Автор: Хеминг
Оптоволокно до дома (FTTH)представляет собой тип технологии доступа, при которой сигналы связи передаются из центральной точки непосредственно клиентам по оптоволоконным кабелям. По сравнению с традиционными сетями доступа, основанными на медной-технологии, FTTH предлагает гораздо более высокий уровень пропускной способности и скорости передачи данных, а также возможность передавать данные на гораздо большие расстояния.
Кроме того, в связи с развитием облачных вычислений, сервисов потокового видео, онлайн-игр и устройств «умного дома» значительно возросла потребность в высокоскоростном-широкополосном доступе. Таким образом, FTTH стала наиболее широко-используемой технологией во всем мире для развертывания широкополосной связи следующего поколения.
Оптоволокно в домашнюю архитектуру: PON и AON
Сегодня в сетях FTTH используются две оптоволоконные архитектуры:
Пассивная оптическая сеть (PON)
Активная оптическая сеть (АОН)
Основное различие между двумя архитектурами заключается в том, что сети PON передают данные с помощью пассивных оптических разветвителей, тогда как сети AON используют активную электронику (например, коммутаторы и маршрутизаторы Ethernet) для усиления сигналов данных и управления ими. Эти два типа архитектуры обладают рядом различных характеристик, сильных и слабых сторон и вариантов использования.
Понимание технологии оптоволокна
Чтобы лучше понять сети FTTH, вам следует сначала ознакомиться с технологией оптоволокна. Оптоволоконная технология использует световые лучи, которые движутся по оптоволоконному кабелю в качестве несущей среды для передачи данных. Оптические волокна могут быть изготовлены из стекла или пластика, они обеспечивают чрезвычайно низкое затухание и обеспечивают высокую-возможность передачи данных с высокой пропускной способностью, что делает их предпочтительной средой для большинства современных сетей связи.
Принцип передачи:
Оптические волокна используютполное внутреннее отражениекак концепция передачи. Передача света через сердцевину волокна непрерывно отражает свет от одной границы к другой, обеспечивая тем самым возможность передачи сигналов на большие расстояния с минимальными потерями.
Типы волокон:
Одномодовое волокно (SMF)– Малый диаметр сердцевины (8–10 мкм), работает в одном режиме распространения. Низкое затухание и-характеристики передачи на большие расстояния и высокая-полоса пропускания делают этот тип волокна очень подходящим для применения на больших расстояниях.
Многомодовое оптоволокно-(MMF)– Больший диаметр сердцевины (50 мкм или 62,5 мкм) поддерживает несколько режимов распространения благодаря модовой дисперсии. Многомодовое волокно обычно используется на коротких-расстояниях.
Передача и прием сигнала:
Оптические сигналы передаются и принимаются с помощью оптических передатчиков (лазерных диодов или светоизлучающих-диодов), которые преобразуют электрические сигналы в оптические сигналы. На приемной стороне оптические сигналы преобразуются обратно в электрические сигналы с помощью фотодетекторов.
Ключевые показатели эффективности:
Пропускная способность– Максимальная скорость передачи данных, поддерживаемая оптоволокном
Затухание– Потеря сигнала в дБ/км
Задержка– Время прохождения сигнала от отправителя к получателю.
Пассивная оптическая сеть (PON)
PONэтоточка-к-множеству точекпассивная волоконно-оптическая сеть доступа, не требующая электронных активных устройств между поставщиком и конечными-пользователями. В стандартной конфигурации PONOLT (терминал оптической линии)расположен в центральном офисе, а OLT распределяет оптический сигнал по несколькимОптические сетевые блоки (ONU)илиОптические сетевые терминалы (ONT)через пассивные оптические разветвители.
Как работает система PON:
PON-системы используютМножественный доступ-с временным разделением каналов (TDMA):
Ниже по течению:OLT осуществляет трансляцию на все ONU
Вверх по течению:ONU передают в назначенных временных интервалах
Такая архитектура обеспечивает оптимальное использование оптоволокна при минимальном объеме физического оборудования.
Основные стандарты PON:
GPON (пассивная оптическая сеть с поддержкой гигабитной-скорости)– Определено МСЭ-T и широко используется.
Скорость нисходящего потока: 2,5 Гбит/с, Скорость восходящего потока: 1,25 Гбит/с
Отличная эффективность инкапсуляции с GEM
Расширенное качество обслуживания для услуг передачи голоса, видео и данных
Приложения:Крупные жилые комплексы, мульти-сети широкополосного доступа.
