مقدمه ای بر فناوری PON

1.ساختار اساسی PON

PON (شبکه نوری غیرفعال)

PON یک شبکه دسترسی نوری دو طرفه تک فیبر با استفاده از ساختار نقطه به چند نقطه (P2MP) است. سیستم PON از یک ترمینال خط نوری (OLTیک شبکه توزیع نوری (ODN) و یک واحد شبکه نوری (ONU) در سمت کاربر دفتر مرکزی، و یک سیستم دو طرفه تک فیبر است. در جهت پایین دست (OLTto ONU، سیگنال ارسال شده توسطOLTبه هر کدام می رسدONUاز طریق ODN.در جهت بالادست (ONUto OLT، سیگنال ارسال شده توسطONUفقط بهOLTو به دیگران نخواهد رسیدONUsبه منظور جلوگیری از برخورد داده ها و بهبود کارایی شبکه، جهت uplink حالت دسترسی چندگانه TDMA را اتخاذ کرده و انتقال داده هر یک را مدیریت می کند.ONU. ODN کانال های نوری را بینOLTوONU. ساختار مرجع PON در شکل زیر نشان داده شده است.

ساختار مرجع سیستم PON

اینOLTدر سمت شبکه و در دفتر مرکزی قرار دارد. می تواند L2 باشدسوئیچیا L3روترارائه تمرکز و دسترسی به شبکه، امکان تبدیل نوری/الکتریکی، تخصیص پهنای باند و کنترل هر اتصال کانال، با نظارت و مدیریت بلادرنگ. و توابع تعمیر و نگهداری اینONUدر سمت کاربر برای پیاده سازی مدیریت پردازش و نگهداری سیگنال های الکتریکی مختلف قرار دارد و یک رابط سمت کاربر را فراهم می کند. اینOLTوONUتوسط یک تقسیم کننده نوری غیرفعال به هم متصل می شوند و از تقسیم کننده نوری برای توزیع داده های downlink و جمع آوری داده های uplink استفاده می شود. علاوه بر تجهیزات پایانه، سیستم PON به قطعات الکتریکی نیاز ندارد و بنابراین غیرفعال است.

PON از فناوری مالتی پلکسی تقسیم طول موج (WDM) با یک ترکیب طول موج 1490 نانومتر/پیوند بالا 1310 نانومتر بر روی یک فیبر استفاده می کند. جهت uplink حالت نقطه به نقطه است و جهت downlink حالت پخش است. شکل زیر ساختار اصلی PON را نشان می دهد.

ساختار اصلی شبکه PON

در جهت پایین دست،OLTبسته های داده را به همه منتقل می کندONUsبه روشی پخش، هر بسته حامل یک هدر با ارسال به مقصد استONUشناسه هنگامی که بسته داده بهONU، لایه MAC ازONUوضوح آدرس را انجام می دهد، بسته داده متعلق به خودش را استخراج می کند و سایر بسته های داده را دور می زند.

جهت آپلینک از فناوری تقسیم زمانی چندگانه (TDM) و اطلاعات آپلینک چندگانه استفاده می کندONUsیک جریان اطلاعات TDM را تشکیل می دهد که باید به آن منتقل شودOLT.

2. ترمینال خط نوری (OLT)

ترمینال خط نوری (OLT) برای ارائه یک رابط نوری بین شبکه خدمات و ODN عمل می کند و ابزارهای مختلفی را برای انتقال خدمات مختلف فراهم می کند. اینOLTدر داخل از یک لایه هسته، یک لایه سرویس و یک لایه عمومی تشکیل شده است. لایه سرویس عمدتاً پورت های سرویس را ارائه می دهد و چندین سرویس را پشتیبانی می کند. لایه هسته اتصال متقابل، چندگانه سازی و انتقال را فراهم می کند. و لایه عمومی عملکردهای مدیریت منبع تغذیه و نگهداری را فراهم می کند.

حضورOLTمی تواند اتصال محکم بین شبکه خدمات لایه بالایی و رابط خاص، حامل، شبکه و مدیریت دستگاه دستگاه دسترسی را کاهش دهد و می تواند یک رابط مدیریت شبکه دسترسی نوری یکپارچه ارائه دهد.

توابع اصلی ازOLTشامل: تابع توزیع تجمع و تابع تطبیق DN.

