1.1 Архитектура и технологии ОСД

ОЛО является окончанием ОСД на станционной стороне (станции или узла предоставления услуг). ОЛО обеспечивает стык ОСД со стороны транспортной сети (стык узла обслуживания или предоставления услуг, СУО), и оптический стык в точке П;/Пр (стык пассивной оптической сети, СПО) с ОРС, например, на основе НОС. ОЛО может подключаться к одной или нескольким ОРС Для качественного проектирования таких сложных систем требуется предварительная разработка АСУ ТП и в дальнейшем использование только сертифицированных программ.

На рисунке 1.1 приведены различные варианты организации ОСД, включая:

При построении ОСД на сетях связи России следует учитывать мировой опыт развития: при строительстве в новых районах создавать полностью оптические сети доступа, а в районах с относительно развитой инфраструктурой связи модернизировать есть на базе гибридных волоконно-коаксиальных сетей (ГВКС) или HFC (Hybrid Fibre Coaxial).

Проектирование и строительство ОСД может осуществляться при:

На рисунке 1.2 приведена типовая конфигурация ОСД, которая включает:

ОСБ является окончанием ОСД на стороне абонента (пользователя). Он обеспечивает (непосредственно или на расстоянии) стык ОСД со стороны пользователя (стык сети пользователя, ССГ1) и оптический стык в точке Пд/Пр   (СПО)   с ОРС.   Разновидностью   ОСБ может являться окончание ОСД на стороне пользователя, применяемое в топологии ВвД и непосредственно выполняющее функцию порта пользователя. В этом случае ОСБ является оптическим сетевым окончанием (ОСО). как показано на рисунке 1.1. Характерным для ОСО (ONT - Optical Network Terminal) в отличие от ОСБ является и то, что в нем оканчивается и канал управления системы управления ОСД, т.к. он передается в заголовке ячейки ATM, информационных структур (кадра) СЦИ, Ethernet и др.

ВвД (FTTH) - волокно вводится а дом (помещение индивидуального пользователя)

ВвК (FTTCab) - волокно вводится в кабинет (оффис, учреждение)

ВвЗ (FTTB) - волокно вводится в здание (к группе пользователей)

ВвШ (FTTC) - волокно вводится в распределительный шкаф (перед одним или несколькими зданиями)

ОСО - оптическое сетевое окончание

СО - сетевое окончание

СУО - стык узла обслуживания (пункт доступа ТС или узел предоставления услуг)

ССП - стык сети пользователя

Рисунок 1.1. Варианты построения оптической сети доступа

ОРС обеспечивает средства оптической передачи от ОЛО к пользователям и обратно, как правило, состоит из пассивных оптических компонентов (ПОС) и выполняет следующие функции:

а) обеспечивает прямое оптическое соединение (возможность непосредственного обмена оптическими сигналами между ОЛО и ОСБ);

б) осуществляет оптическое разветвление в нисходящем (от ОЛО) потоке и объединение в восходящем (к ОЛО) потоке при помощи оптических разветвнтелей;
в) обеспечивает возможность оптической многоволновой транспортировки (одновременную передачу по одному и тому же
волокну сигналов на различных длинах волн в обоих направлениях передачи).

ОРС (или ПОС.) обеспечивает один или более оптических трактов между одним ОЛО и одним или более ОСБ. Каждый оптический тракт определяется   между   точками   нормирования   оптического   стыка   на передаче (Пд) и на приеме (Г1р).

Как показано на рисунке 1.2, ОСД является системой между точками нормирования параметров стыка пользователя ССП (Т) и стыка узла обслуживания СУО (V). ОСБ может подсоединяться к ССП через устройство сопряжения (УС) при реализации ГВКС, т.е. при передаче на последнем участке ОСД по цифровой абонентской линии по медным жилам. Для этого случая на рисунке 1.2 добавлена точка нормирования параметров стыка (а) между ОСБ и УС (или AF - Adaption Function).

На ОСД должны быть предусмотрены точки доступа для оптических измерений и контроля. Эти точки могут быть расположены п ОЛО, ОСБ/ОСО, ОРС/ПОС. Должно быть обеспечено сопряжение с системой управления электросвязи, через стык типа Q3, как показано на рисунке 1.2.

На рисунке 1.3 показана структурная схема ОРС (ПОС). Сплошная линия обозначает одно или более оптических волокон. Пунктирная линия обозначает дополнительные резервные волокна.

Рисунок 1.2 Типовая конфигурация оптической сети доступа

Рисунок 1.3 Структурная схема оптической распределительной сети

Два направления оптической передачи в ОРС/ПОС определяются следующим образом:

При передаче в нисходящем и восходящем направлениях могут использоваться одно и то же волокно и те же компоненты или разные волокна и компоненты.

Если для реконфигурации ОРС/ПОС требуются дополнительные соединители или другие пассивные устройства, они должны располагаться между точками П„ и П„, а их затухание следует \читывать при любых расчетах оптических потерь.

