Najwyższa Jakość I Najnowsza Technologia

cennik

      O firmie      Oferta      Usługi      Technologie      Sklep

PON - Pasywne Sieci Optyczne

Szybki rozwój sieci teleinformatycznych w ostatnim dziesięcioleciu spowodował znaczący wzrost ilości transmitowanych danych. Międzynarodowe sieci szkieletowe obsługują olbrzymie przepływności, jednak rozwój sieci teleinformatycznych następuje nierównomiernie. Od lat krytycznym punktem jest tzw. łącze ostatniej mili, pomiędzy końcowym węzłem sieci WAN i siecią lokalną LAN. Przepływności uzyskiwane w tym fragmencie sieci są często nieadekwatne do przepływności zarówno sieci LAN jak i szkieletu WAN powodując efekt „wąskiego gardła”. Od rozwiązania tego problemu zależało będzie tempo rozwoju usług teleinformatycznych dla klienta końcowego, dlatego poświęca się mu obecnie znaczną uwagę.

Pierwszym stadium rozwoju masowej transmisji cyfrowych danych było upowszechnienie usług opartych na wykorzystaniu istniejącej infrastruktury telefonicznej POTS dla technologii ISDN oraz xDSL. Przepływności rzędu E1, czyli 2Mb/s wydają się wystarczające dla jednotorowej transmisji danych, jednak jeśli rozważymy integrację wielu usług w jednym łączu taka przepływność jest niewystarczająca. Nowoczesne rozwiązania telekomunikacyjne najczęściej wskazują na integrację „wielkiej trójcy” VVD – Voice, Video & Data. Żadna z rozpowszechnionych obecnie technologii w łączach ostatniej mili nie pozwala na jednoczesne zintegrowanie usług transmisji głosu VoIP, obrazu VoD i danych na wymaganym poziomie. Szerokie pasmo transmisji i zasięg od 500m do kilku kilometrów są niemożliwe do uzyskania na łączach opartych o okablowanie miedziane. Nowa technologia musi być oparta na łączach optycznych. Projektanci nowych łączy stają przed wyborem koncepcji technologicznej – sieć aktywna lub sieć pasywna. Oba rozwiązania mają swoje wady i zalety. Sieć aktywna realizowana jest za pomocą przełączników światłowodowych Ethernet lub ATM i przypomina rozwiązania stosowane w sieciach LAN. Sieć pasywna oparta jest na nieco innych założeniach.

Informacje ogólne

Pasywna sieć optyczna (PON) przewiduje stosowanie urządzeń aktywnych (czyli wymagających jakiegoś rodzaju zasilania) tylko w końcowych węzłach sieci. Dystrybucja danych pomiędzy nimi odbywa się wyłącznie za pomocą elementów pasywnych – światłowodów i rozgałęźników. Topologia przyjmuje postać drzewa.

W skład sieci PON wchodzą:

• urządzenie dystrybucyjne OLT (Optical Line Termination),
• urządzenia zakańczające sieć optyczną u odbiorców ONT (Optical Network Termination),
• urządzenia zakańczające sieć optyczną w lokalnym punkcie dystrybucyjnym ONU (Optical Network Unit).

ONU stosuje się gdy sieć optyczna dochodzi do rejonu odbiorców, natomiast końcowe połączenie odbywa się za pomocą okablowania miedzianego. Maksymalny zasięg sieci PON wynosi 20km.

Standardy PON

Zastosowanie sieci PON dla transmisji zintegrowanych usług szerokopasmowych opracowane zostało w standardzie ITU-T G.983.x. Standard ten określany jest jako BPON (Broadband PON) i normuje sposoby transmisji danych oraz przepływności.

