Пассивное оптическое древо

Решение "точка-много точек" на оптике базируется на технологии пассивных оптических сетей (PON). Эта технология представляет собой соединение станционного активного оборудования (так называемого "терминала оптической линии", OLT) и абонентских устройств (оптические сетевые терминалы, ONT, или же устройства, ONU). Такая сеть строится по древовидной топологии с использованием пассивных оптических разветвителей (сплиттеров).

Множественный доступ в пассивных оптических сетях осуществляется за счет временного мультиплексирования. Процесс транспортировки нисходящего потока данных от сети к абоненту основан на широковещательной передаче. Каждый ONT получает весь трафик и на основе соответствующей адресной информации в заголовке пакета выбирает из него данные, предназначенные конкретному ONT.

Восходящая передача осуществляется намного сложнее, поскольку для нее необходимо реализовывать принцип разделяемой среды. Это требует координации передачи для всех ONT за счет специализированного механизма на основе TDMA, который закрепляет за каждым ONT определенный временной интервал.

Решения PON с использованием Ethernet (EPON) основываются на механизме управления доступом к среде, определенном группой стандартов IEEE 802.3. Разработчикам все же пришлось пойти на некоторые изменения, касающиеся МАС-подуровня и физического уровня в целом, вызванные проблематичностью использования множественного доступа с обнаружением коллизий.

В качестве среды передачи в системе доступа используется одно одномодовое волокно, в котором осуществляется частотное разделение каналов. Как и в решениях "точка-точка", частотное разделение каналов обеспечивается путем реализации двух типов трансиверов. Трансиверы типа D производят передачу на 1490 нм, а для типа U предусмотрено 1310 нм.

Технические требования EPON предусматривают гигабитную пропускную способность в сети TDMA. Стандарт определяет типовое число, составляющее 16 соединений, на дальности до 20 км (1000 Base-PX20) или до 10 км (1000 Base-PXIO).

На физическом уровне в концепции EPON определены волоконно-оптические соединения типа "точка-многоточек" с пассивными оптическими разветвителями. Протокол Multipoint Control Protocol (MPCP) позволяет системе трактовать соединение "точка-многоточек" как несколько соединений "точка-точка". МРСР использует подуровень эмуляции "точка-точка", формирующий в преамбуле пакета Ethernet специальное поле, которое позволяет конкретному ONT выделить в нисходящем потоке предназначенные ему пакеты. Передача восходящего потока традиционно для PON осуществляется с использованием TDMA. В ее организации участвуют маркер (кадр синхронизации), периодически выдаваемый OLT, и разрешающий передачу кадр GATE, направляемый в ответ на запрос от ONT.

Ethernet To The Home (ETTH)

Схема подключения домашних сетей (рис.12) такова: внутри дома прокладывается локальная компьютерная сеть, например Ethernet. К ней с одной стороны подключается один или несколько каналов доступа (ADSL, радиоканал, волоконно-оптический канал), а с другой – все компьютеры абонентов. Благодаря коллективному использованию выделенных каналов цены на услугу/пакет услуг для каждого абонента обычно ниже цен индивидуального подключения.

Для обеспечения Ethernet-подключения новых зданий к городским сетям (MAN) провайдеры сетевых услуг обычно используют оптоволокно. Основными преимуществами такого доступа являются скорость и расстояния – до 100 км без промежуточного усиления и регенерации при потенциально неограниченной пропускной способности. Гигабитный Ethernet (1 Гбит/с и 10 Гбит/с) стал привлекательным в плане соотношения «цена/производительность», сделавшись удачным выбором для магистральных приложений при построении не только выделенных корпоративных сетей, но и операторских сетей Metro Ethernet. Оптимальным вариантом проводки внутри здания является одномодовое и многомодовое оптоволокно, а также витая пара категории 5.

Типичной архитектурой является реализация на первом этапе в каждой квартире в любом помещении здания 10- или 100-мегабитных Ethernet-каналов, соединенных с обслуживающим это здание коммутатором. Для подключения зданий к оптоволоконной городской сети MAN организуется гигабитное или мультигигабитное Ethernet-соединение. Агрегация трафика кольцевых городских сетей осуществляется посредством коммутатора 3-го уровня.

Рисунок 12. Схема подключения домашних сетей

Пользователи имеют локальные Ethernet сети, способные поддерживать полосу в десятки мегабит в секунду. Городские сети, к которым они присоединяются, и новое поколение которых развивается также на основе Ethernet, обеспечивают гигабитные скорости передачи информации. Но связь между пользователями и опорной сетью до сих пор является «узким местом» и измеряется в килобитах в секунду и в большинстве случаев составляет 5-10% от полосы 10 BaseT LAN. Поэтому применение Ethernet на первой миле дает возможность повысить скорость доступа. За счет устранения протокольной избыточности и дополнительных сетевых элементов на границах сети доступа, использование Ethernet уменьшает стоимость оборудования, сложность сети, упрощает ее архитектуру.