Παθητικό οπτικό δίκτυο (PON)
Μάθετε για τα παθητικά οπτικά δίκτυα συμπεριλαμβανομένων των διαφορετικών τύπων των PON, των διάφορων εφαρμογών PON, των οφελών PON, της αρχιτεκτονικής PON, κ.λπ.
Τι είναι ένα παθητικό οπτικό δίκτυο;
Ένα παθητικό οπτικό δίκτυο (PON) είναι ένα δίκτυο οπτικών ινών που χρησιμοποιεί μια point-to-multipoint τοπολογία (P2MP) και οι οπτικοί θραύστες για να παραδώσουν τα στοιχεία από μια ενιαία μετάδοση δείχνουν τα πολλαπλάσια σημεία τέλους χρηστών. Η παθητική φωνή, σε αυτό το πλαίσιο, αναφέρεται ο όρος της ίνας και του διαχωρισμού/του συνδυασμού των συστατικών.
Σε αντίθεση με ένα ενεργό οπτικό δίκτυο, η ηλεκτρική δύναμη απαιτείται μόνο στέλνει και λαμβάνει τα σημεία, που καθιστούν ένα PON εγγενώς αποδοτικό από μια σκοπιά δαπανών λειτουργίας. Τα παθητικά οπτικά δίκτυα χρησιμοποιούνται για να διαβιβάσουν ταυτόχρονα τα σήματα και στις προς τα πάνω και προς τα κάτω κατευθύνσεις σε και από τα σημεία τέλους χρηστών.
Παθητικές οπτικές τμήματα και συσκευές δικτύων
Η οπτική ίνα και οι θραύστες είναι οι αληθινά «παθητικές» δομικές μονάδες του PON, χωρίς την ηλεκτρική τροφοδότηση που απαιτείται. Οι οπτικοί θραύστες (επίπεδο κύκλωμα Lightwave) δεν είναι μήκος κύματος εκλεκτικό και διαιρούν απλά οποιαδήποτε οπτικά μήκη κύματος στην προς τα κάτω κατεύθυνση, φυσικά να χωρίσει ενός οπτικού σήματος υφίσταται μια απώλεια δύναμης που εξαρτάται από τον αριθμό τρόπων που ένα σήμα είναι χωρισμένο. Οι θραύστες δεν απαιτούν καμία από την ψύξη ή άλλη τρέχουσα συντήρηση έμφυτη στα ενεργά τμήματα δικτύων (όπως οι οπτικοί ενισχυτές) και μπορούν να διαρκέσουν για δεκαετίες εάν αφήνονται ανενόχλητες.
Εκτός από τα ενεργητικά συστατικά, οι ενεργές συσκευές τελών απαιτούνται για να δημιουργήσουν πλήρως το δίκτυο PON.
Το οπτικό τερματικό γραμμών (OLT) είναι η αφετηρία για το παθητικό οπτικό δίκτυο. Συνδέεται με έναν διακόπτη πυρήνων μέσω Ethernet pluggables. Η αρχική λειτουργία του OLT είναι να μετατρέψει, πλαίσιο και να διαβιβαστούν τα σήματα για το δίκτυο PON και να συντονιστεί το οπτικό τερματικό δικτύων (ONT) που πολλαπλασιάζει για την κοινή προς τα πάνω μετάδοση.
Άκρες:
Μπορείτε επίσης να δείτε τις συσκευές τελικών χρηστών καλούμενες η οπτική μονάδα δικτύων (ONU), αυτό είναι απλά μια διαφορά στην ορολογία μεταξύ των δύο κύριων οργανισμών προτύπων, το ITU-τ (διεθνής τομέας της τυποποίησης ένωση-τηλεπικοινωνιών τηλεπικοινωνιών) που χρησιμοποιούν ONT και IEEE (ίδρυμα ηλεκτρικών και μηχανικών ηλεκτρονικής) που χρησιμοποιεί ONU, οι δύο όροι είναι αποτελεσματικά ανταλλάξιμος αλλά εξαρτάται από την υπηρεσία και τα πρότυπα PON που χρησιμοποιούνται.
Το ONT είναι η τροφοδοτημένη συσκευή του παθητικού οπτικού συστήματος δικτύων στο αντίθετο τέλος (χρηστών) του δικτύου και περιλαμβάνει τους λιμένες Ethernet για στη συνδετικότητα εγχώριων συσκευών ή δικτύων.
