Η διεύρυνση του κοινού των καταναλωτών υπηρεσιών Διαδικτύου και, κατά συνέπεια, των χρηστών ευρυζωνικών δικτύων απαιτεί την εισαγωγή νέων τεχνολογιών. Οι εγκαταστάσεις μετάδοσης δεδομένων πρέπει να αυξάνουν τακτικά το εύρος ζώνης των γραμμών επικοινωνίας, γεγονός που αναγκάζει τις εταιρείες παροχής υπηρεσιών να ενημερώνουν τα κανάλια πληροφοριών μεταφοράς. Όμως, εκτός από την αύξηση του όγκου των μεταδιδόμενων δεδομένων, υπάρχουν και προβλήματα διαφορετικού είδους, τα οποία εκφράζονται σε αύξηση του κόστους διατήρησης πιο μαζικών δικτύων και διεύρυνσης του εύρους των αναγκών του τελικού χρήστη. Ένας από τους τρόπους αθροιστικής βελτιστοποίησης των χαρακτηριστικών των τηλεπικοινωνιακών συστημάτων είναι η τεχνολογία PON, η οποία σας επιτρέπει επίσης να εξοικονομήσετε τη δυνατότητα των δικτύων για περαιτέρω επέκταση της ισχύος και της λειτουργικότητάς τους.
Τεχνολογία ινών και PON
Η νέα εξέλιξη διευκολύνει την τεχνική οργάνωση και την περαιτέρω λειτουργία των δικτύων μετάδοσης δεδομένων πληροφοριών, αλλά αυτό επιτυγχάνεται σε μεγάλο βαθμό λόγω των πλεονεκτημάτων των συμβατικών οπτικών γραμμών. Ακόμη και σήμερα, με φόντο την εισαγωγή υλικών υψηλής τεχνολογίας, συνεχίζεται η χρήση καναλιών που βασίζονται σε γερασμένα ζεύγη τηλεφώνων και εγκαταστάσεις xDSL. Είναι προφανές ότι το δίκτυο πρόσβασης που βασίζεται σε τέτοια στοιχεία χάνει σημαντικά σε απόδοση σε ομοαξονική ίναγραμμές, που επίσης δεν μπορούν να θεωρηθούν ως κάτι παραγωγικό με τα σημερινά πρότυπα.
Οι οπτικές ίνες αποτελούν εδώ και πολύ καιρό μια εναλλακτική στα παραδοσιακά δίκτυα και τα κανάλια ασύρματης επικοινωνίας. Αλλά αν στο παρελθόν η τοποθέτηση τέτοιων καλωδίων ήταν μια συντριπτική εργασία για πολλούς οργανισμούς, σήμερα τα οπτικά εξαρτήματα έχουν γίνει πολύ πιο προσιτά. Στην πραγματικότητα, οι οπτικές ίνες χρησιμοποιούνταν στο παρελθόν για την εξυπηρέτηση των απλών συνδρομητών, συμπεριλαμβανομένης της χρήσης τεχνολογίας Ethernet. Το επόμενο στάδιο ανάπτυξης ήταν ένα τηλεπικοινωνιακό δίκτυο βασισμένο στην αρχιτεκτονική Micro-SDH, το οποίο άνοιξε θεμελιωδώς νέες λύσεις. Σε αυτό το σύστημα βρήκε την εφαρμογή της η έννοια των δικτύων PON.
