Изучение технологий доступа для широкополосной электросвязи (стр. 5 )

Оборудование технологии сети доступа FTTP может быть разделено, главным образом, на активные и пассивные решения, которые обычно называются пассивными оптическими сетями или PON. Активные решения имеют электронные компоненты в развернутых системах и, как правило, имеют большую пропускную способность, тогда как пассивные решения не имеют электронных компонентов в развернутых системах, что экономит расходы на развертывание и на эксплуатацию.

Эти решения можно далее разделить на "из пункта в пункт" (P2P), в которых имеется прямая линия связи между центральной станцией оператора (CO) и/или головной станцией и местом расположения пользователя, или "из пункта во множество пунктов" (P2MP), в которых сигнал от центральной станции оператора разделяется и передается в несколько мест расположения пользователей. Как правило, решения P2P имеют большую полосу пропускания, тогда как решения P2MP дешевле в развертывании и эксплуатации.

Наконец, в рамках пассивных и активных решений, а также решений P2P и P2MP существует множество доступных вариантов сетевых протоколов, которые далее разделяют предлагаемые продукты. Например, в пределах решения PON существуют решения APON и варианты BPON, основанные на традиционном для голосовой телефонии протоколе асинхронного режима передачи (ATM); и решения EPON, основанные на широко используемом IP-протоколе Ethernet. BPON/APON основаны на Рекомендациях МСЭ‑T G.983.3, и их действующая версия предлагает скорость нисходящего потока 622 Мбит/с с длиной волны 1490 нм, и скорость восходящего потока 155 Мбит/с с длиной волны 1310 нм при коэффициенте деления 1:32 (один сигнал делится на 32 потребителей), тогда как аналоговое кабельное видеовещание предлагалось с длиной волны 1550 нм и предлагается такими поставщиками как Optical Solutions, Alcatel, Hitachi и другими. Технология стандарта GPON, предлагаемая те ми же поставщиками, основана на стандарте МСЭ‑T G.984.2 и также основана на традиционном протоколе ATM, но с более высокими скоростями, и предлагает скорость нисходящего потока либо 2422, либо 1244 Мбит/с с длиной волны 1490 нм, и скорость восходящего потока 155, 622, 1244 или 2422 Мбит/с с длиной волны 1310 нм при коэффициенте деления до 1:64 и аналоговую кабельную видеопередачу с длиной волны 1550 нм. Решения EPON основаны на стандарте IEEE 802.3ah, разработка которого завершена специальной группой IEEE P802.3ah "Ethernet для последней мили" в 2004 году, и который использует IP для предоставления и голосовых услуг, и услуг передачи данных, и предлагает скорость нисходящего потока 1000 Мбит/с с длиной волны 1490 нм, и скорость восходящего потока 1000 Мбит/с с длиной волны 1310 нм при коэффициенте деления 1:32, и аналоговую кабельную видеопередачу с длиной волны 1550 нм (поставщики - Alloptic, Calix, FlexLigh и другие). На Рисунке 2 графически показан обзор вариантов архитектуры FTTP.

Рисунок 2 – Варианты архитектуры FTTP: PON и P2P

Помимо выбора между активным и пассивным режимом, и между APON, BPON, GPON, EPON имеются различные технологические разработки в сфере решений для линейно-кабельных сооружений, которые могут сильно влиять на затраты и прибыли, связанные с вариантами развертывания сети доступа FTTP.

Выбор правильного волокна может существенно уменьшить затраты на развертывание сети, позволяя операторам, используя одно волокно, разместить и компоненту сети доступа FTTP вместе с оконечным компонентом корпоративной сети, и транспортной сети. Сегодняшняя продвинутая технология кабелей с нулевыми "водяными пиками" (ZWPF) заменяет исторически стандартные одномодовые волокна (SSMF) и позволяет развернуть 16-канальные оконечные сети с грубым мультиплексированием с разделением по длине волны (CWDM) в том же волокне, по которому ведется передача сети FTTP с разделением 1:32 или 1:64. Каналы CWDM на 60% дешевле, чем каналы с плотным мультиплексированием с разделением по длине волны (DWDM), поэтому такие варианты развертывания оконечной сети/сети доступа не только позволяют операторам создать две сети на одной инфраструктуре, но и позволяют реализовать чрезвычайно экономически эффективные архитектуры городской сети за счет применения менее дорогостоящих каналов CWDM. На Рисунке 3 показана такая архитектура передачи CWDM по PON, а также преимущества предоставления услуг транспортных сетей или приоритетных бизнес-услуг с разделением по длине волны в той же инфраструктуре, по которой передаются сигналы в сети доступа PON.

