Internet-palvelujen kuluttajien ja sitä kautta laajakaistaverkkojen käyttäjien yleisön laajentaminen edellyttää uusien teknologioiden käyttöönottoa. Tiedonsiirtomahdollisuuksien on säännöllisesti lisättävä viestintälinjojen kaistanleveyttä, mikä pakottaa palveluyritykset päivittämään liikenteen tietokanavia. Mutta siirrettävän datan määrän kasvun lisäksi on myös toisenlaisia ongelmia, jotka ilmenevät massiivisten verkkojen ylläpitokustannusten nousuna ja loppukäyttäjien tarpeiden laajentamisena. Yksi tavoista kumulatiiviseen tietoliikennejärjestelmien ominaisuuksien optimointiin on PON-tekniikka, jonka avulla voit myös säästää verkkojen potentiaalia niiden tehon ja toiminnallisuuden edelleen laajentamiseksi.
Kuitu- ja PON-tekniikka
Uusi kehitys helpottaa tiedonsiirtoverkkojen teknistä organisointia ja jatkotoimintaa, mutta tämä saavutetaan pitkälti perinteisten optisten linjojen etujen ansiosta. Vielä nykyäänkin, korkean teknologian materiaalien käyttöönoton taustalla, ikääntyville puhelinpareille ja xDSL-palveluille rakennettujen kanavien käyttö jatkuu. On selvää, että tällaisiin elementteihin perustuva liityntäverkko menettää tehokkuutensa merkittävästi kuitu-koaksiaaliseksilinjoja, joita ei myöskään voida pitää tuottavana tämän päivän standardien mukaan.
Optinen kuitu on pitkään ollut vaihtoehto perinteisille verkoille ja langattomille viestintäkanaville. Mutta jos aiemmin tällaisten kaapelien asennus oli ylivoimainen tehtävä monille organisaatioille, nykyään optisista komponenteista on tullut paljon edullisempia. Itse asiassa kuituoptiikkaa käytettiin ennen tavallisten tilaajien palvelemiseen, mukaan lukien Ethernet-tekniikkaa. Seuraava kehitysvaihe oli Micro-SDH-arkkitehtuurille rakennettu tietoliikenneverkko, joka avasi pohjimmiltaan uusia ratkaisuja. Juuri tässä järjestelmässä PON-verkkojen käsite löysi sovelluksensa.
Verkon standardointi
Ensimmäiset yritykset standardoida tekniikkaa tehtiin jo 1990-luvulla, kun joukko televiestintäyrityksiä päätti toteuttaa ajatuksen useista pääsystä yhden passiivisen optisen kuidun kautta. Tämän seurauksena organisaatio sai nimekseen FSAN, joka kokoaa yhteen sekä operaattorit että verkkolaitteiden valmistajat. FSAN:n päätavoitteena oli luoda paketti yleisillä suosituksilla ja vaatimuksilla PON-laitteiston kehittämiseen, jotta laitevalmistajat ja -toimittajat voivat työskennellä yhdessä samassa segmentissä. Tähän mennessä PON-teknologiaan perustuvat passiiviset tietoliikennelinjat on järjestetty ITU-T-, ATM- ja ETSI-standardien mukaisesti.
Verkkoperiaate
PON-idean pääpiirre on, että infrastruktuuri toimii yhden moduulin pohj alta, joka vastaa toiminnoistatiedon vastaanottaminen ja lähettäminen. Tämä komponentti sijaitsee OLT-järjestelmän keskussolmussa ja mahdollistaa useiden tilaajien palvelemisen tietovirroilla. Lopullinen vastaanotin on ONT-laite, joka puolestaan toimii myös lähettimenä. Keskitettyyn vastaanotto- ja lähetysmoduuliin kytkettyjen tilaajapisteiden määrä riippuu vain käytetyn PON-laitteen tehosta ja maksiminopeudesta. Tekniikka ei periaatteessa rajoita verkon osallistujien määrää, mutta resurssien optimaalista käyttöä varten tietoliikenneprojektien kehittäjät asettavat silti tiettyjä esteitä tietyn verkon konfiguraation mukaisesti. Tietovirran siirto keskusvastaanotto-lähetysmoduulista tilaajalaitteeseen tapahtuu aallonpituudella 1550 nm. Käänteiset datavirrat kuluttajalaitteista OLT-pisteeseen sitä vastoin lähetetään noin 1310 nm:n aallonpituudella. Näitä virtoja tulee tarkastella erikseen.