Τυποποίηση δικτύου
Οι πρώτες προσπάθειες τυποποίησης της τεχνολογίας έγιναν στη δεκαετία του 1990, όταν μια ομάδα εταιρειών τηλεπικοινωνιών ξεκίνησε να εφαρμόσει την ιδέα της πολλαπλής πρόσβασης σε μία και μόνο παθητική οπτική ίνα. Ως αποτέλεσμα, ο οργανισμός ονομάστηκε FSAN, συγκεντρώνοντας τόσο τους χειριστές όσο και τους κατασκευαστές εξοπλισμού δικτύου. Ο κύριος στόχος του FSAN ήταν να δημιουργήσει ένα πακέτο με γενικές συστάσεις και απαιτήσεις για την ανάπτυξη υλικού PON, ώστε οι κατασκευαστές και οι πάροχοι εξοπλισμού να μπορούν να συνεργαστούν στο ίδιο τμήμα. Μέχρι σήμερα, οι παθητικές γραμμές επικοινωνίας που βασίζονται στην τεχνολογία PON οργανώνονται σύμφωνα με τα πρότυπα ITU-T, ATM και ETSI.
Αρχή δικτύου
Το κύριο χαρακτηριστικό της ιδέας PON είναι ότι η υποδομή λειτουργεί με βάση μια ενιαία ενότητα που είναι υπεύθυνη για τις λειτουργίεςλήψη και μετάδοση δεδομένων. Αυτό το στοιχείο βρίσκεται στον κεντρικό κόμβο του συστήματος OLT και επιτρέπει την εξυπηρέτηση πολλών συνδρομητών με ροές πληροφοριών. Ο τελικός δέκτης είναι η συσκευή ONT, η οποία με τη σειρά της λειτουργεί και ως πομπός. Ο αριθμός των σημείων συνδρομητών που συνδέονται στην κεντρική μονάδα λήψης και εκπομπής εξαρτάται μόνο από την ισχύ και τη μέγιστη ταχύτητα του χρησιμοποιούμενου εξοπλισμού PON. Η τεχνολογία, κατ 'αρχήν, δεν περιορίζει τον αριθμό των συμμετεχόντων στο δίκτυο, ωστόσο, για τη βέλτιστη χρήση των πόρων, οι προγραμματιστές τηλεπικοινωνιακών έργων εξακολουθούν να θέτουν ορισμένα εμπόδια σύμφωνα με τη διαμόρφωση ενός συγκεκριμένου δικτύου. Η μετάδοση της ροής πληροφοριών από την κεντρική μονάδα λήψης-μετάδοσης στη συσκευή συνδρομητή πραγματοποιείται σε μήκος κύματος 1550 nm. Αντίστροφα, οι αντίστροφες ροές δεδομένων από τις συσκευές καταναλωτή προς το σημείο OLT μεταδίδονται σε μήκος κύματος περίπου 1310 nm. Αυτές οι ροές πρέπει να εξετάζονται χωριστά.
Μπροστινές και αντίστροφες ροές
Η κύρια (δηλαδή, άμεση) ροή από την κεντρική μονάδα δικτύου μεταδίδεται. Αυτό σημαίνει ότι οι οπτικές γραμμές τμηματοποιούν τη συνολική ροή δεδομένων επισημαίνοντας τα πεδία διεύθυνσης. Έτσι, κάθε συνδρομητική συσκευή «διαβάζει» μόνο πληροφορίες που προορίζονται ειδικά για αυτόν. Αυτή η αρχή της διανομής δεδομένων μπορεί να ονομαστεί αποπολυπλεξία.
Με τη σειρά της, η αντίστροφη ροή χρησιμοποιεί μία γραμμή για τη μετάδοση δεδομένων από όλους τους συνδρομητές που είναι συνδεδεμένοι στο δίκτυο. Αυτός είναι ο τρόπος με τον οποίο χρησιμοποιείται το σύστημα πολλαπλών εξασφαλίσεωνχρονομερισμένη πρόσβαση. Για να εξαλειφθεί η δυνατότητα διέλευσης σημάτων από πολλούς κόμβους δέκτη πληροφοριών, η συσκευή κάθε συνδρομητή έχει το δικό της ατομικό πρόγραμμα ανταλλαγής δεδομένων, προσαρμοσμένο για καθυστέρηση. Αυτή είναι η γενική αρχή με την οποία υλοποιείται η τεχνολογία PON όσον αφορά την αλληλεπίδραση της μονάδας λήψης-μετάδοσης με τους τελικούς χρήστες. Ωστόσο, η διαμόρφωση διάταξης δικτύου μπορεί να έχει διαφορετικές τοπολογίες.
