4.8. Принцип действия E-PON

Главным отличием сетей E-PON от других технологий пассивных оптических сетей является то, что по оптическому тракту передачи распространяются кадры непосредственно формата Ethernet. Это является также и основным преимуществом технологии, так как это позволяет избежать фрагментации пакетов трафика Ethernet и перепаковывания этих пакетов в ячейки ATM (что и происходит в сетях A/B-PON, G-PON). Наглядно, это преимущество отражено на Рисунке 4.5.

Передача пакетов в сети E-PON осуществляется в двух направлениях: от центрального узла (ЗЛО к абонентским узлам ОСЬ -нисходящий поток и от ОСБ к ОЛО - восходящий поток.

Рисунок 4.5 Преобразования трафика в оптических сетях доступа

Прямой (нисходящий) поток формируется из кадров Ethernet 802.3, передаваемых ОЛО. Затем нисходящий поток проходит через разветвитель 1: N и принимается узлами ОСБ (рисунок 4.6). В стандарте для передачи нисходящего потока используется длина волны 1490 нм. На длине волны 1550 нм возможно организовать широковещательную передачу цифрового видео-потока (кабельное телевидение). Передача данных в прямом потоке аналогична передаче данных в сети Ethernet с общей шиной, когда передаваемый одной станцией сигнал принимается всеми остальными станциями и извлекается ими в соответствии с указанным МАС-адресом назначения.

Рисунок 4.6

Обратный (восходящий) поток формируется потоками данных от различных ОСБ на длине волны 1310 нм (рисунок 4.7). В силу специфики пропускания оптического сигнала разветвителем, данные, отправленные узлом ОСБ, получает только ОЛО. Таким образом, в обратном направлении сеть E-PON аналогична совокупности соединений «точка-точка». Однако в отличие от истинной архитектуры «точка-точка», сеть E-PON нуждается в специальном методе управления, который следил бы за тем, чтобы не было коллизий потоков от разных ОСБ. Поэтому в E-PON, равно как и в любой другой архитектуре ПОС, центральный узел ОЛО должен делить всю полосу обратного потока между всеми ОСБ и выполнять функцию диспетчера, указывая различным ОСБ в какое время разрешена передача.

Реализация в E-PON для распределения полосы обратного потока между ОСБ метода управления обратным потоком на основе механизма множественного доступа с контролем несущей и обнаружением коллизий или конфликтов (CSMA/CD - Carries-Sens Multiple Access with Collision Detection)He эффективна по нижеследующим причинам:

• в размер коллизионного домена в сопоставимом по скорости передачи стандарте Gigabit Ethernet составляет сотню метров, что неприемлемо для сети E-PON с радиусом до 20км;
• управление каналом, основанное на механизме CSMA/CD, не смогло бы гарантировать определенные временные задержки и обслуживать ВРК трафик (голос, видео), иными словами обеспечить требуемый уровень качества передаваемых услуг.

Для обеспечения детерминированной доставки кадров в восходящем потоке нельзя было использовать схему, основанную на механизме разрешения коллизий. Коллизии в нормальном режиме работы, т.е. когда передаются данные, следовало бы полностью исключить. Таким решением стал протокол управления множеством узлов (МРСР). Для работы протокола потребовались дополнительные служебные кадры, которыми обмениваются ОЛО и ОСБ, и которые не выходят за пределы сети E-PON.

Все ОСБ путем передачи служебных кадров синхронизируются по единой временной шкале центрального узла ОЛО. Отправка данных абонентскими узлами осуществляется в разрешенные интервалы времени, длина которых определяется планировщиком расписания на ОЛО. В этих временных интервалах может помещаться один или несколько кадров Ethernet. До тех пор, пока не получено разрешение на отправку временного интервала, ОСБ накапливает кадры, полученные от рабочих станций абонентов.