Passiivne optiline võrk

Passiivne optiline võrk ehk PON (inglise keeles Passive Optical Network) on andmeside juurdepääsutehnoloogia. Selline võrk põhineb valguskaablil.

AON-ist (Active Otical Network) erineb PON selle poolest, et tal puuduvad trassil optilised järgurid jt elektronlülitused, üks valguskiud on ühine paljude kasutajate peale ja see on otseühenduses teenusepakkuja võrgusõlmega. Valguskiir jagatakse passiivsete jagurite, nn prismade abil. Kaablis on mitu kiudu, neist igaüks teenindab rühma kasutajaid.

PON on tulevikukindel ja võimaldab erinevalt traditsioonilistel vaskjuhtmetel või koaksiaalkaablitel põhinevatest ühendustest praktiliselt piiramatut ühenduskiirust. Seni on teenusepakkujad selle tehnoloogia baasil pakkunud tavaliselt siiski ühendust kiirusega kuni 100 Mbit/s, erandina ka 1 Gbit/s.

Eestis on tehnoloogia veel vähelevinud, seda on pakkunud pisteliselt Elion mõnes uuemas Tallinna ja Tartu elamupiirkonnas.

Ajalugu

Esimesed sammud PON- (Passive Optical Networks) tehnoloogias tehti aastal 1995, kui grupp võimekaid firmasid (British Telecom, France Telecom, Deutsche Telecom, NTT, KPN, Telefoniсa и Telecom Italia) moodustas konsortsiumi, et viia ellu ideid massilise ligipääsu läbi ühe kiu. See organisatsioon, keda toetab ITU-T, sai nimeks FSAN (Full Service Access Network). 1990. aastate lõpus liitusid sellega väga paljud operaatorid ja seadmete tootjad. FSAN-i sihtmärgiks oli luua ühised soovitused ja tingimused PON-seadmetele, et operaatorid ja seadmete tootjad saaksid elus püsida suure konkurentsiga PON-tehnoloogiate turul. Täna koosneb FSAN 40 operaatorist ja tootjast, ning teeb tihedat koostööd selliste standardite sihtasutustega, nagu ITU-T, ETSI ja ATM foorum.

Standardid

ITU-T G.983
- APON (ATM Passive Optical Network).
- BPON (Broadband PON)
ITU-T G.984
- GPON (Gigabit PON)^[1]
  - G.984.1, Gigabit-capable Passive Optical Networks (GPON): General characteristics, 2008, with amendment 1.
  - G.984.2, GPON: Physical Media Dependent (PMD) layer specification, 2003, with amendment 1 and 2.
  - G.984.3, G-PON: Transmission convergence layer specification, 2008, with amendments 1, 2 and erratum 1.
  - G.984.4, G-PON: ONT management and control interface (OMCI) specification, 2008, with amendments 1, 2, 3, corrigendum 1, erratum 1 and an implementer's guide.

IEEE 802.3ah
- EPON või GEPON (Ethernet PON)
IEEE 802.3av
- 10GEPON (10 Gigabit Ethernet PON)

Tehnoloogiate APON/BPON, EPON, GPON ja GEPON võrdlus

Parameetrid	APON (BPON)	EPON	GPON	GEPON
Standardikomitee / liit	ITU-T SG15 / FSAN	IEEE / EFMA	ITU-T SG15 / FSAN	IEEE / EFMA
Vastuvõtmise kuupäev	Oktoober 1998	Juuli 2004	Oktoober 2003	September 2004
Standard	ITU-T G.981.x	IEEE 802.3ah	ITU-T G.984.x	IEEE 802.1ah
Edastamine kiirus, otsene / vastupidine voog, Mbit/s	155/155622/155622/622	1000/1000	1244/155,622,12442488/622,1244,2488	1250 / 1250
Basic protokoll	ATM	Ethernet	SDH	Ethernet
Lineaarne kood	NRZ	8B/10B	NRZ	8B/10B
Võgrustiku maksimaalne raadius, km	20	20 (>30)	20	20
Maksimaalne arv abonent üksused üheks kiuks	32	16	64 (128)	64
FEC vigade parandus	Tingimusel	Puudub	Vajalik	Tingimusel

