¿Cómo traducir EPON? ¿Cuál es el principio?
La red óptica pasiva PON, abreviatura de red óptica pasiva, es una tecnología basada en la topología P2MP. El llamado pasivo significa que la red de distribución óptica de ODN no contiene ningún equipo electrónico ni fuente de alimentación electrónica. Todo el ODN está compuesto por equipos pasivos, como divisores ópticos, y no hay equipos electrónicos activos costosos.
Fibra óptica
La fibra óptica es un medio de transmisión sumamente importante. Las fibras ópticas son resistentes a las interferencias electromagnéticas y no producen interferencias electromagnéticas, por lo que las señales ópticas pueden transmitirse a largas distancias casi sin distorsión. El ancho de banda de la fibra monomodo puede llegar a 50 Hz.
Divisor/combinador óptico
PON utiliza componentes pasivos que no requieren energía para derivar señales ópticas de una fibra a múltiples fibras. En la dirección opuesta, las señales ópticas de múltiples fibras ópticas se bombean a una fibra óptica. Este dispositivo es un optoacoplador. En su forma más simple, un optoacoplador consta de dos fibras ópticas fusionadas.
Topología de red óptica pasiva
Red punto a multipunto (P2MP)
Conmutación de protección rápida
Red óptica pasiva WDMA y TDMA Red óptica pasiva
La PON de enlace descendente es una red punto a multipunto y la OLT siempre posee todo el ancho de banda del enlace descendente. En sentido ascendente, pon es una red multipunto a multipunto, con múltiples ONU que envían datos a una OLT. Los demultiplexores/combinadores ópticos garantizan que las señales enviadas por una ONU no puedan ser detectadas por otra ONU. Sin embargo, las señales enviadas por diferentes ONU al mismo tiempo pueden entrar en conflicto. De esta manera, la PON ascendente debería poder adoptar un mecanismo de partición de canales para evitar colisiones de datos. Y podrá disfrutar de la fibra y los recursos de la columna vertebral de manera justa.
Transceptor en modo ráfaga
1. Transmisión óptica en fibra óptica
La fibra óptica es un tipo de guía de ondas ópticas. En términos generales, la fibra óptica es una fibra de vidrio muy fina. Las propiedades del vidrio se caracterizan por el índice de refracción n, que es la relación entre la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad en el vidrio (n = cvacum/cglass). La fibra óptica consta de dos capas de vidrio, un núcleo interior y un revestimiento exterior. El índice de refracción de las dos capas de vidrio es diferente y el índice de refracción del núcleo es mayor que el del revestimiento (ncore >: Nclad). Este tipo de fibra se llama fibra de escalera. La fibra también se puede convertir en una fibra clasificada, en la que el índice de refracción del núcleo de la fibra clasificada disminuye gradualmente desde el núcleo hasta el revestimiento.
2. Fibra monomodo y fibra multimodo
Aunque se producirá una reflexión interna total siempre que θθcore sea mayor que el ángulo crítico, debido a la interferencia destructiva entre el incidente. La luz y la luz reflejada no toda la luz mayor que el ángulo crítico se propagarán en la fibra. El ángulo de incidencia específico que puede soportar la propagación en una fibra se llama "modo" de la fibra. Hay disponibles fibras ópticas monomodo y multimodo. La fibra multimodo admite múltiples modos (múltiples ángulos) de propagación de la luz, mientras que la fibra monomodo solo admite un modo, llamado modo fundamental. El núcleo de la fibra monomodo es mucho más pequeño que el núcleo de la fibra multimodo. El número de modo m admitido por la fibra multimodo está relacionado con el núcleo de la fibra d y la longitud de onda.
Si se conoce el diámetro de la fibra, se puede calcular la longitud de onda de corte. Cuando la longitud de onda es mayor que la longitud de onda de corte, la luz se transmitirá en modo único en la fibra óptica, es decir, la fibra de señal de esta longitud de onda es una fibra óptica monomodo. Hay dos áreas de longitud de onda de trabajo en la fibra óptica, a saber, el área de longitud de onda de 1270 ~ 1370 nm y el área de longitud de onda de 1430 ~ 10 nm. La longitud de onda de corte de la fibra monomodo es ligeramente menor que el límite inferior de la longitud de onda operativa, que es aproximadamente 1260 nm.
3. Dispersión modal
Aparece por primera vez en el mercado la fibra multimodo. Su gran diámetro de núcleo facilita el acoplamiento con fuentes de luz de superficie emisoras de luz grandes y económicas y facilita la fabricación de conectores. Sin embargo, el deterioro de la dispersión modal ocurre cuando las señales se transmiten en fibras ópticas multimodo. La dispersión modal es la ampliación de los pulsos causada por las diferentes velocidades de transmisión de los diferentes modos. La diferencia del índice de refracción entre el núcleo y el revestimiento de la fibra multimodo es mayor que la de la fibra monomodo, con un valor típico del 1,5% y un índice de refracción efectivo de 1,48. Se puede calcular la distancia máxima de transmisión a cada velocidad. Por ejemplo, la distancia de transmisión de un enlace Ethernet de 1 Gbit/s (la velocidad de línea real es de 1,25 gbit/s) no supera los 5,5 m, y la distancia de transmisión de un enlace Ethernet de 1 Gbit/s que utiliza fibra óptica graduada no supera los 2,9 km.
