PON - Passzív optikai hálózatok

Passzív fényvezető hálózatról (PON - Passive Optical Network) beszélünk, amennyiben a hálózatban csak a végpontokra helyezünk aktív eszközöket. Optikai kábelek kötik össze a passzív helyi központot (OLT) az előfizetői végpontokkal (ONT) illetve egyéb végződési pontokkal (ONU), amelyek aztán koax vagy réz érpárral folytatódnak.
    Mivel nem lenne gazdaságos megoldás minden előfizetőnek saját optikai szálat kihúzni a központtól, ezért egyetlen szálat húzunk a felhasználók közelébe, amit aztán passzív eszközökkel (splitter) osztunk tovább. Egy splitterrel maximum 32 felé oszthatunk egy optikai szálat, de ha később könnyen bővíthető megoldást szeretnénk, akkor célszerű 16 vagy maximum 24 előfizetőre terveznünk a hálózatot. Végpontonként egy szálpárat húzunk az elosztóponttól.

Osztott üvegszál jellemzi ezeket a rendszereket (pont-multipont), ami azt jelenti, hogy minden előfizető fényvezető kábellel van bekötve, de nem rendelkeznek a központig dedikált szakasszal, ehelyett valamilyen leosztásban férnek hozzá egyetlen üvegszál kapacitásához.
    Az optikai szálat először teljesítményosztókkal (splitter) bontják meg az előfizetők között. Itt a szabvány időosztásos multiplexelést (Time Division Multiplexing - TDM) ír elő, így az osztott közeget egyszerre több ügyfél is képes használni.

EPON

Ethernet protokollon alapuló PON megoldás. (Ethernet based PON) (IEEE 802.3)
EPON esetében a sebesség szimmetrikusan 1,25 Gbps, a megengedett legnagyobb távolság a központ és az előfizető között 20 km.
Osztásarány: 10 km távolságnál 1:32, 20 km-en 1:16.

Működési elv:

Adatcsomagokat továbbít. Ezek hossza 64-1518 byte-ig változó.
TDMA alapon működik, miszerint az Ethernet kereteket fix hosszúságú részekre, ún. frame-ekre osztjuk.

Letöltés:

Fix időközönként küldött framek alapján működik. A csomagok előtt megtalálhatók a szinkronizációhoz szükséges információk, a fejlécük pedig tatalmazza a címzett meghatározásását. A framek végén hibaellenőrző infomáció található.
Letöltési sebesség: 1244Mbit/s (ebből hasznos adat: 760..800 Mbit/s)

Feltöltés:

Szintén frame-ekre osztva működik. Minden előfizető (ONU) rendelkezik egy saját időszelettel, amelyet változó hosszúságú csomagokkal tölthet fel.
Feltöltési sebesség: 1244 Mbit/s (ebből hasznos adat: 760..800 Mbit/s)

G-PON 

G-PON (Gigabit PON) megoldásnál egyetlen üvegszál megy az előfizetőhöz, amin hullámhossz-osztásos multiplexelés (Wavelength Division Multiplexing - WDM) segítségével oldják meg a fel- és lefele irányuló kommunikációt. Generic Framing Protocol-ra (GFP) épül. G-PON esetében a szabvány 1:128-as arányban maximalizálja az egy üvegszálra jutó előfizetők számát, azonban a valóságban az 1:32-es arány (illetve az annál is kisebb) terjedt el.
    A G-PON, szabvány (ITU-T G.984) szerint 60km távolság áthidalására alkalmas, ez az említett 1:32-es osztási aránynál (az osztásból eredő veszteségek miatt) 20km-re csökken. A szolgáltatói oldalon található OLT (Optical Line Terminal) több ezer kapcsolatot is képes kezelni. Az előfizetői oldalon található készülék ONT (Optical Network Terminal) az optikai jelet az Ethernet hálózathoz alakítja (10/100/1000 Mbit/s).

A GPON hátrányai

Teljesítményállítás szükséges - ha minden felhasználó azonos teljesítménnyel adna, a jelek - pl. távolsági különbségek miatt - nem egyforma teljesítménnyel érkeznének meg a központba, így ott a vevő nem tudná azokat dekódolni, mert kívül esne a dinamika tartományán. Ezért megfelelő protokoll használata szükséges.

A felhasználók közötti távolság korlátozott - a távolság függvényében elcsúsznak egymáshoz képest a felhasználók által küldött adatcsomagok, túl nagy távolság estén a rendszer már nem tudja lekezelni ezt az időzítésbeli különbséget, ezért szükség van védőidő használatára.

A felhasználók és központ közötti távolság korlátozott - aktív eszköz hiányában távolsági korlátok lépnek fel.

Felhasználók száma korlátozott - a rendszer teljesítménye korlátozza, hány előfizetőt képes kiszolgálni. Ezen túlmenően elvi korlátot jelent a kiosztható címek száma. Elvi határ: max. 256 felhasználó, ami a gyakorlatban 32-64-et jelent.

Letöltési sebesség:  2,5 Gbit/s (legelterjedtebb)

Feltöltési sebesség: 1,25 Gbit/s (legelterjedtebb)

Működési hullámhosszak:

- letöltés: 1480-1500nm
- feltöltés: 1260-1360nm

10G-PON

Más hullámhosszú fényt használ, mint a G-PON, ezért akár párhuzamosan is működhetnek egyazon infrastruktúrán. TDM alapon működik hasonlóan a G-PON-hoz.

Letöltési sebesség: 10 Gbit/s

Feltöltési sebesség: 2,5 Gbit/s

Az egyszálas átvitel támogatása WDM technikával valósul meg.

WDM-PON

Míg a hagyományos PON, G-PON, 10G-PON hálózatokban az előfizetők (a tisztán TDM - időosztásos multiplexelésnek köszönhetően) azonos hullámhossz-párokon osztoznak, addig a WDM-PON esetében minden előfizetőnek külön hullámhosszt biztosítanak feltöltési és letöltési irányban egyaránt. A dedikált hullámhossz-párok, amelyek az előfizető és a központ között közvetlen kapcsolatot biztosítanak 1-1 előfizető számára, biztosítják a 2,4/1,2 Gbps sávszélességet.

Hullámhossz-osztás
Különböző hullámhosszat biztosít letöltési irányban, míg a feltöltési irányban a hullámhossz közös marad.
Kombinálható 10G-Ponnal is.