Последней ступенью эволюции GPON-сетей является технология TWDM PON -- Time Wavelength Division Multiplexing Passive Optical Networking, пассивные оптические сети с временным и частотным (спектральным) мультиплексированием.

Технология TWDM-PON использует для организации дуплексных каналов связи четыре пары длин волн в различных спектральных диапазонах. Для формирования потоков upstream используются длины волн (л1-л4), для downstream (л5-л8).

TWDM PON позволяет кроме гибкой настройки волн производить тонкую настройку скорости передачи в рамках одного канала. Поддерживаются как симметричные по скорости передачи каналы связи 10G/10G и 2.5G/2.5G, так и несимметричные 10G/2.5G [16, c. 36].

Если сравнить существующие системы GPON с технологией TWDM PON, такие как GPON и XG PON1, то можно выделить как минимум три отличительные особенности, по которым технология TWDM является более перспективной:

- Общая пропускная способность системы. Для систем GPON пропускная способность составляет 10 Гбит/с downstream и 2,5 Гбит/с upstream, в то время как пропускная способность TWDM PON это четыре независимых потока по 10 Гбит/с, что и определяет общую пропускную способность системы -- 40 Гбит/с.

- Частотный диапазон. Системы GPON для формирования канала связи используют две длины волны. Следует отметить, что используются достаточно широкополосные сигналы л1±5 нм. В то время, как системы TWDM PON задействуют четыре пары длин волн с достаточно узким спектром л1±1,6 нм. Также следует отметить, что в дальнейшем количество задействованных длин волн планируется увеличить до восьми.

- Оптический бюджет. В связи с невозможностью использования оптических усилителей для систем GPON оптический бюджет ограничен <30~33 дБ в отличие от систем TWDM PON, для которых оптический бюджет достигает 38 дБ.

Существенным отличием в WDM-PON является разнесение информационных потоков по выделенным длинам волн, позволяющее перейти от типа соединения «точка-многоточка», к множеству виртуальных соединений «точка-точка». Передача на выделенной длине волны предоставляет абоненту выделенную полосу пропускания, а также повышенные меры безопасности, выражающиеся в шифровании информационного потока и физическом разнесении информационных каналов, препятствующее перехвату данных.

Последнее особенно актуально в оптических сетях передачи, поскольку соединение по типу «точка-многоточка» означает передачу широковещательного трафика всем абонентским устройствам.

В сетях WDM-PON предполагается переход к использованию фильтров, построенных на основе решетки на основе массива волноводов (англ., AWG - Arrayed Waveguide Grating), взамен классических сплиттеров, что означает переход от разделения мощности оптического канала для доставки оптического сигнала к абонентским устройствам, к разделению по длине волны для доставки абонентским устройствам выделенной длины волны. Это приводит к существенному увеличению дальности передачи до абонента (до 80 км в противовес ограничению в 20 км в традиционных оптических системах). Одним из плюсов увеличения дальности передачи является потенциальная ликвидация центральных офисов, из которых ведется передача от OLT к абонентам, последующая консолидация передающих узлов, и, следовательно, снижение эксплуатационных расходов.

Построение сети WDM-PON может быть реализовано по принципу Plug-and-Play, что значительно облегчает развертку сети доступа. На стороне клиента могут быть использованы так называемые «бесцветные» (colorless) ONT, которые способны подстраиваться под выделенную длину волны. Данный подход снижает стоимость абонентского оборудования, поскольку в ней подразумевается применение устройства, настраиваемые на длину волны, взамен дорогих волностабильных компонентов.

Принцип работы и отличия в архитектуре WDM-PON и 10GPON показаны на рисунке 2.7.

Рисунок 2.7. - Сравнительная архитектура технологий 10GPON и WDM-PON

В рассмотрении находятся два варианта применения подобных устройств. В первом варианте применения подразумевается введение дополнительного корневого (seed) сигнала, например, в закрепленных на длине волны лазерах Фабри-Перо или в отражающих оптических усилителях RSOA.

Корневой сигнал, введенный в волокно со стороны провайдера, также проходит фильтрацию посредством имеющихся в оптической системе фильтров и доставляется на абонентский оптический терминал для осуществления контроля длины волны передатчика. Схема архитектуры WDM-PON с внедрением корневого сигнала изображена на рисунке 2.8.

Рисунок 2.8. - Архитектура WDM-PON с использованием корневого сигнала [16, c. 37]

Во втором варианте применения абонентские терминалы ONT имеют встроенный настраиваемый одномодовый лазер, осуществляющий передачу в направлении восходящего потока.

Системы WDM-PON при правильной разработке и планировании, возможно будет применять совместно с другими технологиями передачи. Последовательный переход от существующих оптических систем передачи должен быть произведен с соблюдением правил, гарантирующих выполнение требования по OSNR при наличии отражений и перекрестных помех. Итогом внедрения системы WDMPON станет образования новой гибкой оптической сети доступа, способной поддерживать множество сервисов и услуг без значительного вмешательства в существующие оптические сети передачи.

