[box]مخابرات ما- امروزه کارکنان شرکت مخابرات به اطلاعات فنی و تازه ای نیاز دارند که به زبان ساده توضیح داده باشند.در سری چند گانه این مطلب سعی میکنیم pon , gpon و اطلاعات وابسته را در اختیارتان قرار دهیم.[/box]
شبکه های نوری پسیو PON
بخش دوم
1-6 توپولوژی PON :
با توجه به اینکه در PON لاین ترمینالهای نوری با واحدهای نوری ONU از طریق یک لاین فیبر ارتباط دارد، طرز قرار گرفتن واحدهای نوری ONU و ارتباط آنها با لاین ترمینال نوری سه نوع توپولوژی ایجاد میکند و یک کوپلر2×1 و یک اسپلیتر 1 × N عناصر اصلی این ارتباطها هستند :
1- PON با توپولوژی درختی ( Tree PON Topology ):
در این حالت از یک اسپلیتر 1×N برای ارتباط ONU ها استفاده میشود.
2- PON با توپولوژی Bus ( Bus PON Topology )
در این حالت از چند کوپلر از نوع 2×1 برای ارتباط دهی ONU ها استفاده میشود.
2- PON با توپولوژی Ring ( Ring PON Topology )
در این حالت از چند کوپلر از نوع 2×2 برای ارتباط دهی ONU ها استفاده میشود.
در اغلب آرایش های اصلی ، شبکه دسترسی برای حفاظت احتیاج به سوئیچ حفاظتی سریع دارد و در این حالت چندین مسیر ارتباطی مابین لاین ترمینال و واحد نوری بصورت حفاظتی قابل سوئیچ کردن میباشد.
شکل 2: توپولوژی مختلف PON
در مسیر Upstream ( از OLT به طرف واحدهای نوری ONU ) یک PON همانند یک شبکه نقطه به چند نقطه( Point to Multi Point ) عمل میکند ولی در مسیر Downstream ( از ONU بطرف OLT ) PON همانند یک شبکه چند نقطه به یک نقطه ( Multi Point to Point )میباشد و واحدهای نوری همه اطلاعات را بطرف لاین ترمینال مخابره میکنند.
بر اساس خاصیت یک اسپلیتر نوری اطلاعات یک ONU نمیتواند توسط ONU دیگر دریافت شود با اینحال جریان اطلاعات از ONU های مختلف ممکن است بطور همزمان در موقع ارسال بهم برخورد کنند . بنابراین در مسیر Upstream یک PON بایستی کانالهای جداگانه ای را برای جلوگیری از ادغام اطلاعات بکار بگیرد و بطور صحیح ظرفیت کانالهای فیبر نوری و منابع را تسهیم کند.
1-7 جداکننده های نوری یا ترکیب گرهای نوری :
یک PON وسایل و قطعات پسیو ( به منبع تغذیه نیاز ندارند) را برای انشعاب سیگنال نوری از یک فیبر به چند مسیر فیبر بکار میگیرد و بطور متقابل چند سیگنال نوری از چند مسیر فیبر نوری را به یک قیبر هدایت و ترکیب میکنند.
این وسیله همان ترکیباتی از کوپلر نوری میباشد. در ساده ترین حالت یک کوپلر نوری شامل دو فیبر میباشد که بهم آمیخته میشوند.
سیگنال توان دریافتی در هر پورت ورودی به دو مسیر خروجی انشعاب داده میشود. نرخ و نسبت جداسازی سیگنال توان در یک اسپلیتر نوری میتواند توسط طول موثر کاپلینگ کنترل شود بنابراین مقدار ثابتی است.
یک کوپلر N×N توسط بکارگیری چندین کوپلر 2×2 که بطور متناوب چیده شده اند تولید میشود و یا بوسیله تکنولوژی موجبرهای نوری دو وجهی ساخته میشوند.
کوپلرها توسط پارامترهای زیر توصیف میشوند :
1- Spilliting Loss
2- Insersion Loss
3- Directivity
Spilliting Loss : این تضعیف عبارت است از سطح توان در خروجی کوپلر برسطح توان در ورودی برحسب دسی بل . برای یک کوپلر ایده ال 2×2 این پارامتر برابر 3dB است.
در شکل 8 دونوع توپولوژی مختلف از کوپلر 8×8 که بر پایه کوپلرهای 2×2 میباشد رسم شده است. در حالت a تنها 1 تا 16 امین ورودی به هر خروجی انتقال داده میشود ولی در حالت b که یک طرح کارآمد و موثر است واین طرح معروف به طرح Multisatge Interconnection Nettwork میباشد هرخروجی از 1 تا 8 امین ورودی دریافت میکند.