Παθητική οπτική δικτυακή αρχιτεκτονική
Τα δίκτυα PON υιοθετούν μια Point-to-multipoint αρχιτεκτονική (P2MP) που χρησιμοποιεί τους οπτικούς θραύστες για να διαιρέσει το προς τα κάτω σήμα από ένα ενιαίο OLT σε πολλαπλάσιες προς τα κάτω πορείες στο τέλος - χρήστες, οι ίδιοι θραύστες συνδυάζουν τις πολλαπλάσιες προς τα πάνω πορείες από το τέλος - χρήστες πίσω στο OLT.
Point-to-multipoint επιλέχτηκε ως πιό βιώσιμη αρχιτεκτονική PON για τα οπτικά δίκτυα πρόσβασης με τις έμφυτες αποδοτικότητες της διανομής ινών και της χαμηλής ισχύος κατανάλωσης. Αυτή η αρχιτεκτονική τυποποιήθηκε το 1998 μέσω της προδιαγραφής ATM-PON G.983.1.
Σήμερα, τα πρότυπα ITU-τ G.984 για γ-PON έχουν αντικαταστήσει τα πρότυπα του ATM, δεδομένου ότι ο τρόπος ασύγχρονης μεταφοράς (ATM) δεν χρησιμοποιείται πλέον.
Προς τα κάτω TDM μηχανισμός PON
Ο χρήστης είναι διατιθέμενες σχισμές χρόνου, κατά τη διάρκεια αυτών των χρόνων, μπορούν να διαβιβάσουν τα στοιχεία τους από τα απομακρυσμένα τερματικά.
Προς τα πάνω TDM μηχανισμός PON
Ένα δίκτυο PON αρχίζει με το οπτικό τερματικό γραμμών (OLT) στη θέση πηγής φορέων παροχής υπηρεσιών γνωστή χαρακτηριστικά ως τοπική ή κοβάλτιο (κεντρικό γραφείο), ή μερικές φορές καλούμενη μια ανταλλαγή ή ένα άνω άκρο. Από εκεί, το καλώδιο τροφοδοτών οπτικών ινών (ή ίνα τροφοδοτών) καθοδηγείται σε έναν παθητικό θραύστη, μαζί με μια εφεδρική ίνα εάν κάποια χρησιμοποιείται. Οι ίνες διανομής συνδέουν έπειτα από το θραύστη με ένα τερματικό πτώσης, το οποίο μπορεί να βρεθεί σε ένα γραφείο οδών ή σε μια δυναμωμένη κατοικία που τοποθετείται σε ένα κοίλωμα, σε έναν πόλο τηλέγραφων ή ακόμα και στην πλευρά των κτηρίων. Οι ίνες πτώσης παρέχουν έπειτα την τελική ένα προς ένα σύνδεση από τον τελικό λιμένα πτώσης σε ένα τέλος - χρήστης ONT/ONU. Σε ορισμένες περιπτώσεις, περισσότεροι από ένας θραύστες χρησιμοποιούνται σωρηδόν, αυτό αναφέρεται ως σε σειρά αρχιτεκτονική θραυστών.
Τα σήματα συνέχισαν την ίνα τροφοδοτών μπορούν να χωριστούν για να παρέχουν την υπηρεσία σε τουλάχιστον σε 128 χρήστες με ένα ONU ή ένα ONT που μετατρέπει τα σήματα και που παρέχει στους χρήστες την πρόσβαση Διαδικτύου. Ο αριθμός τρόπων το προς τα κάτω σήμα OLT είναι διαιρεμένος ή χωρισμένος πρίν φθάνει στο τέλος - ο χρήστης είναι γνωστός ως θραύστη ή διασπασμένη αναλογία (πρώην. 1:32 ή 1:64).
Στις πιό σύνθετες διαμορφώσεις όπου το βίντεο RF είναι ραδιοφωνική μετάδοση στον παράλληλο στη υπηρεσία δεδομένων PON ή οι πρόσθετες υπηρεσίες PON συνυπάρχουν στο ίδιο δίκτυο PON, οι παθητικοί συνδυαστές (MUX) χρησιμοποιούνται στο κεντρικό/τοπικό γραφείο για να συγχωνεύσουν το τηλεοπτικό μήκος κύματος επικαλύψεων και τα πρόσθετα μήκη κύματος υπηρεσιών PON επάνω στην εξερχόμενη ίνα τροφοδοτών OLT.
