PON (Passive Optical Network) — это семейство быстро развивающихся технологий широкополосного мультисервисного доступа по оптическому волокну.
Основная идея архитектуры PON состоит в использовании всего одного приемопередающего модуля для передачи информации по одноволоконной оптической линии множеству абонентских устройств и приема информации от них. Распределительная сеть строится без использования активных компонентов: - разветвление оптического сигнала осуществляется с помощью пассивных разветвителей оптической мощности - сплиттеров.
Основные принципы сети. Структурно любая пассивная оптическая сеть состоит из трех главных элементов:
- центрального узла (станционного терминала) OLT (Optical Line Terminal),
- пассивных оптических сплиттеров (splitter) и
- абонентского терминала ONU (Optical Network Unit) или ONT (ON Terminal),
Центральный узел – это оборудование, устанавливаемое в центральном офисе для обеспечения взаимодействия сети PON с внешними сетями. Оно способно принимать потоки данных со стороны магистральных сетей (SDH/ATM) и формировать нисходящий поток к абонентским терминалам по дереву PON.
Сплиттер осуществляет разветвление оптического сигнала на участке тракта PON от центрального узла до ONU, которое имеет необходимые интерфейсы взаимодействия с абонентской стороной. Оптический разветвитель также объединяет несколько потоков в обратном направлении.
Терминал ONU – имеет интерфейс для подключения к дереву PON. Число терминалов, подключенных к OLT, ограничивается мощностью и максимальной скоростью приемопередающей аппаратуры.
Принцип действия PON
Взаимодействие абонентского узла с центральным начинается с установления соединения, после чего происходит передача данных. Все это выполняется в соответствии с протоколом MAC, который основан на механизме запрос/разрешение. Основная идея состоит в отправке со стороны ONT запросов на требуемую полосу. На основании знаний о том, как загружен обратный поток, и какие услуги a priori закреплены за тем или иным ONT, OLT принимает решение по обработке эти запросов. В процессе установления соединения запускается процедура ранжирования (ranging), которая включает в себя: ранжирование по расстоянию, ранжирование по мощности и синхронизацию.
Протокол MAC для систем доступа решает три задачи:
- исключение коллизий между передачами в обратном потоке;
- четкое, эффективное, динамическое деление полосы обратного потока;
- поддержание наилучшего согласования для транспорта приложений конечных
пользователей.
Прямой поток
Прямой поток на уровне оптических сигналов, является широковещательным. Каждый абонентский узел ONT, читая адресные поля, выделяет из этого общего потока ту часть информации, которая предназначена только ему. Как демультиплексор.
Обратный поток
Используется концепция множественного доступа с временным разделением TDMA.
Для того, чтобы исключить возможность пересечения сигналов от разных ONT, для
каждого из них устанавливается свое индивидуальное расписание по передаче c учетом
поправки на задержку, связанную с удалением данного ONT от OLT. Эту задачу решает
протокол MAC.
Альтернативой сетям PON является построение сети FTTх с активной(AONP2P) технологией агрегации. Активная оптическая сеть представляет собой решение, обеспечивающее связь по принципу "точка-точка". Подобное решение получило название "полностью оптическая сеть Ethernet" (AON). Сеть AON задействует в своей архитектуре активное оборудование, использующее электропитание. Максимальная скорость передачи данных для одного абонента может составлять 1 Гбит/с (GE). Максимальная удаленность абонентскихтерминалов от концентратора доступа в сетях AON может составлять 80км. В решении AON каждому пользователю предоставляется отдельная оптическая линия, а точки распределения управляются активным оптическим оборудование. На центральном узле располагается оборудование агрегации, ONT – терминальное оборудование пользователя.
Активные оптические сети доступа строятся с применениемпромежуточных (агрегирующих) сетевых узлов (коммутаторов уровня 2,3),мультиплексоров,или R.
