PON-технология - пасивни оптични мрежи

Разширяването на аудиторията на потребителите на интернет услуги и съответно на потребителите на широколентови мрежи изисква въвеждането на нови технологии. Инструментите за комуникация с данни трябва редовно да се увеличават честотна лента линии на комуникация, което принуждава компаниите за услуги да актуализират транспортните информационни канали. Но освен нарастването на обема на предадените данни съществуват и други проблеми, които се изразяват в увеличаване на разходите за обслужване на по-масивни мрежи и разширяване на обхвата на нуждите на крайните потребители. Един от начините за агрегиране на оптимизирането на ефективността телекомуникационни системи е PON-технология, която също така позволява да се спести потенциала на мрежите за по-нататъшно разширяване на техния капацитет и функционалност.

Оптични влакна и PON технология

Новото развитие улеснява техническата организация и по-нататъшното функциониране на информационните мрежи за предаване на данни, но това се постига до голяма степен благодарение на предимствата на обичайните оптични линии. Дори и днес, с въвеждането на високотехнологични материали, използването на канали, базиращи се на стари телефонни двойки и xDSL съоръжения, продължава. Очевидно е, че мрежата за достъп на такива елементи значително губи ефективността си спрямо коаксиални влакна, които също не могат да се разглеждат като продуктивни по днешните стандарти.

Алтернатива на традиционните мрежи и безжичните комуникационни канали дълго време оптично влакно. Но ако преди това тези кабели бяха невъзможна задача за много организации, днес оптичните компоненти станаха много по-достъпни. Всъщност преди това оптичните влакна бяха използвани за обслужване на обикновени абонати, включително Ethernet технология. Следващият етап на развитие беше телекомуникационната мрежа, изградена върху архитектурата на Micro-SDH, която откри фундаментално нови решения. Само в тази система концепцията за мрежите на PON е намерила своето приложение.

Стандартизация на мрежата

Първите опити за стандартизиране на технологията бяха направени през 90-те години на миналия век, когато група от телекомуникационни компании излязоха да въведат в практиката идеята за множествен достъп до едно пасивно влакно. В резултат на това организацията беше наречена FSAN, обединяваща както оператори, така и производители на мрежово оборудване. Основната цел на FSAN бе да създаде пакет с общи препоръки и изисквания за разработването на хардуер PON, така че производителите и доставчиците на оборудване да могат да работят заедно в същия сегмент. Към днешна дата пасивните комуникационни линии, базирани на технологията PON, са организирани в съответствие със стандартите ITU-T, ATM и ETSI.

Принцип на работа на мрежата

Основната характеристика на идеята PON е, че инфраструктурата работи на базата на един модул, който отговаря за функциите на получаване и предаване на данни. Този компонент се намира в централния възел на OLT системата и позволява да се обслужват много абонати с информационни потоци. Крайният приемник е ONT устройството, което на свой ред действа и като предавател. Броят абонатни точки, свързани към централния модул на приемника, зависи само от мощността и максималната скорост на използваното оборудване PON. Технологията по принцип не ограничава броя на участниците в мрежата, но за оптимално използване на ресурсите, разработчиците на телекомуникационни проекти все още поставят определени бариери в съответствие с конфигурацията на определена мрежа. Информационният поток от централния приемно-предавателен модул към абонатната единица се предава при дължина на вълната 1550 nm. Обратно, обратните потоци от данни от потребителските устройства до точката OLT се предават с дължина на вълната около 1310 nm. Тези потоци следва да се разглеждат отделно.

Задвижвания напред и назад

Основният (т.е. директен) поток от централния модул на мрежата се отнася до предаването. Това означава, че оптичните линии сегментират общия поток от данни, разпределяйки адресното поле. По този начин всяко абонатно устройство "прочита" само информацията, предназначена специално за него. Този принцип на разпространение на данни може да се нарече демултиплексор.

На свой ред обратният поток използва един ред за излъчване на данни от всички абонати, свързани към мрежата. Така се използва схемата за множествен достъп със споделяне на времето. За да се изключи възможността за пресичане на сигнали от няколко възли за получаване на информация, всяко устройство на абоната има собствен график за обмен на данни със корекция на закъснението. Това е общ принцип, чрез който технологията PON се реализира по отношение на взаимодействието на приемащия и предаващия модул с крайните потребители. Въпреки това конфигурацията на мрежовото оформление може да има различни топологии.

Топология от точка до точка

В този случай се използва P2P система, която може да бъде изпълнена за общи стандарти и за конкретни проекти, включващи например използването на оптични устройства. По отношение на сигурността на данните на абонатните точки, интернет връзка от този тип осигурява възможно най-голяма сигурност за такива мрежи. Въпреки това, поставянето на оптичната линия за всеки потребител се извършва отделно, така че разходите за организиране на такива канали се увеличават значително. В някои отношения това не е обща, а индивидуална мрежа, въпреки че центърът, с който работи абонатският възел, може да служи и на други потребители. Като цяло този подход е подходящ за използване от големи абонати, които са особено важни за сигурността на линиите.

