1.โครงสร้างพื้นฐานของ PON
PON (เครือข่ายออปติคัลแบบพาสซีฟ)
PON เป็นเครือข่ายการเข้าถึงด้วยแสงแบบไฟเบอร์เดี่ยวแบบสองทิศทางโดยใช้โครงสร้างแบบจุดต่อหลายจุด (P2MP) ระบบ PON ประกอบด้วยเทอร์มินัลสายออปติคัล (โอแอลที) เครือข่ายการกระจายแสง (ODN) และหน่วยเครือข่ายออปติก (สอท) ที่ฝั่งผู้ใช้ของสำนักงานกลาง และเป็นระบบไฟเบอร์เดี่ยวแบบสองทิศทาง ในทิศทางท้ายน้ำ (โอแอลทีto สอท) สัญญาณที่ส่งโดยโอแอลทีถึงแต่ละคนสอทผ่าน ODN ในทิศทางต้นน้ำ (สอทto โอแอลที) สัญญาณที่ส่งโดยสอทจะไปถึงเพียงโอแอลทีและจะไม่ไปถึงผู้อื่นONUเพื่อหลีกเลี่ยงการชนกันของข้อมูลและปรับปรุงประสิทธิภาพของเครือข่าย ทิศทางอัปลิงค์จะใช้โหมดการเข้าถึงหลายโหมดของ TDMA และจัดการการรับส่งข้อมูลของแต่ละรายการสอท- ODN มีช่องแสงระหว่างโอแอลทีและสอท- โครงสร้างอ้างอิงของ PON แสดงในรูปด้านล่าง
โครงสร้างอ้างอิงระบบ PON
ที่โอแอลทีตั้งอยู่ฝั่งเครือข่ายและวางไว้ที่สำนักงานกลาง อาจเป็น L2 ก็ได้สวิตช์หรือ L3เราเตอร์ให้การรวมกลุ่มและการเข้าถึงเครือข่าย ช่วยให้เกิดการแปลงออปติคอล/ไฟฟ้า การจัดสรรแบนด์วิธ และการควบคุมการเชื่อมต่อแต่ละช่องสัญญาณ พร้อมการตรวจสอบและการจัดการแบบเรียลไทม์ และฟังก์ชั่นการบำรุงรักษา ที่สอทตั้งอยู่ฝั่งผู้ใช้เพื่อใช้การจัดการการประมวลผลและการบำรุงรักษาสัญญาณไฟฟ้าต่างๆ และจัดให้มีอินเทอร์เฟซฝั่งผู้ใช้ ที่โอแอลทีและสอทเชื่อมต่อกันด้วยตัวแยกแสงแบบพาสซีฟ และตัวแยกแสงใช้เพื่อกระจายข้อมูลดาวน์ลิงก์และข้อมูลอัปลิงก์รวม นอกเหนือจากอุปกรณ์ปลายทางแล้ว ระบบ PON ไม่ต้องการส่วนประกอบทางไฟฟ้า ดังนั้นจึงเป็นแบบพาสซีฟ
PON ใช้เทคโนโลยีการแบ่งมัลติเพล็กซ์ความยาวคลื่น (WDM) โดยมีการผสมผสานความยาวคลื่นดาวน์ลิงก์ 1490 นาโนเมตร/อัปลิงก์ 1310 นาโนเมตรบนเส้นใยเดี่ยว ทิศทางอัปลิงค์เป็นโหมดจุดต่อจุด และทิศทางดาวน์ลิงค์เป็นโหมดออกอากาศ รูปด้านล่างแสดงโครงสร้างพื้นฐานของ PON
โครงสร้างเครือข่ายพื้นฐานของ PON
ในทิศทางท้ายน้ำโอแอลทีส่งข้อมูลแพ็กเก็ตทั้งหมดONUในลักษณะการออกอากาศ แต่ละแพ็กเก็ตจะมีส่วนหัวและส่งข้อมูลไปยังปลายทางสอทตัวระบุ เมื่อแพ็กเก็ตข้อมูลมาถึงที่สอท, ชั้น MAC ของสอทดำเนินการแก้ไขที่อยู่ แยกแพ็กเก็ตข้อมูลที่เป็นของตัวเอง และละทิ้งแพ็กเก็ตข้อมูลอื่น ๆ
ทิศทางอัปลิงก์ใช้เทคโนโลยี Time Division Multiplexing (TDM) และข้อมูลอัปลิงก์ของหลายรายการONUถือเป็นกระแสข้อมูล TDM ที่จะถูกส่งไปยังโอแอลที.
