Vergeleken met de vorige WAN-toegangsmethoden is het hier geïntroduceerde glasvezeltoegangsnetwerk duidelijk anders, omdat het niet langer een toegangsmethode is, maar een aparte categorie die volledig verschilt van de eerdere toegangsmethoden. Dit komt omdat het geen elektrische signalen meer in de lijn doorgeeft, maar in plaats daarvan optische signalen gebruikt. Als gevolg hiervan omvat het glasvezeltoegangsnetwerk een geheel andere verscheidenheid aan apparatuur en werkt het als een op zichzelf staand systeem. Er zijn verschillende toegangsmethoden binnen het glasvezel toegangsnetwerk. Deze sectie geeft een algemene beschrijving van hen.
De topologie van een glasvezeltoegangsnetwerk is de structuur van de transmissielijnen en knooppunten, die de onderlinge locatie en onderlinge verbindingslay-out van de knooppunten in het netwerk aangeeft. In glasvezeltoegangsnetwerken zijn er drie belangrijke basisnetwerktopologieën: bus, ring en ster. In grote netwerken kunnen echter ook enkele hybride topologieën worden afgeleid, zoals bus-sterstructuur, boom, dubbele ring en andere combinaties van toepassingen, elk met hun eigen kenmerken en elkaar aanvullend. In deze sectie introduceren we slechts kort de drie bovenstaande basistopologieën voor glasvezeltoegangsnetwerken. Merk op dat de netwerkstructuur die in dit gedeelte wordt gepresenteerd de meest elementaire modulaire structuur is, maar dat het eigenlijke glasvezelnetwerk ook veel apparaten en apparatuurverbindingen omvat.
1. Bus-achtige architectuur
De structuur van het bustype is een veel voorkomende topologie voor glasvezeltoegangsnetwerken, die glasvezel gebruiken als de gemeenschappelijke bus, het ene uiteinde is rechtstreeks verbonden met het relaisnetwerk van de serviceprovider en het andere uiteinde is verbonden met elke gebruiker. Elke gebruikersterminal is rechtstreeks verbonden met de glasvezelbus via een soort koppeling, en de verbinding tussen de gebruikerscomputer en de bus kan een coaxkabel, twisted pair-kabel of glasvezel zijn. Dit is vergelijkbaar met de topologie van het bustype die we in LAN hebben geïntroduceerd, zoals weergegeven in afbeelding 1. Een van de relaisnetwerken kan een van de relaisnetwerken zijn, zoals PSTN, X.25, FR, ATM, enz. De kabelmodem-toegangsmethode die we hebben geïntroduceerd eerder een dergelijke toegangsmethode gebruikt.
Deze structuur is een tandemstructuur en de voordelen zijn onder meer het delen van de backbone-vezel, het besparen van lijninvesteringen, het eenvoudig toevoegen en verwijderen van knooppunten en minder interferentie met elkaar. De nadelen zijn echter dat het het transmissiemedium deelt en dat de verbindingsprestaties worden beïnvloed door het aantal gebruikers.
2. Ringstructuur
De ringstructuur is vergelijkbaar met de ringtopologie in LAN, wat betekent dat alle knooppunten één glasvezelringverbinding delen. De eerste en laatste glasvezelverbindingen zijn verbonden om een gesloten lusnetwerkstructuur te vormen. Natuurlijk moet één uiteinde van de glasvezel worden aangesloten op het relaisnetwerk van de serviceprovider. De verbinding tussen de gebruikers en de glasvezelring wordt ook tot stand gebracht via verschillende koppelingen, en het gebruikte transmissiemedium kan coaxkabel, twisted-pair kabel of natuurlijk glasvezel zijn.
Het grote voordeel van deze architectuur is dat het netwerk zelfherstellend vermogen heeft, wat betekent dat het netwerk zonder tussenkomst van buitenaf in relatief korte tijd kan herstellen van het uitvallen van de dienst. Het nadeel is dat de verbindingsprestaties slecht zijn, omdat deze ook het transmissiemedium deelt. Daarom is het meestal geschikt voor minder gebruikers in het toegangsnetwerk; en het uitvalpercentage hoog is, kan het uitvallen een brede impact hebben. Als de glasvezelring kapot gaat, wordt het hele netwerk onderbroken.
