이전의 WAN 액세스 방식과 비교할 때 여기에 소개된 광섬유 액세스 네트워크는 더 이상 액세스 방식이 아니라 이전 액세스 방식과 완전히 구별되는 별도의 범주이므로 분명히 다릅니다. 더 이상 라인에서 전기 신호를 전송하지 않고 대신 광 신호를 사용하기 때문입니다. 결과적으로 광섬유 액세스 네트워크는 완전히 다른 다양한 장비를 수반하며 자체 포함 시스템으로 작동합니다. 광섬유 액세스 네트워크에는 다양한 액세스 방법이 있습니다. 이 섹션에서는 이에 대한 일반적인 설명을 제공합니다.
광섬유 액세스 네트워크의 토폴로지는 네트워크에서 노드의 상호 위치 및 상호 연결 레이아웃을 나타내는 전송 라인 및 노드의 구조입니다. 광섬유 액세스 네트워크에는 버스, 링 및 스타의 세 가지 주요 기본 네트워크 토폴로지가 있습니다. 그러나 대규모 네트워크에서는 버스 스타 구조, 트리, 이중 링 및 기타 응용 프로그램 조합과 같은 일부 하이브리드 토폴로지가 파생될 수도 있으며 각각 고유한 특성을 가지며 서로를 보완합니다. 이 섹션에서는 위의 세 가지 기본 파이버 액세스 네트워크 토폴로지를 간략하게 소개합니다. 이 섹션에 제시된 네트워크 구조는 가장 기본적인 모듈형 구조이지만 실제 광섬유 네트워크에는 많은 장치 및 장비 연결이 포함됩니다.
1. 버스형 아키텍처
버스형 구조는 광섬유를 공통 버스로 사용하는 광섬유 액세스 네트워크의 매우 일반적인 토폴로지로서 한쪽 끝은 서비스 제공자의 릴레이 네트워크에 직접 연결되고 다른 쪽 끝은 각 사용자에게 연결됩니다. 각 사용자 터미널은 일종의 커플러를 통해 광섬유 버스에 직접 연결되며 사용자 컴퓨터와 버스 간의 연결은 동축 케이블, 트위스트 페어 케이블 또는 광섬유가 될 수 있습니다. 이는 그림 1과 같이 LAN에서 도입한 버스형 토폴로지와 유사합니다. 릴레이 네트워크 중 하나는 PSTN, X.25, FR, ATM 등과 같은 것일 수 있습니다. 우리가 도입한 케이블 모뎀 액세스 방법 이전에는 이러한 액세스 방법을 사용합니다.
이 구조는 Tandem 구조로 backbone fiber를 공유할 수 있어 회선 투자가 절감되고 노드 추가 및 제거가 용이하며 서로 간섭이 적다는 장점이 있다. 하지만 전송매체를 공유한다는 단점이 있고 접속 성능은 사용자 수에 영향을 받는다.
2. 링 구조
링 구조는 모든 노드가 하나의 파이버 링 링크를 공유한다는 의미인 LAN의 링 토폴로지와 유사합니다. 첫 번째와 마지막 파이버 링크가 연결되어 폐쇄 루프 네트워크 구조를 형성합니다. 물론 광섬유의 한쪽 끝은 서비스 제공자의 중계망에 연결되어야 합니다. 사용자와 광섬유 링 사이의 연결도 다양한 커플러를 통해 설정되며 사용되는 전송 매체는 동축 케이블, 연선 케이블 또는 광섬유일 수 있습니다.
이 아키텍처의 뛰어난 장점은 네트워크에 자가 치유 기능이 있다는 것입니다. 즉, 외부 개입 없이 비교적 짧은 시간 내에 네트워크가 서비스 장애로부터 복구할 수 있습니다. 단점은 전송 매체도 공유하기 때문에 연결 성능이 좋지 않다는 것입니다. 따라서 일반적으로 액세스 네트워크에서 적은 수의 사용자에게 적합합니다. 실패율이 높으면 실패가 광범위한 영향을 미칠 수 있습니다. 파이버 링이 끊어지면 전체 네트워크가 중단됩니다.
3. 별 구조
여기에 언급된 별 구조는 LAN의 "별 구조"와 동일하지만 여기서 강조점은 트위스트 페어 케이블 대신 광섬유의 전송 매체입니다. 이러한 스타 구조의 광섬유 액세스 네트워크에서 각 사용자 단말은 중앙 노드(엔드 오피스)에 위치한 제어 및 스위칭 기능이 있는 스타 커플러를 통해 정보를 교환합니다. 병렬 구조이며 손실 누적 문제가 없으며 업그레이드 및 확장이 용이합니다. 각 사용자는 상대적으로 독립적이므로 서비스 적응력이 좋습니다. 그러나 단점은 더 많은 광섬유(각 사용자당 하나씩)가 필요하여 비용이 더 많이 든다는 것입니다. 또한 이러한 구조에서는 모든 노드가 중계망에 연결하기 위해 중앙 노드의 데이터를 거쳐야 하므로 중앙 노드의 스타 커플러에 대한 부담이 크고 신뢰성에 대한 요구 사항이 높습니다. 중앙 노드가 실패하면 전체 네트워크도 마비됩니다.
별 구조는 능동 단일 별 구조, 능동 이중 별 구조 및 수동 이중 별 구조의 세 가지 유형으로 나뉩니다.
(1) 활성 단일 별 구조
이 구조는 광섬유를 이용하여 사업자의 교환국에 위치한 OLT와 가입자를 직접 연결하는 점대점 연결 방식으로 기존의 꼬임선 LAN 스타 구조와 기본적으로 동일합니다. 이 구조에서 각 세대는 트렁크 네트워크에 연결된 서비스 공급자의 국에서 OLT에 직접 연결된 별도의 회선 쌍을 갖습니다. 네트워크 액세스의 기본 구조는 그림 3에 나와 있습니다.