2.ขั้วต่อสายออปติคัล (โอแอลที)
ขั้วต่อสายออปติก (โอแอลที) ทำหน้าที่จัดเตรียมอินเทอร์เฟซแบบออปติคอลระหว่างเครือข่ายบริการและ ODN และจัดเตรียมวิธีการต่างๆ ในการส่งสัญญาณบริการต่างๆ ที่โอแอลทีภายในประกอบด้วยชั้นหลัก ชั้นบริการ และชั้นสาธารณะ ชั้นบริการส่วนใหญ่จะมีพอร์ตบริการและรองรับบริการที่หลากหลาย ชั้นหลักให้การเชื่อมต่อข้าม มัลติเพล็กซ์ และการส่งผ่าน และเลเยอร์สาธารณะมีฟังก์ชันการจัดการแหล่งจ่ายไฟและการบำรุงรักษา
การมีอยู่ของโอแอลทีสามารถลดการมีเพศสัมพันธ์ที่แน่นแฟ้นระหว่างเครือข่ายบริการชั้นบนและอินเทอร์เฟซเฉพาะ ผู้ถือ เครือข่าย และการจัดการอุปกรณ์ของอุปกรณ์เข้าถึง และสามารถจัดเตรียมอินเทอร์เฟซการจัดการเครือข่ายการเข้าถึงแบบออปติคอลแบบครบวงจร
หน้าที่หลักของโอแอลทีรวมถึง: ฟังก์ชันการกระจายการรวมกลุ่มและฟังก์ชันการปรับ DN
ที่โอแอลทีฟังก์ชันอินเทอร์เฟซบริการประกอบด้วย: ฟังก์ชันพอร์ตบริการ ฟังก์ชันการปรับอินเทอร์เฟซบริการ การประมวลผลการส่งสัญญาณอินเทอร์เฟซ และการป้องกันอินเทอร์เฟซบริการ
ที่โอแอลทีฟังก์ชันทั่วไปส่วนใหญ่ประกอบด้วยฟังก์ชัน OAM และฟังก์ชันจ่ายไฟ
พลังงานแสงที่ปล่อยออกมาจากโอแอลทีส่วนใหญ่จะบริโภคในสถานที่ต่อไปนี้
ตัวแยก: ยิ่งจำนวนการสับเปลี่ยนมากเท่าใด การสูญเสียก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น
l ไฟเบอร์: ยิ่งระยะทางไกลเท่าไรก็ยิ่งสูญเสียมากขึ้นเท่านั้น
l สอท: ยิ่งจำนวนมากก็ยิ่งมากขึ้นโอแอลทีต้องการกำลังส่ง เพื่อให้แน่ใจว่าแต่ละพลังจะไปถึงสอทสูงกว่าความไวในการรับและมีระยะขอบที่แน่นอน งบประมาณควรขึ้นอยู่กับปริมาณจริงและการกระจายทางภูมิศาสตร์
3.เครือข่ายการกระจายแสง
เครือข่ายการกระจายแสง (ODN) เป็นวิธีการให้การส่งผ่านแสงระหว่างโอแอลทีและสอท- หน้าที่หลักคือการทำให้การส่งและกระจายข้อมูลระหว่างกันเสร็จสมบูรณ์โอแอลทีและสอทและสร้างช่องทางการส่งข้อมูลแบบ end-to-end ระหว่างสอทและโอแอลที.
โดยทั่วไปการกำหนดค่า ODN จะเป็นโหมดแบบจุดต่อหลายจุด ซึ่งก็คือหลายจุดONUเชื่อมต่อกับสิ่งหนึ่งโอแอลทีผ่าน ODN เดียว ดังนั้นหลายรายการONUสามารถแบ่งปันสื่อการส่งผ่านแสงระหว่างโอแอลทีและ ODN และอุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ของโอแอลที.