Τοπολογία από σημείο σε σημείο
Σε αυτήν την περίπτωση, χρησιμοποιείται ένα σύστημα P2P, το οποίο μπορεί να εκτελεστεί τόσο για κοινά πρότυπα όσο και για ειδικά έργα που περιλαμβάνουν, για παράδειγμα, τη χρήση οπτικών συσκευών. Όσον αφορά την ασφάλεια των δεδομένων σημείων συνδρομητή, αυτός ο τύπος σύνδεσης στο Διαδίκτυο παρέχει τη μέγιστη δυνατή ασφάλεια για τέτοια δίκτυα. Ωστόσο, η τοποθέτηση μιας οπτικής γραμμής για κάθε χρήστη πραγματοποιείται χωριστά, επομένως το κόστος οργάνωσης τέτοιων καναλιών αυξάνεται σημαντικά. Κατά κάποιο τρόπο, αυτό δεν είναι ένα γενικό, αλλά ένα μεμονωμένο δίκτυο, αν και το κέντρο με το οποίο λειτουργεί ο κόμβος συνδρομητή μπορεί να εξυπηρετήσει και άλλους χρήστες. Γενικά, αυτή η προσέγγιση είναι κατάλληλη για χρήση από μεγάλους συνδρομητές, για τους οποίους η ασφάλεια γραμμής είναι ιδιαίτερα σημαντική.
Τοπολογία δακτυλίου
Αυτό το σχήμα βασίζεται στη διαμόρφωση SDH και αναπτύσσεται καλύτερα σε δίκτυα κορμού. Αντίθετα, οι οπτικές γραμμές τύπου δακτυλίου είναι λιγότερο αποτελεσματικές στη λειτουργία των δικτύων πρόσβασης. Έτσι, κατά την οργάνωση ενός αυτοκινητόδρομου πόλης, η τοποθέτησηΟι κόμβοι υπολογίζονται στο στάδιο ανάπτυξης του έργου, ωστόσο, τα δίκτυα πρόσβασης δεν παρέχουν την ευκαιρία να εκτιμηθεί εκ των προτέρων ο αριθμός των κόμβων συνδρομητών.
Υπό την προϋπόθεση της τυχαίας προσωρινής και εδαφικής σύνδεσης των συνδρομητών, το σχήμα κλήσης μπορεί να είναι πολύ πιο περίπλοκο. Στην πράξη, τέτοιες διαμορφώσεις συχνά μετατρέπονται σε σπασμένα κυκλώματα με πολλούς κλάδους. Αυτό συμβαίνει όταν η εισαγωγή νέων συνδρομητών πραγματοποιείται μέσω του κενού των υπαρχόντων τμημάτων. Για παράδειγμα, στη γραμμή επικοινωνίας μπορούν να σχηματιστούν βρόχοι, οι οποίοι συνδυάζονται σε ένα καλώδιο. Ως αποτέλεσμα, εμφανίζονται «σπασμένα» καλώδια, γεγονός που μειώνει την αξιοπιστία του δικτύου κατά τη λειτουργία.