3. Ster structuur
De hier genoemde sterstructuur is dezelfde als de "sterstructuur" in LAN, maar de nadruk ligt hier op het transmissiemedium van glasvezel in plaats van twisted-pair kabels. In dit glasvezeltoegangsnetwerk met sterstructuur wisselt elke gebruikersterminal informatie uit via een sterkoppelaar met besturings- en schakelfuncties die zich op het centrale knooppunt (in het eindkantoor) bevinden. Het is een parallelle structuur, er is geen probleem met verliesaccumulatie, eenvoudig om de upgrade en uitbreiding te realiseren. Elke gebruiker is relatief onafhankelijk en biedt een goede aanpasbaarheid van de service. Het nadeel is echter dat er meer optische vezels nodig zijn (één voor elke gebruiker), wat resulteert in hogere kosten; bovendien moeten in deze structuur alle knooppunten door de gegevens van het centrale knooppunt gaan om verbinding te maken met het relaisnetwerk, wat resulteert in een zware werklast voor de sterkoppeling bij het centrale knooppunt en een zware eis voor betrouwbaarheid. Als het centrale knooppunt uitvalt, ligt ook het hele netwerk plat.
De sterstructuur is onderverdeeld in drie typen: actieve enkelsterstructuur, actieve dubbelsterstructuur en passieve dubbelsterstructuur.
(1) Actieve eensterstructuur
Deze structuur maakt gebruik van glasvezel om de OLT in het schakelkantoor van de serviceprovider rechtstreeks te verbinden met de abonnees, punt-tot-puntverbinding, wat in wezen hetzelfde is als de bestaande gedraaide koperen LAN-sterstructuur. In deze structuur heeft elk huishouden een afzonderlijk paar lijnen dat rechtstreeks is aangesloten op de OLT bij het bureau van de serviceprovider dat is aangesloten op het hoofdnetwerk. De basisstructuur van netwerktoegang wordt weergegeven in figuur 3.
De voordelen van deze gestructureerde toegangsmethode komen vooral tot uiting in de onafhankelijkheid en vertrouwelijkheid van gebruikers. Het is gemakkelijk om te upgraden en de capaciteit uit te breiden, aangezien nieuwe diensten mogelijk kunnen worden gemaakt door simpelweg de apparatuur aan beide uiteinden te vervangen. Deze methode vertoont een uitstekend aanpassingsvermogen. Het nadeel is dat de kosten te hoog zijn. Elk huishouden heeft een apart paar glasvezel of een glasvezel nodig (two-way WDM). Om duizenden huishoudens te bedienen, zijn er duizenden kernen glasvezelkabel nodig, wat moeilijk kan zijn om mee om te gaan. Bovendien heeft elk huishouden een speciale lichtbron en detector nodig, waardoor de opstelling vrij complex is.
(2) Actieve dubbelsterstructuur
De dual-star structuur is eigenlijk een boomachtige structuur met twee niveaus. Het voegt een actief knooppunt toe tussen het overstapkantoor OLT van de serviceprovider en de abonnee. Het uitwisselingsbureau en het actieve knooppunt delen dezelfde glasvezel en gebruiken tijdverdelingsmultiplexing (TDM) of frequentieverdelingsmultiplexing (FDM) om informatie met een grotere capaciteit naar het actieve knooppunt te verzenden en vervolgens over te schakelen op informatiestromen met een kleinere capaciteit om duizenden huishoudens te bereiken. De basisnetwerkstructuur wordt weergegeven in figuur 4.
