Как работает технология PON

 

Рассказываем о том, что собой представляет технология PON и каковы ее особенности. Также из статьи вы узнаете о структуре такой сети, видах и ключевых преимуществах технологии, а еще — особенностях тестирования.

 

Эта технология позволяет решить проблему, которая стоит перед ВОЛС, а именно — задачу последней мили. Пассивная волоконно-оптическая сеть позволяет предоставить максимально быструю передачу сигнала для абонентов, как индивидуальных, так и корпоративных, с минимумом расходов.

Чтобы построить сеть PON, применяется топология под названием точка — многоточка, которая создается по древовидной структуре. Существует специальное оборудование PON, которое состоит из:

1. Центрального узла — представлен оптическим линейным терминалом (OLT). Этот модуль отвечает за прием и передачу сигнала.
2. Удаленных узлов — ONT или абонентских терминалов.
3. Сплиттеров — оптических разветвителей/делителей. Они располагаются между промежуточными узлами и представляют собой компактные девайсы, которые не требуют специального обслуживания и не нуждаются в питании.

Один линейный терминал — главный узел, дает возможность передавать данные большому количеству абонентских узлов, которое зависит от мощности и пропускной способности OLT. Так, один сегмент ВОЛС может охватить максимум 32 ONT в пределах 20 километров. Количество абонентских узлов может увеличиться в четыре, а диапазон действия — в три раза. Однако отметим, что такое количество обеспечивают подвиды технологии — EPON / BPON и GPON соответственно. О них мы расскажем чуть ниже. При этом один абонентский узел, который рассчитан на офисное или же жилое здание, способен предоставить доступ к сети нескольким сотням пользователей.

Удобно и то, что если один абонентский терминал сломается или отключится, это не повлияет на работу остальных ONT. Это дает возможность локализовать неполадку и быстро ее исправить. Да и в целом такая топология и структура экономит бюджет.

Данные в пассивной сети передаются по одному волокну. При этом скорость распределяется между абонентами в зависимости от их нужд. Бывает, что используют пару волокон, а не одно. Это необходимо для резервирования.

Примечание: поток от OLT на ONT идет на длине волны 1490 нм, если же необходимо передавать видео, то на длине 1550 нанометров. Он называется downstream — нисходящий. Восходящий же поток, который поступает от абонентов, работает на длине волны 1310 нм. Он еще называется upstream. При этом используется протокол TDMA. Другими словами, реализуется возможность множественного доступа с временным разделением.

 

Центр сети — OLT, может оснащаться такими интерфейсами, как АТМ, а также гигабитным LAN и SDH (STM-1). Они нужны, чтобы подключаться к магистральным линиям.

Что касается ONT, то они могут оснащаться такими портами, как:

• LAN стандарта 10/100Base-TX,
• ATM — E3, DS3, STM-1c,
• FXS — 2-16 интерфейсов для аналоговых устройств,
• E1.

Также абонентские терминалы могут оснащаться цифровыми портами для передачи видео.

В таблице мы показали разные пассивные оптические сети. Они отличаются техническими параметрами.

 

Вид	Стандарт	Полоса пропускания downstream и upstream
APON	G.983	155 Мбит/сек
BPON	ITU G.983	622 Мбит/сек
EPON (GEPON)	IEEE 802.3ah	1,244 Гбит/сек
GPON	ITU G.984.6	2,488 и 1,244 Гбит/сек соответственно

 

Примечание: как уже говорилось выше, для сетей типа BPON и EPON на один линейный терминал можно подключить максимум 32 абонентских девайса, а для GPON — до 64, а то и в два раза большее количество ONT. При этом для первых двух видов показатели затухания сигнала составляют 26 дБ, а данные могут передаваться максимум на 20 километров. Тогда как технология gpon обеспечивает большую дистанцию передачи информации — до 60 километров. Затухание у такой сети меньше — 22 дБ.

Экономия на оборудовании и волокне. Нужен только один главный терминал на сегменте, который простирается на дистанцию до 20-60 километров. При этом по 1 волокну данные могут передаваться максимум на 128 узлов абонентского типа, в зависимости от типа технологии.

