Pasywne sieci optyczne

Pasywna sieć optyczna (PON-Passive Optical Network)- sieć optyczna, w której, jako medium przekazywania danych, wykorzystuje się światłowód jednomodowy. Prędkość transmisji jest dzielona w zależności od standardu, zazwyczaj jest to podział 1:32. Sygnał jest rozdzielany przez tzw. pasywne splitery optyczne, czyli pasywne urządzenia rozdzielające, które rozmieszczone są w różnych miejscach sieci PON. Sieć ta może przyjmować postać drzewa, gwiazdy itp. Zastosowanie urządzeń aktywnych (czyli wymagających zasilania) jest przewidziane tylko w końcowych węzłach sieci.

Przykład pasywnej sieci optycznej

Przykład pasywnej sieci optycznej-2 Odbiorcy Budynek centrali PSTN PON Internet IP usługi wideo

Wśród elementów sieci PON wyróżnia się: urządzenia dystrybucyjne OLT (Optical Line Termination), zwane również centralnymi jednostkami ONT (Optical Network Termination), zwane terminalami abonenckimi - urządzenia zakańczające sieć optyczną u odbiorców ONU (Optical Network Unit) urządzenia zakańczające sieć w lokalnym punkcie dystrybucyjnym

Dzięki OLT można obsłużyć cztery niezależne gałęzie sieci PON, z których każda może być zakończona liczbą 32 terminali abonenckich (ONT). ONU stosuje się, gdy sieć optyczna dochodzi do rejonu odbiorców, natomiast końcowe połączenie odbywa się za pomocą okablowania miedzianego.

Pasywna sieć optyczna została opracowana w trzech standardach: 1. ITU-T G.983 APON (Asynchronous Transfer Mode PON) - był to pierwszy standard pasywnej sieci optycznej, używany wstępnie do aplikacji biznesowych i oparty na technologii ATM. BPON (Broadband PON) - standard oparty na standardzie APON. Dopuszcza maksymalnie 32 rozgałęzienia na jedno łącze, czyli jeden OLT może obsługiwać do 32 ONU/ONT.

Koncepcja sieci PON wymusiła zastosowanie specjalnych protokołów transmisji, gdyż łącze downlink „pobieranie danych” i uplink „wysyłanie danych” odbywają się na innych zasadach. Początkowo w kierunku dosyłowym przewidziano przepływność 622 Mb/s, zaś w kierunku zwrotnym 155 Mb/s. Dalszy rozwój standardu zwiększył przepływności do wartości odpowiednio 1,2 Gb/s i 622 Mb/s. Pasmo to dzielone jest pomiędzy wszystkich odbiorców. Dostępne są protokoły QoS sterujące pasmem w zależności od obciążenia sieci, jak również proste rozwiązania przydzielające pasmo na sztywno.

Transmisja w sieciach BPON Zasada transmisji w sieciach BPON jest wypadkową połączenia kilku technologii: CWDM, TDM oraz TDMA. CWDM (Coarse Wave Division Multiplexing) to uproszczona technologia multipleksacji sygnałów z podziałem długości fali (częstotliwości) w jednym włóknie światłowodowym.

Transmisja w sieciach BPON W BPON stosuje się 3 kanały: Kanał dosyłowy o długości fali 1490nm i przepływności 1,2 Gb/s Kanał zwrotny o długości fali 1310 nm i przepływności 622 Mb/s Kanał telewizyjny o długości fali 1550 nm i przepływności 6Gb/s

Technologia TDM (Time Division Multiplexing) - multipleksacja sygnałów z podziałem czasowym. Każdemu kanałowi przyporządkowana jest szczelina czasowa o określonej długości przez którą transmituje dane. W technologii BPON TDM stosuje się do przesyłania danych w kanale dosyłowym. Pakiety przeznaczone dla różnych odbiorców ONT są oznaczane identyfikatorami odbiorców i transmitowane szeregowo w trybie rozgłoszeniowym.

