CC BY
0УДК 004.716 Воробьёв А. С., Дыхлин В.Е.
Воробьёв А.С.
магистрант Кубанский государственный университет (г. Краснодар, Россия)
Дыхлин В.Е.
старший преподаватель Кубанский государственный университет (г. Краснодар, Россия)
МЕТОДИКИ ОЦЕНИВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПОДКЛЮЧЕНИЯ К ОПТИЧЕСКОЙ СЕТИ XGS-PON ДЛЯ КОРПОРАТИВНЫХ ЗАКАЗЧИКОВ
Аннотация: так как корпоративные клиенты нуждаются в обеспечении надежных соединений, основанных на построении 10-гигабитных симметричных пассивных оптических сетей XGS-PON, то необходимо будет по итогу удовлетворить растущий спрос на полосу пропускания для удобоваримого доступа в сеть Интернет с минимально допустимой скоростью, учитывая тот факт, что нет каких-то определённых стандартов и правил использования оптических сетевых терминалов (ONT). В данной статье необходимо будет определить методики оценки эффективности подключения к оптической сети XGS-PON активного оборудования ONT, поэтому необходимо проанализировать то, какие параметры оптических интерфейсов необходимо использовать для измерения рабочей длины волны, а также средней мощности запуска и чувствительности с перегрузкой, а выходы действующего активного оборудования ONT должны соответствовать классу оптической распределительной сети (ODN) по измерениям выше указанных параметров.
Ключевые слова: технология XGS-PON, ONT, пассивная сеть, корпоративный
клиент.
Цифровая экономика позволяет увеличивать спрос на широкую полосу пропускания для обмена различными данными через сеть Интернет. Для того, чтобы поддерживать экономический рост страны, необходимо подключение к Интернету при очень высокой скорости, так как это будет иметь решающее значение в доступности полосы пропускания с поддержкой технологии, способной обеспечивать потоковую передачу данных с разумной скоростью передачи информационных данных входящего и нисходящего потоков с учётом определённых требований. которые касаются конкретных стандартов технологии Ethernet и особенностей в передачах битов в электрическом, оптическом или цифровом канале.
На рисунке 1 показано то, каким образом реализуется для корпоративных клиентов технология XGS-PON. На нём показана архитектура технологии XGS-PON, которая имеет в своём составе оптический сетевой терминал (ONT), который устанавливают в офисах, предприятиях и жилых многоквартирных домах, терминал оптической линии (OLT), который передаёт услуги широкополосного доступа (аудио, видео, Интернет, голосовая связь и т. д.) в головном офисе, а далее идёт передача через оптическую распределительную сеть (ODN).
Исследования показывают, что GPON и XGS-PON могут успешно работать в общей среде развития этих технологий, а параметрами их изучения являются длина волны, номинальная частота и диапазон частот, но при этом прошлые исследования принципиально не изучали методики оценивания производительности ONT, поэтому в данной статье будут рассмотрены методики оценивания эффективности и производительности подключения к оптической сети XGS-PON для корпоративных заказчиков и клиентов.
Необходимость рассмотрения данной темы объясняется тем, что в наши дни необходимо расширять пропускную способность на одного абонента из-за очень быстрого развития соответствующих сервисов, электроники, промышленности, поэтому в данной статье и будут рассмотрены
соответствующие методики построения и оценки эффективности оборудования в технологии ХОЗ-РОМ
Рис. 1. Внедрение XGS-PON для корпоративных клиентов.
По сути, XGS-PON является технологией, которая способна передавать трафик с 10-гигабитной скоростью одинаково как в восходящих, так и в нисходящих потоках информационного трафика, а также используется в ней построение топологии сети «точка-многоточка», а вдобавок передача данных с последующим предоставлением услуг в данной технологии происходит по одному волокну и позволяет поддерживать оптические сети доступа для различного рода приложений (сотовые, жилые или корпоративные), что лишний раз доказывает тот факт, что ONT оборудование размещается на стороне корпоративного клиента.
Устройство, которое относится к подсистеме XGS-PON с функцией интерфейса на стороне клиента, а также установкой непосредственно в клиентском помещении, называется оптическим сетевым терминалом (ONT), а его возможности определяются потребностью пользователя. Интерфейсы ONT со стороны корпоративных клиентов имеют в своём распоряжении больше различных возможностей, чем со стороны обычных клиентов. Основой данных
интерфейсов, с точки зрения функциональности, является предоставление услуг трёх действий.
