1.3 Технология Ethernet
В решении Ethernet FTTH для коммутации линий подразумевается использование коммутаторов с оптическими портами или оптическими трансиверами. Коммутаторы объединяются либо в «кольцо» Ethernet (GE или 10GE), либо по топологии «звезда» и располагаются на цокольном или чердачном этаже (в зависимости от способа заведения магистрального волокна в дом). К портам коммутатора подключаются устройства конечных пользователей. Такой подход обеспечивает высокий уровень надежности за счет возможности резервирования оптических каналов, и обеспечивает преемственность с существующей «медной» инфраструктурой. К недостаткам Ethernet FTTH можно отнести узкую полосу пропускания и недостаточные возможности масштабирования. Технология Gigabit Ethernet - это расширение IEEE 802.3 Ethernet, использующее такую же структуру пакетов, формат и поддержку протокола CSMA/CD, полного дуплекса, контроля потока и прочее, но при этом предоставляя теоретически десятикратное увеличение производительности. Поскольку технология Gigabit Ethernet совместима с 10Mbps и 100MbpsEthernet, возможен легкий переход на данную технологию без инвестирования больших средств в программное обеспечение, кабельную структуру и обучение персонала.
Как и в стандарте Fast Ethernet, в Gigabit Ethernet не существует универсальной схемы кодирования сигнала, для стандартов l000Base-LX/SX/CX используется кодирование 8В/10В, для стандарта 1000Base-T используется специальный расширенный линейный код ТХ/Т2. Функцию кодирования выполняет подуровень кодирования PCS, размещенный ниже среданезависимого интерфейса GMII. 1000Base-T - это стандартный интерфейс Gigabit Ethernet передачи по неэкранированной витой паре категории 5 и выше на расстояния до 100 метров. Для передачи используются все четыре пары медного кабеля, скорость передачи по одной паре 250 Мбит/с. Предполагается, что стандарт будет обеспечивать дуплексную передачу, причем данные по каждой паре будут передаваться одновременно сразу в двух направлениях - двойной дуплекс (dual-duplex).
Рис.5. структура сети по технологии Ethernet FTTH топология «звезда»
Ethernet типа «звезда» (см. рисунок 3). Такая архитектура предполагает наличие выделенных оптоволоконных линий (обычно одномодовых, одноволоконных линий с передачей данных Ethernet по технологии 100BX или 1000ВХ) от каждого оконечного устройства к точке присутствия (poin-to- presence, POP), где происходит их подключение к коммутатору. Оконечные устройства могут находиться в отдельных жилых домах, квартирах или многоквартирных домах, на цокольных этажах которых располагаются коммутаторы, доводящие линии по всем квартирам с помощью соответствующей технологии передачи.
2. Оптические компоненты сети
Основные элементы сети: оптический кабель, оптическая муфта, оптические разветвители, оптические передатчики и приемники.
2.1 Оптический кабель
Волоконно-оптические коммуникации имеют ряд преимуществ по сравнению с электронными системами, использующими передающие среды на металлической основе. В волоконно-оптических системах передаваемые сигналы не искажаются ни одной из форм внешних электронных, магнитных или радиочастотных помех. Таким образом, оптические кабели полностью невосприимчивы к помехам, вызываемым молниями или источниками высокого напряжения. Более того, оптическое волокно не испускает излучения, что делает его идеальным для соответствия требованиям современных стандартов к компьютерным приложениям. Вследствие того, что оптические сигналы не требуют наличия системы заземления, передатчик и приемник электрически изолированы друг от друга и свободны от проблем, связанных с возникновением паразитных токовых петель. При отсутствии сдвига потенциалов в системе заземления между двумя терминалами, исключающим искрения или электрические разряды, волоконная оптика становится все более предпочтительным выбором для реализации многих приложений, когда требованием является безопасная работа в детонирующих или воспламеняющихся средах. Тип волокна идентифицируется по типу путей, или так называемых "мод", проходимых светом в ядре волокна.