На рисунке 1.3 обозначены следующие оптические стыки:

1. Осн, Осв — оптический стык в точке нормирования Пр/П, между ОСБ и ОРС/ПОС для нисходящего и восходящего направлений соответствен! го;
2. Q;m, Олв - оптический стык в точке нормирования Пл/Пр между

ОЛО   и   ОРС/ПОС   для   нисходящего   и   восходящего   направлений соответственно.

ОРС должна обеспечивать предоставление любой из предполагаемых услуг без необходимости проведения обширных изменений самой ОРС/ПОС. Это требование влияет на свойства пассивных оптических компонентов, которые входят в состав IIOC. Ряд важных требований, непосредственно влияющих на оптические свойства 110C, определяются следующим образом:

прозрачность по оптической длине волны: устройства, такие как оптические разветвители, которые не предназначены для выполнения функции выбора по длине волны, должны обеспечивать передачу сигналов на любой длине волны в диапазонах 1310 нм и 1550 нм;

обратимость изменение направления на обратное входных и выходных портов не должно вызывать значительных изменений оптических потерь компонентов ПОС;

совместимость с волокном: все оптические компоненты должны быть совместимы с одномодовым кабелем, хотя на НОС возможно применение и мпогомодового кабеля.

Для увеличения перекрываемого затухания в оптическом тракте ОСД могут применяться оптические усилители. Пример использования ОУ в составе оптического тракта ОРС в нисходящем направлении показан на рисунке 1.4. Как показано на рисунке, в общем случае могут применяться три типа ОУ:

1. ОУ, - оптический усилитель передачи (booster);
2. ОУ2 - оптический усилитель приема (preamplifier);
3. ОУз - промежуточный усилитель (line amplifier).

Использование   ОУ   позволяет   компенсировать   дополнительные потери в птическом тракте, характерные для ОСД, которые связаны с большим количеством ответвлений части мощности оптического излучения в оптических разветвителях (ОР). ОУ рекомендуется станавливать в одном помещении (или месте размещения) с другим оборудованием ОСД, например, ОУ; вместе с оборудованием ОЛО, а ОУт вместе с оборудованием ОСБ, что позволит более рационально решать вопросы электропитания и технического обслуживания.

Допустимые  потери  оптического тракта ОСД определяются  как потери между точками Пд/'Пр и Нр/Пд (рисунок  1.3). Они включают в основном, километрические потери на затухание в оптическом волокне и   потери   в   пассивных   оптических   компонентах   ГЮС   (оптические разъемные соединители, сростки, оптические разветвители. и т.д.).

Рисунок 1.4 Пример использования ОУ в ОРС

Расчет  потерь  в ОРС определяется между точками оптических стыков Пд/Пр на стороне ОСБ и ОЛО (показаны на рисунках 1.3 и 1.5) Физический уровень оптических стыков Осн/Осв и Олп/Ол,, (см. рисунок 1.3) может определяться для одного или более оптических волокон. При этом важными характеристиками ОСД являются:

На рисунке  1.5 приведена схема оптического тракта ОРС между ОЛО и ОСБ, состоящего из Р участков ОРС. Каждый j-тый участок включает оптическое волокно протяженности Lj с пассивными оптическими компонентами:

оптический разветвитель с отношением разветвления: hj : nj (1г(>1,П;> 1 );

Kj оптических соединителей разъемных (соединителей);

ту оптических соединителей неразъемных (сростков).

Потери   Aj   (дБ)   на   каждом   j-том   участке   ОРС   определяется следующим выражением:

Aj= ctpCKj + aOBLj + mjaHC + anH – lOlg*l/ ni

где: apc (дБ) - потери в разъемном соединителе;

а0„(д1з/км) - километрическое затухание в оптическом волокне;

«пс(дБ) - потери в сростке;

«вн(дБ) - вносимые потери в разветвителе;

I Olg—   (дБ) — потерн в разветвителе на разветвлении.

Число сростков на j-том участке ОРС определяется следующим образом (см. Рекомендацию МСЭ-Т G.982):

где: mdj - среднее число планируемых сростков па единицу длины ОВ на этапе проектирования и сооружения ОРС (между строительными длинами кабеля);

m,-j - среднее число сростков на единицу длины ОВ из-за ремонта в кабеле на этапе эксплуатации ОРС;

maj — число дополнительных планируемых сростков при соединении оптических трактов с оборудованием ОСЬ (если это имеет место на j-том участке) на этане проектирования и сооружения (развития) ОРС.

В целом оптический тракт ОРС состоит из:

- оптического волокна суммарной длины

Суммарное отношение разветвления для всего оптического тракта

Выбор конкретной топологии ОСД, основанной на архитектуре сети доступа на стороне абонента типа ВвШ, ВвЗ и/или ВвД и архитектуре (или комбинации архитектур) ОРС/ПОС при конкретном проектировании, должен осуществляться с учетом нижеследующих факторов:

Рисунок 1.5 - Схема оптического тракта ОРС между ОЛО и ОСБ

• возможность подключения новых абонентов к существующим и будущим сетям связи для быстрого и гибкого обеспечения универсального доступа к услугам связи;
• величина расстояния между ОЛО и ОСБ;
• потребность в оптических трактах с разной пропускной способностью, позволяющих при существующей технологии предоставлять все более изменяющийся набор услуг;
• надежность и доступность;
• питание оптических сетевых блоков;
• емкость кабеля;
• безопасность;
• эксплуатация и техническое обслуживание;
• снижение вносимых инвестиций и эксплуатационных расходов и т.д.

