PON (Passive optical network) — технология пассивных оптических сетей.
Распределительная сеть доступа PON основана на древовидной волоконно-кабельной архитектуре с пассивными оптическими разветвителями на узлах, представляет экономичный способ обеспечить широкополосную передачу информации. При этом архитектура PON обладает необходимой эффективностью наращивания узлов сети и пропускной способности, в зависимости от настоящих и будущих потребностей абонентов.
Суть технологии PON заключается в том, что между центральным узлом, обеспечивающим подключение к магистрали (SDH/ATM), и абонентскими узлами создается полностью пассивная оптическая сеть древовидной топологии. В промежуточных узлах дерева размещаются компактные пассивные оптические разветвители (сплиттеры), не требующие питания и обслуживания
История
Специалисты отмечают, что разработка технологии PON началась в 80-х годах прошлого века в лабораториях British Telecom. Спустя несколько лет (в 1987 г.) в Великобритании были проведены тестовые испытания.
Первые шаги по стандартизации технологии PON (passive optical networks) были предприняты 1995 году, когда влиятельная группа из семи компаний (British Telecom, France Telecom, Deutsche Telecom, NTT, KPN, Telefoniсa и Telecom Italia) создала консорциум для того, чтобы претворить в жизнь идеи множественного доступа по одному волокну. Эта организация, поддерживаемая ITU-T, получила название FSAN (full service access network). Много новых членов, как операторов, так и производителей оборудования, вошло в неё в конце 90-х годов. Целью FSAN была разработка общих рекомендаций и требований к оборудованию PON для того, чтобы производители оборудования и операторы могли сосуществовать вместе на конкурентном рынке систем доступа PON. На сегодня FSAN насчитывает 40 операторов и производителей и работает в тесном сотрудничестве с такими организациями по стандартизации как ITU-T, ETSI и ATM форум.
В 1998 г. Международный союз электросвязи (ITU-T) принял предложенную FSAN спецификацию ATM PON (APON) в виде рекомендаций G.983.x, утвердив вскоре и спецификацию Broadband PON (BPON). Начинается строительство пассивных оптических сетей в Японии и США.
В дальнейшем технология PON активно совершенствуется и развивается. Технология APON (G.983.1) предусматривает передачу в сети PON ячеек ATM со скоростью 155 Мбит/с в каждом направлении. В спецификации BPON скорость передачи увеличена до 622 Мбит/с, появляется возможность реализовать широкополосные сервисы, включая доступ по Ethernet и видео.
Развитие Ethernet привело в 2001 г. к началу работы над спецификацией Ethernet PON (EPON) на основе протокола управления множеством узлов (Multi-Point Control Protocol – MPCP). Появляется еще одна разновидность PON — Gigabit PON (GPON). Стандарт предусматривает номинальную скорость передачи 622 Мбит/c или 1,25 и 2,5 Гбит/с. а различного типа (TDM, SDH, Ethernet, ATM), а также развитые механизмы управления и защита на уровне протоколов.
Стандарты
- ITU-T G.983
- APON (ATM Passive Optical Network).
- BPON (Broadband PON)
- ITU-T G.984
- IEEE 802.3ah
- EPON или GEPON (Ethernet PON)
- IEEE 802.3av
- 10GEPON (10 Gigabit Ethernet PON)
Сравнительный анализ трех технологий APON, EPON, GPON
| Характеристики |
APON (BPON) |
EPON |
GPON |
| Институты стандартизации / альянсы |
ITU-T SG15 / FSAN |
IEEE / EFMA |
ITU-T SG15 / FSAN |
| Дата принятия стандарта |
октябрь 1998 |
июль 2004 |
октябрь 2003 |
| Стандарт |
ITU-T G.981.x |
IEEE 802.3ah |
ITU-T G.984.x |
| Скорость передачи, прямой/обратный поток, Мбит/с |
155/155
622/155
622/622 |
1000/1000 |
1244/155,622,1244
2488/622,1244, 2488 |
| Базовый протокол |
ATM |
Ethernet |
SDH |
| Линейный код |
NRZ |
8B/10B |
NRZ |
| Максимальный радиус сети, км |
20 |
20 (>301) |
20 |
| Максимальное число абонентских узлов на одно волокно |
32 |
16 |
64 (128) |
| Приложения |
Любые |
IP, данные |
Любые |
| Коррекция ошибок FEC |
предусмотрена |
нет |
необходима |
| Длины волн прямого/обратного потоков, нм |
1550/1310
(1480/1310) |
1550/1310
(1310/1310) |
1550/1310
(1480/1310) |
| Динамическое распределение полосы |
есть |
Поддержка |
есть |
| IP-фрагментация |
есть |
нет |
есть |
| Защита данных |
Шифрование открытыми ключами |
нет |
Шифрование открытыми ключами |
| Резервирование |
есть |
нет |
есть |
| Оценка поддержки голосовых приложений и QoS |
|
|
|
Принцип действия PON
Основная идея архитектуры PON — использование всего одного приёмопередающего модуля в OLT (optical line terminal) для передачи информации множеству абонентских устройств ONT (optical network terminal в терминологии ITU-T), также называемых ONU (optical network unit в терминологии IEEE) и приёма информации от них.