Insersion Loss : پارامترتضعیفی که مربوط به نقیضه ساخت میشود و بطور نوعی برابر0.1 تا 1 دسی بل است.
Directivity : در هر کوپلر قسمتی از توان یک ورودی به ورودی دیگر رخنه میکند . این پارامتر در کوپلرهای نوری -40dB تا -50dB است.
اغلب کوپلرها بصورت یک ورودی یا یک خروجی ساخته میشوند که یک کوپلر تنها با یک ورودی همانند یک Splitter عمل میکند و یک کوپلر با تنها یک خروجی همانند یک Combiner است.
بعضی وقتها کوپلرهای 2×2 بصورت نامتقارن و با نسبت جداسازی 95/5 یا 90/10 ساخته میشوند. این نوع کوپلرها برای جداسازی یک جزء کوچک سیگنال مانند سیگنال مانیتورینگ (Monitoring ) بکارمیروند . این کوپلرها tap coupler نامیده میشوند.
1-8 تقسیم بندی PON از لحاظ سیستم مالتی پلکسینگ :
شبکه های نوری پسیو را میتوان از نظر سیستم مالتی پلکس بکار رفته در آنها به شاخه های مختلفی تثسیم کرد.
1-8-1 WDMA PON :
یکی از راه های جداسازی کانالهای Upstream در ONU ها که براساس مالتی- پلکسینگ طول موج میباشد Wavelength Divition Multiplexing Access نامیده میشود. در اینحالت هر ONUدر یک طول موج خاص خود کار میکند. از نظر تئوری این راه حل یک راه حل ساده است ولی هزینه گرانی برای شبکه دسترسی برجای میگذارد.
در WDMA یک گیرنده Tuneable (قابل تنظیم) در واحد گیرنده نوری در لاین ترمینال برای دریافت طول موجهای مختلف لازم دارد.
در تغییر مکان یک مشترک از یکONU به ONU دیگر طول موج دریافتی و اختصاصی به مشترک بهم خواهد خورد و سیستم PONبدرستی عمل نخواهد کرد. بکارگیری لیزر از نوع Tunable در ONUمیتواند بعنوان راه حلی مطرح شود ولی این نوع واحدهای نوری در تکنولوژی فعلی بسیار گران است.
شبکه از نوع WDMA PON بدلایلی که در بالا اشاره شد راه حل جذابی در دنیای امروزی نیست .چندین راه حل مناسب بر پایه WDMA پیشنهاد شده است . یکی از اینها نامیده میشود: wavelength routed PON (WRPON)
یک WRPON یک AWG (Arrayed Waveguide Grating) را بجای یونیتهای Splitter/Combiner استفاده میکند.
در تغییراتی ONU ها مدولاتورهای خارجی را برای مدوله سازی سیگنالهای دریافتی از لاین ترمینال نوری (OLT ) و بازگشت آنها در مسیر Upstream بکار میگیرند.این راه – حل نه تنها ارزان نیست بلکه تقویت کننده های جداگانه ای بدلیل تضعیف سیگنال در پروسه انتقال دوطرفه لازم دارد.و نیز قطعات نوری گرانقیمت برای محدود کردن سیگنال بازتابشی نیاز است از آنجائیکه در هر دو مسیر Upstream و Downstream همان طول موج بکار میرود . بنابراین برای انتقال مستقل بایستی N گیرنده در OLT و یک گیرنده در هر واحد نوری ONU داشته باشیم .
در تغییری دیگر ONU ها از LED های ارزان در باند طیفی پهن انشعابی از AWG در مسیر Upstream استفاده میکند ولی همچنان نیاز به چندین گیرنده در OLT بر جای میماند .
اختیارات مربوط به انتخاب طول موج و پنجره های طول موجی مختلف شامل موارد زیر میباشد که بر اساس نیازهای انتخابی و شرایط شبکه های موجود انتخاب میشوند :
الف – CWDM با فاصله 20 نانو متر
ب – WWDM با فاصله 4-5 نانو متر
ج –DWDM با فاصله 8 دهم نانو متر
د- UDWDM با فاصله کمتر از 4 دهم نانو متر
1-8-2 WDM PON :
معماری WDM PON در سال 1990 میلادی پیشنهاد شده است و در این معماری از چندین طول موج با استفاده از تکنولوژی WDM استفاده شده است ولی بنا به دلایلی زیر هنوز تجارتی نشده است و توپولوژی های دیگر همچون E-PON و G-PON ترجیح داده میشود این دلایل عبارت است از:
1- فقدان یک مارکت قابل دسترسی که نیاز به پهنای باند بالا داشته باشد.
