PON-тэхналогія - пасіўныя аптычныя сеткі

Пашырэнне аўдыторыі спажыўцоў інтэрнэт-паслуг і, адпаведна, карыстальнікаў шырокапалосных сетак патрабуе ўкаранення новых тэхналогій. Сродкі перадачы дадзеных павінны рэгулярна павышаць прапускную здольнасць ліній сувязі, што прымушае сэрвісныя кампаніі абнаўляць транспартныя інфармацыйныя каналы. Але, акрамя росту аб'ёмаў перадаваных дадзеных ўзнікаюць і праблемы іншага кшталту, якія выяўляюцца ў павелічэнні кошту абслугоўвання больш масіўных сетак і пашырэнні спектру патрэбаў канчатковых карыстальнікаў. Адным са спосабаў сукупнай аптымізацыі характарыстык тэлекамунікацыйных сістэм з'яўляецца PON-тэхналогія, якая таксама дазваляе захоўваць патэнцыял сетак для далейшага пашырэння іх магутнасці і функцыянальных магчымасцяў.

Оптавалакно і тэхналогія PON

Новая распрацоўка палягчае тэхнічную арганізацыю і далейшую эксплуатацыю інфармацыйных сетак перадачы дадзеных, але дасягаецца гэта шмат у чым за кошт добрых якасцяў звыклых аптычных ліній. Нават сёння на фоне ўкаранення высокатэхналагічных матэрыялаў працягваецца выкарыстанне каналаў, пабудаваных на састарваюцца тэлефонных парах і сродках xDSL. Відавочна, што сетка доступу на падобных элементах істотна прайграе ў эфектыўнасці валаконна-кааксіяльным лініях, якія таксама нельга разглядаць як нешта прадуктыўнае па мерках сённяшняга дня.

Альтэрнатывай традыцыйным сетак і бесправадным каналах сувязі даўно выступае аптычнае валакно. Але калі раней пракладка такіх кабеляў з'яўлялася непасільнай задачай для многіх арганізацый, то сёння аптычныя кампаненты сталі значна больш даступнымі. Уласна, і раней оптавалакно выкарыстоўвалася для абслугоўвання радавых абанентаў, у тым ліку па тэхналогіі Ethernet. Наступным этапам развіцця стала тэлекамунікацыйная сетка, пабудаваная на архітэктуры Micro-SDH, якая адкрыла прынцыпова новыя рашэнні. Як раз у гэтай сістэме і знайшла сваё прымяненне канцэпцыя сетак PON.

стандартызацыя сеткі

Першыя спробы стандартызацыі тэхналогіі былі зроблены яшчэ ў 1990-х гадах, калі група тэлекамунікацыйных кампаній задалася ідэяй на практыцы рэалізаваць ідэю множнага доступу па адзіным пасіўнаму оптавалакне. У выніку арганізацыя атрымала назву FSAN, аб'яднаўшы і аператараў, і вытворцаў сеткавага абсталявання. Галоўнай жа мэтай FSAN і было стварэнне пакета з агульнымі рэкамендацыямі і патрабаваннямі да распрацоўкі тэхнічных сродкаў PON, каб вытворцы абсталявання і правайдэры маглі разам працаваць у адным сегменце. На сённяшні дзень пасіўныя лініі сувязі, якія базуюцца на тэхналогіі PON, арганізуюцца ў адпаведнасці з нарматывамі ITU-T, ATM і ETSI.

Прынцып дзеяння сеткі

Галоўная асаблівасць ідэі PON заключаецца ў тым, што інфраструктура працуе на базе аднаго модуля, які адказвае за функцыі прыёму і перадачы дадзеных. Размяшчаецца гэты кампанент у цэнтральным вузле сістэмы OLT і дазваляе абслугоўваць інфармацыйнымі патокамі мноства абанентаў. Канчатковым прымачом выступае прылада ONT, якое, у сваю чаргу, таксама выступае перадатчыкам. Колькасць абаненцкіх кропак, падлучаных да цэнтральнага модулю прыёму і перадачы, залежыць толькі ад магутнасці і максімальнай хуткасці выкарыстоўванай апаратуры PON. Тэхналогія, у прынцыпе, не абмяжоўвае колькасць удзельнікаў сеткі, аднак для аптымальнага выкарыстання рэсурсаў распрацоўшчыкі тэлекамунікацыйных праектаў ўсё ж ставяць пэўныя бар'еры ў адпаведнасці з канфігурацыяй канкрэтнай сеткі. Трансляцыя інфармацыйнага патоку ад цэнтральнага прыёмна-перадавальнага модуля да абаненцкім прыладзе ажыццяўляецца пры даўжыні хвалі, якая складае 1550 нм. І наадварот, зваротныя патокі дадзеных ад спажывецкіх прылад да кропкі OLT перадаюцца з даўжынёй хвалі парадку 1310 нм. Дадзеныя патокі варта разгледзець асобна.

