Автор: Хеминг
Оптични влакна до дома (FTTH)е вид технология за достъп, при която комуникационните сигнали се изпращат от централна точка директно до клиентите чрез оптични кабели. В сравнение с традиционните мрежи за достъп, базирани на-базирана на мед технология, FTTH предлага много по-високо ниво на честотна лента и скорост на данните, както и възможност за предаване на данни на много по-големи разстояния.
В допълнение, поради разрастването на изчислителните облаци, услугите за стрийминг на видео, онлайн игрите и устройствата за интелигентен дом, нуждата от високо-скоростен широколентов достъп нараства значително. По този начин FTTH се превърна в най-широко-използваната технология по целия свят за широколентови внедрявания от следващо поколение.
Оптични влакна към домашната архитектура: PON и AON
Днес в FTTH мрежите се използват две оптични архитектури:
Пасивна оптична мрежа (PON)
Активна оптична мрежа (AON)
Основната разлика между двете архитектури е, че мрежите PON предават данни с помощта на пасивни оптични сплитери, докато мрежите AON използват активна електроника (като Ethernet комутатори и рутери) за усилване и управление на сигналите за данни. Тези два вида архитектура показват редица различни характеристики, силни, слаби страни и случаи на употреба.
Разбиране на технологията на оптичните влакна
За да разберете по-добре FTTH мрежите, първо трябва да се запознаете с оптичната технология. Оптичната технология използва светлинни лъчи, които се движат надолу по оптичен кабел като носеща среда за пренос на данни. Оптичните влакна могат да бъдат изработени от стъкло или пластмаса, осигуряват изключително ниско затихване и предоставят възможности за предаване на данни с голям-капацитет – което ги прави предпочитана среда за повечето съвременни комуникационни мрежи.
Принцип на предаване:
Оптичните влакна използватпълно вътрешно отражениекато концепция за предаване. Предаването на светлина през сърцевината на влакното непрекъснато отразява светлината от една граница към друга, като по този начин гарантира, че сигналите могат да се предават на по-големи разстояния с минимални загуби.
Видове влакна:
Едномодово влакно (SMF)– Малък диаметър на сърцевината (8–10 µm), работи в един режим на разпространение. Характеристиките на ниското затихване и високата -широчина на честотната лента на дълги{3}}разстояния правят този тип влакно много подходящо за приложения на дълги разстояния.
Мулти{0}}модово влакно (MMF)– По-голям диаметър на сърцевината (50 µm или 62,5 µm), поддържа множество режими на разпространение поради модална дисперсия. Мулти{3}}модовите влакна обикновено се използват за приложения на къси-разстояния.
Предаване и приемане на сигнал:
Оптичните сигнали се предават и получават с помощта на оптични предаватели (лазерни диоди или -излъчващи светлина диоди), които преобразуват електрическите сигнали в оптични. В приемащия край оптичните сигнали се преобразуват обратно в електрически с помощта на фотодетектори.
Ключови мерки за ефективност:
Честотна лента– Максимална скорост на данни, поддържана от влакно
Затихване– Загуба на сигнал в dB/km
Латентност– Време за преминаване на сигнала от изпращача до получателя
Пасивна оптична мрежа (PON)
PONе аточка-към-много точкипасивна оптична мрежа за достъп, която не изисква електронни активни устройства между доставчика и крайните-потребители. В стандартна PON конфигурация,OLT (терминал за оптична линия)е разположен в централния офис, а OLT разпределя оптичния сигнал към множествоОптични мрежови единици (ONU)илиОптични мрежови терминали (ONT)чрез пасивни оптични сплитери.
Как работи системата PON:
Използват PON системиВреме{0}}множествен достъп (TDMA):
надолу по течението:OLT излъчва към всички ONU
нагоре по течението:ONU предават в определени времеви интервали
Тази архитектура осигурява оптимално използване на влакна с най-малко физическо растение.