Рисунок 3 – Технология кабелей с нулевыми "водяными пиками" позволяет осуществлять грубое мультиплексирование с разделением по длине волны (CWDM) в сетях PON "Два в одном"

Один только выбор правильного волокна (ZWPF) может предоставить преимущество использования двух сетей по цене одной, выбор волокна и компонентов с меньшими потерями может позволить операторам вдвое увеличить дальность действия серийно выпускаемого оборудования. Такая увеличенная дистанция означает, что операторы смогут обслуживать вдвое больше потребителей за те же инвестиции в линейно‑кабельные сооружения, гарантирует, что операторы смогут присоединить всех своих пользователей, и также позволит операторам сэкономить до 30% расходов на системы, предоставляя более эффективное соотношение распределительных и абонентских линий в волокне.

В некоторых случаях между поставщиком услуг и отдельным абонентом имеется несколько пар медных проводов. Эти пары могут комбинироваться, т. е. объединяться, как описано в Рекомендациях МСЭ-Т серии G, приводя к существенному увеличению пропускной способности одного потока. Две пары удваивают, а три пары утраивают емкость передачи, может быть объединено до 32 медных пар. Полезная нагрузка в этих парах может передаваться на базе ATM, на базе Ethernet, или могут использоваться сигналы с инверсным мультиплексированием с разделением по времени.

I.1.4        Матрица плотного мультиплексирования с разделением по длине волны

Изобретение оптоволокна с малыми потерями в начале 1970-х годов, имеющего окно малых потерь при длинах волн около 1300 нм, позволило передавать световые сигналы на расстояния в десятки километров без регенерации, используя светоизлучающие диоды и многомодовые волокна. В 1980-х годах были внедрены одномодовые волокна, соединенные с лазерными передатчиками, имеющими несколько продольных мод (MLM), позволяющие передавать со скоростями около 100 Мбит/с. С появлением волокна со смещенной дисперсией, стали возможными системы распределенных лазеров с обратной связью и одной продольной модой (SLMFB), у которых усилительный участок достигает 100 км, а скорость передачи равна примерно 2,5 Гбит/с. В 1990-х годах регенераторы, содержащие волоконные усилители, легированные эрбием, позволили вести одновременную передачу на многих соседних длинах волн, что привело к появлению систем плотного мультиплексирования с разделением по длине волны (DWDM). Эта разработка позволила передавать в одном волокне 2 волны, одну в окне 1310 нм, а другую – в окне 1550 нм, что привело к появлению первых систем мультиплексирования с разделением длины волны (WDM) Однако оптические системы мультиплексирования с разделением по частоте унаследовали некоторые проблемы меднопроводных систем FDM, например, ограничения по длине каждого участка регенерации и числу последовательных участков регенерации. Типичная система передачи DWDM, предлагала до 32 волн, 0,8 нм = 100 ГГц между соседними волнами, каждая длина волны передает поток со скоростью 2,5 Гбит/с на расстояние примерно 600 км с 6 участками регенерации, суммарная емкость передачи 80 Гбит/с.

По сравнению с одноволновой оптической передачей DWDM предлагает значительные преимущества:

•        Меньше эффекты дисперсии. Для данной пропускной способности скорость передачи в отдельном канале может быть снижена, уменьшая таким образом эффекты хроматической и поляризационной дисперсии. Вследствие этого может быть увеличено расстояние между регенераторами, хотя для поддержания энергетического потенциала все равно требуется оптическое усиление, а емкость существующих неидеальных установок может быть увеличена.

•        Улучшенная масштабируемость. Добавление новых длин волн в соответствии с подходом "плата за длину волны" может просто увеличить пропускную способность. Дополнительные длины волн не должны иметь ту же скорость, это обеспечивает дополнительную гибкость.