Розповідаємо про те, що собою являє технологія PON та які її особливості. Також зі статті ви дізнаєтеся про структуру такої мережі, види та ключові переваги технології, а ще — особливості тестування.
Що таке Passive optical network?
Ця технологія дозволяє розв’язати проблему, яка стоїть перед ВОЛЗ, а саме — завдання останньої милі. Пасивна волоконно-оптична мережа дозволяє надати максимально швидку передачу сигналу для абонентів, як індивідуальних, так і корпоративних, з мінімумом витрат.
Суть технології
Щоб побудувати мережу PON, застосовується топологія під назвою точка — багатоточка, яка створюється за деревоподібною структурою. Існує спеціальне обладнання PON, яке складається з:
- Центрального вузла — представлений оптичним лінійним терміналом (OLT). Цей модуль відповідає за прийом і передачу сигналу.
- Віддалених вузлів — ONT або абонентських терміналів.
- Сплітерів — оптичних розгалужувачів. Вони розташовуються між проміжними вузлами і являють собою компактні девайси, які не вимагають спеціального обслуговування та не мають потреби в живленні.
Один лінійний термінал — головний вузол, дає можливість передавати дані великої кількості абонентських вузлів, яка залежить від потужності та пропускної спроможності OLT. Так, один сегмент ВОЛЗ може охопити максимум 32 ONT в межах 20 кілометрів. Кількість абонентських вузлів може збільшитися в чотири, а діапазон дії — в три рази. Однак зазначимо, що таку кількість забезпечують підвиди технології — EPON / BPON і GPON відповідно. Про них ми розповімо трохи нижче. При цьому один абонентський вузол, який розрахований на офісний або ж житловий будинок, здатний надати доступ до мережі кільком сотням користувачів.
Зручно і те, що якщо один абонентський термінал зламається або відключиться, це не вплине на роботу інших ONT. Це дає можливість локалізувати проблему та швидко її виправити. Та й в цілому така топологія та структура заощаджує бюджет.
Дані в пасивної мережі передаються через одне волокно. При цьому швидкість розподіляється між абонентами в залежності від їх потреб. Буває, що використовують пару волокон, а не одне. Це необхідно для резервування.
Примітка: потік від OLT на ONT йде на довжині хвилі 1490 нм, якщо ж необхідно передавати відео, то на довжині 1550 нанометрів. Він називається downstream — спадний. Висхідний же потік, який надходить від абонентів, працює на довжині хвилі 1310 нм. Він ще називається upstream. При цьому використовується протокол TDMA. Іншими словами, реалізується можливість множинного доступу з тимчасовим поділом.
Центр мережі — OLT, може оснащуватися такими інтерфейсами, як АТМ, а також гігабітним LAN і SDH (STM-1). Вони потрібні, щоб підключатися до магістральних ліній.
Що стосується ONT, то вони можуть оснащуватися такими портами, як:
- LAN стандарту 10/100Base-TX,
- ATM — E3, DS3, STM-1c,
- FXS — 2-16 інтерфейсів для аналогових пристроїв,
- E1.
Також абонентські термінали можуть оснащуватися цифровими портами для передачі відео.
Види PON мереж
У таблиці ми показали різні пасивні оптичні мережі. Вони відрізняються технічними параметрами.
| Вид | Стандарт | Смуга пропускання downstream і upstream |
|---|---|---|
| APON | G.983 | 155 Мбіт/сек |
| BPON | ITU G.983 | 622 Мбіт/сек |
| EPON (GEPON) | IEEE 802.3ah | 1,244 Гбіт/сек |
| GPON | ITU G.984.6 | 2,488 і 1,244 Гбіт/сек відповідно |
Примітка: як уже говорилося вище, для мереж типу BPON й EPON на один лінійний термінал можна підключити максимум 32 абонентських девайсів, а для GPON — до 64, а то і у два рази більшу кількість ONT. При цьому для перших двох видів показники загасання сигналу становлять 26 дБ, а дані можуть передаватися максимум на 20 кілометрів. Тоді як технологія gpon забезпечує більшу дистанцію передачі інформації — до 60 кілометрів. Загасання у такій мережі менше — 22 дБ.
Головні переваги технології PON:
Економія на обладнанні та волокні. Потрібен тільки один головний термінал на сегменті, який простягається на дистанцію до 20-60 кілометрів. При цьому за 1 волокном дані можуть передаватися максимум на 128 вузлів абонентського типу, в залежності від типу технології.
- Швидка передача даних — до 2,488 Гбіт/сек.
- Високий ступінь відмовостійкості та зручність експлуатації: проміжні вузли мережі включають лише сплітери, які не потребують обслуговування.
