Перспективы развития сетей PON

Сравнительный анализ преимуществ и векторов развития технологии PON

Развивающиеся сети PON привлекательны для провайдеров услуг связи, физических и юридических лиц. Привлекательность PON состоит в использовании одного приемопередающего модуля для множества абонентских устройств. Расширение сети можно производить постепенно, не перестраивая её полностью. Число подключаемых абонентов ограниченно лишь бюджетом мощности и максимальной скоростью приемопередающей аппаратуры.

Оптический сигнал, преодолевая расстояние от передатчика до приёмника, затухает и становится еле уловимым, поэтому необходимо рассчитать запас мощности, при котором сигнал будет распознан без потерь. Оптический бюджет рассчитывается разностью чувствительности оптического приёмника и мощности передаваемого сигнала оптического передатчика и измеряется в децибелах.

Есть две ветви развития PON сетей — GEPON и GPON

EPON или GEPON — технология стандарта IEEE 802.3ah. Скорость передачи доходит до 1,2 Гбит/с. Более новый стандарт IEEE 802.3av (10GEPON). Скорость передачи до 10 Гбит/с.

GPON — технология стандарта ITU-T G.984, основанная на асинхронной передаче данных. Максимальная скорость 2,5 Гбит/с.

Последним поколением сетей PON является технология TWDM PON —

пассивные оптические сети с временным и частотным

мультиплексированием.

На таких сетях используются четыре пары длин волн в разных спектральных диапазонах. Для потоков от абонентов применяются длины волн (λ1 — λ4), для потоков от провайдера (λ5 – λ8). Передача потоков ведётся в трёх диапазонах XG-PON (1270–1280 нм/ 1570–1580 нм), C-band-диапазон (1535–1540 нм/ 1553–1558 нм), C+L-band (1535–1540 нм/ 1570–1580 нм). Транслирование в С-band и С+L-band дают техническую возможность применить усилители EDFA для повышения оптического бюджета.

Диаграмма структуры сети PON

В архитектуре TWDM PON подразумевается использование селективных приёмников и настраиваемых передатчиков в стационарном и оконечном оборудовании. Перестраиваемые оптические элементы позволяют масштабировать сеть без необходимости перестраивать физическую линию связи. Кроме того, возможна точная настройка скорости передачи в рамках одного канала. Поддерживаются симметричные и асимметричные каналы.

Подробнее о трёх PON-технологиях:

• XG-PON — 1270–1280 нм для восходящего потока от пользователей и 1570–1580 нм для нисходящего потока от провайдера. Частотный профиль позволяет в одной сети передавать TWDM PON, GPON, CATV. 

Схема занимаемых частот XG-PON

Применение этого диапазона эффективно при необходимости добавления дополнительных каналов в существующую сеть без необходимости увеличения оптического бюджета.

• С-band — 1535–1540 нм для восходящего потока от пользователей и 1553–1558 нм для нисходящего потока от провайдера. Частотный профиль позволяет в одной сети передавать TWDM PON, GPON, CATV, XG-PON.
  

Схема занимаемых частот C-band

В нём появляется техническая возможность установить оптические усилители EDFA для головной станции DWDM-сетей провайдера. С рабочим диапазоном 1529–1561 нм без перестройки архитектуры и ввода энергозависимых элементов. Оптический бюджет повышается до 38 дБ. Эта схема исключает работу CATV по данной сети.

 

• C+L-band — 1535–1540 нм для восходящего потока от пользователей в Red-диапазоне или C-minus, 1553–1558 нм для нисходящего потока от провайдера в L-minus. Этот диапазон объединяет в себе TWDM PON, GPON, CATV.
  

Схема занимаемых частот C+L-band

Бюджет этого диапазона имеет потолок в 38 дБ и одновременную передачу PON + CATV. Из главных особенностей диапазона выделяется необходимость использования оптических усилителей на L-band для TWDM PON нисходящего потока.

Подробная схема сети PON на этапе тестирования

TWDM PON в сравнении с GPON имеет некоторые особенности:

• Пропускная способность четырёх независимых потоков по 10 Гбит/с равна 40 Гбит/с в противовес 10 Гбит/с нисходящего потока и 2,5 Гбит/с восходящего потока у GPON. А в перспективе возможно использование восьми длин волн с 80 Гбит/с в сумме соответственно;
  
• Спектр используемых волн достаточно узкий λ1±1,6 нм по сравнению с широкополосной GPON λ1±5 нм, но в TWDM PON используют четыре или восемь пар длин волн против двух;
  
• Досягаемый оптический бюджет — 38 дБ. Невозможность установки оптических усилителей на сети GPON держит эти показатели где-то в районе 30~33 дБ;
  

Совокупность этих особенностей позволяет увеличивать количество подключённых абонентов за счёт выделения дополнительных пар волн (до 8 максимум) без глобальной перестройки ВОЛС. Такой подход не только экономит деньги оператора, но и становится одним из возможных сценариев параллельного существования нескольких операторов на одной сети PON.

источник