Παθητική οπτική λειτουργία δικτύων
Μια καινοτομία που είναι ακέραια στη λειτουργία PON είναι τμήμα κυμάτων που πολλαπλασιάζει (WDM), που χρησιμοποιείται στα χωριστά στοιχεία τα ρεύματα βασισμένα στο μήκος κύματος (χρώμα) της ακτίνας λέιζερ. Ένα μήκος κύματος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να διαβιβάσει τα προς τα κάτω στοιχεία ενώ άλλο χρησιμοποιείται για να φέρει τα προς τα πάνω στοιχεία. Αυτά τα αφιερωμένα μήκη κύματος ποικίλλουν ανάλογα με τα πρότυπα PON σε λειτουργία και μπορούν να είναι παρόντα ταυτόχρονα στην ίδια ίνα.
Η πολλαπλάσια πρόσβαση χρονικού τμήματος (TDMA) είναι μια άλλη τεχνολογία που χρησιμοποιείται για να διαθέσει το προς τα πάνω εύρος ζώνης σε κάθε τέλος - χρήστης για ένα συγκεκριμένο χρονικό διάστημα, το οποίο ρυθμίζεται από το OLT, αποτρέποντας τις συγκρούσεις μήκους κύματος/στοιχείων στους θραύστες PON ή OLT λόγω πολλαπλάσιου ONT/ONU διαβιβάζοντας τα στοιχεία προς τα πάνω συγχρόνως. Αυτό αναφέρεται επίσης ως μετάδοση έκρηξη-τρόπου για το PON προς τα πάνω.
Τύποι υπηρεσιών PON
Από την εισαγωγή της στη δεκαετία του '90, η τεχνολογία PON έχει συνεχίσει να εξελίσσεται και οι πολλαπλάσιες επαναλήψεις της τοπολογίας δικτύων PON έχουν πάρει τη μορφή. Τα αρχικά παθητικά οπτικά πρότυπα δικτύων, ΕΠΑΝΩ και το BPON, έχουν δώσει τόπο βαθμιαία στο εύρος ζώνης και τα γενικά οφέλη απόδοσης των νεώτερων εκδόσεων.
Εφαρμογές PON
Ένα PON αναφέρεται μερικές φορές ως «τελευταίο μίλι» μεταξύ του προμηθευτή και του χρήστη, ή ίνα στο Χ (FTTx) με «το Χ» δηλώνοντας το σπίτι (FTTH), την οικοδόμηση (FTTB), τις εγκαταστάσεις (FTTP) ή άλλη θέση, ανάλογα με όπου η οπτική ίνα ολοκληρώνεται. Ως εδώ, το ίνα--σπίτι (FTTH) είναι η κύρια εφαρμογή για PON.
Η μειωμένη υποδομή τηλεγράφησης (κανένα ενεργό στοιχείο) και οι εύκαμπτες ιδιότητες μετάδοσης μέσων των ενεργητικών οπτικών δικτύων το έχουν κάνει ένα ιδανικό κατάλληλο για το σπίτι Διαδίκτυο, τη φωνή και τις τηλεοπτικές εφαρμογές. Δεδομένου ότι η τεχνολογία PON έχει συνεχίσει να βελτιώνεται, οι πιθανές εφαρμογές έχουν επεκταθεί επίσης.
Το ξεδίπλωμα 5G συνεχίζεται, και τα δίκτυα PON έχουν βρεί μια νέα αίτηση με 5G fronthaul. Το fronthaul είναι η σύνδεση μεταξύ του ελεγκτή ζωνών βάσης και του μακρινού ραδιο κεφαλιού επί του τόπου κυττάρων.
Λόγω των απαιτήσεων εύρους ζώνης και λανθάνουσας κατάστασης που επιβάλλονται από 5G, που χρησιμοποιεί τα δίκτυα PON για να ολοκληρώσουν το fronthaul οι συνδέσεις μπορούν να μειώσουν την αρίθμηση ινών και να βελτιώσουν την αποδοτικότητα χωρίς συμβιβασμό της απόδοσης. Με τον ίδιο σχεδόν τρόπο το σήμα πηγής είναι χωρισμένο μεταξύ των χρηστών για FTTH, το σήμα από τις μονάδες ζωνών βάσης μπορεί να διανεμηθεί σε μια σειρά μακρινών ραδιο κεφαλιών.
