2.5 Технологии оптической передачи

2.5 Технологии оптической передачи в волоконных световода

Технологии оптической передачи в сети доступа подразделяются на активные и пассивные.

Активная оптическая технология базируется на различных мультиплексорах (PDH, SDH, ATM), кольцевых и линейных конфигурациях с гарантированной защитой трафика. Пример такой конфигурации приведен на рисунке 2.24.

Это решение имеет как недостатки: высокую стоимость интерфейсов пользователей, оптических интерфейсов и оборудования мультиплексоров выделения/ввода (ADM SDH) синхронной цифровой иерархии. При этом техническое решение гарантирует защиту всего трафика сети доступа в случае повреждения любого участка волоконно-оптической линии или линейного интерфейса.

Значительно большее применение получили технические решения с пассивными волоконно-оптическими сетями, предназначенными для широкополосной передачи B-PON (Broadband Passive Optical Network).

ITU-T среди своих рекомендаций определил всесторонне пассивную волоконно-оптическую технологию для сетей доступа. Это рекомендации:

G.983.1 (1998 год) – спецификация скоростей 155 Мбит/с и 622 Мбит/с;

G.983.2 (2000 год) – спецификация оборудования контроля и управления сетей доступа;

Рисунок 2.24 Пример схемы сети доступа с применением
активной оптической технологии

OLT,Optical Line Terminal – оптическое линейное окончание
ONU, Optical Network Unit – оптический сетевой блок (доступа)
NMS, Network Management System – система управления сетью
EMS, Element Management System – элемент системы управления
Рисунок 2.25 Пример конструкции системы В-PON

G.983.3 (2001 год) – распределение волн оптического диапазона для мультиплексирования нескольких волн в PON;

G.983.4 (2001 год) – динамическое назначение полосы частот для сигналов;

G.983.5 (2001 год) – дублирование функций линейной передачи в сети доступа;

G.983.7 (2001 год) – спецификация управления и контроля оборудования с динамическим назначением полосы частот;

G.984 (1-4) (2001 год) – определили возможности управления PON.
Общая архитектура B-PON представлена на рисунке 2.25.

Рисунок 2.26 Синхронная передача циклических групповых сигналов в PON

а) Синхронный метод передачи с разделением во времени TDM (Time Division Multiplexing); б) Метод синхронного доступа с разделением во времени передаваемых временных групп (слотов) TDMA (Time Division Multiplexing Access)

В этой схеме центральным элементом является точка оптического разветвления. В самом простом исполнении это пассивный оптический делитель, в котором мощность сигнала делится равномерно между выходящими волокнами, т.е.?

, (2.9)

где n число выходящих из разделителя волокон.

При радиусе действия PON около 20 км максимальное число разветвлений не более 32 по определению ITU-T (рекомендация G.982), что обусловлено возможностями энергетического потенциала оптической передачи, т.е. мощностью передатчика, чувствительностью приёмника, затуханием стекловолокна на разных длинах волн, затуханием устройств разделения мощности и др.

Для эффективного использования участка доступа B-PON между OLT и ONU предложено несколько вариантов решений по передаче оптических сигналов:

В любом из вариантов передачи в B-PON требуется синхронизация цифровых окончаний ONU. Эта синхронизация должна быть обеспечена единым высокостабильным тактовым генератором. Кроме того, в направлении каждого ONU должны следовать временные или частотные позиции сигналов для контроля и управления. Более подробная схема доступа B-PON приведена на рисунке 2.30.

В масштабных проводных сетях доступа, покрывающих большие территории возможно комбинированное использование всех выше рассмотренных методов построения сети и передачи данных в ней (рисунок 2.31).

В качестве примера ниже приведены характеристики устройства ONU – Triport – одного из элементов PON, устанавливаемого на стороне пользователей.

Triport – BIDI – трехпортовый узел для пассивной оптической сети [продукция компании INFINION (www.infmion.com)], определенной стандартом FSAN/ITU-T G.983.3 для применения в составе ONU. Узел содержит: лазерный передатчик на длину волны 1310 нм для организации канала в сторону узла доступа к услугам; фотоприемник с фотодетектором типа P-i-N на основе InGaAs/InP, совмещенный с предусилителем трансимпедансного типа, для приема цифрового сигнала (скорость до 2,5 Гбиг/с) на длине волны 1490 нм от узла предоставления услуг, высоколинейный фотоприемник с P-i-N фотодиодом на основе inGaAs/InP и трансимпедансным усилителем для приема аналоговых сигналов телевидения в широкой полосе частот на длине волны 1550 нм в сети кабельного телевидения; одномодовый волоконный стык; три независимых порта подключения аналоговых и цифровых сигналов передачи/приема; температурный режим работы от –400 до +85°С; энергетического потенциала достаточно для передачи на расстояние до 20 км. Для точного определения энергетического потенциала можно воспользоваться соотношением 2.10. При этом необходимо также учитывать дисперсионные свойства стекловолокна и для этого можно использовать соотношения 2.5-2.7.

Рисунок 2.29 Передача в PON с использованием частотно-временных пакетов сигналов сети доступа
а) Передача в PON частотно-временных пакетов;
б) Доступа в PON частотно-временными пакетами

Рис. 2.30 Конфигурация оборудования сетей B-PON

Рис. 2.31 Пример общей структуры комбинированной сети проводного доступа

Для определения возможностей энергетического потенциала по дальности оптической передачи в сети доступа можно воспользоваться соотношением, предложенным ITU-Т (G.955):

(2.10)

где Р_S – уровень мощности сигнала передатчика в точке стыка S (дБм), Р_R –уровень мощности сигнала на входе приемника в точке стыка R (дБм), определенный для заданного К_ОШ; Р_D – мощность дисперсионных потерь (дБ); М_е – энергетический запас на старение оборудования (дБ); N – число строительных длин кабеля; l_S – потери энергии на стыках строительных длин (дБ); N_C – число разъемных соединений между точками S и R; l_С – потери энергии на разъемном соединении (дБ), в том числе и на разделение мощности; a_С – коэффициент затухания кабеля (дБ/км); a_m – запас на повреждения кабеля (дБ/км).