(1) องค์ประกอบของ ODN
ส่วนประกอบหลักแบบพาสซีฟที่ประกอบขึ้นเป็น ODN ได้แก่: สายไฟเบอร์ออปติกและไฟเบอร์โหมดเดียว ตัวเชื่อมต่อ ตัวแยกแสงแบบพาสซีฟ (OBD) ตัวลดทอนแสงแบบพาสซีฟ และตัวเชื่อมต่อไฟเบอร์ออปติก
(2) โครงสร้างทอพอโลยีของ ODN
โทโพโลยีของเครือข่าย ODN โดยปกติจะเป็นโครงสร้างแบบจุดต่อหลายจุด ซึ่งสามารถแบ่งออกเป็นรูปดาว ต้นไม้ บัส และวงแหวนได้
โครงสร้างเครือข่าย ODN
(3) การตั้งค่าสำหรับการป้องกันแบบแอคทีฟและสแตนด์บาย
การตั้งค่าการป้องกันแบบแอคทีฟ/สแตนด์บายของเครือข่าย ODN มีวัตถุประสงค์หลักเพื่อตั้งค่าช่องส่งสัญญาณแสงสองช่องสำหรับสัญญาณแสงที่ส่งโดยเครือข่าย ODN เมื่อช่องหลักล้มเหลวก็สามารถโดยอัตโนมัติสวิตช์ไปยังช่องสัญญาณสำรองเพื่อส่งสัญญาณแสง ได้แก่ ใยแก้วนำแสงOLT, ONUและการตั้งค่าการป้องกันหลักและสำรองของไฟเบอร์การส่ง
ไฟเบอร์การส่งผ่านหลักและสแตนด์บายสามารถอยู่ในสายเคเบิลออปติกเดียวกันหรือในสายเคเบิลออปติคัลที่แตกต่างกัน สามารถติดตั้งสายเคเบิลออปติคอลหลักและสำรองในไปป์ไลน์ที่แตกต่างกัน เพื่อให้ประสิทธิภาพการป้องกันดีขึ้น
(4) ลักษณะการส่งผ่านแสงของ ODN
คุณสมบัติการออกแบบของ ODN ควรตรวจสอบให้แน่ใจว่าสามารถให้บริการที่สามารถคาดการณ์ได้ในปัจจุบันโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญ ซึ่งเป็นข้อกำหนดที่มีผลกระทบสำคัญต่อคุณลักษณะของส่วนประกอบเชิงรับต่างๆ ข้อกำหนดที่อาจส่งผลโดยตรงต่อคุณลักษณะทางแสงของ ODN มีดังนี้
ความโปร่งใสของความยาวคลื่นแสง: ส่วนประกอบเชิงแสงแบบพาสซีฟต่างๆ ไม่ควรส่งผลกระทบต่อความโปร่งใสของสัญญาณแสงที่ส่ง สัญญาณออปติคัลที่ต้องการโดยเครือข่ายออปติกที่ออกแบบควรได้รับการส่งสัญญาณอย่างโปร่งใส ดังนั้นจึงรองรับการใช้งานระบบ WDM ในอนาคต รองพื้น
การย้อนกลับได้: เมื่อเอาต์พุตและอินพุตของเครือข่าย ODN สับเปลี่ยนกัน ลักษณะการส่งข้อมูลของเครือข่าย ODN ไม่ควรเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญ กล่าวคือ การเปลี่ยนแปลงแบนด์วิดธ์การส่งข้อมูลและลักษณะการสูญเสียทางแสงควรน้อยที่สุด ทำให้การออกแบบเครือข่ายง่ายขึ้น
ความสม่ำเสมอของประสิทธิภาพของเครือข่าย: เครือข่าย ODN ควรรักษาสัญญาณแสงที่สม่ำเสมอ ลักษณะการส่งข้อมูลของเครือข่าย ODN ควรสอดคล้องกับ OFSAN ทั้งหมดและเครือข่ายการสื่อสารทั้งหมด แบนด์วิธการส่งข้อมูลและลักษณะการสูญเสียแสงควรเหมาะสมกับ OFSAN ทั้งหมด
(5) พารามิเตอร์ประสิทธิภาพ ODN
พารามิเตอร์ที่กำหนดประสิทธิภาพการสูญเสียช่องแสงของทั้งระบบมีดังนี้
l การสูญเสียช่องแสง ODN: ความแตกต่างระหว่างกำลังส่งขั้นต่ำและความไวในการรับสูงสุด
l การสูญเสียช่องสูงสุดที่อนุญาต: ความแตกต่างระหว่างกำลังส่งสูงสุดและความไวในการรับสูงสุด