Χαρακτηριστικά αρχιτεκτονικής EPON
Οι πρώτες προσπάθειες δημιουργίας ενός δικτύου PON κοντά στην κάλυψη των καταναλωτών στην τεχνολογία Ethernet έγιναν το 2000. Η αρχιτεκτονική EPON έγινε η πλατφόρμα για την ανάπτυξη αρχών δικτύωσης και η προδιαγραφή IEEE εισήχθη ως το κύριο πρότυπο, στη βάση εκ των οποίων έχουν αναπτυχθεί ξεχωριστές λύσεις για την οργάνωση δικτύων PON. Η τεχνολογία EFMC, για παράδειγμα, εξυπηρετούσε μια τοπολογία από σημείο σε σημείο χρησιμοποιώντας συνεστραμμένο ζεύγος χαλκού. Αλλά σήμερα αυτό το σύστημα πρακτικά δεν χρησιμοποιείται λόγω της μετάβασης στις οπτικές ίνες. Ως εναλλακτική λύση, οι τεχνολογίες που βασίζονται σε ADSL εξακολουθούν να είναι πιο υποσχόμενοι τομείς.
Στη σύγχρονη μορφή του, το πρότυπο EPON υλοποιείται σύμφωνα με διάφορα σχήματα σύνδεσης, αλλά η κύρια προϋπόθεση για την εφαρμογή του είναι η χρήση ινών. Εκτός από την εφαρμογή διαφορετικών διαμορφώσεων, η τυπική τεχνολογία σύνδεσης PON EPON επίσηςπροβλέπει τη χρήση ορισμένων παραλλαγών οπτικών πομποδεκτών.
Χαρακτηριστικά αρχιτεκτονικής GPON
Η αρχιτεκτονική GPON επιτρέπει την υλοποίηση δικτύων πρόσβασης με βάση το πρότυπο APON. Στη διαδικασία οργάνωσης της υποδομής, ασκείται η αύξηση των εύρους ζώνης δικτύου, καθώς και η δημιουργία συνθηκών για αποτελεσματικότερη μετάδοση των εφαρμογών. Το GPON είναι μια κλιμακούμενη δομή πλαισίου που επιτρέπει την εξυπηρέτηση συνδρομητών με ρυθμούς ροής πληροφοριών έως και 2,5 Gbps. Σε αυτήν την περίπτωση, η αντίστροφη και η εμπρός ροή μπορούν να λειτουργήσουν τόσο στον ίδιο όσο και με διαφορετικούς τρόπους ταχύτητας. Επιπλέον, ένα δίκτυο πρόσβασης σε διαμόρφωση GPON μπορεί να παρέχει οποιαδήποτε ενθυλάκωση σε ένα πρωτόκολλο σύγχρονης μεταφοράς ανεξάρτητα από την υπηρεσία. Εάν είναι δυνατή μόνο η στατική διαίρεση ζώνης στο SDH, τότε το νέο πρωτόκολλο GFP στη δομή GPON, ενώ διατηρεί τα χαρακτηριστικά του πλαισίου SDH, καθιστά δυνατή τη δυναμική κατανομή ζωνών.
Πλεονεκτήματα της τεχνολογίας
Μεταξύ των βασικών πλεονεκτημάτων των οπτικών ινών στο σχήμα PON, δεν υπάρχουν ενδιάμεσοι δεσμοί μεταξύ του κεντρικού δέκτη-πομπού και των συνδρομητών, η οικονομία, η ευκολία σύνδεσης και η ευκολία συντήρησης. Σε μεγάλο βαθμό, αυτά τα πλεονεκτήματα οφείλονται στην ορθολογική οργάνωση των δικτύων. Για παράδειγμα, η σύνδεση στο Διαδίκτυο παρέχεται απευθείας, επομένως η αστοχία μιας από τις παρακείμενες συσκευές συνδρομητή δεν επηρεάζει την απόδοσή της με κανέναν τρόπο. Αν και η σειρά των χρηστών συνδυάζεται, φυσικά, με τη σύνδεση σε μία κεντρική μονάδα, απόη οποία εξαρτάται από την ποιότητα των υπηρεσιών για όλους τους συμμετέχοντες στην υποδομή. Ξεχωριστά, αξίζει να εξεταστεί η τοπολογία που μοιάζει με δέντρο του P2MP, η οποία βελτιστοποιεί όσο το δυνατόν περισσότερο τα οπτικά κανάλια. Λόγω της οικονομικής κατανομής των γραμμών λήψης και μετάδοσης πληροφοριών, αυτή η διαμόρφωση διασφαλίζει την αποτελεσματικότητα του δικτύου, ανεξάρτητα από τη θέση των κόμβων συνδρομητών. Ταυτόχρονα, επιτρέπεται η είσοδος νέων χρηστών χωρίς θεμελιώδεις αλλαγές στην υπάρχουσα δομή.