Таким образом, WDM-PON становится достойным вариантом оптоволоконной сети доступа и в ряде других случаев.

Поддержка текущих потребностей в широкополосном доступе, а также большой потенциал в удовлетворении растущих запросов абонентов обеспечивают технологии WDM-PON конкурентоспособное положение в реалиях современного рынка предоставления широкополосного доступа, как и в обозримом будущем. Учитывая тенденцию развития систем передачи данных, при которой стоимость на внедрение и поддержку новых систем связи, данная технология может стать лидирующей на рынке информационных услуг обеспечения высокоростной связи.

Исходя из вышеперечисленных отличительных особенностей TWDM PON, можно предположить два основных сценария использования подобных систем на практике:

- Первым сценарием является «pay-as-you-grow». Данный сценарий предусматривает постепенное внедрение технологии TWDM PON в рамках расширения существующей сети или на этапе развертывания новой.

Количество задействованных пар длин волн (дуплексных каналов связи) напрямую зависит от числа абонентов сети, при увеличении последних оператор может вводить новые каналы ПД в эксплуатацию без глобальной стройки ВОЛС. У оператора отпадает необходимость изначально «закладываться на будущее», появляется возможность планомерно инвестировать в развитие сети, что заметно снижает финансовые риски, а также минимизирует ошибки в стратегии развития сети.

- Вторым сценарием использования систем TWDM PON является «local-loop-unbundling» (LLU). Данный сценарий предполагает совместное использование одной PON-сети несколькими операторами или намеренную фрагментацию сети одного провайдера. В сценарии LLU для каждого провайдера/оптической подсети используется определенная пара длин волн, подобный сценарий позволит снизить финансовые затраты группе операторов при постройке сети PON или увеличить отказоустойчивость сети одного оператора.

Перспективы развития технологии TWDM PON весьма впечатляющие, так как использование оптических усилителей, перестраиваемых оптических компонентов, позволяет операторам максимально гибко разворачивать и развивать пассивные оптические сети. Соответственно операторы сами могут выбрать сценарий развития сети, который наилучшим образом соответствует их бизнес-модели. TWDM PON может сосуществовать с другими PON-технологиями, что оставляет простор для развития операторов и дает возможность добавлять длины волн постепенно, по мере необходимости. В результате оператор может построить сеть, запустить GPON, а затем уже выделять длины волн для компаний-провайдеров или оставить для собственных нужд.

Заключение

Стремительное внедрение сетевых технологий в повседневную жизнь человека, привело к тому, что сегодня это уже хорошо отлаженная система, включающая в себя Интернет, телефонию, и телевидение, все составляющие которой работают синхронно, не мешая друг другу. Быстрому развитию сетей Ethernet способствовало внедрение технологии пассивных оптических сетей.

PON - технологии широкополосного мультисервисного доступа по оптическому волокну. Использование оптоволоконного кабеля позволило резко увеличить как скорость, так и качество передачи информации. При эксплуатации оптоволоконный кабель не имеет побочных явлений, ухудшения качества сигнала на расстоянии, перегрева провода. Достоинство оптоволокна - невозможность влияния на передаваемый сигнал, поэтому ему не нужен экран, блуждающие токи на него не действуют.

Технология пассивных оптических сетей - это распределительная сеть доступа, основанная на древовидной волоконной кабельной архитектуре с пассивными оптическими разветвителями на узлах, которая способна обеспечить широкополосную передачу разнообразных приложений.

Основное внимание было уделено рассмотрению технологий пассивных оптических сетей GEPON. В силу своей экономичности, масштабируемости, мультисервисности и возможности обеспечить высокие, до 2,5 Гбит/с, скорости передачи, GEPON может считаться одной из немногих технологий, способной удовлетворить растущие требования абонентов к качеству и набору предоставляемых услуг в перспективе на ближайшие годы.

В ходе выполнения технического задания была исследована методика проектирования оптимальных пассивных оптических сетей. Также, на основе предъявляемых требований, были выбраны OLT Eltex LTP-8X, абонентские терминалы Eltex NTP-RG-1402GC-W и оптические кабели марок ОКГнг и ОБВнг. Далее был произведен расчет оптических потерь сети, доказывающий работоспособность системы. В итоге была разработана схема сети доступа на основе GEPON и составлена комплектация проектируемого оборудования.

В проекты рассмотрены вопросы безопасности жизнедеятельности. Реализация данного проекта позволит предоставить весь спектр предлагаемых услуг абоненту, нарастить абонентскую базу и тем самым увеличить доходы.

Список использованных источников

1. ГОСТ 26599-85 Системы передачи волоконно-оптические. Термины и определения.

2. ГОСТ 45.201-2003 Системы передачи волоконно-оптические. Усилители оптические. Термины и определения.

3. Р 45.07-2001 Рекомендации по безопасной работе с источниками оптического излучения, используемыми в оптических системах передачи на всех участках Взаимоувязанной сети связи Российской Федерации.