Οι πρόσθετες εφαρμογές που είναι καλοταιριασμένες στα παθητικά οπτικά δίκτυα περιλαμβάνουν τις πανεπιστημιουπόλεις και τα επιχειρησιακά περιβάλλοντα κολλεγίων. Για τις εφαρμογές πανεπιστημιουπόλεων, τα δίκτυα PON παράγουν τα discernable πλεονεκτήματα όσον αφορά την ταχύτητα, τις αποστάσεις κατανάλωσης ενέργειας, αξιοπιστίας και πρόσβασης αλλά συνήθως το κόστος της κατασκευής/της επέκτασης και της τρέχουσας λειτουργίας.
PON επιτρέπει την ολοκλήρωση των λειτουργιών πανεπιστημιουπόλεων όπως η οικοδόμηση της διαχείρισης, της ασφάλειας και της στάθμευσης με το μειωμένο αφιερωμένο εξοπλισμό, την τηλεγράφηση και τα συστήματα διαχείρισης. Ομοίως, το μέσο στα μεγάλου μεγέθους επιχειρησιακά συγκροτήματα μπορεί να συγκεντρώσει τα άμεσα οφέλη από την εφαρμογή PON, με τη μειωμένα εγκατάσταση και τα κόστη συντήρησης που προσκρούουν άμεσα στην κατώτατη γραμμή.
Οφέλη των παθητικών οπτικών δικτύων
Αποδοτική χρήση της δύναμης
Τα πλεονεκτήματα έμφυτα στην επέκταση PON είναι άφθονα. Ο πιό θεμελιώδης αυτών των οφελών είναι η έλλειψη τροφοδότησης που απαιτείται για το δίκτυο πρόσβασης. Με τη δύναμη που απαιτείται μόνο στην πηγή και λάβετε τις άκρες του σήματος, υπάρχουν λιγότερα ηλεκτρικά συστατικά στο σύστημα, που μειώνει τις απαιτήσεις συντήρησης και τις λιγότερες ευκαιρίες για τις τροφοδοτημένες αποτυχίες εξοπλισμού.
Απλουστευμένες υποδομή και ευκολία της βελτίωσης
Η παθητική αρχιτεκτονική εξαλείφει επίσης την ανάγκη για τα ντουλάπια, που δροσίζουν την υποδομή ή τη midspan ηλεκτρονική. Δεδομένου ότι η τεχνολογία εξελίσσεται, μόνο οι συσκευές σημείου τέλους (OLT, ONT/ONU) απαιτούν τη βελτίωση ή την αντικατάσταση, δεδομένου ότι η υποδομή οπτικής ίνας και θραυστών παραμένει σταθερή.
Αποδοτική χρήση της υποδομής
Όλοι οι χειριστές πρέπει να πάρουν όσο μπορούν από τη νέα ή ικανότητα υπηρεσιών υπάρχουσας υποδομής και κέρδους πέρα από ένα υπάρχον ίχνος δικτύων. Τα διάφορα πρότυπα PON που συνδυάζονται με τις υπηρεσίες όπως το RF πέρα από το γυαλί (RFoG) ή την τηλεοπτική επικάλυψη RF μπορούν να συνυπάρξουν στο ίδιο PON για να προσφέρουν τις πολλαπλάσιες υπηρεσίες (παροχή καινοτόμων πολυμεσικών υπηρεσιών) και να κερδίσουν περισσότερο εύρος ζώνης πέρα από την ίδια ίνα.