Μειονεκτήματα του δικτύου PON
Η ευρεία εφαρμογή αυτής της τεχνολογίας εξακολουθεί να παρεμποδίζεται από αρκετούς σημαντικούς παράγοντες. Το πρώτο είναι η πολυπλοκότητα του συστήματος. Τα λειτουργικά πλεονεκτήματα αυτού του τύπου δικτύου μπορούν να επιτευχθούν μόνο εάν ολοκληρωθεί αρχικά ένα έργο υψηλής ποιότητας, λαμβάνοντας υπόψη πολλές τεχνικές αποχρώσεις. Μερικές φορές η διέξοδος είναι η τεχνολογία πρόσβασης PON, η οποία προβλέπει την οργάνωση ενός απλού τυπολογικού σχήματος. Αλλά σε αυτή την περίπτωση, θα πρέπει να προετοιμαστείτε για ένα άλλο μειονέκτημα - την έλλειψη δυνατότητας κράτησης.
Δοκιμή δικτύου
Όταν έχουν ολοκληρωθεί όλα τα στάδια της αρχικής ανάπτυξης του συστήματος δικτύου και έχουν ολοκληρωθεί τα τεχνικά μέτρα, οι ειδικοί αρχίζουν να δοκιμάζουν την υποδομή. Ένας από τους κύριους δείκτες ενός καλά εκτελούμενου δικτύου είναι ο δείκτης εξασθένησης γραμμής. Οι οπτικοί ελεγκτές χρησιμοποιούνται για την ανάλυση του καναλιού για προβληματικές περιοχές. Όλες οι μετρήσεις γίνονται στην ενεργή γραμμή χρησιμοποιώντας πολυπλέκτες και φίλτρα. Ένα μεγάλο τηλεπικοινωνιακό δίκτυο δοκιμάζεται συνήθως χρησιμοποιώνταςοπτικά ανακλαστικά. Ωστόσο, τέτοιος εξοπλισμός απαιτεί ειδική εκπαίδευση από τους χρήστες, για να μην αναφέρουμε το γεγονός ότι οι ομάδες εμπειρογνωμόνων θα πρέπει να ασχολούνται με την ερμηνεία των ανακλαστικών.
Συμπέρασμα
Για όλες τις προκλήσεις της μετάβασης στις νέες τεχνολογίες, οι εταιρείες τηλεπικοινωνιών υιοθετούν γρήγορα πραγματικά αποτελεσματικές λύσεις. Σταδιακά εξαπλώνονται και τα συστήματα οπτικών ινών, που δεν είναι απλά στον τεχνικό σχεδιασμό, τα οποία περιλαμβάνουν τεχνολογία PON. Η Rostelecom, για παράδειγμα, άρχισε να εισάγει υπηρεσίες νέας μορφής το 2013. Οι κάτοικοι της περιοχής του Λένινγκραντ ήταν οι πρώτοι που απέκτησαν πρόσβαση στις δυνατότητες των οπτικών δικτύων PON. Το πιο ενδιαφέρον είναι ότι ο πάροχος υπηρεσιών παρείχε υποδομή οπτικών ινών ακόμη και σε τοπικά χωριά. Στην πράξη, αυτό επέτρεπε στους συνδρομητές να χρησιμοποιούν όχι μόνο τηλεφωνικές επικοινωνίες με πρόσβαση στο Διαδίκτυο, αλλά και να συνδέονται με ψηφιακή τηλεοπτική μετάδοση.
