Poszerzenie kręgu odbiorców usług internetowych, a co za tym idzie użytkowników sieci szerokopasmowych, wymaga wprowadzenia nowych technologii. Obiekty transmisji danych muszą regularnie zwiększać przepustowość łączy komunikacyjnych, co zmusza firmy usługowe do aktualizowania kanałów informacyjnych transportu. Ale oprócz wzrostu wolumenu przesyłanych danych pojawiają się również problemy innego rodzaju, które wyrażają się wzrostem kosztów utrzymania masywniejszych sieci i poszerzaniem zakresu potrzeb użytkowników końcowych. Jednym ze sposobów kumulatywnej optymalizacji charakterystyk systemów telekomunikacyjnych jest technologia PON, która pozwala również na zaoszczędzenie potencjału sieci do dalszej rozbudowy ich mocy i funkcjonalności.
Technologia światłowodów i PON
Nowe rozwiązanie ułatwia organizację techniczną i dalszą eksploatację sieci transmisji danych, ale jest to osiągane w dużej mierze dzięki zaletom konwencjonalnych linii optycznych. Nawet dzisiaj, w obliczu wprowadzenia materiałów high-tech, nadal wykorzystuje się kanały oparte na starzejących się parach telefonicznych i urządzeniach xDSL. Oczywistym jest, że sieć dostępowa oparta na takich elementach znacznie traci wydajność do światłowodu koncentrycznegolinie, które również nie mogą być uważane za coś produktywnego według dzisiejszych standardów.
Światłowód od dawna jest alternatywą dla tradycyjnych sieci i kanałów komunikacji bezprzewodowej. Ale jeśli w przeszłości układanie takich kabli było przytłaczającym zadaniem dla wielu organizacji, dziś komponenty optyczne stały się znacznie tańsze. Właściwie światłowody były już wcześniej wykorzystywane do obsługi zwykłych abonentów, w tym z wykorzystaniem technologii Ethernet. Kolejnym etapem rozwoju była sieć telekomunikacyjna zbudowana w architekturze Micro-SDH, która otworzyła zupełnie nowe rozwiązania. To właśnie w tym systemie znalazła zastosowanie koncepcja sieci PON.
Standaryzacja sieci
Pierwsze próby standaryzacji technologii podjęto już w latach 90. XX wieku, kiedy grupa firm telekomunikacyjnych postanowiła wprowadzić w życie ideę wielodostępu w jednym pasywnym włóknie światłowodowym. W efekcie organizacja otrzymała nazwę FSAN, skupiając zarówno operatorów, jak i producentów sprzętu sieciowego. Głównym celem FSAN było stworzenie pakietu zawierającego ogólne zalecenia i wymagania dotyczące rozwoju sprzętu PON, tak aby producenci i dostawcy sprzętu mogli współpracować w tym samym segmencie. Do tej pory pasywne linie komunikacyjne oparte na technologii PON są zorganizowane zgodnie ze standardami ITU-T, ATM i ETSI.
Zasada sieci
Główną cechą idei PON jest to, że infrastruktura działa w oparciu o pojedynczy moduł odpowiedzialny za funkcjeodbieranie i przesyłanie danych. Komponent ten znajduje się w centralnym węźle systemu OLT i umożliwia obsługę wielu abonentów przepływem informacji. Odbiornikiem końcowym jest urządzenie ONT, które z kolei pełni również funkcję nadajnika. Liczba punktów abonenckich podłączonych do centralnego modułu odbiorczego i nadawczego zależy tylko od mocy i maksymalnej prędkości używanego sprzętu PON. Technologia w zasadzie nie ogranicza liczby uczestników sieci, jednak dla optymalnego wykorzystania zasobów twórcy projektów telekomunikacyjnych wciąż stawiają pewne bariery zgodnie z konfiguracją konkretnej sieci. Transmisja przepływu informacji z centralnego modułu odbiorczo-nadawczego do urządzenia abonenckiego odbywa się na fali o długości 1550 nm. I odwrotnie, wsteczne strumienie danych z urządzeń konsumenckich do punktu OLT są transmitowane przy długości fali około 1310 nm. Te przepływy należy rozpatrywać oddzielnie.