l การสูญเสียช่องสัญญาณขั้นต่ำที่อนุญาต: ความแตกต่างระหว่างกำลังส่งขั้นต่ำและความไวในการรับต่ำสุด (จุดโอเวอร์โหลด)
(6) ภาพสะท้อนของ ODN
การสะท้อนของ ODN ขึ้นอยู่กับการสูญเสียกลับของส่วนประกอบต่างๆ ที่ประกอบเป็น ODN และจุดสะท้อนใดๆ บนช่องแสง โดยทั่วไปแล้ว การสะท้อนแบบแยกส่วนทั้งหมดจะต้องดีกว่า35 เดซิเบล และการสะท้อนสูงสุดของการเข้าถึงไฟเบอร์ควรจะดีกว่า50 เดซิเบล
4. หน่วยเครือข่ายออปติก (สอท)
หน่วยเครือข่ายออปติก (สอท) ตั้งอยู่ระหว่าง ODN และอุปกรณ์ของผู้ใช้ และจัดให้มีอินเทอร์เฟซแบบออปติคอลระหว่างผู้ใช้และ ODN และอินเทอร์เฟซทางไฟฟ้ากับฝั่งผู้ใช้เพื่อใช้การประมวลผลและการจัดการการบำรุงรักษาของสัญญาณไฟฟ้าต่างๆ ที่สอทประกอบด้วยชั้นหลัก ชั้นบริการ และชั้นสาธารณะ ชั้นบริการส่วนใหญ่อ้างถึงพอร์ตผู้ใช้ เลเยอร์หลักมีอินเทอร์เฟซมัลติเพล็กซ์และออปติคัล และเลเยอร์สาธารณะจัดให้มีการจัดการพลังงานและการบำรุงรักษา
5. โหมดแอปพลิเคชัน PON
ความโปร่งใสทางธุรกิจของ PON นั้นดี และโดยหลักการแล้วสามารถนำไปใช้กับสัญญาณมาตรฐานและอัตราใดๆ ได้ เมื่อเปรียบเทียบกับเครือข่ายออปติกแบบแอคทีฟแบบจุดต่อจุด เทคโนโลยี PON มีลักษณะพิเศษคือการบำรุงรักษาง่าย ต้นทุนต่ำ (ประหยัดไฟเบอร์และอินเทอร์เฟซแบบออปติคัล) แบนด์วิดท์การรับส่งข้อมูลสูง และอัตราส่วนราคาประสิทธิภาพสูง ลักษณะเหล่านี้จะทำให้สามารถรักษาความได้เปรียบทางการแข่งขันมาเป็นเวลานาน และ PON ถือเป็นทิศทางการพัฒนาเครือข่ายการเข้าถึงในอนาคตมาโดยตลอด
แอปพลิเคชันที่เหมาะสมที่สุดสำหรับ PON คือ: ส่วนหนึ่งของเครือข่ายการเข้าถึงใกล้กับจุดสิ้นสุดของลูกค้า; ลูกค้าของสอทบริการไม่เน้นถึงความจำเป็นในการป้องกันความซ้ำซ้อนหรือบายพาส ที่โอแอลทีสามารถตั้งค่าได้ที่โหนดที่มีประสิทธิภาพการอยู่รอดที่ดี (เช่น โหนดที่มีการป้องกันวงเวียน) สถานที่ที่ผู้ใช้มีความเข้มข้นทางภูมิศาสตร์ PON มีโหมดการใช้งานสามโหมดเป็นหลัก
(1) แทนที่เครือข่ายการรวมสองชั้นที่มีอยู่: PON สามารถแทนที่เลเยอร์ 2 ที่มีอยู่ได้สวิตช์และตัวรับส่งสัญญาณแสงและกำหนดเส้นทางการเข้าถึงเครือข่าย LAN ไปยังเครือข่าย IP Metropolitan Area ดังแสดงในรูป:
PON แทนที่เครือข่ายเลเยอร์ 2 ที่มีอยู่
(2) เปลี่ยนสายเข้าของย่อหน้าที่เกี่ยวข้อง: ระบบ PON สามารถเปลี่ยนส่วนที่มีอยู่ของสายออปติคัลและอุปกรณ์สวิตช์ออปติคอลได้ ซึ่งจะช่วยประหยัดสายเข้าของย่อหน้าที่เกี่ยวข้อง ดังที่แสดง:
PON แทนที่ส่วนที่เกี่ยวข้องเพื่อเข้าถึงสายเคเบิลออปติก
(3) โหมดการเข้าถึงบริการหลายบริการ (การนำ FTTH ไปใช้): ระบบ PON สามารถให้บริการหลายบริการและการเข้าถึงหลายอัตราที่ตรงตามข้อกำหนด QoS ที่แตกต่างกัน และสามารถปรับให้เข้ากับความหลากหลายของผู้ใช้และความไม่แน่นอนของการพัฒนาธุรกิจ ดังแสดงใน รูปต่อไปนี้:
การเข้าถึงบริการที่หลากหลาย