eng
Пассивные оптические сети доступа PON, впервые стандартизованные как сети ATM-PON, или A-PON (ITU-T G.983.1), на базе технологии ATM в 1998 году, быстро прогрессировали не только в отношении увеличения скорости передачи (первоначально скорости восходящего, или обратного, потока составляли 155 Мбит/с, а нисходящего, или прямого, – 622 Мбит/с), но и использования новых технологий (SDH, WDM), интерфейсов и функций. Так появились широкополосные PON, или B-PON (2001 год), допускающие динамическое назначение полосы (DBA) для приложений и поддерживающие существенно большее число интерфейсов, включая Ethernet и телефонию (FXS), а затем (2003 год) и гигабитные PON, или G-PON.
Технология G-PON как логичное развитие B-PON допускала увеличение скорости до 2,5 Гбит/с, а также применение метода гигабитной инкапсуляции (GEM) – стандартной процедуры формирования полезной нагрузки пассивных оптических сетей G-PON. Обзору оборудования компании Terawave для сетей G-PON посвящена предлагаемая статья, написанная по материалам презентации, представленной компанией.
Технология G-PON как логичное развитие B-PON допускала увеличение скорости до 2,5 Гбит/с, а также применение метода гигабитной инкапсуляции (GEM) – стандартной процедуры формирования полезной нагрузки пассивных оптических сетей G-PON. Обзору оборудования компании Terawave для сетей G-PON посвящена предлагаемая статья, написанная по материалам презентации, представленной компанией.
Преимущества G-PON
Использование технологии G-PON, по сравнению с другими технологиями PON, дает следующие преимущества (расшифровка сокращений – во врезке или словаре [1]):
· четырехкратное увеличение скорости передачи (полосы пропускания прямого канала) – до 2,5 Гбит/с (идеальное с точки зрения использования приложений IPTV);
· наличие глубокопроработанных стандартов как на технологию
G-PON, так и на управляющие протоколы (G.984.1–G.984.4);
· использование симметричного и асимметричного вариантов прямого и обратного каналов;
· возможность переноса сигналов синхронизации через среду передачи;
· высокая эффективность использования полосы пропускания (>90%);
· увеличение до 28 дБм (FSAN Class B+) оптического бюджета мощности;
· увеличение до 64 (то есть вдвое) максимального числа абонентских узлов на одно волокно (максимальный радиус сети: 10 км при коэффициенте разветвления 1:64; 20 км – при 1:32).
Реализуемые сервисы
Указанные преимущества G-PON позволяют реализовать практически все виды сервиса:
· передачу видео с помощью IP-протокола (IPTV) во всех режимах – одноточечном, многоточечном и широковещательном, включая видео по требованию (VOD) в одноточечном режиме;
· передачу голоса с помощью IP-протокола (VoIP, фактически IP-телефония через ТфОП, с поддержкой протоколов H.248, SIP, MGCP);
· передачу данных: Ethernet 10/100/1000Base-T; сервисы ЛВС (E-LAN) и виртуальных сетей (VPLS, VPN); реализация функции безопасности транспортного уровня (TLS);
· сервисы TDM для частных линий: дробные Е1/Т1, фреймированные и нефреймированные Е1/Т1.
Архитектура G-PON длЯ реализации технологий FTTx
Перечисленные сервисы могут доставляться из центрального офиса/узла CO (1) провайдера услуг абонентам с помощью сети G-PON, упрощенная схема которой показана на рис.1. Эта схема реализует три известные технологии доставки сервиса по оптическому волокну FTTx:
· FTTCSA – оптическое волокно (ОВ) до центральной зоны обслуживания CSA (2). Технология увеличивает полосу пропускания за счет ОВ на участке CO-CSA, однако доля медной части сети доступа до абонентов еще велика и ограничивает широкополосность;
· FTTNode, FTTMDU – ОВ до абонентского узла (3), или зоны цифрового обслуживания DSA, формируемой из кварталов жилых домов MDU (3); доля медной части сети здесь сокращена и не превышает 1 км;
· FTTH (FTTHome) – ОВ до дома абонента (4); доля медной части практически сведена к нулю, поэтому может быть достигнута максимальная широкополосность, ограничиваемая только технологией доставки (то есть G-PON).