Прамыя і зваротныя патокі

Асноўны (гэта значыць прамы) струмень ад цэнтральнага модуля сеткі ставіцца да шырокавяшчальным. Гэта значыць, што аптычныя лініі сегментируют агульны струмень дадзеных, вылучаючы адрасныя поля. Такім чынам, кожнае абаненцкую прыладу «чытае» толькі інфармацыю, прызначаную адмыслова для яго. Такі прынцып размеркавання дадзеных можна назваць демультиплексорным.

У сваю чаргу, зваротны паток выкарыстоўвае адну лінію для трансляцыі дадзеных ад усіх абанентаў, падлучаных да сеткі. Так выкарыстоўваецца схема множнага забеспячэння доступу з падзелам па часе. Для выключэння верагоднасці перасячэння сігналаў ад некалькіх вузлоў-прымачоў інфармацыі прылада кожнага абанента мае сваё індывідуальнае расклад па абмене дадзенымі з папраўкай на затрымку. Гэта агульны прынцып, па якім рэалізуецца PON-тэхналогія ў плане ўзаемадзеяння прыёмна-перадавальнага модуля з канчатковымі спажыўцамі. Аднак канфігурацыя схемы пракладкі сетак можа мець розныя тапалогіі.

Тапалогія «кропка-кропка»

У дадзеным выпадку выкарыстоўваецца сістэма P2P, якая можа выконвацца і для распаўсюджаных стандартаў, і для асаблівых праектаў, якія прадугледжваюць, да прыкладу, задзейнічанне аптычных прыладаў. У плане бяспекі дадзеных абаненцкіх кропак інтэрнэт-злучэнне гэтага тыпу забяспечвае максімальную абароненасць, магчымую для падобных сетак. Аднак пракладка аптычнай лініі для кожнага карыстальніка ажыццяўляецца асобна, таму кошт арганізацыі такіх каналаў істотна ўзрастае. У пэўным сэнсе, гэта не агульная, а індывідуальная сетку, хоць цэнтр, з якім працуе абаненцкі вузел, таксама можа абслугоўваць і іншых карыстальнікаў. У цэлым жа такі падыход мэтазгодны для выкарыстання буйнымі абанентамі, якім асабліва важная бяспеку лініі.

Тапалогія «кальцо»

Гэтая схема грунтуецца на канфігурацыі SDH і найлепшым чынам раскрываецца ў магістральных сетках. І наадварот, аптычныя лініі кальцавога тыпу аказваюцца менш эфектыўнымі ў эксплуатацыі сетак доступу. Так, пры арганізацыі гарадской магістралі месца расстаноўкі вузлоў разлічваюцца яшчэ на стадыі распрацоўкі праекта, аднак сеткі доступу не даюць магчымасці загадзя ацаніць колькасць абаненцкіх вузлоў.

Пры ўмове выпадковага часовага і тэрытарыяльнага падлучэння абанентаў кальцавая схема можа быць значна больш складанай. На практыцы падобныя канфігурацыі нярэдка ператвараюцца ў пераламаныя схемы, якія маюць мноства адгалінаванняў. Такое адбываецца, калі ўвядзенне новых абанентаў выконваецца праз разрыў існуючых сегментаў. Напрыклад, у лініі сувязі могуць фарміравацца завесы, якія сумяшчаюцца ў адным провадзе. У выніку з'яўляюцца «ламаныя» кабелі, што ў працэсе эксплуатацыі зніжае надзейнасць сеткі.

Асаблівасці архітэктуры EPON

Першыя спробы пабудаваць сетку PON, набліжаную па ступені ахопу спажыўцоў да тэхналогіі Ethernet, былі зроблены ў 2000 г. Платформай для распрацоўкі прынцыпаў фарміравання сетак стала архітэктура EPON, а ў якасці асноўнага стандарту была ўведзена спецыфікацыя IEEE, на аснове якой былі выпрацаваны асобныя рашэнні для арганізацыі сетак PON. Тэхналогія EFMC, да прыкладу, абслугоўвала тапалогію «кропка-кропка» з ужываннем вітай меднай пары. Але сёння гэтая сістэма практычна не выкарыстоўваецца ў сувязі з пераходам на оптавалакно. Як альтэрнатыва, больш перспектыўнымі напрамкамі па-ранейшаму застаюцца тэхналогіі на базе ADSL.

У сучасным выглядзе стандарт EPON рэалізуецца па некалькіх схемах падключэння, але галоўнай умовай яго ўвасаблення з'яўляецца выкарыстанне валакна. Апроч ужывання розных канфігурацый, тэхналогія падключэння PON па стандарце EPON таксама прадугледжвае магчымасць выкарыстання некаторых варыянтаў аптычных прыёмаперадатчыкаў.