اینOLTتوابع رابط سرویس عبارتند از: عملکرد پورت سرویس، عملکرد تطبیق رابط سرویس، پردازش سیگنالینگ رابط و حفاظت از رابط سرویس.

اینOLTتوابع رایج عمدتاً شامل توابع OAM و عملکردهای منبع تغذیه است.

توان نوری ساطع شده ازOLTعمدتا در مکان های زیر مصرف می شود.

اسپلیتر: هر چه تعداد شانت ها بیشتر باشد، ضرر بیشتر است.

l فیبر: هر چه فاصله بیشتر باشد، تلفات بیشتر است.

l ONU: هر چه عدد بیشتر باشد، بیشتر استOLTبرق مورد نیاز انتقال به منظور اطمینان از رسیدن هر قدرت بهONUبالاتر از حساسیت دریافت و دارای حاشیه مشخصی است، بودجه باید بر اساس کمیت واقعی و توزیع جغرافیایی باشد.

3. شبکه توزیع نوری

شبکه توزیع نوری (ODN) وسیله ای برای ارائه انتقال نوری بینOLTوONU. وظیفه اصلی آن تکمیل انتقال و توزیع اطلاعات بینOLTوONUو یک کانال انتقال اطلاعات سرتاسر بینONUوOLT.

پیکربندی ODN معمولا یک حالت نقطه به چند نقطه است، یعنی چندگانهONUsبه یکی متصل می شوندOLTاز طریق یک ODN، به طوری که چندONUsمی تواند رسانه انتقال نوری را بینOLTو ODN و دستگاه نوری الکترونیکیOLT.

(1) ترکیب ODN

اجزای منفعل اصلی که ODN را تشکیل می دهند عبارتند از: فیبر تک حالته و کابل فیبر نوری، کانکتورها، تقسیم کننده های نوری غیرفعال (OBD)، تضعیف کننده های نوری غیرفعال و کانکتورهای فیبر نوری.

(2) ساختار توپولوژیکی ODN

توپولوژی یک شبکه ODN معمولاً یک ساختار نقطه به چند نقطه است که می تواند به یک ستاره، یک درخت، یک اتوبوس و یک حلقه تقسیم شود.

ساختار شبکه ODN

(3) تنظیمات برای حفاظت فعال و آماده به کار

تنظیمات حفاظت فعال/آماده به کار شبکه ODN عمدتاً برای راه اندازی دو کانال انتقال نوری برای سیگنال های نوری ارسال شده توسط شبکه ODN است. هنگامی که کانال اصلی از کار بیفتد، می تواند به طور خودکارسوئیچبه کانال جایگزین برای انتقال سیگنال های نوری، از جمله فیبرهای نوری،OLTs, ONUsو تنظیمات حفاظت اولیه و پشتیبان فیبر انتقال.

فیبرهای انتقال اصلی و آماده به کار می توانند در یک کابل نوری یا در کابل های نوری مختلف باشند. کابل های نوری اصلی و پشتیبان را می توان در خطوط لوله مختلف نصب کرد تا عملکرد حفاظتی بهتری داشته باشد.

(4) ویژگی های انتقال نوری ODN

ویژگی‌های طراحی ODN باید تضمین کند که هر سرویس قابل پیش‌بینی در حال حاضر می‌تواند بدون تغییرات عمده ارائه شود، نیازی که تأثیر عمده‌ای بر ویژگی‌های اجزای غیرفعال مختلف دارد. الزاماتی که ممکن است مستقیماً بر ویژگی های نوری ODN تأثیر بگذارد به شرح زیر است.

l شفافیت طول موج نوری: اجزای غیرفعال نوری مختلف نباید بر شفافیت سیگنال نوری ارسالی تأثیر بگذارند. سیگنال نوری مورد نیاز شبکه نوری طراحی شده باید به طور شفاف منتقل شود، بنابراین برنامه های کاربردی سیستم WDM آینده را فراهم می کند. بنیاد.

l برگشت پذیری: هنگامی که خروجی و ورودی شبکه ODN با هم تعویض می شوند، ویژگی های انتقال شبکه ODN نباید تغییر قابل توجهی داشته باشد، یعنی تغییر پهنای باند انتقال و ویژگی های تلفات نوری باید حداقل باشد. این امر طراحی شبکه را ساده می کند.

l سازگاری عملکرد شبکه: شبکه ODN باید سیگنال های نوری ثابتی را حفظ کند. مشخصات انتقال شبکه ODN باید با کل OFSAN و کل شبکه ارتباطی سازگار باشد. پهنای باند انتقال و ویژگی های تلفات نوری باید برای کل OFSAN مناسب باشد.