Внутренняя архитектура PON полностью описана в рекомендации ITU-T G.984.1 (см. также в работе [2]). В соответствии с ней сеть PON можно разделить на три функциональные части: центральный узел/офис (CO), представленный блоком OLT – окончанием оптической линии на стороне подключения к магистральным сетям (источникам сервисов) через сервисные сетевые интерфейсы SNI; распределительная сеть (OSP); абонентские узлы/помещения (CP), представленные блоком ONT – оптическим сетевым окончанием на стороне подключения к оборудованию абонентов (пользователей сервисов) через пользовательские/абонентские сетевые интерфейсы UNI.
Типы оборудования. На рис. 2 представлено оборудование для сетей G-PON, выпускаемое компанией Terawave и другими производителями. По назначению его можно разделить на три группы:
· для центрального узла (G-PON OLT): TW-800, TW-801 (Terawave) и GeoStream Access;
· для распределительной сети (G-PON OSP): G-PON MDU24, оптические разветвители (1:32 и 1:64);
· для абонентского узла (G-PON ONT): TW-124, TW-148, G-PON MDU24.
Параметры оборудования G-PON приведены в табл. 1–3, а внешний вид показан на рис. 3 и 4.
Блок-схемы основного G-PON-оборудования представлены на рис. 5. Если для TW800/801 важной особенностью являются сервисные сетевые интерфейсы 1/10GE и STM-1/4/16, то для абонентских терминалов TW124G/148G – пользовательские интерфейсы POTS (а значит, и блоки IP-телефонии VoIP и SLIC/SLAC), T1/E1 (а значит, и блоки TDM и Framer) и 10/100/1000Base-T (а значит, и блок, обеспечивающий физический уровень Ethernet-PHY). Так как передача голоса и данных проводится с помощью IP-протокола, а Ethernet – технология, работающая на уровне L2 модели OSI, то необходимы блоки L2 Switch и G-PON MAC. Неотъемлемые атрибуты таких устройств – оптоэлектронные преобразователи O/E и процессоры (CPU). Специфическим блоком является BMDR – специализированная ИС компании Terawave, реализующая режим монопольной передачи данных для восходящего (обратного) потока данных на скорости 622 Мбит/с.
Сервисы, обслуживаемые сетЯми PON
Сети PON обслуживают практически все возможные сервисы передачи данных, голоса и видео. Если передача данных основана на использовании технологии Ethernet, то передача голоса и видео – на использовании IP-протокола (технологии VoIP и IPTV). В качестве примера рассмотрим реализацию сервиса VoIP на основе использования оборудования компании Terawave. Схема реализации приведена на рис.6.
На оборудовании G-PON OLT реализация сервисов VoIP имеет следующие особенности:
· трафик VoIP передается через устройство OLT прозрачно;
· блок управления G-PON поддерживает постоянную скорость передачи (CBR), позволяя минимизировать джиттер для трафика, чувствительного к задержкам;
· L2-переключатель на устройствах OLT поддерживает приоритетность трафика и в случае возникновения перегрузки обрабатывает трафик VoIP как трафик высшего приоритета;
· для трафика, чувствительного к задержкам, маркируется/активируется бит приоритета, предусмотренный IEEE 802.1p/DSCP.
Аналогично, на оборудовании G-PON ONT поддерживаются следующие особенности:
· 4 порта POTS;
· конфигурация динамической IP-адресации с помощью DHCP;
· варианты функционирования голосового шлюза, например:
– совместимый с IETF RFC 3435 (MGCP) и RFC 2327 (SDP);
– совместимый с IETF RFC 3525 (Megaco Protocol);
– совместимый с ITU-T H.248.1 и др.;
· обработка сигнала с помощью DSP (цифровых сигнальных процессоров), варианты функционирования:
– эхоподавление (до 128 мс) согласно G.165/G.168;
– кодирование большого набора с использованием кодеков: G.711, G.723.1a, G.726, G.729a,b;
– включение детектора голосовой активности и генератора комфортного шума;
· дополнительные сервисы;
· набор протоколов, обслуживающих VoIP: H.323, H.248,
SIP (RFC 2543), MGCP (RFC 2705) и др.
