Технология 10G-PON — новый виток развития
По мере того, как развитие волоконно-оптических сетей GPON набирает обороты, растет и спрос на потоковое видео в Интернете. Поставщики услуг проявляют крайнюю заинтересованность в проведении испытаний 10G-PON. Международные организации по стандартизации, такие как МСЭ, FSAN, IEEE, приняли собственные стандарты PON. В период с 2003 по 2009 год Международный союз электросвязи (МСЭ) опубликовал стандарты GPON (МСЭ-Т G.984.3), а с учетом постоянно растущего спроса на скорость сети — в 2010 году был добавлен стандарт XG-PON (ITU-T G.987). Существующие сети GPON могут быть модернизированы для работы с XG-PON на одном физическом уровне, но следует отметить, что максимальную дальность передачи сигнала в конечном итоге определяет величина дисперсии передаваемого.
В целях дальнейшего развития сети GPON МСЭ G.984.6 было одобрено использование оптических усилителей (RE), установленных между терминалом оптической линии (OLT) и оптическим распределительным устройством (ODN). Участок между OLT и RE называется оптической соединительной линией (OTL), которая позволяет расширить общую физическую установку между OLT и оптическим сетевым блоком (ONU) до 60 км.
Что же такое PON?
Пассивная оптическая сеть (PON) представляет собой сегмент сети связи между двумя активными элементами: базовой станцией (OLT) и абонентским устройством (ONU/ONT). PON использует оптическое мультиплексирование с разделением каналов по длине волны (WDM), поэтому одно волокно может использоваться как для передачи, так и приема данных.
OLT ведет широковещательную передачу данных, то есть передает одни и те же данные всем ONU/ONT, которые выбирают из этого потока «свои» данные путем фильтрации с использованием ONU-ID (Alloc ID). Сигналы восходящего потока (от ONU/ONT) передаются на длине волны 1310 нм. Формат мультиплексирования сигналов от разных ONU/ONT, мультиплексирование с временным разделением (TDM), используется для управления и предоставления временных интервалов, в которых каждый ONU/ONT передает информацию в сторону OLT.
OLT определяет расстояние и временную задержку для каждого ONU/ONT. При этом общая доступная пропускная способность делится между всеми ONU, и поэтому каждый пользователь получает «свою» часть канала передачи данных. Передача восходящего потока через операцию пакетного режима распределяется по принципу «по потребности» OLT для каждого ONU/ONT, который должен отправлять данные. Поскольку метод TDM объединяет несколько устройств ONU/ONT в один канал передачи данных, фактическая скорость передачи данных по восходящему потоку всегда меньше максимально доступной полосы пропускания из-за совместного использования.
Типичное разделение одного волокна (порт PON) составляет 1:32 или 1:64. Поэтому порт PON может обслуживать до 32 или 64 конечных абонентов. Максимальное количество абонентских терминалов (ONT) может составлять 2 048, что соответствует 32 портам в OLT с использованием разделения 1:64 для каждого порта. В редких случаях используется коэффициент разделения 1:128 для каждого порта. Для применения технологии в более широкой географической области (при рассредоточенном расположении конечных абонентов), сеть PON может быть развернута с помощью каскадного разделения, например, 1:4 с последующим разделением 1:16.
GPON
Для передачи данных от OLT к ONU используется длина волны 1490 нм и скорость передачи 2,488 Гбит/с (нисходящий поток). Восходящая передача осуществляется на длине волны 1310 нм на скорости 1,244 Гбит/с. Для предоставления услуг IPTV используется канал передачи данных. Для уменьшения загруженности этого канала провайдеры передают видеоконтент с помощью КТВ-оборудования на длине волны 1550 нм. В качестве видеоконтента могут быть десятки телевизионных каналов, в том числе в HD-качестве. Существуют три основные классификации для GPON: класс A, B или C (Табл. 1)
Таблица 1. Классификация для GPON
10G-PON
Технология 10G-PON, известна так же, как XG-PON G.987, может стать логическим продолжением развития следующего поколения сетей FTTH. На сегодняшний день уже существуют стандарты XG-PON или XGS-PON (G.987.2 и IEEE 802.3 для физического уровня), а в качестве промежуточного шага на пути к многоволновому NG-PON2 (G.989.3).
Архитектура сети XG-PON состоит из одного пассивного сегмента оптического распределения (ODS) или группы пассивных ODS, связанных между собой с помощью RE. Оптическая конфигурация для XG-PON обеспечивает совместное использование передач GPON и 10G-PON с использованием фильтров WDM и дополнительных полосовых фильтров (Рисунок 1).
