Warstwa fizyczna FTTx
Idąc za moim wcześniejszym wpisem, „Aktualne i przyszłe sieci dostępowe (…)”, postanowiłem przybliżyć trochę strukturę warstwy fizycznej w FTTx, ponieważ okazuje się, że nie do końca może to być dla wszystkich jasne.
Aktualne sieci FTTx oparte są na architekturze point-to-point lub Passive Optical Network (PON). W tej pierwszej każda jednostka sieciowa (Optical Network Unit, ONU) komunikuje się z rozdzielnią wyposażoną w OLT (Optical Line Termination) za pośrednictwem dedykowanego światłowodu. W architekturze PON rozdzielnia jest połączona za pomocą pojedynczego światłowodu z pasywnym dzielnikiem (splitter), który znajduje się na pograniczu pętli abonenckiej. Dalej, wszystkie ONU połączone są z dzielnikiem za pomocą dedykowanych światłowodów.
Z punktu widzenia warstwy fizycznej, architektura PON jest bardziej zaawansowana i trudniejsza do zrealizowania głównie z powodu współdzielenia jednego światłowodu przez wielu użytkowników oraz strat w sygnale. W związku z tym w dalszej części skupię się właśnie na PON.
Ilość ONU wpiętych w sieć PON zależy od potencjału splitter’a (np. 8, 16, 32, 64 itd), który najzwyczajniej dzieli po równo moc optyczną na tyle części ile ma portów wyjściowych. W PON transmisja w obu kierunkach przebiega w jednym światłowodzie, a cała transmisja w standardowym PON’ie odbywa się na dwóch długościach fali (1490 nm+/-10 nm do użytkownika i 1310 nm +/- 50 nm od użytkownika). Wyobraźmy sobie, że paru użytkowników włączyło swoje komputery i zaczynają przeglądać internet (download i upload). Jeśli chodzi o transmisję „w dół”, czyli do użytkownika, o tym, aby konkretne dane trafiły do konkretnego użytkownika lub grupy użytkowników (np. w przypadku transmisji sygnałów kontrolnych) decyduje odpowiednie adresowanie.
Problem pojawia się przy transmisji „w górę”, kiedy to obydwaj użytkownicy chcą wysłać równocześnie dane. Wówczas istnieje groźba kolizji takich pakietów w dzielniku, który z punktu widzenia transmisji „w górę” działa jako łącznik (combiner). Aby nie doszło do takiej kolizji, musi istnieć jakiś protokół, który dyktuje, w którym momencie dane ONU ma nadawać niezakłócając pracy innych. Zapewnia to technologia TDM (time division multiplexing), czyli zwielokrotnie z podziałem w dziedzinie czasu.
Tutaj jednak zaczynamy wykraczać poza warstwę fizyczną, ponieważ protokół ten realizowany jest przez warstwę zarządzającą sieci.
Załóżmy, że problem bezkolizyjnego dostępu do medium transmisyjnego został rozwiązany. Innym problemem w sieci PON są straty transmisyjne. W celu odpowiedniego zaprojektowania sieci dokonuje się obliczeń potocznie nazywanych budżetem mocy, w których bierze się pod uwagę moc wyjściową lasera, straty na łączach rozłącznych i spawach, tłumienie światłowodu, straty wynikające z podziału mocy w splitter’ze, czułość odbiornika i margines szumowy. Takie obliczenia wykonuje się dla transmisji „w dół” i „w górę” a wynik tych obliczeń nazywany jest budżetem mocy i musi on odpowiadać standardowym wartościom. Jeśli budżet mocy jest za mały należy najczęściej zwiększyć moc lasera, lub zredukować współczynnik podziału w splitter’ze, co ciągnie za sobą redukcję potencjalnych ONU.
Jeśli chodzi o warstwę fizyczną, to w telegraficznym skrócie opowiedziałem wszystko. Jeszcze tylko należałoby dodać, że dla takiej sieci konstruuje się specjalne tanie nadajniki i odbiorniki, bo koniec końców to abonent płaci za całą instalację. Pracuje się również nad zmniejszeniem strat w sieci i zwiększeniem czułości odbiorników, co zwiększa budżet mocy i w konsekwencji ilość użytkowników, których można wpiąć w sieć (skalowalność sieci). Poza tym istnieje jeszcze sporo aspektów związanych już bardziej z inżynierą produkcji i instalacji, jak stabilizacja temperaturowa laserów, jakość złączy rozłącznych, zabezpieczenie duktów światłowodowych. Odrębną dziedzinę na pograniczu warstwy fizycznej i zarządzającej stanowi monitoring sieci, który ma na celu wykrywanie wad instalacji (np. zerwanie światłowodu).
