла MDU (активного устройства для подключения множества абонентов), так как к нему нужно подвести питание, а от него развести витые пары до квартир. Узел MDU сопрягает оптические и электрические интерфейсы и может быть устройством PON-MDU или коммутатором Ethernet с оптическими up-link-интерфейсами и множеством интерфейсов для витых пар.
Литература
Опубликовано: Журнал "Технологии и средства связи" #6, 2012
Посещений: 12898
Статьи по теме
Автор
| |||
В рубрику "Решения операторского класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