Każde zakończenie sieci ONT otrzymuje wszystkie pakiety wysłane przez OLT. Na podstawie identyfikatora odbiorcy stwierdza które pakiety są adresowane do niego, a które należy odrzucić. Tryb rozgłoszeniowy sieci dosyłowej jest pewną wadą sieci PON, gdyż niekorzystnie wpływa na bezpieczeństwo danych. Stosuje się co prawda szyfrowanie danych, jednak jest to mniej bezpieczne rozwiązanie od stosowanego w sieciach aktywnych, gdzie dane są wysyłane tylko do medium odbiorcy.

Technologia TDMA (Time Division Multiple Access) - wielokrotny dostęp za pomocą szczelin czasowych. Technologia stosowana do przesyłania danych w kanale zwrotnym. Udostępnianie szczelin czasowych jest realizowane przez OLT, które wysyła znacznik do konkretnego ONT od którego oczekuje transmisji przez okres czasu wyznaczony wielkością szczeliny czasowej. Możliwe jest sztywne przydzielanie szczelin czasowych, bądź dynamiczne w zależności od natężenia ruchu. OLT otrzymuje wszystkie wysyłane przez ONT pakiety danych, a na podstawie identyfikatorów nadawców sortuje dane i wysyła odpowiedzi.

2. ITU-T G.984 GPON (Gigabit PON) - jest ewolucją standardu BPON. Obsługuje wyższe szybkości, wzmocnione bezpieczeństwo. Zwiększono tu prędkości transmisji do 2,4 Gbit/s download oraz 1,2 Gbit/s upload. Pojemność światłowodu może być dzielona na 32 lub 64 punkty końcowe (32 lub 64 abonentów zlokalizowanych obok siebie) przez bierne rozdzielanie sygnału pomiędzy tymi punktami.

3. IEEE 802.3ah EPON (Ethernet PON) – jest to standard IEEE/EFM do używania pakietów danych Ethernet.

Pomimo, że budowa sieci PON nie jest tanim rozwiązaniem, jest atrakcyjnym dla dostawców usług teleinformatycznych, ze względu na możliwość podziału kosztów stałej sieci i centrali pomiędzy dużą ilość abonentów. Dzięki swej elastyczności i możliwościom technicznym system pozwala na szeroki zakres implementacji rozwiązania dla operatorów oferujących usługi zarówno klientom biznesowym jak i indywidualnym. PON znajduje również zastosowanie dla usług specjalistycznych, jak np. monitoring miejski. Abonent w zależności od żądanego pasma ma dostęp do szerokiej gamy usług takich jak: linie dzierżawione, Internet, usługi wideo na żądanie, VoIP.

Prywatność abonentów jest chroniona dzięki przydzieleniu każdemu z nich osobistego szyfru. Zabezpieczenie modemu kablowego zapewnia standard DOCSIS. Maksymalny zasięg sieci PON wynosi 20km.

DIALOG jako jeden z pierwszych operatorów w Polsce na dużą skalę realizuje inwestycje związane z modernizacją sieci i doprowadzeniu światłowodów do domów klientów. Projekt wdrożenia innowacyjnych usług w oparciu o pasywną sieć optyczną (PON) Telefonii DIALOG realizowany jest na obszarze województwa dolnośląskiego (Wrocław, Lubin, Wałbrzych, Legnica), lubuskiego (Zielona Góra) i łódzkiego (Łódź). Jego całkowity koszt oszacowano na niemal 56 milionów złotych. To pierwszy i jeden z największych tego typu projektów w Polsce i w Europie. Projekt zyskał uznanie Unii w ramach programu Innowacyjna Gospodarka, zyskał uznanie branży, mediów i samych klientów.

Na jego realizację Telefonii DIALOG przyznano unijne dofinansowanie ze środków Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka Działanie 4.4. Dofinansowanie unijne wynosi 22,236 mln złotych, czyli 40 procent. Inwestycja docelowo obejmie 70 tysięcy gospodarstw domowych. Realizacja całego projektu zakończy się w 2012 roku.

W niedalekiej przyszłości DIALOG zaoferuje też klientom o wiele bardziej zaawansowane usługi dodane takie jak np: Internet TV – usługa umożliwiająca korzystanie z Internetu za pośrednictwem odbiornika telewizyjnego, wideomonitoring domu podczas nieobecności abonenta, sklepy on-line, do których użytkownik miałby dostęp z poziomu telewizora – za pomocą pilota. Dzięki szybkiej, niezawodnej sieci klienci DIALOGu będą też mogli korzystać z zalet telepracy, e-learningu, e-administracji, e-usług czy interaktywnej rozrywki.