De voordelen van deze netwerkstructuur zijn meer flexibiliteit, gedeelde glasvezel tussen actieve knooppunten in het centrale kantoor en minder vereisten voor glasvezelkabelkernen, wat resulteert in kostenbesparingen. De nadelen zijn echter de complexiteit en hoge kosten van de actieve node-component, waardoor onderhoud lastig wordt. Bovendien zou voor de introductie van nieuwe breedbanddiensten en het upgraden van het systeem alle opto-elektronische apparatuur moeten worden vervangen of een uitdagender WDM-overlay-schema moeten worden geïmplementeerd.
(3) Passieve dubbelsterstructuur
Deze structuur behoudt de voordelen van het delen van vezels in een actieve dual-star-structuur, maar in plaats van een actief knooppunt maakt het gebruik van een passieve splitter. Dit resulteert in eenvoudiger onderhoud, hogere betrouwbaarheid en lagere kosten. Met de implementatie van verschillende maatregelen wordt ook de vertrouwelijkheid verbeterd, waardoor het een betere toegangsnetwerkstructuur wordt.
4. EPON WAN-verbindingstopologie
Het EPON-netwerk maakt gebruik van een point-to-multipoint-topologie om de point-to-point-structuur te vervangen, wat de hoeveelheid glasvezel en beheerkosten aanzienlijk bespaart. Passieve netwerkapparaten vervangen repeaters, versterkers en lasers die worden gebruikt in traditionele ATM/SONET-breedbandtoegangssystemen, waardoor er minder lasers nodig zijn op het centrale kantoor, en de OLT wordt gedeeld door meerdere ONU-gebruikers. Bovendien gebruikt EPON Ethernet-technologie en standaard Ethernet-frames om de huidige reguliere services – IP-services – te vervoeren zonder dat enige conversie nodig is. Daarom is EPON eenvoudig, efficiënt en heeft het lage bouw- en onderhoudskosten, waardoor het zeer geschikt is voor vereisten voor breedbandtoegangsnetwerken.
Een typisch EPON-systeem bestaat ook uit OLT, ONU en ODN, zoals weergegeven in afbeelding 5.
De OLT wordt in de centrale serverruimte geplaatst, terwijl de ONU dienst doet als client-side apparatuur. Naast het aanbieden van netwerkcentralisatie en -toegang, kan de OLT ook zorgen voor bandbreedtetoewijzing, netwerkbeveiliging en beheerconfiguratie voor verschillende gebruikers-QoS/SLA-vereisten (Service Level Agreement). Splitter heeft een split rate van 2, 4 of 8 en kan op meerdere niveaus aangesloten worden. In EPON kan de afstand van de OLT tot de ONU maximaal 20 km bedragen, en deze kan verder worden uitgebreid als een glasvezelversterker (actieve repeater) wordt gebruikt.
Zoals weergegeven in afbeelding 5, wordt het optische signaal gesplitst in meerdere kanalen voor elke optische netwerkeenheid (ONU) via een optische splitter, en wordt het stroomopwaartse signaal van elke ONU gecombineerd in een enkele vezel met behulp van een optische koppeling en naar de OLT gestuurd. Passieve netwerkapparatuur omvat single-mode glasvezelkabels, passieve optische splitters/koppelingen, adapters, connectoren en fusiesplitsers. Het wordt over het algemeen buiten het lokale gebied geplaatst en wordt externe apparatuur genoemd. Passieve netwerkapparatuur is zeer eenvoudig, stabiel, betrouwbaar, gaat lang mee, is gemakkelijk te onderhouden en kosteneffectief. Actieve netwerkapparatuur omvat rackapparatuur voor centrale kantoren, optische netwerkeenheden en apparatuurbeheersystemen (EMS). De rackapparatuur van het centrale kantoor bestaat uit glasvezellijnterminals, netwerkinterfacemodules (NIM's) en schakelmodules (SCM's). Daarom worden deze drie soorten apparatuur gezamenlijk rackapparatuur voor centrale kantoren genoemd.
De rackapparatuur van het centrale kantoor dient als interface tussen het EPON-systeem en de belangrijkste data-, video- en spraaknetwerken van de serviceprovider. Het is verantwoordelijk voor de verbinding met het kernnetwerk van de serviceprovider via het apparaatbeheersysteem.