4. Dispersión
Otra razón para el ensanchamiento del pulso es que los diferentes componentes espectrales de la señal se propagan a diferentes velocidades. En otras palabras, el índice de refracción del vidrio (sílice) depende de la frecuencia. Esta dispersión se llama dispersión material. La dispersión del material depende del ancho espectral de la señal.
La otra parte de la dispersión es lo que se llama dispersión de guía de ondas. La dispersión de la guía de ondas es causada por la luz que se propaga en parte en el núcleo y en parte en el revestimiento. La estructura de la fibra óptica determina la relación de distribución de la energía de la señal óptica en el núcleo y el revestimiento. Debido a que el índice de refracción del núcleo es mayor que el del revestimiento, los componentes de la señal que se propagan en el revestimiento llegan al extremo receptor más rápido que los componentes de la señal que se propagan en el núcleo, lo que resulta en un ensanchamiento del pulso.
La potencia óptica recibida en un puerto de entrada se divide en dos puertos de salida. La relación de división se puede controlar cambiando la longitud de la zona de fusión y determinarse en el valor deseado. Los acopladores N:N se forman conectando en cascada múltiples acopladores 2:2 o se fabrican utilizando tecnología de guía de ondas plana.
Los parámetros característicos del optoacoplador son los siguientes:
(1) Pérdida en derivación: La pérdida en derivación (dB) es la potencia de salida marcada en dBm menos la potencia de entrada. Para un acoplador 2:2 ideal con derivaciones iguales, la pérdida en derivación es de 3 dB. Para un acoplador 8:8 compuesto por múltiples acopladores 2:2, si se utiliza una topología de cuatro niveles, solo se asigna 1/16 de la potencia óptica de entrada a cada extremo de salida, mientras que la estructura de "red de interconexión de niveles múltiples"Más eficiente, cada salida obtiene 1/8 de la potencia óptica de entrada.
(2) Pérdida adicional: la pérdida de energía causada por el proceso de fabricación es generalmente de 0,1 ~ 1 dB.
(3) Directividad: La directividad (dB) se utiliza para medir la potencia óptica de entrada "conectada en serie" a otro puerto de entrada. En concreto, es la luz "conectada en serie" a otro puerto de entrada. La potencia se expresa en dBm menos la potencia óptica de entrada de este puerto de entrada. Los acopladores son generalmente simétricos y los parámetros de dirección son generalmente -40 ~ -50 dB.
Normalmente, los acopladores tienen solo un puerto de entrada o un puerto de salida. Un acoplador con un solo puerto de entrada se llama divisor y un acoplador con un solo puerto de salida se llama combinador. A veces es necesario dividir el acoplador 2:2 de manera desigual. Por ejemplo, se utiliza para derivar una pequeña parte de la potencia para monitoreo. La relación de derivación es 5:95 o 10:90. Este tipo de acoplador se llama acoplador roscado.
WDMA·Peng
Una forma de distinguir el canal de enlace ascendente de la ONU es el acceso wdma. Cada ONU de WDMA pon funciona en una longitud de onda diferente. En teoría, esta es una solución sencilla, pero en la práctica no es viable por cuestiones de costes. Las soluciones WDMA requieren que el OLT reciba múltiples canales de longitud de onda a través de receptores ópticos sintonizables o conjuntos de receptores.
Un problema más grave es que WDMA PON necesita mantener una variedad de ONU con diferentes longitudes de onda, y cada ONU debe utilizar un láser de espectro estrecho, lo que aumenta el costo. Al mismo tiempo, cuando una ONU defectuosa se reemplaza por una ONU con una longitud de onda incorrecta, también interferirá con otras ONU debido a la longitud de onda incorrecta. Las ONU que utilizan láseres sintonizables pueden resolver muchos tipos de problemas de ONU, pero el costo es actualmente demasiado alto.
Hay varias otras implementaciones de WDMA PON:
PON (Wavelength Routing PON (WRPON) utiliza un multiplexor de división de longitud de onda de rejilla de matriz de guía de onda para reemplazar la demultiplexación óptica independiente de la longitud de onda.
Por otro lado, los canales de enlace ascendente y descendente utilizan la misma longitud de onda, y la ONU utiliza un modulador externo para modular la señal que recibe del OLT (como señal portadora de enlace ascendente). El costo de este método es muy alto. El amplificador óptico está bloqueado cerca de la ONU para compensar la atenuación de la señal y se requieren componentes ópticos más costosos para reducir los reflejos. Al mismo tiempo, para la transmisión independiente de N ONU, la OLT debe tener N receptores. p>
Red óptica pasiva TDMA
Las señales enviadas por múltiples ONU en una red TDMA pueden entrar en conflicto con el combinador óptico. Para evitar conflictos, cada ONU solo debe operar por sí sola. La característica de TDMA PON es que todas las ONU operan en la misma longitud de onda y usan el mismo equipo, y el OLT solo necesita un receptor para operar a velocidad de línea. El ancho de banda obtenido por la ONU es menor que el ancho de banda de velocidad de línea.