Рисунок 1. Интеграция длин волн для 10G-PON с восходящими и нисходящими каналами передачи данных
NG-PON2
NG-PON2, разработанная МСЭ в 2015 году, определяет новую архитектуру PON, способную поддерживать общую пропускную способность сети 40 Гбит/с с использованием четырех симметричных восходящих/нисходящих длин волн, доступных каждому абоненту. Стандарт NG-PON2 уникален в использовании активных перестраиваемых фильтров и перестраиваемого лазера, установленных в каждом ONU.
XGS-PON является подвидом стандарта NG-PON2 для сетей TWDM-PON. В пределах NG-PON2 определены восьмиканальные длины волн. В таблице 2 рассмотрены некоторые из аспектов сетей PON.
Таблица 2. Аспекты сетей PON
Тестирование PON
Для строительства сетей GPON были необходимы такие инструменты как рефлектометры, источники света и традиционный широкополосный измеритель оптической мощности. Но инфраструктура 10G-PON более сложная, чем GPON и поэтому данный перечень измерительных приборов будет недостаточным по следующим причинам:
- Восходящий трафик «пульсирующего характера» не может быть проверен, если ONU не разрешен нисходящим потоком OLT
- Широкополосные измерители оптической мощности (InGaAS) не являются «проходными» измерителями, то есть не могут быть установлены в «разрыв» линии и не содержат фильтров для выделения конкретных длин волн. В связи, с чем при проведении измерений на сети WDM измеряться будет вся оптическая мощность (все длины волн передаваемые в волокне) независимо от выставленных инженером настроек длины волны
Рисунок 2. Сравнение широкополосного оптического измерителя мощности (OPM) и измерителя GPON и XG-PON
На рисунке 2 видно, что широкополосные OPM важны при построении сети PON, но в процессе эксплуатации данный метод измерения не применим. Измеритель оптической мощности для GPON сетей - это «проходной» измеритель, который имеет встроенные WDM-фильтры и специальные приемники для каждой длины волны передачи. Используя данный тип измерителя, технический специалист может проверить все уровни передачи (1310/1490 нм, а также 1550 нм). Для сетей GPON с наложением RF возможно использование широкополосного OPM, если необходимо проверить сигнал ТВ-приставки, прежде чем он будет объединен с сиганлом от ONU.
Для тестирования 10G-PON в измерителе нужны дополнительные оптические приемники. Во избежание перекрестных помех, кроме WDM-фильтров, необходимо использовать полосовые фильтры (чтобы обеспечить необходимую изоляцию для передачи сигнала на длине волны 1550 и 1577 нм).
Инструменты тестирования PON классифицируются как инструменты физического уровня. Для диагностики неисправностей между OLT и ONU/ONT рекомендуется использовать следующие тестовые инструменты:
Инструменты физического уроня
- Оптический рефлектометр во временной области (OTDR) с фильтрами 1625 нм или 1650 нм для диагностики неисправностей без нарушения обслуживания (в режиме работы сети/ без остановки эксплуатации)
- Оптический измеритель оптической мощности (широкополосный или для измерения PON сигналов) и источник света для измерения оптического бюджета линии и мощности передачи источников OLT / ONT
- Оптический измеритель обратных потерь (ORL) для тестирования отраженных сигналов в сети
Рисунок 3. Инструменты физического уровня
Инструменты высокого уровня
- Измеритель поляризационно-модовой дисперсии (PMD) для проверки дисперсии в рамках системы передачи
- PON анализатор для устранения аварийных ситуаций и мониторинга сообщений PLOAM и OMCI между OLT и ONU
- Многоканальный анализатор оптических сигналов для проверки сосуществования сигналов нисходящего потока GPON и XG-PON и определения потенциальных проблем перекрестных помех
Рисунок 4. Инструменты высокого уровня
В таблице 3 представлены инструменты, рекомендованные для построения и эксплуатации GPON и 10G-PON.
Таблица 3. Инструменты, рекомендованные для построения и эксплуатации GPON и 10G-PON
При переводе сети на 10GPON следует учесть тот факт, что со временем результаты проведенного тестирования сети GPON станут неактуальны, поэтому при составлении бюджета на обновление XG-PON необходимо предусмотреть расходы на новые инструменты.
16.11.2017
По материалам LightReading