XGS-PON ONT имеет в своём распоряжении целый ряд специальных портов, таких как интерфейс Ethernet, оптические интерфейсы PON-типа и порт типа Pots [3]. ITU-T определил несколько необходимых параметров интерфейса для того, чтобы можно было бы обеспечить физическую совместимость устройств в оптической экосистеме технологии XGS-PON, а также из-за того, что физические интерфейсы могут влиять на качество обслуживания услуг XGS-PON. Параметры оптического интерфейса могут включать в себя среднюю мощность запуска, перегрузку, чувствительность и номинальною скорость передачи информационных данных.
Для того, чтобы в системе XGS-PON была возможность подготавливать блоки служебных данных для отправки их клиенту, и всё это происходит при поддержке синтеза передачи данных, а на последнем уровне данного синтеза активное оборудование ONT отправляет зашифрованный битовый поток в вышестоящий поток физической синхронизации. Номинальная скорость линий, также как и общее количество бит данных, которые могут безо всяких проблем передаваться одновременно по среде, поэтому на основании определения стандартов номинальной скорости организацией ITU-T. Всего есть возможность определить два варианта распределённых длин волн, а именно это касается базовой длины волны и рабочей с точки зрения восходящих и нисходящих потоков данных. В XGS-PON используются базовые конструкции с длиной волны 1, как продемонстрировано на рисунке 2.
Рис. 2. Вариант распределения длин волн 1.
ITU стандартизировал классы параметров оптического интерфейса N1 и N2 на основе возможностей ODN в связи с тем, что порт PON XGS-PON ONT классифицируется как оптический интерфейс из-за его связи с оптическими интерфейсами. ODN относится к параметрам оптического интерфейса, таким как средняя пусковая мощность, чувствительность и перегрузка, а также к другим параметрам оптического интерфейса, таким как чувствительность, перегрузка и средняя пусковая мощность. Для отправки данных в XGS-PON OLT требуется порт PON от XGS-PON ONT. ITU определяет среднюю начальную оптическую мощность, которая представляет собой значение мощности среднего оптического сигнала, распространяющегося по волокну, как среднюю оптическую мощность.
Эталонный уровень коэффициента битовых ошибок (BER) образуется в наихудшем варианте относительно оптической мощности при измерении сигнала в контрольной точке, а это, в свою очередь, влечет за собой измерения минимальной принимаемой оптической мощности, поэтому в течение определенного периода времени может возникать перегрузка.
Минимальная и максимальная средняя оптическая мощность, получаемая портом PON и вызывающая прерывание обслуживания, представлена чувствительностью и затуханием XGS-PON ONT при приложении к нему.
Возможности оптического интерфейса оцениваются с помощью различных измерительных инструментов, таких как генератор и анализатор трафика, анализатор оптического спектра (OSA), измеритель оптической мощности (OLP) и затухание оптического уровня (OLA), а вот для определения номинальной скорости линии, рабочей длины волны, средней пусковой мощности, чувствительности и перегрузки могут быть доступны четыре различных метода тестирования: скорость линии, рабочая длина волны, чувствительность и перегрузка, при этом применяются различные критерии.
Затем полученные данные сравниваются со спецификацией ITU-T G.9807 [2], которая является стандартным международным стандартом оценки
лабораторных научных экспериментов на воздушных платформах, и сравниваются с данными, полученными путем сравнения этих стандартов ITU-T. [3].
На рис. 3 показан тест конфигурации, который можно выполнить с использованием номинальной скорости передачи данных. Подключение XGS-PON OLT к ONT осуществляется посредством установки сплиттера. Генераторы и анализаторы трафика передают восходящий и нисходящий трафик со скоростью 10 Гбит/с. Для этой оценки был выбран размер тестового кадра 1518 байт, а по итогу всё это приводит к передаче восходящего трафика и проверке номинальной скорости линии с помощью генератора OLT и анализатора трафика, которые измеряют номинальную скорость линии.
Тестирование возможности использования номинальной скорости передачи данных производится на основе конфигурации на изображении 3.
XGS-PON ONT Traffic Generator And Analyser
10GbpS 9 ■ 10Gbps
Рис. 3. Конфигурация проверки номинальной скорости линии
XGS-PON ОНТ.
В конфигурации используется разветвитель для подключения XGS-PON OLT и ONT. Генераторы и анализаторы трафика передают трафик вверх и вниз со скоростью 10 Гбит/с. Размер кадра, используемый в этом тесте, составляет 1518 байт. Восходящий трафик передается, а номинальная скорость линии проверяется с помощью генератора OLT и анализатора трафика. Если код 4B/5B из приведенного выше используется на потенциальном коде, инвертированном в
1 (NRZI), принцип работы логического кода определяет требования к трансиверам SFP, что увеличивает полосу тактовых частот на 25%.
