Zabezpečení pasivních optických sítí při aplikaci asymetrických rozbočovačů

Transkript

1 Zabezpečení pasivních optických sítí při aplikaci asymetrických rozbočovačů Pavel Lafata Katedra telekomunikační techniky, FEL, ČVUT v Praze

2 Pasivní optické přístupové sítě PON = Passive Optical Network modernířešení přístupových sítí koncepce FTTx Fiber to the X X je bod ukončení optické sítě FTTH Home optické vlákno až domů FTTB Building vlákno do budovy FTTC Curb (Cabinet) zakončení v uličním sloupku atd první varianta APON (ATM-PON) standardizována v roce 998 sdílená přenosová rychlost 55,5 Mbit/s v roce 003 GPON (Gigabit-PON) a 004 EPON (Ethernet-PON) rychlost,4883 a,446 Gbit/s, respektive,5 Gbit/s dnes světově nejrozšířenější PON varianty v roce 009 0GEPON (0 Gigabit EPON) a 00 XG-PON (0 GPON) přenosové rychlosti až 0 Gbit/s dalším vývojovým stupněm je využití vlnového multiplexování WDM sdílené přenosové rychlosti desítky až stovky Gbit/s

3 Optické linkové zakončení OLT Pasivní optické přístupové sítě zajišťuje funkce síťového rozhraní mezi přístupovou sítí a sítěmi telekomunikačních služeb, řízení, správa a dohled nad celou PON sítí Optická síťová jednotka ONU, ONT ONU zabezpečuje funkce účastnického rozhraní mezi koncovými zařízeními účastníků a přístupovou sítí ONT zabezpečuje funkce rozhraní mezi optickou a navazující přístupovou sítí časové sdílení (TDMA) přenosové kapacity všemi aktivními koncovými uživateli: v sestupném směru všesměrový charakter distribuce ve vzestupném směru nutno řídit vysílací okamžiky pro zabránění vzniku kolizí 3

4 ODN = Optical Distribution Network Pasivní optické přístupové sítě soubor prostředků pro realizaci optické infrastruktury (trasy) v případě PON sítí je čistě pasivní optická vlákna, konektory, spojky, svary, útlumové články, pasivní optické rozbočovače splittery pasivní komponenta pro dělení vstupního opt. signálu do více odchozích směrů v opačném směru navazování většího množství opt. signálů do společného vlákna základní typy: fúzní (vláknové) PLC (planární) 4

5 celkový vložný útlum rozbočovače A T je dán: Pasivní rozbočovač splitter útlum dělením A D rozdělení vstupního opt. výkonu do jednotlivých větví zbytkový útlum A R uniformita, výrobní nepřesnosti a nedokonalosti, útlum materiálu apod. útlum pro připojení splitteru A C útlum konektorů, svarů útlum dělením A D [ ] Pvst = Pvýst + Pvýst W; W, W A A D D P vst = 0log P výst P vst = 0log P výst [ db] [ db] Pokud: Pvýst = Pvýst = Pvst [ W; W, W ] P vst pak: AD = AD = 0log = 0log = 3, 0 db 0,5 Pvst 5

6 Asymetrický rozbočovač k jednotlivým větvím připojíme různé útlumy A A (vlákna, další rozbočovače ), ale celkový útlum trasy má zůstat stejný řešení asymetrický rozbočovač s nerovnoměrným dělícím poměrem A A ; S S ( A A ); A = A D D T T S S P out = P P in out = P in [ W W ] 00 %;, [ W W ] 00 %;, S S P % out = = A A Pin A A 0 Pout 0 = = A A Pin 0 [ ] [ ] % + 0 6

7 Návrh kruhové PON sítě zvýšení bezpečnosti PON sítí kruhová topologie dvojice nezávislých jednotek OLT současný provoz i horká záloha umístěné ve fyzicky vzdálených lokalitách v případě výpadku jedné může druhá okamžitě převzít její funkci 7

8 OLT critical failure of OLT Návrh kruhové PON sítě OLT OLT can immediately restore the traffic ONU 8 ONU 8 ONU ONU 7 ONU ONU 7 downstream downstream upstream ONU 6 upstream ONU 6 ONU ONU ONU 3 ONU 5 ONU 3 ONU 5 ONU 4 OLT OLT can immediately restore the traffic ONU 4 OLT critical failure of OLT 8