(5) پارامترهای عملکرد ODN

پارامترهایی که عملکرد تلفات کانال نوری کل سیستم را تعیین می کنند عمدتاً به شرح زیر است.

l از دست دادن کانال نوری ODN: تفاوت بین حداقل توان ارسال و بالاترین حساسیت دریافت.

l حداکثر تلفات کانال مجاز: تفاوت بین حداکثر توان ارسال و بالاترین حساسیت دریافت.

l حداقل تلفات کانال مجاز: تفاوت بین حداقل توان ارسال و کمترین حساسیت دریافت (نقطه اضافه بار).

(6) بازتاب ODN

انعکاس ODN به از دست دادن بازگشت اجزای مختلف تشکیل دهنده ODN و هر نقطه بازتابی در کانال نوری بستگی دارد. به طور کلی، همه بازتاب های گسسته باید بهتر از-35 دسی بل، و حداکثر بازتاب گسسته دسترسی فیبر باید بهتر از-50 دسی بل

4. واحد شبکه نوری (ONU)

واحد شبکه نوری (ONU) بین ODN و تجهیزات کاربر قرار دارد و یک رابط نوری بین کاربر و ODN و یک رابط الکتریکی با سمت کاربر برای پیاده سازی مدیریت پردازش و نگهداری سیگنال های الکتریکی مختلف ارائه می دهد. اینONUاز یک لایه اصلی، یک لایه سرویس و یک لایه عمومی تشکیل شده است. لایه سرویس عمدتاً به پورت های کاربر اشاره دارد. لایه هسته رابط های چندگانه و نوری را فراهم می کند. و لایه عمومی منبع تغذیه و مدیریت نگهداری را فراهم می کند.

5. حالت برنامه PON

شفافیت تجاری PON خوب است و در اصل می تواند برای هر سیگنال استاندارد و نرخی اعمال شود. در مقایسه با شبکه های نوری فعال نقطه به نقطه، فناوری PON با نگهداری ساده، هزینه کم (صرفه جویی در فیبر و رابط های نوری)، پهنای باند انتقال بالا و نسبت قیمت کارایی بالا مشخص می شود. این ویژگی ها باعث می شود که آن را برای مدت طولانی یک مزیت رقابتی حفظ کند و PON همیشه به عنوان مسیر توسعه آینده شبکه دسترسی در نظر گرفته شده است.

مناسب ترین کاربرد PON عبارت است از: بخشی از شبکه دسترسی نزدیک به انتهای مشتری. مشتری ازONUسرویس بر نیاز به افزونگی یا حفاظت از دور زدن تاکید نمی کند. راOLTرا می توان در یک گره با عملکرد بقای خوب راه اندازی کرد (به عنوان مثال، یک گره با حفاظت دوربرگردان). مکانی که کاربران از نظر جغرافیایی در آن متمرکز هستند. PON عمدتا دارای سه حالت کاربردی است.

(1) شبکه تجمیع دو لایه موجود را جایگزین کنید: PON می تواند جایگزین لایه 2 موجود شودسوئیچو گیرنده نوری، و شبکه دسترسی LAN را به شبکه شهری IP هدایت کنید، همانطور که در شکل نشان داده شده است:

PON جایگزین شبکه لایه 2 موجود می شود

(2) کابل دسترسی بند مربوطه را جایگزین کنید: سیستم PON می تواند قسمت موجود کابل نوری و تجهیزات سوئیچینگ نوری را جایگزین کند، بنابراین کابل دسترسی بند مربوطه را ذخیره می کند، همانطور که نشان داده شده است:

PON بخش های مربوطه را برای دسترسی به کابل نوری جایگزین می کند

(3) حالت دسترسی چند سرویس (اجرای FTTH): سیستم PON می‌تواند دسترسی چندسرویس و چند نرخی را فراهم کند که نیازمندی‌های QoS مختلف را برآورده می‌کند و می‌تواند با تنوع کاربران و عدم قطعیت توسعه کسب‌وکار مطابقت داشته باشد، همانطور که در نشان داده شده است. شکل زیر:

دسترسی چند سرویس