EPON (пассивная оптическая сеть Ethernet)– Стандартизировано IEEE, на основе Ethernet-
Симметрично восходящий и нисходящий поток: 1,0 Гбит/с (опционально 10G-EPON)
Простое управление сетью
Совместимость с существующими сетями Ethernet.
Приложения:Широкополосная связь в городах и сельской местности, развертывание FTTH с учетом-цены
Активная оптическая сеть (АОН)
АнАОНобеспечиваетточка-на-точкаархитектура доступа к оптоволокну от центрального коммутатора/маршрутизатора к каждому конечному пользователю через выделенное оптоволокно с эксклюзивной полосой пропускания и гибким управлением услугами.
Обычно включает технологию Ethernet, легко интегрируемую в существующие сети LAN/WAN.
Может быть развернут как автономная сеть без необходимости использования PON.
Соединение оптоволоконной-точки-точки (P2P):
Центральный офис подключается напрямую к помещению клиента через оптоволокно.
У каждого клиента есть выделенное волокно, обеспечивающее уникальную пропускную способность и гибкость.
Может использовать существующую инфраструктуру Ethernet (DSL/FTTH)
Устраняет общие сети → высочайшая пропускная способность, избыточность и отказоустойчивость
Оптоволоконные соединения-Подключения в P2P:
Плоская патч-панель:Монтаж в пределах стены, несколько оптоволоконных разъемов
Угловая патч-панель:Устанавливается в точке входа, гибкое размещение
Яркая патч-панель:Несколько путей света обеспечивают многоточечный-доступ.
Кросс-соединение:Соединение между сетями или местоположениями, обеспечивающее доступ к общей сети.
Ключевые особенности:
Выделенная полоса пропускания до 10 Гбит/с
Расширенное качество обслуживания и управление трафиком
Простая интеграция с существующей инфраструктурой Ethernet
Общее использование:
Корпоративный широкополосный доступ
Высокопроизводительные-сервисные приложения
Активная оптическая сеть WDM (WDM AON)
Краткое содержание:Назначает выделенную длину волны для каждого пользователя на одном волокне
Ключевые особенности:
Максимальное использование полосы пропускания
Выделенная полоса пропускания на пользователя
Передача-на большие расстояния без дополнительных ретрансляторов
Общее использование:
Крупные предприятия
Взаимосвязь центров обработки данных
Сети доступа на большие-большие расстояния-пропускной способности
Ключевые компоненты:
ОЛТ:Обычно интегрирован в коммутатор Ethernet
ОНУ/ОНТ:Выделенная заделка оптоволокна
Коммутаторы/маршрутизаторы:Пересылка сигнала, усиление, управление сетью
Преимущества:
Выделенная полоса пропускания для каждого пользователя
Гибкое управление сетью и контроль качества обслуживания
Поддерживает передачу-на большие расстояния.
Ограничения:
Более высокая стоимость развертывания, чем PON
Повышенная мощность и обслуживание
Сбой активного устройства может привести к потере обслуживания
Сравнение AON и PON
Сетевая архитектура:
PON: точка-к-многоточке через пассивные разветвители
AON: от точки-до-точки с активным переключением
Пропускная способность:
PON разделяет полосу пропускания
AON обеспечивает выделенную полосу пропускания
Задержка:
PON: низкий, с использованием планирования TDMA.
AON: стабильно, если не выйдет из строя активное устройство
Расстояние передачи:
PON: ~20 км
AON: расширен за счет активного усиления
Стоимость и обслуживание:
PON: снижение капитальных и операционных затрат
AON: выше стоимость, но выше производительность
Проектирование и развертывание сети FTTH
Проектирование сети включает в себя:
Планирование и выбор топологии
Выбор оборудования и планирование мощности
Развертывание, установка и тестирование
Топологии:Звезда, Дерево, Кольцо – у каждого есть компромисс-между стоимостью и надежностью.
Тестирование:Тест OTDR выполняется для каждого волокна, чтобы гарантировать долгосрочную-стабильность
Заключение
АОН:Лучше всего подходит для предприятий, которым требуется высокая пропускная способность, низкая задержка и выделенные сервисные среды.
ПОН:Лучше всего подходит для крупномасштабных-развертываний FTTH в жилых домах, требующих экономичных-сетей и упрощенных операций.
Для большинства городских развертываний FTTHPONявляется наиболее экономичным и масштабируемым решением.АОНпредпочтителен для приложений, требующих гарантированной пропускной способности и расширенного управления услугами.