Асаблівасці архітэктуры GPON

Архітэктура GPON дазваляе рэалізоўваць сеткі доступу на базе стандарту APON. У працэсе арганізацыі інфраструктуры практыкуецца павелічэнне палос прапускання сеткі, а таксама стварэнне ўмоў для больш эфектыўнай перадачы прыкладанняў. GPON ўяўляе сабой маштабуецца кадравую структуру, якая дазваляе абслугоўваць абанентаў на хуткасці інфармацыйных патокаў да 2,5 Гбіт / c. Пры гэтым зваротны і прамой патокі могуць працаваць як на адным, так і з рознымі хуткаснымі рэжымамі. Акрамя таго, сетка доступу ў канфігурацыі GPON можа забяспечваць любую інкапсуляцыю ў транспартны сінхронны пратакол незалежна ад сэрвісу. Калі ў SDH магчымая рэалізацыя выключна статычнага дзялення палос, то новы пратакол GFP ў структуры GPON пры захаванні характарыстык кадра SDH дае магчымасць і дынамічнага размеркавання палос.

перавагі тэхналогіі

Сярод асноўных пераваг аптычных валокнаў у схеме PON вылучаюць адсутнасць прамежкавых звёнаў паміж цэнтральным прымачом-перадатчыкам і абанентамі, эканомнасць, лёгкасць падлучэння і зручнасць ў абслугоўванні. У немалой ступені гэтыя вартасці абумоўлены рацыянальнай арганізацыяй сетак. Напрыклад, інтэрнэт-злучэнне забяспечваецца наўпрост, таму выхад з ладу аднаго з сумежных абаненцкіх прылад ніяк не ўплывае на яго працаздольнасць. Хоць масіў карыстальнікаў, вядома, аб'ядноўваецца падключэннем да аднаго цэнтральнага модулю, ад якога залежыць якасць абслугоўвання ўсіх удзельнікаў інфраструктуры. Асобна варта разгледзець дрэвападобную тапалогію P2MP, якая максімальна аптымізуе аптычныя каналы. Дзякуючы эканомнаму размеркаванні ліній прыёму і перадачы інфармацыі дадзеная канфігурацыя забяспечвае эфектыўнасць працы сеткі незалежна ад размяшчэння абаненцкіх вузлоў. У той жа час дапускаецца ўвод новых карыстальнікаў без кардынальных змен існуючай структуры.

Недахопы сеткі PON

Шырокаму прымяненню дадзенай тэхналогіі пакуль яшчэ перашкаджае некалькі значных фактараў. У першую чаргу гэта складанасць сістэмы. Эксплуатацыйныя перавагі сеткі дадзенага тыпу можна забяспечыць толькі пры ўмове першапачатковага выканання якаснага праекта з улікам мноства тэхнічных нюансаў. Часам выхадам са становішча становіцца тэхналогія доступу PON, якая прадугледжвае арганізацыю просты тыпалагічнай схемы. Але ў гэтым выпадку варта рыхтавацца да іншага недахопу - адсутнасці магчымасці рэзервавання.

тэставанне сеткі

Калі ўсе этапы першаснай распрацоўкі сеткавай схемы пройдзены і выкананы тэхнічныя мерапрыемствы, спецыялісты прыступаюць да тэставання інфраструктуры. Адным з галоўных паказчыкаў якасна выкананай сеткі з'яўляецца паказчык згасання на лініі. Для аналізу канала на прадмет наяўнасці праблемных зон выкарыстоўваюцца аптычныя тэстары. Усе вымярэння вырабляюцца на актыўнай лініі з ужываннем мультыплексараў і фільтраў. Маштабная тэлекамунікацыйная сетка звычайна тэстуецца з прымяненнем аптычных рефлектометров. Але такое абсталяванне патрабуе спецыяльнай падрыхтоўкі ад карыстальнікаў, не кажучы пра тое, што расшыфроўкай рефлектограмм павінны займацца экспертныя групы.

заключэнне

Пры ўсіх складанасцях ў пераходзе на новыя тэхналогіі кампаніі, якія прадстаўляюць тэлекамунікацыйныя паслугі, хутка асвойваюць па-сапраўднаму эфектыўныя рашэнні. Паступова распаўсюджваюцца і няпростыя ў тэхнічным выкананні оптавалакновыя сістэмы, да якіх адносіцца і тэхналогія PON. «Ростелеком», да прыкладу, пачаў ўкараняць паслугі новага фармату яшчэ ў 2013 годзе Доступ да магчымасцяў аптычных сетак PON першымі атрымалі жыхары Ленінградскай вобласці. Што самае цікавае, пастаўшчык паслуг забяспечыў оптавалаконнай інфраструктурай нават мясцовыя пасёлкі. На практыцы гэта дазволіла абанентам карыстацца не толькі тэлефоннай сувяззю з доступам у інтэрнэт, але і падлучацца да лічбавага тэлевізійнага вяшчання.