1.2. Пассивные оптические сети bpon и gpon
Оптические сети можно разделить на два класса – активные и пассивные. Между узлом доступа и оконечным пользовательским оборудованием активной сети имеется какое-либо активное оборудование (например, регенератор или коммутатор). В пассивной сети активное оборудование отсутствует, то есть сеть состоит только из пассивных компонентов. Обычно используются следующие виды пассивных компонентов (не считая оптического волокна): волоконно-оптические соединители, разветвители и мультиплексоры WDM.
Обычно вместо полного названия «пассивная оптическая сеть» используется аббревиатура PON (Passive Optical Network). Общая структура сети PON представлена на рис. 1.4. Активное оборудование в центральном офисе или на узле доступа называется оптическим линейным терминалом (Optical Line Terminal - OLT), а оборудование на абонентском узле – оптическим сетевым устройством (Optical Network Unit - ONU). Некоторые из услуг связи, обычно предоставляемых сетями PON, также показаны на рис. 1.4.
Рис. 1.4. Общая структура сети PON.
В подавляющем большинстве сетей PON связь организуется по одному волокну. Комплект оборудования OLT на узле доступа обслуживает одно магистральное волокно, которое распределяется между несколькими пользователями с помощью волоконно-оптического разветвителя. Коэффициент разветвления может достигать 64, в этом случае один комплект оборудования OLT обслуживает 64 комплекта оборудования ONU. Один комплект оборудования ONU также может обслуживать нескольких пользователей. Передача данных в прямом и обратном направлениях осуществляется на разных длинах волн, что позволяет объединить оба направления в одном волокне. Направление от центрального узла к абонентскому называют направлением нисходящего потока, а противоположное направление - направлением восходящего потока.
Тип сети PON обозначается дополнительной буквой перед аббревиатурой PON. Наиболее распространенными сетями PON являются:
APON (ATM PON - пассивная оптическая сеть, использующая технологию ATM),
BPON (Broadband PON – широкополосная пассивная оптическая сеть),
GPON (Gigabit-capable PON - пассивная оптическая сеть, обеспечивающая гигабитные скорости передачи данных),
EPON (Ethernet PON - пассивная оптическая сеть, использующая технологию Ethernet).
Сетям APON, BPON и GPON посвящены отдельные рекомендации ITU-T, сеть EPON описана в стандарте IEEE 802.3ah (Ethernet для «последней мили»). В настоящее время сеть APON практически утратила свое значение, и на смену ей пришла сеть BPON. Поэтому сети APON в данной книге не описаны. Краткие сведения о сетях BPON и GPON приведены в параграфах 1.2.1 и 1.2.2. Наиболее перспективная и многообещающая сеть EPON, а также другие Ethernet-технологии для сетей доступа описаны в параграфе 1.3.
1.2.1. Сеть bpon
Сетям BPON посвящены рекомендации ITU-T G.983.1…G.983.5. Сеть BPON основана на технологии ATM, но поддерживает также аналоговую передачу видеосигналов. Наиболее важными характеристиками сети BPON на физическом уровне (1 уровень модели OSI) являются:
Скорости передачи: 155,52, 622,08 и 1244,16 Мбит/с в направлении нисходящего потока и 155,52 и 622,08 Мбит/с в направлении восходящего потока.
Длины волн:
o ATM: 1260…1360 нм в направлении восходящего потока и 1480…1500 нм в направлении нисходящего потока,
o Дополнительные цифровые услуги: 1539…1565 нм (например, DWDM),
o Видео: 1550…1560 нм в направлении нисходящего потока.
Виды трафика: цифровой в обоих направлениях и видео в направлении нисходящего потока.
Число волокон: 1 или 2.
Максимальный коэффициент разветвления: 32, ограничен затуханием в пассивной сети.
Затухание в пассивной сети между OLT и ONU с учетом всех причин (волокна, соединители, разветвители и т.д.:
o Класс A: 5…20 дБ,
o Класс B: 10…25 дБ,
o Класс C: 15…30 дБ.
Максимальное расстояние: 20 км.
Классы A, B и C определены в рекомендации ITU-T G.982.
На рис. 1.5 показана схема сети BPON, в которой кроме трафика ATM передаются также аналоговые и цифровые (DVB-C) телевизионные сигналы.
Рис. 1.5. Сеть BPON, предоставляющая услуги передачи телевизионных сигналов.
Канальный уровень (2 уровень модели OSI) в сети BPON называется уровнем конвергенции передачи (Transmission convergence), в дальнейшем он разделяется на два подуровня. Уровень конвергенции передачи выполняет не только задачи протокола ATM, но и задачи управления трафиком. Например, он выдает оборудованию ONU разрешения (так называемые гранты) на отправку пакетов. Оборудование ONU может посылать пакеты только в течение выделенного ему интервала времени (time slot). Сеть PON имеет следующую важную особенность: в направлении нисходящего потока она имеет топологию точка-многоточка, а в направлении восходящего потока – точка-точка. Трафик соединений точка-точка требует строгого контроля.