PON-i töötamise printsiip

Arhitektuuri PON põhiideeks on ainult ühe transiivermooduli OLT (inglise optical line terminal)^[2] kasutamine teabe edastamiseks mitmetele lõppkasutaja seadmetele ONT (optical network terminal ITU-T terminoloogias), samuti tuntud kui ONU (optical network unit IEEE terminoloogias) ning nendelt informatsiooni vastuvõtmine.

Arv tarbija sõlmi, mis on ühendatud OLT mooduliga, võib olla nii suur kui seda võimaldab infot edastava seadme võimsus ja maksimaalne kiirus. Informatsiooni voo edastamiseks OLT seadmelt ONT-le – otsene (kahanev) voog, tavaliselt kasutatakse lainepikkust 1550 nm. Vastupidi aga, infovood erinevatelt tarbijate sõlmedelt kesksõlme, koos tekitades vastupidise (suureneva) voo, kantakse edasi lainepikkusel 1310 nm. Nii OLT-s kui ONT-s on sisseehitatud multipleksorid WDM, mis eraldavad sissetulevaid ja väljaminevaid vooge.

Otsene voog

Otsene voog optiliste signaalide tasemel on laia levialaga. Iga tarbija sõlm ONT, lugedes aadressiribasid, eraldab ühisest voost ainult temale kuuluva informatsiooni osa. Faktiliselt on tegemist jagatud demultipleksaatoriga.

Vastupidine voog

Kõik tarbija sõlmed ONT edastavad andmeid vastupidises voos ühel ja samal lainepikkusel, kasutades mitmekordset juurdepääsu ajajaotusega – TDMA (time division multiple access). Selleks et vältida signaalide kattumise võimalust erinevatelt OLT seadmetelt, koostatakse igale nendest oma individuaalne ajakava info edastamiseks, arvestades ka võimalikku viivist seoses antud ONT kaugusest OLT-st. Seda ülesannet teostab protokoll TDMA MAC.

PON arhitektuuri peamised elemendid ja nende tööprintsiip

Juurdepääsuvõrkude topoloogia

On olemas neli põhilist optiliste juurdepääsuvõrkude ehitamise topoloogiat:

“Ring”
“Punkt-punkt”
“Aktiivsete sõlmedega puu”
“Passiivsete sõlmedega puu”

Eelised ja puudused

PON arhitektuuri eelised:

Vahepealsete aktiivsete sõlmede puudumine
Kesksõlmes olevate optiliste vastuvõtuseadmete ökonoomsus
Kiudude ökonoomsus
Lihtne uute tarbijate ühendamine ja mugav teenindus (sõlmede sisse- või väljalülitamine või mõne sõlme rike ei mõjuta teiste sõlmede tööd).

P2MP-tehnoloogia lubab optiliste jagajate paigaldamist tulenevalt tarbijate reaalsest paigutusest, optiliste kaablite paigalduskuludest ja kaabelvõrgu kasutamisest. Puudusteks võib lugeda suurenenud PON-tehnoloogia keerukust ja reserverveerimise puudumist lihtsaimas puu topoloogias.

APON – ATM Passive Optical Network

APON on passiivne optiline võrk, mis töötab koos ATM’iga. APON oli esimene passiivse optilise võrgu standard, mis loodi 1990. aastatel. Seda kasutati peamiselt äriga seotud rakendustel ja see baseerus ATM’il. APON on PON’i tüüp, mis koosneb OLT-st (Optical Line Termination) teenusepakkuja keskkontoris ning mitmest ONU-st (Optical Network Unit), mis asuvad lõpptarbija lähistel. PON konfiguratsioon vähendab fiiberoptiliste ning keskkontoris asuvate seadmete arvu võrreldes "punkt-punktile" arhitektuuriga.^[3]

GPON-tehnoloogia

Pikemalt artiklis GPON

Kõige perspektiivsem passiivsete optiliste võrkude tehnoloogia on GPON. GPON-tehnoloogia, mis põhineb viimastel aastatel kasutusele võetud standarditel, pakub käitajal tõhusat ülikiire "viimase miili" kasutamise võimalust, võimaldab märkimisväärset kiudude säästmist oma tehnoloogia arvel ja kõrget usaldusväärsust tänu haruelementide passiivsusele.