4. Рекомендация МСЭ-Т М.ЗОЮ Принципы организации сети управления электросвязью (TMN).

5. G.Kramer. What is Next for Ethernet PON? - Proceedings of COIN 2006, July 2006.

6. Алексеев Е.Б. Основы проектирования и технической эксплуатации цифровых волоконно-оптических систем передачи. Учебное пособие, ИПК МТУСИ, ООО «Оргсервис-2000», М., 2012. - 322 с.

7. Алексеев Е.Б., Скляров O.K., Устинов С.А. Спектральное уплотнение оптических каналов в современных ВОСП, «ФОТОН-ЭКСПРЕСС», 2014, № 1. - С. 88.

8. Алексеев Е.Б., Булавкин И.А., Попов А.Г., Попов В.И. Пассивные волоконно-оптические сети. Проектирование, оптимизация и обнаружение несанкционированного доступа. -М.: Медиа Паблишер, 2015. - 206 с.

9. Безопасность жизнедеятельности. Учебник для бакалавров. Под ред. А.А. Бирюкова. - М.: Проспект, 2014. - 400 с.

10. Берлин А.Н. Терминалы и основные технологии обмена информацией: учебное пособие. - М.: ИУИТ, 2014. - 511 с.

11. Бубличенко Н. Широкополосный доступ в рамках архитектуры FTTx: эффективные решения компании "СТР". - Журнал "Первая миля", 2013. - № 5. - 145 с.

12. Гаскевич Е. Оптические сети многоэтажного дома. Ключевые характеристики и определения для кабельной подсистемы// Технологии и средства связи, №3, 2014. - 409 с.

13. Гольдштейн А. Б. , Соколов Н. А. Подводная часть айсберга по имени NGN. Ч.1. - Журнал «Технологии и средства связи», 2013. - 433 c.

14. Горнак А. Новые горизоты PON. - Журнал "Технологии и средства связи", 2013. - 398 с.

15. Долотов Д.В. Оптические технологии в сетях доступа // Технологии и средства связи, спецвыпуск «Системы абонентского доступа», 2014. - 229 с.

16. Комашинский В.И., Никульский И. Е., Степуленок О.А. Горизонты WDM-PON // Вестник связи. 2013. - № 9. - С. 34-38.

17. Никитин А. В., Пяттаев В. О., Никульский И. Е., Филиппов А. А. Концепция построения мультисервисной сети оператора связи // Вестник связи. 2014. - № 5. - С. 47-49.

18. Никитин А.В., Никульский И.Е., Филиппов А.А. Особенности внедрения технологий PON на сети оператора занимающего существенные рыночные позиции. - Вестник связи, 2015. - №4. - С. 18-24.

19. Никульский И. Е. Модель оптической сети доступа GPON // Вестник связи. 2013. - № 2. - С. 49-50.

20. Никульский И. Е. Технологии PON: вчера, сегодня, завтра // Вестник связи. 2014. - № 3. - С. 23-27.

21. Петренко И.И., Убайдуллаев P.P. Пассивные оптические сети PON. Часть 3. Проектирование оптимальных сетей, «LIGHTWAVE RUSSIAN EDITION», 2013, № 3. - С. 12.

22. Полунин А. Пассивные оптические сети PON - гигабитные технологии и новое поколение оборудования. - Инжннерный вестник [Электронный ресурс]. - 2014. - Режим доступа: http://www.linkc.ru/index.php/seti-dostupa/233-passivnye-opticheskie-seti-pon-gigabitnye-tekhnologii-i-novoe-pokolenie-oborudovaniya

23. Русакова Е. А. Проектирование сети доступа на базе технологии PON: метод. указания/Е.А. Русакова. - Екатеринбург: УрГУПС, 2015. - 40 с.

24. Семенов Ю.В. Проектирование сетей связи следующего поколения. - Спб.: Наука и техника, 2013. - 240 с.

25. Скляров O.K., Заркевич Е.А., Устинов С.А. Волоконно-оптические технологии как основа развития широкополосных сетей доступа, «Технологии и средства и связи», №3, 2013. - 433 с.

26. Тарасов, A.B. Качество обслуживания в современных сетях / A.B. Тарасов // Провайдинг России [Электронный ресурс]. - 2015. - Режим доступа: http://www.hub.ru/ modules.php?name=Pages&op=showpage&pid=141.

27. Фокин В.Г. Проектирование оптической сети доступа. Учебное пособие/ ФГОБУ ВПО «СибГУТИ». - Новосибирск, 2014. - 320 с.

Приложение А

Вариант 1. «Каскадная схема построения»

Пятиэтажный дом, 120 квартир, 6 подъездов,

4 квартиры на этаже

Приложение Б

Вариант 2. «Единый центр сплитирования»

Двенадцатиэтажный дом, 384 квартиры,

8 подъездов, 4 квартиры на этаже

Размещено на Allbest.ru