Технологии HPNA и PLC
Технология HPNA 1.х. Стандарт HPNA 1.0 (1998 г.) для передачи сигналов использует полосу частот 4.10 МГц и обеспечивает коллективный доступ по методу CSMA/CD к каналу с пропускной способностью 1 Мбит/с на расстоянии до 150 м. Для передачи информации используется модуляция DMT (Discrete Multi Tone). Типовая топология сети – звезда. Ядром сети является коммутатор, в порты которого включаются абонентские линии. Максимальное количество абонентов сети – 32. Стандарт HPNA 1.1 обеспечивает дальность действия оборудования до 300 м.
Технология HPNA 2.0. Стандарт HPNA 2.0 (2000 г.) рассчитан на пропускную способность коллективного канала до 10 Мбит/с при дальности действия до 350 м. Типовая топология сети – шина. При работе в сети не требуется установка коммутаторов и других активных элементов.
Технология HPNA 3.0. Стандарт HPNA 3.0 разрабатывается в настоящее время. Планируется достижение пропускной способности коллективного канала до 100 Мбит/с.
•Полудуплексная передача
Скорость
•HPNA 2.0 позволяет передавать данные со скоростью 10 Мбит/с.
•HPNA 3.0 позволяет передавать данные со скоростью 128 Мбит/с.
Цена
•Адаптеры HPNA стоят немного дороже Ethernet-адаптеров, но обычно дешевле беспроводных адаптеров.
•Архитектура в целом дороже если используются пользовательские Ethernet устройства, а не HPNA оборудование.
Достоинства
•Технология HPNA использует существующие телефонные провода.
•Для соединения более двух компьютеров в сеть HPNA не нужны концентраторы или коммутаторы.
Недостатки
•Телефонные розетки должны быть в каждой комнате, где есть компьютер, и все они должны быть подключены к одной телефонной линии.
Технология PLC ( Power line communication)
•Использует для передачи данных линии электропередачи
•Накладывается аналоговый сигнал поверх стандартного переменного тока частотой 50 Гц или 60 Гц
•Broadband –1 Мбит/с
•Narrowband –телефония
HomePlug
•4 уровня приоритета трафика
•Скорость
–13,78 Мбит/c (физическая)
–8,2 Мбит/c (MAC)
–6,2 Мбит/с (Полезная)
Доступ по сетям КТВ
Сети кабельного телевидения (КТВ) предназначались для трансляции телевизионных программ пользователям по распределительным сетям на основе коаксиального кабеля и строились по однонаправленной схеме. Затем были попытки внедрения технологий построения интерактивных сетей доступа к мультимедийным услугам на основе гибридных сетей HFC (Hybrid Fiber Coaxial).
Массовое развертывание таких сетей началось после принятия в 1997 г. Стандарта DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification). В настоящее время используется 5 вариантов этого стандарта.
Наличие обратного канала не требуется.
Для доступа используется интерактивная широкополосная мультисервисная сеть HFC, представляющая собой сочетание волоконно-оптической и коаксиальной сетей с древовидной архитектурой, в вершине которой расположены узлы доступа - HDT. Такие узлы соединяются между собой и с Интернетом по технологии ATM, а аналоговые и цифровые телевизионные и радиосигналы подаются на них непосредственно от ТВ студии или со специально созданной ТВ головной станции, и являются интерфейсом между HFC сетью и маршрутизатором глобальной сети.
Наиболее популярным сегодня стандартом физических параметров и сервисов передачи данных по сетям КТВ является спецификация DOCSIS Х.Х, разработанная в Америке и принятая ITU в 1998 году в качестве стандарта и поддерживаемая в настоящее время многими производителями оборудования.
Кабельный модем представляет собой мост между двумя средами с разными технологиями MAC-уровня: со стороны кабельной сети - DOCSIS Х.Х, со стороны абонента - Ethernet. При использовании Ethernet возможно подключение к сети провайдера целой локальной сети. На сегодняшний день существуют различные модификации кабельных модемов.