Ευκολία της συντήρησης
Τα δίκτυα χαλκού που αντικαθίστανται από PON είναι πολύ τρωτά στην ηλεκτρομαγνητικούς παρέμβαση και το θόρυβο. Όντας οπτικά, τα δίκτυα PON δεν είναι ευαίσθητα σε τέτοιες παρέμβαση και ακεραιότητα σημάτων κονσερβών καλά πέρα από την προγραμματισμένη απόσταση. Σε ένα δίκτυο PON, χρειαζόμαστε κυρίως την προσοχή περίπου εάν οι ενεργές συσκευές (το ONT, το ONU και το OLT) διαχειρίζονται τη μετάδοση συγχρονισμού και σημάτων κατάλληλα και εάν τα ενεργητικά συστατικά δεν προκαλούν πάρα πολλή απώλεια σημάτων (οπτική μείωση). Η απώλεια είναι εύκολο να δει, και είναι εύκολο να προσδιοριστεί η αιτία στα στοιχεία PON, που καθιστούν αυτά τα δίκτυα εύκολα να διατηρήσουν και να ανιχνευήσουν λάθη.
Περιορισμοί των παθητικών οπτικών δικτύων
Απόσταση
Παρά τα πολυάριθμα οφέλη, υπάρχουν πιθανά μειονεκτήματα στα ενεργητικά οπτικά δίκτυα όταν συγκρίνονται με τα ενεργά οπτικά δίκτυα. Η σειρά για PON περιορίζεται μεταξύ 20 έως 40 χλμ, ενώ ένα ενεργό οπτικό δίκτυο μπορεί να φθάσει σε μέχρι 100 χλμ.
Πρόσβαση δοκιμής
Η ανίχνευση μηχανικών βλαβών μπορεί να είναι προκλητική κάτω από ορισμένες συνθήκες, δεδομένου ότι η πρόσβαση δοκιμής μπορεί να ξεχαστεί ή να αγνοηθεί κατά τη σχεδιασμό των εργαλείων ενός PON και δοκιμής πρέπει να επιτρέψει τη σε υπηρεσία ανίχνευση μηχανικών βλαβών χωρίς να αναστατώσει την υπηρεσία σε άλλο τέλος - χρήστες στο ίδιο PON. Εάν η πρόσβαση δοκιμής υπάρχει, κατόπιν η δοκιμή μπορεί να εκτελεσθεί με μια φορητή ή συγκεντρωμένη λύση δοκιμής χρησιμοποιώντας το εκτός ζώνης μήκος κύματος όπως 1650 NM για να αποφύγει οποιαδήποτε διαφωνία με τα υπάρχοντα μήκη κύματος PON. Όπου η πρόσβαση δοκιμής δεν προγραμματίζεται, η πρόσβαση πρέπει να κερδηθεί από το ένα ή άλλο σημείο τέλους στο OLT ή το ONT, ή ένα τμήμα του PON πρέπει να είναι ληφθείσα έξω - - υπηρεσία προσωρινά.
Υψηλή ευπάθεια στη διακοπή στη γραμμή τροφοδοτών ή το OLT
Λόγω της αρχιτεκτονικής P2MP, της γραμμής τροφοδοτών και του πολλαπλάσιου τέλους υπηρεσιών OLT - χρήστες (ενδεχομένως μέχρι 128). Υπάρχει λίγος πλεονασμός και σε αυτήν την περίπτωση μιας τυχαίας ίνας που κόβεται ή ενός ελαττωματικού OLT, η διάσπαση υπηρεσιών μπορεί να είναι εκτενής.
Συνολικά, τα έμφυτα οφέλη των παθητικών οπτικών δικτύων ξεπερνούν ουσιαστικά αυτούς τους περιορισμούς σε βάρος.
Δεδομένου ότι η τεχνολογία PON συνεχίζει να βελτιώνεται, τα στρατηγικά και οικονομικά πλεονεκτήματα της επέκτασης PON γίνονται αναγκάζοντας. Οι προκλήσεις που εξετάζονται από τους σχεδιαστές των μελλοντικών γενιών περιλαμβάνουν τη βελτιωμένη ικανότητα σειράς και τις υψηλότερες αναλογίες θραυστών για να μειώσουν τη δαπάνη καλωδίων ακόμα περαιτέρω. Αυτές οι βελτιώσεις, που συνδυάζονται με τις ταχύτητες που φθάνουν τώρα σε 10 GBP και πέρα, θα βοηθήσουν να συνεχίσουν την επέκταση των παθητικών οπτικών δικτύων στις έξυπνες πόλεις, τα πανεπιστήμια, τα νοσοκομεία και τις εταιρίες που αποτελούν το συνδεδεμένο κόσμο του αύριο.