Szybkość przesyłu danych to największa zaleta światłowodu Szybkość przesyłu danych to największa zaleta światłowodu. To inwestycja na lata, bo kable światłowodowe są niemal niezniszczalne. Rozbudowa sieci do możliwości świadczenia jeszcze wyższych przepływności, np. 10 Gbit/s, nie wymaga już dalszych dużych nakładów – sprowadza się do prostej wymiany urządzeń końcowych. Sieć optyczna jest też bardziej niezawodna i bardziej ekologiczna – do jej działania potrzeba mniej energii elektrycznej. Nie są potrzebne dodatkowe urządzenia służące do utrzymania ruchu. Z czasem więc znikną z ulic metalowe szafy niezbędne do funkcjonowania sieci w dzisiejszej postaci.

Telefonia DIALOG otrzymała specjalne wyróżnienie Stowarzyszenia Inżynierów Telekomunikacji (SIT) przyznane operatorowi jako liderowi we wdrażaniu innowacyjnej technologii pasywnej sieci optycznej PON na polskim rynku. Dyplom został wręczony wczoraj podczas Gali wieńczącej 14. Międzynarodowe Sympozjum Strategii i Planowania Sieci Telekomunikacyjnych NETWORKS 2010.

Networks 2010 jest 14. z serii konferencji organizowanych od 30 lat Networks 2010 jest 14. z serii konferencji organizowanych od 30 lat. Tegoroczna konferencja odbyła się w dniach 27-30 września w Warszawie i była organizowana wspólnie przez Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych Politechniki Warszawskiej oraz Stowarzyszenie Inżynierów Telekomunikacji. Jej patronem był Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). Konferencję poświęcono głównie metodom planowania i projektowania sieci telekomunikacyjnych i teleinformatycznych.

Najdłuższą kablową infrastrukturą optyczną o długości ponad 11 tys Najdłuższą kablową infrastrukturą optyczną o długości ponad 11 tys. km dysponowała TP SA, która rozbudowała (od 2001 r.) szkieletową sieć transmisyjną SDH o ogólnopolskim zasięgu, wykorzystując urządzenia zwielokrotnienia DWDM (Lucent Technologies). Podkładową szybkość w 12 instalowanych pierścieniach – wynoszącą 40 Gb/s (162,5 Gb/s) w każdym użytkowanym włóknie optycznym – można było rozszerzać do 80 Gb/s w każdym włóknie.

Historycznie drugą co do wielkości krajową siecią optyczną – kable podwieszone wzdłuż linii wysokiego napięcia – dysponowało konsorcjum Tel-Energo. Sieć szkieletowa o łącznej długości 8,5 tys. km jest wyposażona w urządzenia STM-1 (155 Mb/s), STM-4 (622 Mb/s) i STM-16 (2,5 Gb/s). Jej szybkość podniesiono (DWDM, Alcatel) do przepływności 320 Gb/s z możliwością rozszerzenia do 640 Gb/s. Ma ona 11 węzłów przełączających w kilkunastu lokalizacjach pośrednich, które obejmują główne aglomeracje krajowe. Jako platformy transportowe zastosowano technologie ATM i IP oraz tradycyjne rozwiązania SDH.

Polskie Koleje Państwowe zawiadują własną siecią optyczną o łącznej długości ponad 5 tys. km, prowadzoną wzdłuż szlaków kolejowych. Szkielet sieci stanowiły pierścienie wyposażone w urządzenia synchroniczne SDH (STM-1 i STM-4), a także kilka starszych rozwiązań PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy) o przepływności 140 Mb/s. Głównym użytkownikiem światłowodowej sieci PKP jest konsorcjum Energis Polska, które – dzierżawiąc część włókien w szkielecie sieci PKP – rozwija transmisje multimedialne, z wykorzystaniem własnego centrum danych IDC (Internet Data Center) ulokowanego w Piasecznie.