Podręcznik

4.2. Sieci xPON

Kable miedziane w sieciach dostępowych są stopniowo zastępowane kablami światłowodowymi. Proces ten obejmuje najpierw odcinki kablowe znajdujące się bliżej urządzeń centralowych, stopniowo dochodząc aż do urządzeń abonenckich.  W zależności od zasięgu kabli światłowodowych używa się różnych określeń, ogólnie oznaczanych skrótem FTTx (Fiber To The x). W tabeli 3.1 podano rozwiniecie kilku najczęściej używanych skrótów.

Tabela 3.1. Rozwinięcia skrótu FTTx

Skrót	Rozwinięcie
FTTC	Fiber To The Curb
FTTCab	Fiber To The Cabinet
FTTB	Fiber To The Building
FTTD	Fiber To The Door
FTTH	Fiber To The Home

 

Użycie światłowodów daje możliwości zastosowania w sieci dostępowej światłowodowych systemów dostępowych. Są one oznaczane skrótem xPON (x Passive Optical Network). Elementami sieci xPON są od strony sieci operatora jednostka OLT (Optical Line Terminal), a od strony abonenckiej jednostka ONU (Optical Network Unit), albo ONT (Optical Network Termination). Różnica między jednostką ONU i ONT sprowadza się jedynie do różnic w funkcjonalności od strony abonenta. Z punktu widzenia niniejszego podręcznika oba określenia mogą być stosowane wymiennie. Inaczej niż w przypadku sieci xDSL, gdzie linia miedziana nie jest współdzielona między wieloma użytkownikami, w sieciach xPON sieć światłowodowa nazywana siecią dystrybucyjną ODN (Optical Distribution Network) najczęściej ma strukturę gwiaździstą z elementem rozdzielającym sygnał nazywanym splitterem, albo rozdzielaczem (rys. 3.8). Jednostki ONU/ONT w zależności od zasięgu sieci światłowodowej są zlokalizowane w miejscu zakończenia tej sieci. Rozwiązaniem przyszłościowym jest wariant FTTH, ze światłowodem doprowadzonym do mieszkania. 
Szczegółowe rozwiązania systemowe xPON  są objęte standardami ITU lub IEEE. W tabeli 3.3 zebrano najważniejsze z nich.

 

Rys.3.8. Gwiaździsta struktura sieci xPON; S - splitter

Tabela 3.2. Standardy xPON

Skrót	Rozwinięcie	Standard	Szybkość transmisji [Gb/s]
			w dół	w górę
BPON	Broadband PON	ITU	0,62208	0,1552
GPON	Gigabit PON	ITU	2,5	1,2/2,5
EPON	Ethernet PON	IEEE	1,2	1,2
10GPON	10 Gigabit PON	ITU	10	10
10GEPON	10 Gigabit EPON	IEEE	10	10/1

 

W strukturze gwiazdy konieczne jest rozwiązanie problemu transmisji w górę (upstream). Jednostki ONU/ONT w tej strukturze nie mogą nadawać w dowolnym momencie, gdyż prowadziłoby to do kolizji (nakładania) impulsów światła  nadawanych przez jednostki ONU/OLT na odcinku splitter – jednostka OLT. Dlatego w przedstawionych w tabeli 3.2 systemach stosuje się technikę TDMA (Time Division Multiple Access). Na rysunku 3.9  pokazano ideę tej techniki. 

 

Rys. 3.9. Ilustracja techniki TDMA
 

Jednostka OLT przydziela każdej z jednostek ONU/ONT sloty (szczeliny) czasowe w ramkach, w których jednostka może nadawać. Zarówno w dół jak i w górę nadawane są ramki o jednakowym czasie trwania. Ramki nadawane w dół są odbierane przez każdą z jednostek ONU/ONT. Odpowiednie techniki szyfrowania powoduję, że jednostka na podstawie indywidualnego klucza szyfrującego ma dostęp tylko do tych danych, które są do niej kierowane. W ramkach tych są również przekazywane informacje o slotach czasowych przydzielonych jednostce ONU/OLT w ramkach nadawanych w górę. Przydział szczelin czasowych danej jednostce, zarówno w górę jak i w dół jest zależny z jednej strony od umowy z operatorem, a z drugiej od rodzaju usługi. Niektóre usługi, na przykład telefonia internetowa wymagają stałego pasma (stałej szybkości transmisji) a inne na przykład wideostreaming charakteryzują się bardzo dużą dynamiką wymagań na pasmo. Warto zaznaczyć, że między slotami przydzielanymi poszczególnym jednostkom  występuje przerwa, tak zwany czas ochronny. Jego wprowadzenie jest związane z niezerowymi czasami wyłączania i włączania nadajników optycznych. 
Do transmisji w dół używa się trzeciego okna optycznego, a do transmisji w górę okna drugiego. Inaczej jest w systemach 10GPON, w których jest również możliwe i stosowane wykorzystywanie znacznie szerszego zakresu fal optycznych. 
W tabeli 3.3 podano przybliżone wartości maksymalnych szybkości transmisji w sieciach GPON i 10GPON.

Tabela 3.3. Szybkość transmisji w sieciach 

System	Szybkość transmisji [Gb/s]
	w dół	w górę
GPON	2,5	2,5/1,25
10GPON1	10	2,5
10GPON2	10	10

Należy pamiętać, że podane w tabeli 3.3 szybkości są współdzielone przez wszystkie jednostki ONU/ONT podłączone do danej jednostki OLT. Dostępna dla danego abonenta szybkość transmisji jest zależna  od obciążenia sieci przez innych abonentów, rodzaju usługi i umowy z operatorem. Zwykle abonentowi gwarantuje się pewna minimalną szybkość transmisji.