9 Matematický model kruhové PON navržená kruhová PON síť nutné použít asymetrické rozbočovače maximalizace počtu ONU jednotek v kruhové topologii dodržení minimálního a maximálního překlenutelného útlumu oddělení a vyrovnání úrovní signálů z obou jednotek OLT, pokud budou současně aktivní 0 log db;db S A = + A res A [ ] A res A res ( ) H = 0 = S 0 = S H ; H = 0 = S H A = L L MAX mt mr min A = L L MIN mt mr max [ db;dbm,dbm] [ db;dbm,dbm] H f res = A f 0 0 db [ ] H MIN AMIN A 0 0 db ; MAX 0 0 db MAX [ ] H [ ] = = H H H MIN ONUxOLT MAX 9

10 Matematický model kruhové PON H H H S y y+ y+ = seg f res i i= n H H H H S S n n 3 = ( ) ONUnOLT seg f res n j j= y+ H H H S S S n y y+ n y+ n = ( ONUnOLT f res n ) j i 4 j= y+ i= L = 0log H = 0log H H S db X seg f res i i= y y y ( ) + + [ ] 0

11 Dělící poměr v % S OLT = 50% -S OLT = 50% S OLT = 50% -S OLT = 50% S = 88% -S = % S 5 = 88% -S 5 = % S = 8% -S = 8% S 6 = 8% -S 6 = 8% S 3 = 7% -S 3 = 8% S 7 = 7% -S 7 = 8% S 4 = 50% -S 4 = 50% S 8 = 50% -S 8 = 50% Příklad kruhové GPON sítě Celkový útlum cesty Mezi ONU a OLT [db] Mezi ONU a OLT [db] L X [db] ONU ONU ONU ONU ONU ONU ONU ONU

12 Příklad kruhové GPON sítě SNR µ sig db RIN BN SN DN TN Lx σ σ σ σ σ σ [ ] BER 0 erfc 8 0. SNR [-]

13 3

14 Experimentální kruhová GPON síť ověření funkčnosti kruhové PON sítě pracoviště v lab. 70 Katedry telekomunikační techniky, FEL, ČVUT v Praze GPON třída B+, 6 ONU jednotek Path st segment OLT active nm nm Rx [dbm] Tx[dBm] Rx [dbm] Tx[dBm] OLT - ONU OLT - ONU OLT - ONU nd segment OLT active OLT - ONU OLT - ONU OLT - ONU Path st segment OLT active nm nm Rx [dbm] Tx[dBm] Rx [dbm] Tx[dBm] OLT - ONU OLT - ONU OLT - ONU nd segment OLT disabled OLT - ONU OLT - ONU OLT - ONU

15 Závěr aplikace asymetrických rozbočovačů s nerovnoměrným dělícím poměrem díky asymetrickým rozbočovačům možnost vyvážit útlum v celé PON síti možnost vytvářet pokročilé topologie kruhy, sběrnice maximalizace počtu připojených koncových ONU jednotek potřeba odvodit matematický model pro výpočet optimálních dělících poměrů pro všechny asymetrické rozbočovače v síti kruhová PON síť s dvojicí OLT jednotek dvojice nezávislých a fyzicky oddělených OLT jednotek možnost současného provozu obou OLT v každé polovině kruhu nebo jako horká záloha obě OLT mohou komunikovat se všemi ONU matematický model pro výpočet optimálních dělících poměrů teoretické simulace chybovost BER, oko rozhodnutí praktické ověření na experimentální PON síti navrženou kruhovou síť je možno v praxi využít pro specifické aplikace zálohovaných PON sítí chráněné interní sítě, datová centra apod. obdobným způsobem lze navrhnout další pokročilé topologie PON sítí sběrnicové s dvojicí OLT jednotek, multi-kruhové sítě apod. 5

16 P. Lafata, J. Vodrážka: Optické přístupové sítě a přípojky FTTx vydáno duben 04 k zakoupení v prodejně literatury v Národní technické knihovně e-shop: https://eobchod.cvut.cz. vydání, 96 stran, cena 98 Kč 6

17 Děkuji Vám za pozornost. Dotazy?