2- تکنولوژی ابزاری نابالغ و فقدان یک شبکه مناسب درخور که پروتکلها و نرم افزاری برای این معماری را پشتیبانی کند.
درست است که در طی سالهای اخیر عوامل بالا تعدیل یافته است ولی هنوز مشکلات باقی است . یک ساختار WDM PON با پشتیبانی چندین طول موج بر روی یک فیبر نوری زیر ساخت نمیتواند تلفات قدرتی اسپلیترهای مورد استفاده در ساختارهای TDMA PON را تحمل کند.
در WDM PON هر واحد نوری (ONU) میتواند در یک نرخ بالا بسوی بیت ریت کامل یک کانال طول موجی عمل نماید و علاوه بر این اختلاف طول موجها ممکن است در بیت ریت های مختلفی در صورت نیاز عمل نماید ، از اینرو گونه های متفاوتی از سرویسها میتواند بر روی همان شبکه پشتیبانی شود. بعبارت دیگر تنظیمات مختلف طول موجها میتواند برای پشتیبانی از مشترکین PON های مستقل و متمایز بر روی همان قیبر زیرساخت عمل نماید.
در مسیر پائین رونده یک WDM PON کانالهای طول موجی عبوری از لاین ترمینال نوری به واحد نوری توسط یک روتر AWG پسیو که در RN[4] مستقر شده ، جمع میشود.
AWG که یک ابزار نوری پسیو است با یک حالت دنباله دار[5] و دوره ای چندین طیف نوری حاصل از ورودی را در پورت خروجی جمع میکند . برای فواصل دوباره استفاده شده در کانالهای طول موجی لازم است که برای انتقال چندین طول موج به واحد های نوری یک منبع چند طول موج در لاین ترمینال نوری استفاده شود.
برای مسیر بالارونده ، در لاین ترمینال نوری از یک دمالتی پلکسر WDM موازی با یک گیرنده آرایه –ای برای دریافت سیگنالهای Upstream استفاده میشود. بعلت اینکه ارسالهای بالارونده و پائین رونده در پنجره های طول موجی مختلف اتفاق می افتد ، هر واحد نوری به یک فرستنده و گیرنده برای ارسال و دریافت روی طول موجهای مخصوص بخود مجهز میشود.
این نوع PON که همان در تقسیم بندی WDMA PON میباشد چندین طول موج در یک رشته از فیبر برای افزایش ظرفیت شبکه بدون افزایش نرخ دیتا بکار میرود. طرحهای مختلفی پیشنهاد شده است ولی کانون اکثریت معماری شبکه آنها به شیو های است که در آن یک روتر نوری پسیو جایگزین اسپلیتر نوری مورد استفاده در PON های دیگر شده است.
در این طرح هر جفت لاین ترمینال و واحد نوری یک طول موج اختصاصی دارند و بنابراین دو واحد ارسال و دریافت در لینک نقطه به نقطه خود لازم دارند. (شکل 1-10 )
یک روتر نوری پسیو در محل گره دور قرار داده میشود و توسط یا یک مجموعه ای از فیلترهای فیلم باریک تحقق می یابد. یک AWG میتواند بر روی چندین رنج طیفی آزاد عمل نماید و اجازه دارد در هر دو مسیر بالارونده و پائین رونده بکار رود.
برای بکارگیری AWG در محیط بیرونی نیاز به طراحی خاصی است زیرا یک AWG در حدود 5dB تلفات نوری دارد که این 12dB کمتر از آنچه است که در یک Power Splitter از نوع 1:32 بکار میرود.
یک طراح WDM PON بایستی بر روی اختصاص طول موجها و نیز فاصله آنها مبتنی بر مشخصات مورد نیاز تصمیم بگیرد. در این راستا دو نوع گزینه عمده برای WDM PON وجود دارد:
1- CWDM-PON
2- DWDM-PON
کلیه لاین ترمینالها و واحدهای نوری شامل فرستنده و گیرنده و مالتی پلکسر نوری هستند و قسمتهای گیرنده و فرستنده به تلفات و پروتکلهای مربوطه وابستگی دارند و مالتی -پلکسرها و دمالتی پلکسرها که در RN گسترش یافته اند متغیر هستند.