• Быстрая передача данных — до 2,488 Гбит/сек.
• Высокая степень отказоустойчивости и удобство эксплуатации: промежуточные узлы сети включают лишь сплиттеры, которые не нуждаются в обслуживании.
• Достойная масштабируемость — благодаря своей топологии и структуре технология позволяет довольно бюджетно подключать новых пользователей. Кроме того, можно резервировать хоть отдельных абонентов, хоть всех разом.
• Информация передается в виде АТМ-ячеек, что позволяет предоставлять пользователям необходимый им уровень сервиса.
• Доступна работа в разных режимах: симметричном и несимметричном.

Как правило, сеть тестируют, чтобы узнать реальные показатели затухания в протянутой между главным терминалом и абонентским девайсом линии. И если показатели выше, чем рассчитывал мастер, то при помощи тестов необходимо выявить местоположение участка неисправности.

Чтобы измерить затухание, необходимо воспользоваться простым оптическим тестером. А вот чтобы найти место неисправности, нужен оптоволоконный рефлектометр.

Важные нюансы:

• Желательно проводить измерения на действующей сети и не отключать абонентов, разве что только на тестируемом участке.
• Подобные тесты проводятся на нерабочей длине волны — 1625 нанометров.
• Диагностика выполняется с применением волновых мультиплексоров и фильтров. Это необходимо, чтобы излучение от измерительных приборов не давало помех.

По поводу фильтров: их устанавливают перед каждым ONT. А чтобы можно было тестировать сеть и не отключать ее, то следует заранее установить как мультиплексоры, так и фильтры.

 

Тут нужен тестер ВОЛС, который работает на длине волны 1625 нм. Один его модуль — передатчик, следует подсоединить к мультиплексору, который установлен на OLT. Приемник же прибора следует подключить перед фильтром. В обоих случаях подключение осуществляется к свободному концу оптического волокна.

Совет: чтобы измерить затухание и не отключать абонентский терминал, на него надо поставить не фильтр, а другое приспособление — мультиплексор.

Отметим, что на рабочих длинах показатели затухания меньше, чем на 1625 нанометрах. Решить проблему разницы можно с помощью допустимого значения, которое составляет 23 дБ. И если оценка тестера укладывается в этот показатель, то все в порядке. Если же показатель на нерабочей длине волны выше указанного значения, то придется действовать по-другому. А именно чтобы узнать точные результаты, придется осуществлять перерасчет, основываясь на данных паспорта оптического кабеля.

Для этого необходимо использовать рефлектометр — OTDR. Как и в предыдущем случае, проверка осуществляется на уже упомянутой 1625 нм — нерабочей длине волны. К мультиплексору, установленному на линейном терминале, подключается измерительный прибор — рефлектометр. Если его излучение натыкается на препятствие, места сварки, повреждения или коннектора, то от него отражается часть света. Она движется обратно к прибору и регистрируется. Получается, что свет от OTDR будет идти по волокну до тех пор, пока не дойдет до его конца или же места обрыва.

В результате пользователь получает рефлектограмму сети — график затухания в линии, который зависит от расстояния.

Диагностика сети рефлектометром осуществляется по следующей методике. После замены оборудования, например, сплиттера или подключения нового абонента, любого другого изменения топологии, делается рефлектограмма. Она указывает на норму для сети и используется в дальнейшем как эталон.

Если возникли неполадки в сети, делают новую рефлектограмму. Затем ее сравнивают с эталонной, что позволяет определить, где именно находится участок неисправности.

Совет: обнаружить, что что-то не так с волокном можно раньше, чем возникнут проблемы с сетью. Это позволяет все вовремя проанализировать, обнаружить возможные причины и провести профилактику. Для этого рекомендуется периодически (раз в неделю или две) измерять сеть рефлектометром и сравнивать результаты с эталоном.

1. Потери в кабельной секции. Измерение является однонаправленным и выполняется до сварки.
2. Оптические возвратные потери, а также потери между парой конечных точек. В этом случае выполняется двунаправленное измерение.
3. Характеристики линии (измерение в двух направлениях).
4. Каждый сегмент линии, который включает сплиттеры. Важно получить рефлектограмму.

Важно! При вводе сети в эксплуатацию, необходимо измерить выходную оптическую мощность линейного терминала, а также оптическую мощность восходящего и нисходящего потоков каждой ветки сети. Последнее надо делать каждый раз, как только добавляется новый абонентский терминал.

Построение PON позволяет экономить средства, поскольку не требует большого количества дорогостоящего активного оборудования. При этом пассивная оптическая сеть может быть довольно большой, а также — надежной и стабильной.