Przepływy do przodu i do tyłu
Nadaje się główny (czyli bezpośredni) strumień z centralnego modułu sieciowego. Oznacza to, że linie optyczne segmentują cały strumień danych, podświetlając pola adresowe. Tym samym każde urządzenie abonenckie „odczytuje” tylko informacje przeznaczone specjalnie dla niego. Tę zasadę dystrybucji danych można nazwać demultipleksowaniem.
Z kolei strumień zwrotny wykorzystuje jedną linię do transmisji danych od wszystkich abonentów podłączonych do sieci. W ten sposób wykorzystywany jest schemat wielu zabezpieczeńwspółdzielony dostęp. Aby wyeliminować możliwość krzyżowania się sygnałów z kilku węzłów odbiorczych informacji, każde urządzenie abonenckie ma swój indywidualny harmonogram wymiany danych, dostosowany do opóźnień. Jest to ogólna zasada, zgodnie z którą technologia PON jest wdrażana w zakresie interakcji modułu odbiorczo-nadawczego z użytkownikami końcowymi. Jednak konfiguracja układu sieci może mieć różne topologie.
Topologia punkt-punkt
W tym przypadku używany jest system P2P, który może być stosowany zarówno w przypadku powszechnych standardów, jak i specjalnych projektów obejmujących np. użycie urządzeń optycznych. Pod względem bezpieczeństwa danych punktów abonenckich ten rodzaj połączenia internetowego zapewnia maksymalne bezpieczeństwo dla takich sieci. Jednak układanie linii optycznej dla każdego użytkownika odbywa się osobno, więc koszt organizacji takich kanałów znacznie wzrasta. W pewnym sensie nie jest to sieć ogólna, a indywidualna, chociaż ośrodek, z którym współpracuje węzeł abonencki, może obsługiwać również innych użytkowników. Ogólnie to podejście jest odpowiednie dla dużych abonentów, dla których bezpieczeństwo linii jest szczególnie ważne.
Topologia pierścienia
Ten schemat jest oparty na konfiguracji SDH i najlepiej jest wdrażany w sieciach szkieletowych. Odwrotnie, linie optyczne typu pierścieniowego są mniej wydajne w działaniu sieci dostępowych. Tak więc, organizując autostradę miejską, miejsce docelowewęzły są obliczane na etapie opracowywania projektu, jednak sieci dostępowe nie dają możliwości wcześniejszego oszacowania liczby węzłów abonenckich.
Pod warunkiem losowego czasowego i terytorialnego połączenia abonentów, schemat dzwonienia może być znacznie bardziej skomplikowany. W praktyce takie konfiguracje często zamieniają się w zerwane obwody z wieloma odgałęzieniami. Dzieje się tak, gdy wprowadzanie nowych abonentów odbywa się poprzez lukę istniejących segmentów. Na przykład w linii komunikacyjnej można tworzyć pętle, które są połączone w jeden przewód. W rezultacie pojawiają się „pęknięte” kable, co zmniejsza niezawodność sieci podczas pracy.
Funkcje architektury EPON
Pierwsze próby zbudowania sieci PON zbliżonej do technologii Ethernet w zasięgu konsumentów podjęto w 2000 roku. Architektura EPON stała się platformą do opracowywania zasad sieciowych, a specyfikacja IEEE została wprowadzona jako główny standard, na podstawie z czego zostały opracowane odrębne rozwiązania do organizacji sieci PON. Na przykład technologia EFMC obsługiwała topologię punkt-punkt przy użyciu skrętki miedzianej. Ale dziś ten system praktycznie nie jest używany ze względu na przejście na światłowody. Alternatywnie, technologie oparte na ADSL są jeszcze bardziej obiecującymi obszarami.
W swojej nowoczesnej postaci standard EPON jest implementowany według kilku schematów połączeń, ale głównym warunkiem jego wdrożenia jest użycie światłowodu. Oprócz zastosowania różnych konfiguracji, standardowa technologia połączenia PON EPONprzewiduje zastosowanie niektórych wariantów transceiverów optycznych.
