Пассивные оптические сети

Для ответа на первый вопрос достаточно провести простые измерения с помощью оптического тестера. Второй вопрос более сложен и требует применения оптического рефлектометра (OTDR), а также определенного опыта расшифровки рефлектограмм.

Как правило, желательно, чтобы все необходимые измерения могли проводиться на работающей сети PON без отключения абонентов (кроме, возможно, тестируемого). Такое тестирование осуществляется на нерабочей длине волны с применением дополнительных устройств (волновых мультиплексоров DWDM, фильтров), чтобы излучение измерительной аппаратуры не вносило помех в полезный сигнал. Как уже упоминалось, в сети PON для прямого канала (от центра к абонентам) используется длина волны 1490 или 1550 нм (для видео), для обратного  – 1310 нм. Для тестирования сети PON обычно используют длину волны 1625 нм.

Излучение измерительной аппаратуры (тестера, рефлектометра) вводится в волокно сразу после OLT  с использованием волнового мультиплексора (DWDM). Это излучение способно вызвать помехи на оптическом приемнике абонентского устройства, поэтому перед каждым абонентским устройством ONT необходимо установить фильтр. Для того чтобы можно было проводить тестирование без отключения сети, волновой мультиплексор и фильтры должны быть стационарно включены в оптический тракт, (см. Рис. 2).

Рис. 2. Схема подключения волнового мультиплексора и фильтров к PON.

 

Для измерения затухания в оптической линии между OLT и ONT используется оптический тестер на 1625 нм. Передатчик тестера подключается к свободному концу волнового мультиплексора на OLT. Приемник тестера подключается к свободному концу волокна перед фильтром,  (см. Рис. 3).

Рис. 3. Измерение затухания с отключением абонентского устройства.

 

Можно измерять затухание и без отключения абонентского устройства. Для этого на ONT нужно использовать не фильтр, а волновой мультиплексор, как на центральном узле, (см. Рис. 4).

Рис. 4 Измерение затухания без отключения абонентского устройства.

 

 Затухание на длине  волны 1625 нм несколько выше, чем на 1550 и 1490 нм (в среднем на 10%). Поэтому тестирование затухания на длине волны 1625 нм дает оценку сверху для затухания на рабочих длинах волн. Если эта оценка укладывается в допустимый бюджет (23 дБ), то затухание на рабочих длинах волн заведомо удовлетворяет требованиям по бюджету. Если затухание на длине волны 1625 нм превышает допустимое значение, то для точного определения затухания на рабочих длинах волн необходимо провести перерасчет на основе паспорта оптического кабеля.

Измерение в PON с помощью оптического тестера позволяет получить реальное значение затухания на участке от OLT до ONT, но не дает ответа на вопрос, где находится проблемный участок, если это затухание оказалось выше ожидаемого (расчетного или опорного). Для локализации проблемного участка используется более сложное устройство – оптический рефлектометр (OTDR).

Рефлектометр с тестовым модулем на 1625 нм подключается к свободному концу волнового мультиплексора на OLT, (см. Рис. 5). Излучение рефлектометра распространяется по дереву PON и за счет отражения на препятствиях и обратного рассеивания в оптическом волокне частично поступает обратно на вход рефлектометра. Таким образом, снимается рефлектограмма дерева PON – график затухания в линии в зависимости от расстояния. Каждый пик или скачок затухания на этом графике соответствует определенному элементу сети, либо событию в волокне.

Рис. 5. Снятие рефлектограммы дерева PON.

 

Методика тестирования сети PON с использованием рефлектометра заключается в следующем. После каждого изменения топологии сети (подключения нового абонента, замены сплиттера и т.п.) снимается опорная (эталонная) рефлектограмма,  соответствующая нормальному состоянию сети. При обнаружении проблем в сети (например, если затухание, измеренное оптическим тестером, оказалось выше расчетного) снимается новая рефлектограмма, которая сравнивается с опорной. Новые события на рефлектограмме локализуют местоположение проблемного участка, (см. Рис. 6).

Рис. 6. Анализ новых событий на рефлектограмме.