BPON dopuszcza maksymalnie 32 rozgałęzienia na jedno łącze, czyli jeden OLT może obsługiwać do 32 ONU/ONT. Koncepcja sieci PON wymusiła zastosowanie specjalnych protokołów transmisji, gdyż łącze downlink „pobieranie danych” i uplink „wysyłanie danych” odbywają się na innych zasadach. Początkowo w kierunku dosyłowym przewidziano przepływność 622 Mb/s, zaś w kierunku zwrotnym 155 Mb/s. Dalszy rozwój standardu zwiększył przepływności do wartości odpowiednio 1,2 Gb/s i 622 Mb/s. Pasmo to dzielone jest pomiędzy wszystkich odbiorców. Dostępne są protokoły QoS sterujące pasmem w zależności od obciążenia sieci, jak również proste rozwiązania przydzielające pasmo na sztywno.

Transmisja w sieciach BPON

Zasada transmisji w sieciach BPON jest wypadkową połączenia kilku technologii: CWDM, TDM oraz TDMA.

CWDM (Coarse Wave Division Multiplexing) to uproszczona technologia multipleksacji sygnałów z podziałem długości fali (częstotliwości) w jednym włóknie światłowodowym. W BPON stosuje się 3 kanały:

TDM (Time Division Multiplexing) to multipleksacja sygnałów z podziałem czasowym. Każdemu kanałowi przyporządkowana jest szczelina czasowa o określonej długości przez którą transmituje dane. W technologii BPON TDM stosuje się do przesyłania danych w kanale dosyłowym. Pakiety przeznaczone dla różnych odbiorców ONT są oznaczane identyfikatorami odbiorców i transmitowane szeregowo w trybie rozgłoszeniowym.

Każde zakończenie sieci ONT otrzymuje wszystkie pakiety wysłane przez OLT. Na podstawie identyfikatora odbiorcy stwierdza które pakiety są adresowane do niego, a które należy odrzucić. Tryb rozgłoszeniowy sieci dosyłowej jest pewną wadą sieci PON, gdyż niekorzystnie wpływa na bezpieczeństwo danych. Stosuje się co prawda szyfrowanie danych, jednak jest to mniej bezpieczne rozwiązanie od stosowanego w sieciach aktywnych, gdzie dane są wysyłane tylko do medium odbiorcy.

TDMA (Time Division Multiple Access) czyli wielokrotny dostęp za pomocą szczelin czasowych. Ta technologia jest stosowana do przesyłania danych w kanale zwrotnym. Udostępnianie szczelin czasowych jest realizowane przez OLT, które wysyła znacznik do konkretnego ONT od którego oczekuje transmisji przez okres czasu wyznaczony wielkością szczeliny czasowej. Możliwe jest sztywne przydzielanie szczelin czasowych, bądź dynamiczne w zależności od natężenia ruchu. OLT otrzymuje wszystkie wysyłane przez ONT pakiety danych, a na podstawie identyfikatorów nadawców sortuje dane i wysyła odpowiedzi.

Typy sieci BPON

Istnieje obecnie kilka typów sieci BPON:

Wnioski

Rozwiązanie problemu ostatniej mili wraz z integracją usług VVD to główne zalety technologii BPON. Najpoważniejszą wadą jest słaby poziom bezpieczeństwa przesyłanych danych. Jeśli chodzi zaś o porównanie kosztów instalacji i zarządzania systemami BPON i siecią aktywną nie ma jednoznacznej odpowiedzi. Zwolennicy PON mówią o niższych kosztach zarówno instalacji jak i eksploatacji, co nie zmienia faktu iż urządzenia aktywne OLT i ONT ze zintegrowaną obsługą CWDM są kosztowne. Należy odpowiednio zaprojektować sieć, dobrać odpowiedni układ rozgałęźników a także zapewnić określoną ilość odbiorców. Przy ilości odbiorców nieznacznie przekraczających wielokrotność 32 trzeba instalować nową jednostkę OLT co znacząco podnosi koszty. Sieci PON są jednak z pewnością ciekawą alternatywą dla aktywnych rozwiązań opartych na przełączanym ethernecie.

mgr inż. Maciej Kwaśniewski