- Гідна масштабованість — завдяки своїй топології та структурі технологія дозволяє досить бюджетно підключати нових користувачів. Крім того, можна резервувати хоч окремих абонентів, хоч усіх разом.
- Інформація передається у вигляді АТМ-осередків, що дозволяє надавати користувачам необхідний їм рівень сервісу.
- Доступна робота в різних режимах: симетричному та несиметричному.
Як тестувати PON мережу
Як правило, мережу тестують, щоб дізнатися реальні показники загасання в простягнутої між головним терміналом й абонентським девайсом лінії. І якщо показники вище, ніж розраховував майстер, то за допомогою тестів необхідно виявити місце розташування ділянки несправності.
Щоб виміряти загасання, необхідно скористатися простим оптичним тестером. А ось щоб знайти місце несправності, потрібен оптоволоконний рефлектометр.
Важливі нюанси:
- Добре було б проводити вимірювання на активній мережі та не відключати абонентів, хіба що тільки на тестованій ділянці.
- Подібні тести проводяться на неробочій довжині хвилі — 1625 нанометрів.
- Діагностика виконується із застосуванням хвильових мультиплексорів і фільтрів. Це необхідно, щоб випромінювання від вимірювальних приладів не давало перешкод.
З приводу фільтрів: їх встановлюють перед кожним ONT. А щоб можна було тестувати мережу і не відключати її, то слід заздалегідь встановити як мультиплексори, так і фільтри.
Як виміряти загасання?
Тут потрібен тестер ВОЛЗ, який працює на довжині хвилі 1625 нм. Один його модуль — передавач, слід під’єднати до мультиплексора, який встановлений на OLT. Приймач же приладу слід підключити перед фільтром. В обох випадках підключення здійснюється до вільного кінця оптичного волокна.
Порада: щоб виміряти загасання та не відключати абонентський термінал, на нього треба поставити не фільтр, а інше пристосування — мультиплексор.
Відзначимо, що на робочих довжинах показники загасання менше, ніж на 1625 нанометрах. Розв’язати проблему різниці можна за допомогою допустимого значення, яке становить 23 дБ. І якщо оцінка тестера укладається в цей показник, то все в порядку. Якщо ж показник на неробочій довжині хвилі вище вказаного значення, то доведеться діяти по-іншому. А саме, щоб дізнатися точні результати, доведеться здійснювати перерахунок, ґрунтуючись на даних паспорта оптичного кабелю.
Як знайти місце несправності в PON?
Для цього необхідно використовувати рефлектометр — OTDR. Як і в попередньому випадку, перевірка здійснюється на вже згаданій 1625 нм — неробочій довжині хвилі. До мультиплексора, встановленого на лінійному терміналі, підключається вимірювальний прилад — рефлектометр. Якщо його випромінювання натикається на перешкоду, місця зварювання, пошкодження або конектор, то від нього відбивається частина світла. Вона рухається назад до приладу та реєструється. Виходить, що світло від OTDR буде йти по волокну до тих пір, поки не дійде до його кінця або ж місця обриву.
В результаті користувач отримує рефлектограму мережі — графік загасання в лінії, який залежить від відстані.
Діагностика мережі рефлектометром здійснюється за такою методикою. Після заміни обладнання, наприклад, сплітера або підключення нового абонента, будь-якої іншої зміни топології, робиться рефлектограма. Вона вказує на норму для мережі та використовується надалі як еталон.
Якщо виникли неполадки в мережі, роблять нову рефлектограму. Потім її порівнюють з еталонною, що дозволяє визначити, де саме знаходиться ділянка несправності.
Порада: виявити, що щось не так з волокном можна раніше, ніж виникнуть проблеми з мережею. Це дозволяє все вчасно проаналізувати, виявити можливі причини та провести профілактику. Для цього рекомендується періодично (раз на тиждень або два) вимірювати мережу рефлектометром і порівнювати результати з еталоном.
Які вимірювання проводять на етапі побудови мереж PON/GPON:
- Втрати в кабельної секції. Вимірювання є односпрямованим і виконується до зварювання.
- Оптичні зворотні втрати, а також втрати між парою кінцевих точок. В цьому випадку виконується двонапрямне вимірювання.
- Характеристики лінії (вимірювання у двох напрямках).
- Кожен сегмент лінії, який включає сплітери. Важливо отримати рефлектограму.
Важливо! При введенні мережі в експлуатацію, необхідно виміряти вихідну оптичну потужність лінійного терміналу, а також оптичну потужність висхідного та низхідного потоків кожної гілки мережі. Останнє треба робити кожен раз, як тільки додається новий абонентський термінал.
Побудова PON дозволяє економити кошти, оскільки не вимагає великої кількості дорогого активного обладнання. При цьому пасивна оптична мережа може бути досить великою, а також — надійною та стабільною.