Основни PON стандарти:
GPON (гигабитова-съвместима пасивна оптична мрежа)– Дефиниран от ITU-T и широко използван
Скорост надолу по веригата: 2,5 Gbps, Скорост нагоре по веригата: 1,25 Gbps
Отлична ефективност на капсулиране с GEM
Разширено QoS за услуги за глас, видео и данни
Приложения:Големи жилищни общности, мулти{0}}мрежи за широколентов достъп
EPON (Ethernet пасивна оптична мрежа)– Стандартизиран от IEEE, базиран на Ethernet-
Симетричен нагоре и надолу по веригата: 1,0 Gbps (10G-EPON опция)
Лесно управление на мрежата
Съвместим със съществуващи Ethernet мрежи
Приложения:Градски и селски широколентов достъп,-чувствителни към разходите FTTH внедрявания
Активна оптична мрежа (AON)
АнAONпредоставя aточка-до-точкаархитектура за оптичен достъп от централен комутатор/рутер до всеки краен потребител чрез специално оптично влакно, с изключителна честотна лента и гъвкав контрол на услугата.
Обикновено включва Ethernet технология, лесно интегрируема към съществуващи LAN/WAN мрежи
Може да се разгърне като самостоятелна мрежа, без да се изисква PON
Fibre Point-to-Point (P2P) връзка:
Централният офис се свързва директно с помещението на клиента чрез оптично влакно
Всеки клиент разполага със специално оптично влакно, което осигурява уникална честотна лента и гъвкавост
Може да използва съществуваща Ethernet инфраструктура (DSL/FTTH)
Елиминира споделените мрежи → най-висока честотна лента, излишък и устойчивост
Fiber Hook-Ups в P2P:
Плосък пач панел:Монтиран в пространството на стената, множество конектори за влакна
Ъглов пач панел:Монтиран на входната точка, гъвкаво разположение
Ярък пач панел:Множество светлинни пътеки, позволява много{0}}точков достъп
Кръстосано свързване:Взаимна връзка между мрежи или местоположения, осигуряващи достъп до обща мрежа
Ключови характеристики:
До 10 Gbps специална честотна лента
Разширено QoS и управление на трафика
Лесна интеграция със съществуваща Ethernet инфраструктура
Общи употреби:
Корпоративен широколентов достъп
Сервизни-приложения с висока производителност
WDM активна оптична мрежа (WDM AON)
Резюме:Присвоява специална дължина на вълната за всеки потребител на едно влакно
Ключови характеристики:
Максимално използване на честотната лента
Специализирана честотна лента за потребител
Предаване на-разстояния без допълнителни повторители
Общи употреби:
Големи предприятия
Взаимни връзки на центрове за данни
Мрежи за-достъп с голям-капацитет на дълги разстояния
Ключови компоненти:
OLT:Обикновено интегриран в Ethernet комутатор
ONU/ONT:Специално завършване на влакна
Суичове/рутери:Пренасочване на сигнала, усилване, управление на мрежата
Предимства:
Специализирана честотна лента за всеки потребител
Гъвкаво управление на мрежата и контрол на QoS
Поддържа предаване-на дълги разстояния
Ограничения:
По-високи разходи за внедряване от PON
Повишена мощност и поддръжка
Активната повреда на устройството може да доведе до загуба на услугата
Сравнение на AON срещу PON
Мрежова архитектура:
PON: От точка-до-много точки чрез пасивни сплитери
AON: От точка-до-точка с активно превключване
Честотна лента:
PON споделя честотна лента
AON осигурява специална честотна лента
латентност:
PON: ниско, използвайки TDMA планиране
AON: стабилен, освен ако активно устройство не успее
Разстояние на предаване:
PON: ~20 км
AON: разширено чрез активно усилване
Цена и поддръжка:
PON: по-ниски CAPEX и OPEX
AON: по-висока цена, но по-добра производителност
Проектиране и внедряване на FTTH мрежа
Дизайнът на мрежата включва:
Планиране и избор на топология
Избор на оборудване и планиране на капацитета
Внедряване, инсталиране и тестване
Топологии:Звезда, дърво, пръстен – всеки има компромис-между цена и надеждност
Тестване:OTDR тест, извършен за всяко влакно, за да се осигури-дългосрочна стабилност
Заключение
AON:Най-доброто за предприятия, изискващи висока честотна лента, ниска латентност и специални среди за обслужване
PON:Най-доброто за-мащабни внедрявания на FTTH в жилища, изискващи-чувствителни към разходите мрежи и опростени операции
За повечето градски внедрявания на FTTH,PONе най-икономичното и мащабируемо решение.AONсе предпочита за приложения, които се нуждаят от гарантирана честотна лента и разширен контрол на услугата.