Схема на рис.6 реализована не только на оборудовании G-PON (которое в данный момент находится в стадии разработки), но и на B-PON (которое поставляется на рынок последние пять лет) компании Terawave. В качестве устройств центрального узла OLT вместо TW800 может использоваться TW600, отличающийся от него, главным образом, меньшей скоростью передачи (622 Мбит/с, симметричная) и отсутствием 10GE. В качестве абонентских терминалов используется набор ONT-устройств, обеспечивающих абонентам различные сервисы, указанные в табл.4.
Литература
1. Слепов Н.Н. Англо-русский толковый словарь сокращений в области связи, компьютерных и информационных технологий.
3-е перераб. и доп. изд. – М.: Радио и связь, 2005.
2. Слепов Н. Сети доступа. Основные понятия и оборудование. – Наст. номер, с.10.
Использование технологии G-PON, по сравнению с другими технологиями PON, дает следующие преимущества (расшифровка сокращений – во врезке или словаре [1]):
· четырехкратное увеличение скорости передачи (полосы пропускания прямого канала) – до 2,5 Гбит/с (идеальное с точки зрения использования приложений IPTV);
· наличие глубокопроработанных стандартов как на технологию
G-PON, так и на управляющие протоколы (G.984.1–G.984.4);
· использование симметричного и асимметричного вариантов прямого и обратного каналов;
· возможность переноса сигналов синхронизации через среду передачи;
· высокая эффективность использования полосы пропускания (>90%);
· увеличение до 28 дБм (FSAN Class B+) оптического бюджета мощности;
· увеличение до 64 (то есть вдвое) максимального числа абонентских узлов на одно волокно (максимальный радиус сети: 10 км при коэффициенте разветвления 1:64; 20 км – при 1:32).
Реализуемые сервисы
Указанные преимущества G-PON позволяют реализовать практически все виды сервиса:
· передачу видео с помощью IP-протокола (IPTV) во всех режимах – одноточечном, многоточечном и широковещательном, включая видео по требованию (VOD) в одноточечном режиме;
· передачу голоса с помощью IP-протокола (VoIP, фактически IP-телефония через ТфОП, с поддержкой протоколов H.248, SIP, MGCP);
· передачу данных: Ethernet 10/100/1000Base-T; сервисы ЛВС (E-LAN) и виртуальных сетей (VPLS, VPN); реализация функции безопасности транспортного уровня (TLS);
· сервисы TDM для частных линий: дробные Е1/Т1, фреймированные и нефреймированные Е1/Т1.
Архитектура G-PON длЯ реализации технологий FTTx
Перечисленные сервисы могут доставляться из центрального офиса/узла CO (1) провайдера услуг абонентам с помощью сети G-PON, упрощенная схема которой показана на рис.1. Эта схема реализует три известные технологии доставки сервиса по оптическому волокну FTTx:
· FTTCSA – оптическое волокно (ОВ) до центральной зоны обслуживания CSA (2). Технология увеличивает полосу пропускания за счет ОВ на участке CO-CSA, однако доля медной части сети доступа до абонентов еще велика и ограничивает широкополосность;
· FTTNode, FTTMDU – ОВ до абонентского узла (3), или зоны цифрового обслуживания DSA, формируемой из кварталов жилых домов MDU (3); доля медной части сети здесь сокращена и не превышает 1 км;
· FTTH (FTTHome) – ОВ до дома абонента (4); доля медной части практически сведена к нулю, поэтому может быть достигнута максимальная широкополосность, ограничиваемая только технологией доставки (то есть G-PON).
Внутренняя архитектура PON полностью описана в рекомендации ITU-T G.984.1 (см. также в работе [2]). В соответствии с ней сеть PON можно разделить на три функциональные части: центральный узел/офис (CO), представленный блоком OLT – окончанием оптической линии на стороне подключения к магистральным сетям (источникам сервисов) через сервисные сетевые интерфейсы SNI; распределительная сеть (OSP); абонентские узлы/помещения (CP), представленные блоком ONT – оптическим сетевым окончанием на стороне подключения к оборудованию абонентов (пользователей сервисов) через пользовательские/абонентские сетевые интерфейсы UNI.
