Технологии PON в оптоволоконных сетях

Аббревиатура PON преводится с английского как «Пассивные оптические сети». Эта технология использует древовидную топологию с пассивными оптическими разветвителями, что позволяет существенно снизить затраты на развертывание и обслуживание сети. В отличие от активных оптических сетей, PON не требует электропитания промежуточных узлов, что делает ее особенно экономной, независимой от подключения к электросети, и потому привлекательной для операторов связи.

Концепция PON и первые стандарты были разработаны в начале 1990-х годов группой крупнейших телекоммуникационных компаний – British Telecom, France Telecom и NTT. Основная идея заключалась в создании экономически эффективной инфраструктуры для предоставления широкополосных услуг конечным пользователям. PON реализует принцип временного разделения каналов (TDM), когда один оптический кабель используется для передачи данных нескольким абонентам одновременно. На стороне провайдера устанавливается терминал оптической линии (OLT), а у абонентов - оптические сетевые устройства (ONU). Между ними располагаются только пассивные оптические сплиттеры, разделяющие сигнал.

Технология PON и ее дальнейшее развитие

За годы развития технологии PON появилось несколько ее разновидностей, каждая из которых предлагала улучшенные характеристики по сравнению с предыдущей. APON (ATM PON) стала первым стандартом, утвержденным ITU-T в 1998 году. Она обеспечивала скорость передачи данных до 622 Мбит/с. BPON (Broadband PON) и расширила возможности APON, добавив поддержку WDM и динамическое распределение полосы пропускания. GPON (Gigabit PON), стандартизированная в 2003 году, значительно увеличила пропускную способность до 2,5 Гбит/с в нисходящем потоке и 1,25 Гбит/с в восходящем. EPON (Ethernet PON), разработанная IEEE, использовала протокол Ethernet для передачи данных, что упростило интеграцию с существующими сетями.

Растущие потребности в передачи все больших объемов данных привели к появлению технологий следующего поколения - XGS-PON и NG-PON2. XGS-PON (10-Gigabit-capable Symmetric PON) предлагает симметричную скорость 10 Гбит/с как в нисходящем, так и в восходящем потоке. Эта технология, стандартизированная ITU-T в 2016 году, обеспечивает значительное увеличение пропускной способности при сохранении совместимости с существующей инфраструктурой GPON. XGS-PON использует длины волн 1577 нм для нисходящего потока и 1270 нм для восходящего, что позволяет операторам плавно мигрировать с GPON на новую технологию.

NG-PON2 – максимум, что может предоставить PON

NG-PON2, или Next-Generation Passive Optical Network 2, является стандартом, разработанным Международным союзом электросвязи (ITU) в 2013 году. Эта технология представляет собой значительный скачок в развитии оптических сетей, обеспечивая симметричную скорость передачи данных до 40 Гбит/с. NG-PON2 использует технологию спектрального мультиплексирования (WDM), что позволяет передавать несколько длин волн по одному оптическому волокну. Каждая длина волны может обеспечивать скорость до 10 Гбит/с, а общая пропускная способность системы достигает 40 Гбит/с при использовании четырех длин волн.

Одной из ключевых особенностей NG-PON2 является возможность динамического распределения длин волн. Это означает, что система может адаптироваться к изменяющимся требованиям к пропускной способности, перераспределяя длины волн между различными оптическими сетевыми блоками (ONU) в зависимости от текущих потребностей.

NG-PON2 также отличается улучшенной дальностью передачи сигнала. Стандарт поддерживает расстояния до 40 км без использования оптических усилителей, что значительно расширяет зону покрытия сети. Это особенно важно для операторов, обслуживающих удаленные или сельские районы, где развертывание традиционной инфраструктуры может быть экономически нецелесообразным.

Еще одним преимуществом NG-PON2 является высокий коэффициент разделения. Стандарт поддерживает коэффициент разделения до 1:256, что означает, что одно оптическое волокно может обслуживать до 256 конечных пользователей. Это значительно снижает затраты на развертывание сети и упрощает ее обслуживание.

Однако, несмотря на все преимущества, внедрение NG-PON2 сопряжено с определенными трудностями. Основным препятствием является высокая стоимость оборудования, особенно перестраиваемых лазеров, необходимых для реализации технологии WDM. Это делает NG-PON2 менее привлекательным для операторов, ориентированных на массовый рынок.

Рекомендации по выбору между NG-PON2 и XGS-PON

Основное преимущество XGS-PON - низкая стоимость внедрения и эксплуатации по сравнению с NG-PON2. Это связано с использованием более простого оборудования и меньшим количеством оптических компонентов. XGS-PON также легче интегрируется в существующие сети GPON, что делает ее привлекательным выбором для операторов, планирующих постепенную модернизацию.

NG-PON2, в свою очередь, предлагает большую гибкость и масштабируемость. Возможность использования нескольких длин волн позволяет операторам увеличивать пропускную способность сети по мере роста потребностей абонентов без замены оборудования. Кроме того, NG-PON2 обеспечивает лучшую защиту от помех и более высокую надежность за счет возможности переключения между разными длинами волн в случае сбоев.

Выбор между XGS-PON и NG-PON2 зависит от конкретных потребностей оператора и характеристик существующей сети. Для небольших и средних операторов, а также для районов с умеренной плотностью абонентов, XGS-PON может быть оптимальным решением. Она обеспечивает значительное увеличение пропускной способности по сравнению с GPON при относительно небольших затратах.