Архитектура ОРС/ПОС может быть типа точка-к-многим точкам и T04fCa~K-TG4KC.

Архитектура точка-к-точке предоставляет каждому абоненту отдельное волокно оптического кабеля.

Архитектура точка-к-многим точкам используется при значительном удалении абонента или абонентов от узла предоставления услуг. В этом случае по одному волокну оптического кабеля передается групповой абонентский поток, который разделяется в точке распределения на индивидуальные абонентские потоки, передаваемые далее абонентам по отдельным волокнам оптического кабеля.

При реализации архитектуры ОРС/ПОС точка-к-многим точкам можно использовать древовидную структуру, шину, кольцо и их комбинации.

История развития технологии НОС началась весной 1995 г., когда группа из семи крупных операторов основала консорциум FSAN (Full Service Access Networks), главной целью которого стала разработка основ для стандартизации этой технологии и активное выведения ее на рынок. В настоящее время при активном участии этого консорциума были определены несколько разновидностей ПОС (таблица 1.1).

A-PON - самый первый вариант технологии, основанный на использовании протокола ATM. Скорость нисходящего непрерывного потока ATM в технологии A-PON достигает 155 Мбит/с. Позже стандарт был усовершенствован: увеличена скорость передачи (622 Мбкт/с), реализовано динамическое распределение ресурсов полосы пропускания и т.п. Для того чтобы название стандарта более полно отражало сущность обновленной технологии, консорциум принял решение ввести новое наименование - Broadband PON (B-PON). Технология B-PON, стандартизованная МСЭ, реализует помимо традиционных ВРК-услуг большое количество широкополосных услуг, включая доступ Hthernet и трансляцию аналогового и цифрового видео. Недавно консорциум FSAN, продолжающий работы по стандартизации высокоскоростных (свыше 1 Гбит/с) сетей PON, предложил новое решение для построения оптических сетей доступа - G-PON (Gigabit PON). Данная технология, обладающая очень высокой производительностью, стандартизована МСЭ и предназначена для реализации мультисервисных услуг, причем не только на базе протокола IP, но и на основе ВРК.

Таблица 1.1 Технологии ПОС

В одном волокне сетей PON для нисходящего и восходящего потоков задействуются разные длины волн (метод WDM). Теоретически могла бы использоваться и одна длина волны, но, во-первых, две частоты обеспечивают лучшую оптическую изоляцию между передатчиком и приемником, а во-вторых, при задействовании двух частот можно применять недорогие планарные лазеры, которые позволяют значительно снизить стоимость всей системы.

Когда в 1995 году консорциум FSAN разрабатывал технологии создания мультисервисиых сетей доступа, то для решения задачи обеспечения множественного доступа по одному волокну была взята технология ATM, обеспечивающая транспорт мультисервисиых услуг и высокое качество. Планировалось использовать данный транспортный протокол для построения локальных, городских и магистральных сетей. На сегодняшний день в пассивных оптических сетях ATM используется при построении сетей доступа на технологиях A-PON, B-PON и G-PON. Во   времена  создания  ATM   использование  технологии  Ethernet для транспортировки мультисервисных услуг с требуемым уровнем качества не представлялось возможным. Ethernet не мог составить конкуренцию ATM в обеспечении качественных мультисервисных услуг по простой причине: в основе протокола Ethernet лежал недетерминированный механизм случайного доступа с разрешением коллизий, допускающий непредсказуемые задержки.

Однако, сегодня ситуация резко изменилась в пользу протокола Ethernet. Рассмотрим основные изменения, повлиявшие на возможность использования протокола Ethernet в мультисервисных сетях доступа:

Таким образом, на сегодняшний момент решения на основе Ethernet стали наиболее универсальными и прочно вошли в повседневную жизнь. По мере того, как Ethernet усовершенствовался новыми стандартами и решениями, оправданной стала идея использования технологии пассивных оптических сетей доступа в рамках стандарта IEEE 802.3.

В 2000 году была создана специальная комиссия EFM (Ethernet in the first mile - Ethernet на первой миле), получившая код IEEE 802.3ah. Эта комиссия была создана для решения задачи построения архитектуры сети PON, наиболее приближенной к сетям Ethernet, то есть разработать Ethernet PON (E-PON) в рамках стандарта ШЕЕ 802.3. Дополнительно существенное влияние на работу этой комиссии оказал созданный позже (в 2001 году) альянс EFMA (Ethernet in the first mile alliance). Если EFM больше концентрировался на технических вопросах и разработке стандарта в рамках IEEE, то EFMA преимущественно изучал индустриальные и коммерческие аспекты использования новой технологии. В 2004 году был утвержден стандарт IEEE Std 802.3ah-2004, в котором было стандартизировано решение EFMP (EFM PON) для сетей доступа. EFMP - решение, основанное на соединении «точка-многоточка» по оптическому волокну. Это решение получило название E-PON.

Предыдущая   Содержание   Следующая