Типы оборудования. На рис. 2 представлено оборудование для сетей G-PON, выпускаемое компанией Terawave и другими производителями. По назначению его можно разделить на три группы:
· для центрального узла (G-PON OLT): TW-800, TW-801 (Terawave) и GeoStream Access;
· для распределительной сети (G-PON OSP): G-PON MDU24, оптические разветвители (1:32 и 1:64);
· для абонентского узла (G-PON ONT): TW-124, TW-148, G-PON MDU24.
Параметры оборудования G-PON приведены в табл. 1–3, а внешний вид показан на рис. 3 и 4.
Блок-схемы основного G-PON-оборудования представлены на рис. 5. Если для TW800/801 важной особенностью являются сервисные сетевые интерфейсы 1/10GE и STM-1/4/16, то для абонентских терминалов TW124G/148G – пользовательские интерфейсы POTS (а значит, и блоки IP-телефонии VoIP и SLIC/SLAC), T1/E1 (а значит, и блоки TDM и Framer) и 10/100/1000Base-T (а значит, и блок, обеспечивающий физический уровень Ethernet-PHY). Так как передача голоса и данных проводится с помощью IP-протокола, а Ethernet – технология, работающая на уровне L2 модели OSI, то необходимы блоки L2 Switch и G-PON MAC. Неотъемлемые атрибуты таких устройств – оптоэлектронные преобразователи O/E и процессоры (CPU). Специфическим блоком является BMDR – специализированная ИС компании Terawave, реализующая режим монопольной передачи данных для восходящего (обратного) потока данных на скорости 622 Мбит/с.
Сервисы, обслуживаемые сетЯми PON
Сети PON обслуживают практически все возможные сервисы передачи данных, голоса и видео. Если передача данных основана на использовании технологии Ethernet, то передача голоса и видео – на использовании IP-протокола (технологии VoIP и IPTV). В качестве примера рассмотрим реализацию сервиса VoIP на основе использования оборудования компании Terawave. Схема реализации приведена на рис.6.
На оборудовании G-PON OLT реализация сервисов VoIP имеет следующие особенности:
· трафик VoIP передается через устройство OLT прозрачно;
· блок управления G-PON поддерживает постоянную скорость передачи (CBR), позволяя минимизировать джиттер для трафика, чувствительного к задержкам;
· L2-переключатель на устройствах OLT поддерживает приоритетность трафика и в случае возникновения перегрузки обрабатывает трафик VoIP как трафик высшего приоритета;
· для трафика, чувствительного к задержкам, маркируется/активируется бит приоритета, предусмотренный IEEE 802.1p/DSCP.
Аналогично, на оборудовании G-PON ONT поддерживаются следующие особенности:
· 4 порта POTS;
· конфигурация динамической IP-адресации с помощью DHCP;
· варианты функционирования голосового шлюза, например:
– совместимый с IETF RFC 3435 (MGCP) и RFC 2327 (SDP);
– совместимый с IETF RFC 3525 (Megaco Protocol);
– совместимый с ITU-T H.248.1 и др.;
· обработка сигнала с помощью DSP (цифровых сигнальных процессоров), варианты функционирования:
– эхоподавление (до 128 мс) согласно G.165/G.168;
– кодирование большого набора с использованием кодеков: G.711, G.723.1a, G.726, G.729a,b;
– включение детектора голосовой активности и генератора комфортного шума;
· дополнительные сервисы;
· набор протоколов, обслуживающих VoIP: H.323, H.248,
SIP (RFC 2543), MGCP (RFC 2705) и др.
Схема на рис.6 реализована не только на оборудовании G-PON (которое в данный момент находится в стадии разработки), но и на B-PON (которое поставляется на рынок последние пять лет) компании Terawave. В качестве устройств центрального узла OLT вместо TW800 может использоваться TW600, отличающийся от него, главным образом, меньшей скоростью передачи (622 Мбит/с, симметричная) и отсутствием 10GE. В качестве абонентских терминалов используется набор ONT-устройств, обеспечивающих абонентам различные сервисы, указанные в табл.4.
Литература
1. Слепов Н.Н. Англо-русский толковый словарь сокращений в области связи, компьютерных и информационных технологий.
3-е перераб. и доп. изд. – М.: Радио и связь, 2005.
2. Слепов Н. Сети доступа. Основные понятия и оборудование. – Наст. номер, с.10.
Отзывы читателей