Существует два основных типа волокна - многомодовое и одномодовое. Ядра многомодовых волокон могут обладать ступенчатым или градиентным показателями преломления. Многомодовое волокно со ступенчатым показателем преломления получило свое название от резкой, ступенчатой, разницы между показателями преломления ядра и демпфера. F3 более распространенном многомодовом волокне с градиентным показателем преломления лучи света также распространяются в волокне по многочисленным путям. В отличие оптоволокна со ступенчатым показателем преломления, ядро с градиентным показателем содержит многочисленные слои стекла, каждый из которых обладает более низким показателем преломления по сравнению с предыдущим слоем по мере удаления от оси волокна. Результатом формирования такого градиента показателя преломления является то, что лучи света ускоряются во внешних слоях и их время распространения в волокне сравнивается с временем распространения лучей, проходящих по более коротким путям ближе к оси волокна. Таким образом, волокно с градиентным показателем преломления выравнивает время распространения различных мод так, что данные по волокну могут быть переданы на более дальние расстояния и на более высоких скоростях до того момента, когда импульсы света начнут перекрываться и становиться неразличимыми на стороне приемника. Волокна с градиентным показателем представлены на рынке с диаметрами ядра 50, 62,5 и 100 мкм. Одномодовое волокно, в отличие от многомодового, позволяет распространяться только одному лучу или моде света в ядре. Это устраняет любое искажение, вызываемое перекрытием импульсов. Диаметр ядра одномодового волокна чрезвычайно мал - приблизительно 5-10 мкм. Одномодовое волокно обладает более высокой пропускной способностью, чем любой из многомодовых типов.
2.2 Оптические муфты
Муфты ОК различают по назначению: для магистральных и городских сетей связи; для кабелей, прокладываемых в канализации, в грунт, под водой и подвешиваемых на опорах; прямые и разветвительные муфты (перчатки). По конструкции муфты могут быть проходными и тупиковыми. Поскольку существует большое количество конструкций ОК, а также многообразие условий их прокладки, то и весьма велик перечень оптических муфт, обеспечивающих их соединение. Ни один изготовитель не в состоянии создать универсальный комплект муфты, который подходил бы для любого кабеля и для любого места установки муфты. Поэтому, как правило, создаются минимальные, так называемые базовые комплекты, которые при необходимости пополняются всеми нужными деталями и материалами. Все дополнительные детали и материалы группирует в специальные комплекты: базовые, монтажные, эксплуатационные, установочные, защитные, заземляющие и ремонтные. В базовый комплект входит минимальный набор деталей: корпус муфты, внутренний кронштейн и крепежные детали, одна кассета для выкладки оптических волокон и фиксации защитных гильз, материалы и детали для герметизации корпуса. Стандартными являются также ремонтные комплекты для оптической и устанавливаемой в котлованах поверх нечугунной защитной муфты. Все остальные комплекты составляются из отдельных деталей и узлов с учетом особенностей кабелей и мест установки муфт у конкретного заказчика.
2.3 Оптические разветвители
Разветвитель представляет собой пассивный оптический многополюсник (пхщ) с заданным количеством входных (п) и выходных портов (т). Его задачей является перераспределение энергии, поступающей во входные порты между выходными. По своей топологии разветвители делятся на X- образные (простейший 2x2) и Y-образные (простейший 1x2). Более часто используются Y-образные ОР, которые еще иногда называют делителями мощности. Последние в свою очередь делятся на симметричные, в которых мощность делится равномерно между всеми выходными портами, и несимметричные (направленные), в которых в каждый выходной порт отводится определенная (обычно в %) часть выходной мощности. В англоязычной литературе для симметричных разветвителей чаще используется термин splitter (разветвитель, разделитель), а для несимметричных - coupler (объединитель). По своим спектрально- селективным свойствам ОР, применяемые в волоконно-оптических сетях доступа, делятся на однооконные и двухоконные. Для пропорционального деления мощности в однонаправленных сетях (например, кабельном ТВ) используются однооконные ОР, обеспечивающие заданные параметры передачи только в одном спектральном диапазоне 1310нм или 1550 нм. При двунаправленной передаче (например, в сетях PON) применяют двухоконные разветвители с примерно равномерной спектральной характеристикой в обоих оптических диапазонах. Разветвители делятся на две большие группы: безкорпусные и корпусные.
2.4 Оптические передатчики и приемники
SFP компактный приёмопередатчик (трансивер), используемый для передачи данных и в телекоммуникациях. Используется для присоединения платы сетевого устройства (коммутатора, маршрутизатора или подобного устройства) к оптоволокну или неэкранированной витой паре, выступающих в роли сетевого кабеля. SFP трансиверы существуют в вариантах с различными комбинациями приёмника и передатчика, что позволяет выбрать необходимый приёмопередатчик для каждого соединения, исходя из используемого типа оптоволоконного кабеля (многомодового или одномодового). Существует несколько различных категорий SFP: 850 нм 550м MMF (SX), 1310 нм IOkmSMF (LX), 1550 нм [40 км (XD), 80 км (ZX), 120 км (ЕХ или EZX)], и DWDM. Существует также CWDM и одноволоконный двунаправленный (1310/1490 нм Upstream/Downstream) SFPs.