이 구조화된 액세스 방법의 장점은 주로 사용자 간의 독립성과 기밀성에서 나타납니다. 양단의 장비만 교체하면 새로운 서비스를 제공할 수 있어 업그레이드 및 용량 확장이 용이합니다. 이 방법은 뛰어난 적응성을 나타냅니다. 단점은 비용이 너무 높다는 것입니다. 각 가정에는 별도의 광섬유 쌍 또는 광섬유(양방향 WDM)가 필요합니다. 수천 가구에 서비스를 제공하려면 처리하기 어려울 수 있는 수천 개의 광섬유 케이블 코어가 필요합니다. 또한 각 가정에는 특수 광원과 감지기가 필요하므로 설정이 매우 복잡합니다.
(2) 활성 이중성 구조
이중성 구조는 실제로 두 개의 레벨이 있는 트리형 구조입니다. 서비스 공급자 스위칭 오피스 OLT와 가입자 사이에 활성 노드를 추가합니다. 교환국과 활성 노드는 동일한 광섬유를 공유하고 TDM(시분할 다중화) 또는 FDM(주파수 분할 다중화)을 사용하여 더 큰 용량의 정보를 활성 노드로 전송한 다음 더 작은 용량의 정보 스트림으로 전환하여 수천 가구에 도달합니다. 기본 네트워크 구조는 그림 4에 나와 있습니다.
이 네트워크 구조의 장점은 더 많은 유연성, 중앙 사무실의 활성 노드 간 공유 광섬유, 광섬유 케이블 코어 요구 사항 감소로 인해 비용이 절감된다는 것입니다. 그러나 활성 노드 구성 요소의 복잡성과 높은 비용으로 인해 유지 관리가 불편하다는 단점이 있습니다. 또한 새로운 광대역 서비스를 도입하고 시스템을 업그레이드하려면 모든 광전자 장비를 교체하거나 보다 까다로운 WDM 오버레이 방식을 구현해야 합니다.
(3)수동 이중성 구조
이 구조는 능동 이중성 구조에서 광섬유 공유의 장점을 유지하지만 능동 노드 대신 수동 스플리터를 사용합니다. 그 결과 유지보수가 더 쉬워지고 신뢰성이 높아지고 비용이 절감됩니다. 다양한 조치를 취함으로써 기밀성도 강화되어 더 나은 액세스 네트워크 구조가 됩니다.
4. EPON WAN 연결 토폴로지
EPON 네트워크는 포인트 투 포인트 구조를 대체하기 위해 포인트 투 멀티 포인트 토폴로지를 채택하여 광섬유 및 관리 비용의 양을 크게 절약합니다. 수동 네트워크 장치는 기존 ATM/SONET 광대역 액세스 시스템에 사용되는 리피터, 증폭기 및 레이저를 대체하여 중앙 사무실에 필요한 레이저 수를 줄이고 OLT는 여러 ONU 사용자 간에 공유됩니다. 또한 EPON은 이더넷 기술과 표준 이더넷 프레임을 사용하여 변환할 필요 없이 현재 주류 서비스인 IP 서비스를 전달합니다. 따라서 EPON은 간단하고 효율적이며 건설 비용과 유지 비용이 낮아 광대역 액세스 네트워크 요구 사항에 매우 적합합니다.
일반적인 EPON 시스템도 그림 5와 같이 OLT, ONU 및 ODN으로 구성됩니다.
OLT는 중앙 서버실에 배치되고 ONU는 클라이언트 측 장비 역할을 합니다. 네트워크 중앙 집중화 및 액세스를 제공하는 것 외에도 OLT는 대역폭 할당을 제공하고 다양한 사용자 QoS/SLA(Service Level Agreement) 요구 사항에 대한 네트워크 보안 및 관리 구성을 보장할 수 있습니다. 스플리터는 2, 4 또는 8의 분할 속도를 가지며 여러 레벨에서 연결할 수 있습니다. EPON에서 OLT에서 ONU까지의 거리는 최대 20km까지 가능하며 광섬유 증폭기(액티브 리피터)를 사용하면 더 확장할 수 있습니다.
그림 5와 같이 광신호는 광분할기를 통해 각 ONU(Optical Network Unit)별로 여러 채널로 분할되고 각 ONU의 상향 신호는 광커플러를 사용하여 단일 광섬유에 결합되어 OLT로 전송됩니다. 패시브 네트워크 장비에는 단일 모드 광섬유 케이블, 패시브 광 스플리터/커플러, 어댑터, 커넥터 및 퓨전 스플라이서가 포함됩니다. 일반적으로 로컬 영역 외부에 배치되며 외부 장비라고 합니다. 패시브 네트워크 장비는 매우 간단하고 안정적이며 신뢰할 수 있고 오래 지속되며 유지 관리가 쉽고 비용 효율적입니다. 활성 네트워크 장비에는 중앙 사무실 랙 장비, 광 네트워크 장치 및 장비 관리 시스템(EMS)이 포함됩니다. 중앙 사무실 랙 장비는 광섬유 회선 터미널, NIM(네트워크 인터페이스 모듈) 및 SCM(스위칭 모듈)으로 구성됩니다. 따라서 이 세 가지 유형의 장비를 총칭하여 중앙 사무실 랙 장비라고 합니다.
중앙 사무실 랙 장비는 EPON 시스템과 서비스 공급자의 핵심 데이터, 비디오 및 음성 네트워크 간의 인터페이스 역할을 합니다. 장치 관리 시스템을 통해 서비스 공급자의 핵심 운영 네트워크에 연결하는 역할을 합니다.