Число абонентских узлов, подключенных к одному приёмопередающему модулю OLT, может быть настолько большим, насколько позволяет бюджет мощности и максимальная скорость приёмопередающей аппаратуры. Для передачи потока информации от OLT к ONT — прямого (нисходящего) потока, как правило, используется длина волны 1490 нм. Наоборот, потоки данных от разных абонентских узлов в центральный узел, совместно образующие обратный (восходящий) поток, передаются на длине волны 1310 нм. Для передачи сигнала телевидения используется длина волны 1550 нм. В OLT и ONT встроены мультиплексоры WDM, разделяющие исходящие и входящие потоки.
Прямой поток
Прямой поток на уровне оптических сигналов, является широковещательным. Каждый абонентский узел ONT, читая адресные поля, выделяет из этого общего потока предназначенную только ему часть информации. Фактически, мы имеем дело с распределённым демультиплексором.
Обратный поток
Все абонентские узлы ONT ведут передачу в обратном потоке на одной и той же длине волны, используя концепцию множественного доступа с временным разделением TDMA (time division multiple access). Чтобы исключить возможность пересечения сигналов от разных ONT, для каждого из них устанавливается свое индивидуальное расписание по передаче данных c учётом поправки на задержку, связанную с удалением данного ONT от OLT. Эту задачу решает протокол TDMA MAC.
Топологии сетей доступа
Существуют четыре основные топологии построения оптических сетей доступа:
- «кольцо»
- «точка-точка»
- «дерево с активными узлами»
- «дерево с пассивными узлами»
Преимущества и недостатки
Преимущества архитектуры PON:
- отсутствие промежуточных активных узлов
- экономия оптических приёмопередатчиков в центральном узле
- экономия волокон
- лёгкость подключения новых абонентов и удобство обслуживания (подключение, отключение или выход из строя одного или нескольких абонентских узлов никак не сказывается на работе остальных).
Древовидная топология P2MP позволяет оптимизировать размещение оптических разветвителей исходя из реального расположения абонентов, затрат на прокладку ОК и эксплуатацию кабельной сети.
К недостатку можно отнести возросшую сложность технологии PON и отсутствие резервирования в простейшей топологии дерева.
На сегодняшний день существует множество примеров успешного построения масштабных коммерческих проектов на базе PON. Это позволяет оценить потенциал EPON (Ethernet PON)/GPON (Gigabit PON) технологий, которые могут стать в ближайшее время настоящим «мейнстримом» в отрасли.
Alcatel-Lucent, лидер мирового рынка широкополосного доступа, стал первой компанией, разработавшей систему GPON, полностью отвечающую спецификациям FSAN (Full Service Access Network). Решение Alcatel 7342 ISAM FTTU (fiber-to-the-user - оптоволокно до пользователя) поддерживает высокую скорость передачи данных, совместимость и качество услуг (QoS), которые необходимы для успешного внедрения услуг Triple Play. Решение Alcatel отлично подходит для удовлетворения пользовательского спроса на высокоскоростные широкополосные услуги, ориентированные на пользователя, особенно если эти оптические услуги предоставляются по цене, характерной для медных линий. В настоящее время Alcatel реализовала множество (более 85) проектов GPON в разных странах мира, в том числе для таких компаний, как Verizon (США), Ministry of Communications (Кувейт), Jonkoping (Швеция), Singtel (Сингапур), City Cable Shunan Corporation (Япония) и Казахтелеком (Казахстан).
В России с успехом внедряют технологию GPON такие компании как МГТС, Ростелеком и др.
Создание инфраструктуры доступа, которая способна не только эффективно поддержать текущие потребности оператора, но и сформировать надежную основу для успешного развития бизнеса и доставки абонентам мультимедийных услуг, требовательных к полосе пропускания, является сегодня одной из важнейших задач операторов.
Решение Alcatel GPON позволит компаниям-операторам обойти конкурентов и предложить заказчикам самую передовую технологию доступа.