Медиа-конвертер (также преобразователь среды) - это устройство, преобразующее среду распространения сигнала из одного типа в другой. Чаще всего средой распространения сигнала являются медные провода и оптические кабели.
Ethernet медиа-конвертеры традиционно делятся на простые (1-й уровень модели ОСИ), которые подчиняются правилу 5-4-3 и на коммутирующие (2-й уровень модели ОСИ), на которые не действуют ограничения по количеству медиа-конвертеров на участке сети, соединяющей ее сегменты. У таких медиа-конвертеров в описании указывается 10/100ТХ для Fast Ethernet, либо 10/100/1000Т для Gigabit Ethernet, что означает их возможность преобразовывать не только среду передачи, а также и скорость, что характерно для коммутирующих устройств.
2.5 Выбор активного оборудование
Высокий уровень конкуренции за абонента операторов фиксированной, мобильной связи и альтернативных операторов обязывает операторов расширять спектр и улучшать качество предоставляемых услуг.
В настоящее для операторов фиксированной связи время достаточно актуально повышение доходности с одной абонентской линии, в связи с этим возникают новые требования к оборудованию и линейно-распределительным сетям на «последней миле».
Полоса пропускания, используемая для услуги одного клиента, в среднем:
высокоскоростной интернет доступ (hsi) - 1 mbps
видео по запросу (iptv- vod) - 12 mbps
широковещательное видео (iptv-btv) - 12 mbps
голос через сеть ip (voip) -0,1 mb
Совершенно очевидно, что существующая медная сеть не может удовлетворить данным требованиям, в связи с этим операторы рассматривают две наиболее перспективные технологии доступа такие как сети доступа MetroEthernet (FTTH), GPON. (WiMAX-не рассматривается ввиду того что пропускная способность не достаточна для предоставления IPTV).
В тоже время операторы стоят перед выбором какую технологию внедрять с точки зрения упрощения эксплуатации сети и стоимости внедрения.
В данном проекте рассматривается технология GPON, перечислим ее достоинства в сравнении:
упрощенная логическая структура сети - дерево (в данном проекте каскадирование не применяется) - в сетях МЕ тоже дерево, но ресурсы, логически разделяемые между узлами между абонентами.
самодостаточная в плане:
наличия мультисервисных абонентских терминалов.
отсутствия как в МЕ уровней Ядра-Агрегации-Доступа, которые требуют тщательной проработки сервисной модели и обеспечения сквозного QoS.
отсутствие активного оборудования на участке между узлом связи и квартирой абонента и как следствие необходимости в обеспечении электропитанием и заземлением.
Терминал оптической линии SmartAXMA5608T (GPON OLT)
Оборудование MA5608T разработано с учетом современных требований и полностью поддерживает функциональность IP-сетей доступа. MA5608T обладает коммутационной емкостью до 400G и неблокируемой коммутацией терабитной емкости. Пропускная способность каждого слота МА5680Т составляет 10 Гбит/с, что позволяет решить проблему дефицита ресурсов полосы пропускания, а сети доступа перешагнуть в новую оптическую эру.
Данное оборудование имеет 2 сервисных слотов. Одна плата услуг PON имеет 8 порта PON, каждый порт поддерживает коэффициент расщепления 1:128, таким образом одна сервисная полка поддерживает до 2048 абонентов.
Для доступа по интерфейсу GPON пропускная способность MA5608T составляет в нисходящем направлении 2,5 Гбит/с, а в восходящем - 1,25 Гбит/с Протокол режима инкапсуляции (GEM) GPON используется для инкапсуляции с фиксированной длиной фрейма 125 мкс, что в сочетании с алгоритмом кодирования NRZ позволяет уменьшить количество служебной информации в фрейме, оставляя под полезную нагрузку (payload) до 93% фрейма.
Оборудование MA5608T может предоставлять доступ по оптическим интерфейсам FE/GE/GPON одновременно. Являясь унифицированной платформой для P2P и P2MP, МА5680Т может применяться в различных вариантах построения сети доступа, таких как FTTC, FTTB и FTTH и обеспечивать комфортную сетевую миграцию. Оптический доступ в режиме P2P («точка-точка») вполне удовлетворит требовательных пользователей, нуждающихся в выделенной полосе пропускания. Оборудование MA5608T позволяет операторам предложить более широкий спектр услуг для своих клиентов.
Особенности оборудования MA5608T
MA5608T имеет функцию управления многоадресной передачей, что характерно для оборудования операторского класса. Данная функция позволяет операторам предоставлять и управлять дополнительными широкополосными услугами многоадресной передачи: