Будущее оптических сетей доступа
30 октября 2012
Рубрика: Обзоры и мнения, Связь и телекоммуникации.
Автор: Хусан Соатов.

В постоянно наращиваемой сетевой инфраструктуре широкополосный абонентский доступ рассматривается как узкое место или «bottleneck» по причине ограниченной полосы пропускания.

Существующие медные технологии, такие как DSL и доступ по коаксиальному кабелю, в данный момент уже на пределе своих возможностей: могут обеспечить максимальную скорость не более чем несколько десятков Мбит/с в сторону конечного пользователя, причем на сравнительно небольшое расстояние передачи. Чтобы соответствовать возрастающим требованиям потребителей по увеличению полосы пропускания (а в наши дни спрос на повышение скоростей передачи имеет зачастую взрывной и сложно поддающийся прогнозированию характер), предпочтение отдается оптическим сетям доступа (ОСД). Последние разработки в этой области дают нам перспективу получения высокой полосы пропускания, неограниченного доступа и широкого диапазона приложений для миллионов конечных пользователей. FTTx — эффективная технология доступа, где в качестве «x» может выступать как дом, офис, кампус, так и любой промышленный объект. Вместо использования соединения точка-точка (P2P) пассивные оптические сети (PON — Passive Optical Networks) используют архитектуру точка-многоточка (P2MP). PON архитектура используется в следующих схемах и технологиях организации связи: Time Division Multiplexing PONs (TDM), Wavelength Division Multiplexing (WDM), Optical Code Division Multiplexing (OCDM) и Sub-Carrier Multiplexing (SCM).

TDM-PON и WDM-PON
Среди вышеперечисленных схем ведущая роль с точки зрения реализации принадлежит TDM-PON и WDM-PON. Сегодня TDM-PON наиболее популярная технология ввиду экономичности и достаточно простой структуры (рис. 1). Тем не менее, данная привлекательная конфигурация имеет ряд недостатков: ограниченная полоса пропускания, отсутствие гибкости зоны покрытия, слабые защитные механизмы. С другой стороны, сети WDM-PON (рис. 2) могут обеспечить большую полосу пропускания, чем сети TDM-PON. Также они могут улучшить безопасность, используя отдельные длины волн, назначенные для каждого абонентского устройства ONU (Optical Network Unit). Поэтому сети WDM-PON рассматриваются в качестве перспективного решения для оптических сетей доступа. Однако на сегодня стоимость развертывания сети WDM-PON является недопустимо высокой. Вследствие этого ожидается, что решения для сетей TDM-PON: EthernetPON (EPON), GigabitPON (GPON) и 10 Гбит/с 10G-EPON будут превалирующими в ближайшие нескольких лет.

Рис. 1 Технология TDM-PON.

Рис. 2. Технология WDM-PON.

Аспекты развития сетей PON следующего поколения
Эволюционный путь существующих систем TDM-PON в соответствии с концепцией, предложенной ITU, может быть представлен тремя основными направлениями:
• увеличение скорости до 10 Гбит/с;
• достижение расстояния передачи до 80 км;
• увеличение коэффициента разветвления.

Чтобы достигнуть увеличения скорости, требуются высокоскоростные трансиверы, работающие в режиме высокочастотных пульсаций (burst mode) и способные быстро восстанавливать уровень и фазу для каждого отдельного высокочастотного импульса.

Для выполнения требований 2 и 3 могут быть использованы полупроводниковые оптические усилители (SOA — Semiconductor Optical Amplifier). Это не вызовет прерывания текущих сервисов, так как SOA «прозрачен» к формату и скорости передаваемых данных.

Усовершенствование решений в TDM-PON должно ориентироваться не только в сторону увеличения полосы пропускания и расстояния, но и привносить в систему как можно больше интеллектуальных возможностей для создания интеллектуальных узлов IN (Intellectual Nodes). Так, например, установка пассивного сплиттера в TDM-PON осуществляется для распределения оптической мощности между пользователями эквивалентно. Данный подход не требует дополнительных источников питания, таким образом, предполагая экономию энергии. Однако отсутствие интеллектуальных функций делает сеть негибкой и уязвимой для сетевых атак. Более того, данная архитектура не обеспечивает переход от TDM к WDM сетям. Сценарий эволюции обусловлен актуальными задачами, адресованными в первую очередь к существующим PON-решениям.

«Вызов» для ОСД
PON сети, развернутые в настоящее время, нуждаются в решении следующих задач и проблем по причине использования строго пассивных компонентов:
• отсутствие гибкости в распределении мощности;
• статическая реконфигурация длин волн;
• сложность эволюции сети;
• уязвимость к сетевым атакам;
• энергетическая эффективность.

Несмотря на весомые успехи в текущем использовании TDM-PON по причине приемлемой стоимости и относительного удобства эксплуатации, данная технология энергетически малоэффективна и неспособна плавно перейти к волновому мультиплексированию. Устройства и технологии, способные, с одной стороны, сохранить пассивную природу, а с другой — гибко распределить оптическую мощность и длины волн, являя при этом достаточно рентабельной миграцию от TDM-PON к WDM-PON, являются залогом успешного будущего оптических сетей доступа.

Список используемой литературы:
1. Lee, C.-H, Sorin. W.V, Kim. B.Y, «Fiber to the Home Using a PON Infrastructure», IEEE J. Light wave Technol., Issue.12, Vol. 24, pp 4568–4583, Dec 2006.
2. Glen Kramer, «Ethernet Passive Optical Networks», New York: McGraw-Hill, 2010.
3. «Coexistence with Current Systems-10GE-PON System Configuration», IEEE802.3. Plenary Meeting, Orlando, FL, March 12–16, 2010.

Orphus system
Подписывайтесь на канал infoCOM.UZ в Telegram, чтобы первыми узнавать об ИКТ новостях Узбекистана
В Telegram
В Одноклассники
ВКонтакте