Lainelise multiplekseri tugi nüüdisaegsetel tehnoloogiatel võimaldab märkimisväärselt suurendada üldist võrgu läbilaskevõimet ilma kaabelinfrastruktuuri moderniseerimiseta. Seejuures punkt-mitmikpunktvõrgu struktuur võimaldab paindlikku tarbijate läbilaskeriba juhtimist.

GPON pakub mastaapset kaadrite struktuuri ülekandekiirustel 622 Mbit/s kuni 2,5 Gbit/s ning on avatud nii ühesuguste kui ka erinevate kiirustega otsese ja vastupidise voo edastamise süsteemidele.

GEPON-tehnoloogia

Gigabit Ethernet Passive Optical Network (GEPON) on passiivne optiline võrk, mis põhineb Gigabit Etherneti protokollil. GEPON-tehnoloogia on üks kõige arenenumaid variante sidevõrkude ehitamiseks, mis võimaldab suurt informatsiooni edastamise kiirust (kuni 1,2 Gbit/s). GEPON-tehnoloogia on standardiseeritud IEEE 802.3 allüksuse EFM poolt, mis tegeleb standardite väljatöötamisega.

Selle tehnoloogia peamine eelis on see, et GEPON võimaldab optimaalselt kasutada fiiberoptilise kaabli ressursse. Näiteks, 64 tarbija ühendamiseks 20 kilomeetri raadiuses on vaja vaid ühte fiiberoptilist segmenti.

EFM standardid hõlmavad kõiki laiaribalise võrgu Etherneti tehnilisi elemente, sealhulgas füüsilise taseme vase kaudu info edastamise spetsiifikat, info edastamist mööda fiibrit, üldist administreerimise mehhanismi ning võrgu töö juhtimist.

Tänapäeval on GEPON kõige edukam PON-tehnoloogia ja selle kaudu on maailmas ühendatud üle 20 miljoni kliendi. Vaatamata GPON-tehnoloogia hinnalangusele, on GEPON seadmete tarne ikka märkimisväärselt suurem, kui GPON-il. Ühelt poolt on see tingitud rakendamise lihtsusest, GEPON võrkude optimaalsest mastaapsusest, kasutamise madalatest hindadest ja lihtsast integreerimisest Metro Etherneti võrkudega. Teiselt poolt on see tingitud DBA algoritmi eelistest.^[4]

Tootjad

Vaata ka

GPON

Allikad

↑ Rec. G.984, Gigabit-capable Passive Optical Networks (GPON), ITU-T, 2003., itu.int
↑ OLT
↑ http://www.birds-eye.net/definition/acronym/?id=1164591014
↑ "Arhiivikoopia". Originaali arhiivikoopia seisuga 18. september 2010. Vaadatud 11. jaanuaril 2011.{{netiviide}}: CS1 hooldus: arhiivikoopia kasutusel pealkirjana (link)

[G984-1] Rec. G.984, Gigabit-capable Passive Optical Networks (GPON), ITU-T, 2003., itu.int

[ZKtaJ-2] OLT

[kZHet-3] ttp://www.birds-eye.net/definition/acronym/?id=1164591014

[rRwYE-4] "Arhiivikoopia". Originaali arhiivikoopia seisuga 18. september 2010. Vaadatud 11. jaanuaril 2011.{{netiviide}}: CS1 hooldus: arhiivikoopia kasutusel pealkirjana (link)

[1]

[2]

[3]

[4]