Funkcje architektury GPON
Architektura GPON umożliwia implementację sieci dostępowych opartych na standardzie APON. W procesie porządkowania infrastruktury praktykuje się zwiększanie przepustowości sieci, a także tworzenie warunków do wydajniejszej transmisji aplikacji. GPON to skalowalna struktura ramek, która umożliwia obsługę abonentów z szybkością przepływu informacji do 2,5 Gb/s. W takim przypadku przepływy do tyłu i do przodu mogą działać zarówno w tym samym, jak i z różnymi trybami prędkości. Ponadto sieć dostępowa w konfiguracji GPON może zapewnić dowolną enkapsulację w synchronicznym protokole transportowym niezależnie od usługi. Jeżeli w SDH możliwy jest tylko statyczny podział pasma, to nowy protokół GFP w strukturze GPON, przy zachowaniu charakterystyk ramki SDH, umożliwia dynamiczne przydzielanie pasm.
Zalety technologii
Wśród głównych zalet światłowodów w schemacie PON, brak łączy pośrednich między centralnym odbiornikiem-nadajnikiem a abonentami, oszczędność, łatwość podłączenia i łatwość konserwacji. W dużej mierze zalety te wynikają z racjonalnej organizacji sieci. Na przykład łącze internetowe jest dostarczane bezpośrednio, więc awaria jednego z sąsiednich urządzeń abonenckich nie wpływa w żaden sposób na jego wydajność. Chociaż szereg użytkowników jest oczywiście łączony poprzez podłączenie do jednego centralnego modułu, odco zależy od jakości obsługi wszystkich uczestników infrastruktury. Osobno warto zastanowić się nad topologią drzewa P2MP, która maksymalnie optymalizuje kanały optyczne. Dzięki ekonomicznemu rozmieszczeniu linii do odbioru i transmisji informacji taka konfiguracja zapewnia wydajność sieci, niezależnie od lokalizacji węzłów abonenckich. Jednocześnie nowi użytkownicy mogą wejść bez zasadniczych zmian w istniejącej strukturze.
Wady sieci PON
Szerokie zastosowanie tej technologii jest nadal utrudnione przez kilka istotnych czynników. Pierwsza to złożoność systemu. Zalety operacyjne tego typu sieci można osiągnąć tylko wtedy, gdy projekt wysokiej jakości zostanie wstępnie ukończony, z uwzględnieniem wielu niuansów technicznych. Czasami wyjściem jest technologia dostępu PON, która zapewnia organizację prostego schematu typologicznego. Ale w tym przypadku należy przygotować się na kolejną wadę - brak możliwości rezerwacji.
Testowanie sieci
Kiedy wszystkie etapy początkowego rozwoju sieci zostaną zakończone, a środki techniczne zakończone, specjaliści rozpoczynają testowanie infrastruktury. Jednym z głównych wskaźników dobrze wykonanej sieci jest wskaźnik tłumienia linii. Testery optyczne służą do analizy kanału pod kątem obszarów problemowych. Wszystkie pomiary wykonywane są na aktywnej linii za pomocą multiplekserów i filtrów. Duża sieć telekomunikacyjna jest zwykle testowana przy użyciureflektometry optyczne. Jednak taki sprzęt wymaga od użytkowników specjalnego przeszkolenia, nie mówiąc już o tym, że interpretacją reflektogramów powinny zajmować się grupy ekspertów.
Wniosek
W przypadku wszystkich wyzwań związanych z migracją do nowych technologii firmy telekomunikacyjne szybko przyjmują naprawdę skuteczne rozwiązania. Stopniowo upowszechniają się także niełatwe technicznie systemy światłowodowe, w tym technologia PON. Na przykład Rostelecom zaczął wprowadzać nowe usługi formatów już w 2013 roku. Mieszkańcy regionu Leningradu jako pierwsi uzyskali dostęp do możliwości sieci optycznych PON. Co najciekawsze, usługodawca dostarczył infrastrukturę światłowodową nawet lokalnym wioskom. W praktyce umożliwiło to abonentom korzystanie nie tylko z komunikacji telefonicznej z dostępem do Internetu, ale także z nadawaniem telewizji cyfrowej.