Затухание:

0.4 дБ/км, 0.5 дБ на коннектор

0.03 дБ на точку сварки

3.5 дБ на сплиттер 1:2

7.2 дБ на сплиттер 1:4

10.7 дБ на сплиттер 1:8

14.4 дБ на сплиттер 1:16

С помощью рефлектометра можно вести мониторинг сети PON и обнаруживать деградации волокна еще до того, как возникнут проблемы. Для этого необходимо регулярно (например, раз в неделю) снимать рефлектограмму сети и сравнивать ее с опорной рефлектограммой. При появлении любых отклонений и тем более новых событий на рефлектограмме необходимо анализировать их возможные причины и при необходимости проводить адекватные профилактические мероприятия.

 

 

Стимулы и ограничители

 

Оптические коммуникационные технологии, безусловно, - наиболее оптимальное средство для транспортировки больших объемов информации. Выражаясь образно, оптическое волокно - это ствол с раскидистой кроной всемирного дерева телекоммуникаций. А ветви этого дерева, называемые "последней милей", то есть подключения жилищ или офисов, осуществляются преимущественно посредством медных линий.

 Удобство подключения по имеющимся телефонным линиям является очевидным. Если переходить на волоконную оптику, то зачастую установка большого числа оптических коммутаторов при подключениях "точка-точка" оказывается экономически нецелесообразной, особенно в сельской местности. Решение абонентского доступа PON оказывается дешевле, чем DSL. Но часто необходима прокладка новых волоконно-оптических линий взамен функционирующей медной инфраструктуры. Пока производительность медных решений будет удовлетворять абонентов, особенно при доставке видеосервисов и других услуг, критичных к пропускной способности, высокая экономичность PON вряд ли будет актуальной.

 В то же время  потребность в пропускной способности - уже сегодня на пределе возможностей  медного кабеля. Дополнительный  прирост производительности может дать совершенствование DSL, за счет которого будут использоваться многопарные абонентские линии. С учетом увеличившейся платы за аренду такой линии оптика уже не будет восприниматься как "дорогая" альтернатива, ведь высокую стоимость оптических решений многие объясняли платой за отсутствие ограничений для роста пропускной способности в будущем.

Существует еще один вариант доступа - подключение абонентов по беспроводным сетям. Поскольку абонентские линии не прокладываются, реализация этого варианта оказывается намного проще, быстрее и дешевле. И все-таки беспроводные технологии не применяются широко. Они оптимально подходят для организации временного доступа или же для подключения обособленных абонентов, которые находятся вдали от кабельных магистралей или к которым подвести кабельную линию не представляется возможным из-за пересеченной местности. Беспроводные системы никогда не сравнятся с кабельными сетями по производительности и уровню предоставляемых сервисов.

 

 

 

Основные преимущества технологии PON

 

Экономия волокон. До 128 абонентов на одно волокно,  протяженность сети до 60 км.

Эффективное использование полосы пропускания оптического волокна.

Скорость до 2,488 Гбит/с по нисходящему потоку и 1,244 Гбит/с по восходящему.

Надежность. В промежуточных узлах дерева находятся только пассивные оптические разветвители, не требующие обслуживания.

Масштабируемость. Древовидная структура сети доступа дает возможность подключать новых абонентов самым экономичным способом.

Возможность резервирования как всех, так и отдельных абонентов.

Гибкость. Использование ATM в качестве транспорта позволяет предоставлять абонентам именно тот уровень сервиса, который им требуется.

Данные по сети передаются в виде ячеек ATM.

Возможны симметричный и асимметричный режимы работы.

 

Заключение

 

Итак, PON (Passive optical network — технология пассивных оптических сетей) является одним из наиболее перспективных вариантов проводного доступа, но основным фактором, препятствующим широкому распространению PON, является отсутствие единого общепринятого стандарта. Вообще для сферы телекоммуникаций довольно характерна ситуация, когда распространение технологии сдерживается наличием нескольких реализаций. Если услуги на базе PON не разворачивались массово, то и стандарты пока не утверждены. Теперь действуют три принятых стандарта, определяющих реализации BPON, EPON и GPON. Но многие до сих пор ожидают, какой из двух новых стандартов, EPON или GPON, получит наибольшее распространение. Чтобы застраховать поставщика услуг от неправильного выбора технологии, производители электроники предлагают наборы микросхем, поддерживающие оба стандарта.

 Но все же основным  фактором, определяющим распространение  той или иной технологии, является  наличие потребительского спроса. В данном случае это спрос на высокую пропускную способность в оптических абонентских линиях. О том, насколько ощутим сейчас подобный интерес, нужно судить по состоянию рынка.