Для проверки входной длины волны и мощности запуска требуется связь между системой XGS-PON и измерительным оборудованием. Соединение важно, поскольку XGS-PON ONT не может передавать мощность, если оно не подключено к OLT. OSA используется для определения пропускной способности XGS-PON ONT на основе входной длины волны. В то же время OLP используется для определения значения стартовой мощности XGS-PON ONT [3]. Экспериментальная настройка восходящей длины волны и силы запуска осуществляется согласно рис. 4 и рис. 5.
Рис. 4. Конфигурация измерения длины волны XGS-PON ONT вверх.
Рис. 5. Настройка теста мощности запуска XGS-PON ONT.
В отличие от предыдущего метода, измерения чувствительности и перегрузки выполняются по схеме, представленной на рис. 6, так вот по нему сервисный порт XGS-PON ONT подключен к генератору и анализатору трафика, а порт PON подключен к OLP, а для XGS-PON OLT нисходящий порт подключен к OEL, а нисходящий порт подключен к генератору и анализатору трафика. OLA должен связываться с OLAP, чтобы знать значения чувствительности и перегрузки XGS-PON ONT.
Рис. 6. Конфигурация теста чувствительности и перегрузки XGS-PON ONT.
Как показано на рисунке 6 для того, чтобы проверить функциональность передачи данных с учётом анализа трафика, объёма загруженного трафика, адреса, также MAC-адреса, необходимо использовать генератор и анализатор трафика для того, чтобы в целях тестирования была по итогу установлена скорость в приблизительном порядке 10 Гбит/с, а уже для этого используется программное обеспечение Wireshark для тщательного анализа полученных данных.
Параметры, принимаемые этим приложением, определяют некоторые возможности XGS-PON ONT, используемые корпоративными клиентами. Во-первых, результаты тестирования емкости оптического интерфейса показывают, что XGS-PON ONT может передавать данные в восходящем направлении со скоростью 9,81221 Гбит/с. XGS-PON ONT поддерживает длину волны входного сигнала 1269,509 нм и имеет среднюю мощность возбуждения около 4,9 дБм. Эти результаты соответствуют стандартам, установленным ITU для измерения оптического входного интерфейса. XGS-PON ONT поддерживает параметры оптического интерфейса нисходящей линии связи ITU ODN классов N1 и N2 с чувствительностью по зоне -28,1 дБм и накладными расходами -8,9 дБм.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. К.А. Мэтт Шериф, Северная Каролина. На, А. Ахмад, К. Кури, З.А. Мэн и Д. Торсон, «Демонстрация совместимости XGS-PON и GPON в единой оптической сети», 7-я Международная конференция I E E E по коммуникациям, 2018 г. Фотоника, ICP.2018, т. 2015, с. 1-3, 2018 г., номер документа: 10.1109/ICP.2018.8533167;
2. МСЭ-Т, «G.9807.1: 10-гигабитная симметричная пассивная оптическая сеть (XGS-PON)», https://www.itu.int/rec/T-REC-G.9807.1-201606-I/en. (Дата обращения: 20.04.2024);
3. Методы преобразования физических сигналов в компьютерных сетях.: https://intellect.icu/metody-kodirovaniya-fizicheskikh-signalov-v-kompyuternykh-setyakh-4671 (дата обращения: 18.04.2024);
4. Расчет установки и связи оборудования и сети доступа: методические рекомендации по подготовке и проведению практического курса / Юго-Запад. Государственный университет; сост.: А.А. Гуламов, Д.С. Коптев - Курск, 2022. - 22 с.: ил. 1, таблица. 8. - Библиография: с. 22
Vorobyov A.S., Dykhlin V.E.
Vorobyov A.S.
Kuban State University (Krasnodar, Russia)
Dykhlin V.E.
Kuban State University (Krasnodar, Russia)
METHODS FOR EVALUATING EFFECTIVENESS OF CONNECTION TO XGS-PON OPTICAL NETWORK FOR CORPORATE CLIENTS
Abstract: since corporate customers need to ensure reliable connections based on the construction of 10-gigabit symmetric passive optical networks XGS-PON, it will be necessary to finally meet the growing demand for bandwidth for digestible Internet access at the minimum allowable speed, given the fact that there are no certain standards and rules for the use of optical network terminals (ONT). In this article, it will be necessary to determine methods for evaluating the effectiveness of connecting active ONT equipment to the XGS-PON optical network, therefore, it is necessary to analyze which parameters of optical interferences should be used to measure the operating wavelength, as well as the average starting power and overload sensitivity, and the outputs of the active ONT equipment should correspond to the class of the optical distribution network (ODN) according to the measurements of the above parameters.
Keywords: XGS-PON technology, ONT, passive network, corporate client.