1-8-3 CWDM-PON :
فواصل طول موجی بیشتر از 20 نانو متر عموماً CWDM نامیده میشود . اینترفیس های نوری که برای CWDM استاندارد شده است میتوان در ITU G.695 یافت و در اینجا طیف شبکه ای برای CWDM تعریف شده است.
اگر رنج طول موجی کامل 1611-1271 نانو متر که در استاندارد ITU G694.3 آورده شده است بصورت فواصل 20 نانو متر بکار روند پس در مجموع 18 کانال CWDM طبق شکل 10ب قابل دسترسی خواهد بود.
یک نوع از فیبر نوری که در استاندارد ITU G.652 C&D تعریف شده است و دارای خاصیت مولفه پیک آب پائین است و تلفات توانی آن نیز در رنج 1410-1370 نانو متر حذف شده است، بعنوان فیبر نوری تک مد برای طیف پهن ارسال (CWDM ) میتواند بکار برده شود.
پارامتر دیسپرشون در شکل 11 به گسترش سیگنال بستگی دارد و این پارامتر ممکن است فاصله انتشار را بطوریکه نرخ اطلاعات بالاتر شود محدود نماید .از اینرو تنظیم محض طول موج ها برای شبکه نوری پسیو از نوع CWDM نیاز نیست و قسمت کنترل حرارتی لازم ندارد و ایجاد آن نسبت به DWDM-PON ارزانتر است . از این گذشته طول موج مالتی پلکسر با کراستاک (همشنوائی ) پائین میتواند بطور آسان تر برای CWDM انجام وظیفه نماید.
ولی بزرگترین اشکال CWDM محدودیت تعداد کانال های آن است . اشکال دیگر این سیستم این است که کانالهای طول موج کوتاه تر تلفات بالائی را تحمل میکند، در نتیجه محدودیت فاصله ارسال یا محدودیت نرخ انشعاب را بهمراه خواهد داشت.
یک مثال خلاصه برای CWDM-PON میتواند تحت نام Triple Play میتوان پیدا کرد که سرویس شبکه نوری پسیو کانال طول موجی 1550 نانو متر را برای ویدئوی CATV و 1490 نانو متر را برای Downstream و 1310 نانو متر را برای Upstream بکار میبرد.
در یک کاربرد توسعه یافته کانالهای 1480-1360 نانو متر CWDM برای سرویس تجاری مرغوب بکار میرود و سرویسهای Triple Play عادی برای مشترکین عادی بکار می رود.
1-8-4 DWDM-PON :
این نوع PON با ساختار WDM چگالی بالا، دارای فواصل طول موجی بمراتب کوچکتر از CWDM در حد کمتر از 3 نانو متر است.
DWDM برای ارسال طول موجهای زیادی در یک پهنای باند محدود گسترش یافته است و انتظار میرود که برای تهیه پهنای باند کافی برای مشترکین زیاد ، بسیار مفید باشد و به سیستم نهائی PON بکار رفته وابسته است.
برای شبکه لیزری سیستم DWDM از نوع نقطه به نقطه، استاندارد ITU G.602 پهنای باند 100 گیگا هرتز با یک طول موج مرکزی 1553.52 نانو متر بر روی طول موج ناحیه ای 1563.86-1528.77 نانو متر را توصیه میکند.
این فضای 100 گیگا هرتز برای اکثر سیستمهای DWDM نکار برده شده است ولی فضای 50 گیگا هرتز لیزر دیود و فیلترهای نوری بیشتر بصورت تجارتی قابل دسترس هستند و آنها میتوانند برای افزایش تعداد کانالها و همچنین طول موجهای بدسا آمده بالای 1600 نانو متر بکار برده شوند.
برای بهره گیری از ویژگی پریودیک AWG ، میتوان با یک AWG در گره ریموت (RN ) برای مالتی پلکسینگ و دمالتی پلکسینگ در مسیرهای بترتیب Downstream و Upstream استفاده نمود .در یک DWDM-PON طول موج هر منبع نوری و طول موج مرکزی فیلترWDM بایستی برای دوری جستن از کراستاک بین کانالهای مجاور کنترل گردد.
بنابراین هزینه DWDM-PON بدلیل نیاز به ابزارهای تنظیم طول موجی و کنترل درجه حرارت بیشتر از CWDM-PON است.
نظرات بسته شده است.