TDMA PON puede cambiar efectivamente el ancho de banda asignado a ONU cambiando la longitud del intervalo de tiempo y utiliza multiplexación estadística para utilizar completamente la capacidad del canal de PON.
En las redes de acceso, la mayoría de los servicios suelen ser servicios de enlace descendente desde la red a los usuarios y servicios de enlace ascendente de los usuarios a la red, en lugar de servicios de igual a igual. Por lo tanto, tiene sentido separar los canales de enlace ascendente y descendente. Un método de separación simple es la multiplexación por división espacial, donde las señales de enlace ascendente y descendente se transmiten en dos fibras ópticas. Para ahorrar y reducir costes de mantenimiento se utiliza transmisión de fibra óptica bidireccional. En este caso, es necesario utilizar dos longitudes de onda. Se utilizan 1490 nm para la transmisión de enlace descendente y 1310 nm para la transmisión de enlace ascendente. La capacidad del canal de cada longitud de onda se puede asignar de manera flexible entre las ONU a través de intervalos de tiempo. Debido a que sólo se requieren una longitud de onda ascendente y un transceptor óptico OLT, compartir intervalos de tiempo es un método de bajo costo para acceder a canales ópticos en la red.
Debido a que la distancia entre el OLT y cada ONU no es igual, la atenuación de la señal óptica puede ser diferente para cada ONU. El nivel de potencia que recibe la OLT es diferente en cada franja horaria. Debido a la larga distancia, el nivel de señal de la ONU puede ser relativamente bajo. Si el receptor OLT se ajusta para recibir una señal de alto nivel de una ONU más cercana, el "1" de la ONU más alejada puede confundirse con un "0"; por el contrario, si el receptor OLT se ajusta para recibir una señal más débil, el "1" de la ONU más alejada puede confundirse con un "0". El "0" de una señal fuerte puede confundirse con un "1".
Control automático de ganancia
Para recibir el flujo de bits correctamente, el receptor OLT debe ajustar el nivel de decisión al comienzo de cada intervalo de ráfaga. Este mecanismo se llama control automático de ganancia (AGC). Los intervalos de tiempo de ráfaga en los que cambia el nivel de potencia recibida se denominan recepción en modo de ráfaga.
Al ajustar la potencia de transmisión de la ONU, el nivel de potencia de cada intervalo de tiempo de la ONU recibido por el OLT es aproximadamente igual, lo que relaja los requisitos para el rango dinámico AGC del receptor OLT. Esto hace que el hardware de la ONU sea más complejo, lo que requiere protocolos de control relevantes entre la OLT y la ONU, y "degradar" todas las ONU para que sean consistentes con la ONU más lejana. Por eso a los fabricantes de equipos no les gusta este enfoque.
Debido a que la distancia entre el OLT y cada ONU no es igual, la atenuación de la señal óptica puede ser diferente para cada ONU. El nivel de potencia que recibe la OLT es diferente en cada franja horaria. Debido a la larga distancia, el nivel de señal de la ONU puede ser relativamente bajo. Si el receptor OLT se ajusta para recibir una señal de alto nivel de una ONU más cercana, el "1" de la ONU más alejada puede confundirse con un "0"; por el contrario, si el receptor OLT se ajusta para recibir una señal más débil, el "1" de la ONU más alejada puede confundirse con un "0". El "0" de una señal fuerte puede confundirse con un "1".
Control automático de ganancia
Para recibir el flujo de bits correctamente, el receptor OLT debe ajustar el nivel de decisión al comienzo de cada intervalo de ráfaga. Este mecanismo se llama control automático de ganancia (AGC). Un intervalo de tiempo en ráfaga en el que cambia el nivel de potencia recibida se denomina recepción en modo ráfaga.
Al ajustar la potencia de transmisión de la ONU, el nivel de potencia de cada intervalo de tiempo de la ONU recibido por el OLT es aproximadamente igual, lo que relaja los requisitos para el rango dinámico AGC del receptor OLT. Esto hace que el hardware de la ONU sea más complejo, lo que requiere protocolos de control relevantes entre la OLT y la ONU, y "degradar" todas las ONU para que sean consistentes con la ONU más lejana. Por eso a los fabricantes de equipos no les gusta este enfoque.
El costo es relativamente bajo, el mantenimiento es simple y es fácil de ampliar y actualizar. La estructura PON no requiere suministro de energía ni componentes electrónicos durante el proceso de transmisión, por lo que es simple de diseñar, requiere poco mantenimiento y ahorra en gran medida costos operativos y de gestión a largo plazo.
Las redes ópticas pasivas son redes de medios puros que evitan por completo las interferencias electromagnéticas y los efectos de los rayos, y son muy adecuadas para su uso en zonas con condiciones naturales adversas.
El sistema PON consume menos recursos locales, tiene una inversión inicial baja, es fácil de expandir y tiene un alto retorno de la inversión.