Топология "пръстен"

Тази схема се основава на конфигурацията на SDH и най-добре се разкрива в гръбначните мрежи. Обратно, пръстеновидните оптични линии са по-малко ефективни в работата на мрежите за достъп. Така че, когато организирате градска магистрала, възлите се намират на етапа на разработване на проекта, но мрежите за достъп не осигуряват възможност за предварително определяне на броя на абонатните възли.

При наличието на случайна временна и териториална връзка на абонатите схемата за пръстени може да бъде значително усложнена. На практика такива конфигурации често се превръщат в счупени вериги с много клонове. Това се случва, когато въвеждането на нови абонати се извършва чрез прекъсване на съществуващите сегменти. Например, в комуникационна линия могат да се образуват бримки, които се комбинират в една жица. В резултат на това има "счупени" кабели, които в процеса на работа намаляват надеждността на мрежата.

Характеристики на EPON архитектурата

Първите опити за изграждане на PON мрежата за приблизителни потребителите покритие на Ethernet технологията, са били направени през 2000 г., платформа за развитието на принципите на формиране на мрежи се превърна в архитектурата на EPON, и като основен стандарт е въведен IEEE спецификация, на базата на които са разработени индивидуални решения за организация мрежи PON. Технологията EFMC, например, обслужва топология от точка до точка, използвайки усукана медна двойка. Но днес тази система практически не се използва във връзка с прехода към оптични влакна. Като алтернатива, по-обещаващи области са все още технологиите, базирани на ADSL.

В модерния форма стандарт EPON се изпълнява чрез няколко схеми за свързване, но основното условие за неговото прилагане е използването на влакна. В допълнение към използването на различни конфигурации, технологията за свързване PON съгласно стандарта EPON също така позволява използването на определени оптични опции на трансивъра.

Особености на архитектурата на GPON

Архитектурата на GPON позволява реализирането на мрежи за достъп въз основа на стандарта APON. В процеса на организиране на инфраструктурата, увеличение честотни мрежа, както и създаване на условия за по-ефективен трансфер на приложения. GPON е мащабируема структура на рамката, която позволява на потребителите да обслужват абонатите при скорост на информационните потоци до 2,5 Gbit / s. В този случай обратните и директните потоци могат да работят на един или на различни високоскоростни режими. Освен това мрежата за достъп в GPON конфигурацията може да осигури капсулиране в транспортния синхронен протокол, независимо от услугата. Ако в SDH е възможно да се реализира само статично разделяне на ленти, тогава новият GFP протокол в GPON структурата, като същевременно запазва характеристиките на SDH кадъра, позволява динамично разпределение на лентите.

Технологични предимства

Сред основните предимства на оптичните влакна в схемата PON са липсата на междинни връзки между централния приемник-предавател и абонатите, икономичността, лекотата на свързване и лесната поддръжка. До голяма степен тези предимства се дължат на рационалната организация на мрежите. Например, интернет връзка се осигурява директно, така че повредата на едно от съседните абонатни устройства не оказва влияние върху работата му по никакъв начин. Въпреки, че редица потребители, разбира се, се обединяват чрез връзка с един централен модул, от който зависи качеството на обслужването на всички участници в инфраструктурата. Трябва да разгледаме и топологията на дърветата P2MP, която максимално оптимизира оптичните канали. Благодарение на икономичното разпределение на преносните и преносните линии за информация, тази конфигурация гарантира ефективността на мрежата, независимо от местоположението на абонатните единици. Същевременно новите потребители могат да бъдат въведени без радикални промени в съществуващата структура.

Недостатъци на мрежата PON

Широкото използване на тази технология все още се възпрепятства от няколко съществени фактора. На първо място, това е сложността на системата. Оперативните предимства на мрежа от този тип могат да бъдат гарантирани само ако първоначалното изпълнение на качествен проект, като се вземат предвид различни технически нюанси. Понякога излизането от ситуацията е технологията за достъп PON, която предвижда организирането на проста типологическа схема. Но в този случай е необходимо да се подготви за още един недостатък - липсата на възможност за резервиране.

Тестване на мрежата

Когато всички етапи от първоначалното разработване на мрежовата схема са завършени и се изпълняват технически дейности, специалистите започват да тестват инфраструктурата. Един от основните показатели на висококачествена мрежа е отслабването на линията. За анализиране на канала за наличие на проблемни зони се използват оптични тестери. Всички измервания се извършват на активната линия, като се използват мултиплексори и филтри. Обикновено мащабната телекомуникационна мрежа се тества с оптични рефлеометри. Но такова оборудване изисква специално обучение от потребителите, да не говорим, че анализът на рефлегромите трябва да се извършва от експертни групи.

заключение

С всички сложности в прехода към нови технологии, компаниите, които предоставят телекомуникационни услуги бързо овладяват наистина ефективни решения. Постепенно се разпространява и се тревожи за техническото изпълнение на оптичните системи, което включва технологията PON. Например Розтеком започна да въвежда услуги на нов формат още през 2013 г. Достъпът до възможностите на оптичните мрежи PON е получил за първи път жителите на региона Ленинград. Най-интересното е, че доставчикът на услуги е предоставил оптична инфраструктура, дори местните села. На практика това позволява на абонатите да използват не само телефонна връзка с интернет, но и да се свързват с цифрово телевизионно излъчване.