Телекомунікаційні системи та мережі. Том 1. Структура й основні функції.  /  Зміст  /  Розділ 6. Методи доступу   /  Тема 6.4. Оптичні технології в мережах доступу

Зміст:

6.4.1. Оптичні технології в мережах доступу

Технології оптичної передачі в мережі доступу поділяються на активні та пасивні.

Активна оптична технологія базується на різних мультиплексорах (PDH, SDH, ATM), кільцевих і лінійних конфігураціях з гарантованим захистом трафіка. Приклад такої конфігурації наведено на рис. 6.4.1.

Рис. 6.4.1. Приклад схеми мережі доступу із застосуванням активної оптичної технології

Це рішення має високу вартість інтерфейсів користувачів, оптичних інтерфейсів і обладнання мультиплексорів виділення/введення (ADM SDH) синхронної цифрової ієрархії. При цьому гарантується захист всього трафіка мережі доступу у разі пошкодження будь-якої ділянки волоконно-оптичної лінії або лінійного інтерфейсу.

Значно більшого застосування набули технічні рішення з пасивними волоконно-оптичними мережами (рис. 6.4.2), призначеними для широкосмугової передачі (Broadband Passive Optical Network, B-PON).

Рис. 6.4.2. Приклад мережі доступу з PON:
OLT (Optikal Line Terminal) — оптичне лінійне закінчення; ONU (Optikal Network Unit) — оптичний мережний блок (доступу); NMS (Network Management System) — система управління мережею; EMS (Element Management System) — елемент системи управління

ITU-T розробив низку рекомендацій щодо пасивної волоконно-оптичної технології для мереж доступу. Це Рекомендації:

  • G.983.1 (1998 р.) — специфікація швидкостей 155 Мбіт/с і 622 Мбіт/с;
  • G.983.2 (2000 р.) — специфікація обладнання контролю й управління мереж доступу;
  • G.983.3 (2001 р.) — розподіл хвиль оптичного діапазону для мультиплексування декількох хвиль у PON;
  • G.983.4 (2001 р.) — динамічне призначення смуги частот для сигналів;
  • G.983.5 (2001 р.) — дублювання функцій лінійної передачі в мережі доступу;
  • G.983.7 (2001 р.) — специфікація управління і контролю обладнання з динамічним призначенням смуги частот;
  • G.984 (1-4) (2001 р.) — визначили можливості управління PON. Загальну архітектуру B-PON подано на рис. 6.4.2.

У цій схемі центральним елементом є точка оптичного розгалуження. В найпростішому виконанні це пасивний оптичний дільник, у якому потужність сигналу ділиться рівномірно між тими волокнами, що виходять, тобто

де n — число волокон, що виходять з роздільника.

При радіусі дії PON близько 20 км максимальна кількість розгалужень має бути не більше 32 за визначенням ITU-T (Рекомендація G.982), що обумовлено можливостями енергетичного потенціалу оптичної передачі, тобто потужністю передавача, чутливістю приймача, загасанням скловолокна на різних довжинах хвиль, загасанням пристроїв розділення потужності тощо.

Для ефективного використання ділянки доступу PON між OLT і ONU запропоновано декілька варіантів рішень щодо передачі оптичних сигналів:

  • передача синхронна цифрових циклів з певними часовими позиціями для ONU (рис. 6.4.3) на одній частоті;
  • передача асинхронних транспортних мод (ATM) з адресами для ONU (рис. 6.4.4);
  • передача і прийом синхронна й асинхронна на різних оптичних частотах, наприклад, передача 1550 нм, прийом 1310 нм;
  • передача і прийом сигналів кожному (від кожного) ONU на своїх окремих частотах при використанні замість оптичного розгалужувача оптичного фільтра з підсилювачем і двома окремими волокнами передачі і прийому (рис. 6.4.4);
  • передача і прийом оптичних пакетів, складених з часових пакетів на різних довжинах хвиль (рис. 6.4.5) і в одному або різних волокнах з використанням оптичного пакетного розгалужувача. В будь-якому з варіантів передачі в B-PON потрібна синхронізація цифрових закінчень ONU. Ця синхронізація має бути забезпечена єдиним високостабільним тактовим генератором. Окрім того, у напрямі кожного ONU повинні слідувати часові або частотні позиції сигналів для контролю й управління.

Рис. 6.4.3. Синхронна передача циклічних групових сигналів у PON:
а — синхронний метод передачі з розділенням у часі TDM (Time Division Multiplexing); б — метод синхронного доступу з розділенням у часі передаваних часових груп (слотів) TDMA (Time Division Multiplexing Access)

Рис. 6.4.4. Передача в PON потоку чарунок ATM, що розділяються адресами заголовків і послугами всередині кожного потоку на ONU

Рис. 6.4.5. Передача в PON з використанням частотного і просторового розділення сигналів мережі доступу

Рис. 6.4.6. Передача в PON з використанням частотно-часових пакетів сигналів мережі доступу:
а — передача в PON частотно-часових пакетів; б — доступу в PON частотно-часовими пакетами

У масштабних проводових мережах доступу, що покривають великі території, можливе комбіноване використання всіх розглянутих методів побудови мережі та передачі даних.