Eteen ja taaksepäin
Päävirta (eli suora) keskusverkkomoduulista lähetetään. Tämä tarkoittaa, että optiset viivat segmentoivat koko tietovirran korostamalla osoitekenttiä. Siten jokainen tilaajalaite "lukee" vain hänelle erityisesti tarkoitettua tietoa. Tätä tiedonjaon periaatetta voidaan kutsua demultipleksoinniksi.
Käänteinen stream puolestaan käyttää yhtä linjaa tietojen lähettämiseen kaikilta verkkoon kytketyiltä tilaajilta. Näin käytetään usean vakuuden järjestelmääaikajaettu pääsy. Jotta vältettäisiin signaalien ylittäminen useista tiedonvastaanottisolmuista, jokaisella tilaajan laitteella on oma yksilöllinen, viiveen mukaan sovitettu aikataulu tiedonsiirrolle. Tämä on yleinen periaate, jolla PON-tekniikka toteutetaan vastaanottavan-lähettävän moduulin vuorovaikutuksessa loppukäyttäjien kanssa. Verkon asettelun kokoonpanolla voi kuitenkin olla erilaisia topologioita.
Pisteestä pisteeseen -topologia
Tässä tapauksessa käytetään P2P-järjestelmää, joka voidaan suorittaa sekä yleisille standardeille että erityisprojekteille, joihin liittyy esimerkiksi optisten laitteiden käyttö. Tilaajapistetietojen turvallisuuden kann alta tämäntyyppinen Internet-yhteys tarjoaa suurimman mahdollisen turvallisuuden tällaisille verkoille. Optisen linjan asettaminen kullekin käyttäjälle suoritetaan kuitenkin erikseen, joten tällaisten kanavien järjestämiskustannukset kasvavat merkittävästi. Jotenkin tämä ei ole yleinen, vaan yksittäinen verkko, vaikka keskus, jonka kanssa tilaajasolmu toimii, voi palvella myös muita käyttäjiä. Yleensä tämä lähestymistapa sopii suurten tilaajien käyttöön, joille linjan turvallisuus on erityisen tärkeää.
Ring topologia
Tämä järjestelmä perustuu SDH-kokoonpanoon, ja se on parasta ottaa käyttöön runkoverkoissa. Sitä vastoin rengastyyppiset optiset linjat ovat vähemmän tehokkaita liityntäverkkojen toiminnassa. Joten, kun järjestät kaupungin moottoritietä, sijoitussolmut lasketaan projektin kehitysvaiheessa, mutta liityntäverkot eivät tarjoa mahdollisuutta arvioida tilaajasolmujen määrää etukäteen.
Tilajien satunnaisen tilapäisen ja alueellisen yhteyden ehdolla soittojärjestelmä voi olla paljon monimutkaisempi. Käytännössä tällaiset kokoonpanot muuttuvat usein katkenneiksi piireiksi, joissa on monia haaroja. Tämä tapahtuu, kun uusien tilaajien käyttöönotto tapahtuu olemassa olevien segmenttien aukon kautta. Tiedonsiirtolinjaan voidaan muodostaa esimerkiksi silmukoita, jotka yhdistetään yhdeksi johtimeksi. Tämän seurauksena näkyviin tulee "katkottuja" kaapeleita, mikä heikentää verkon luotettavuutta käytön aikana.
EPON-arkkitehtuurin ominaisuudet
Ensimmäiset yritykset rakentaa PON-verkko lähelle kuluttajien kattavuutta Ethernet-teknologiaan tehtiin vuonna 2000. EPON-arkkitehtuurista tuli alusta verkkoperiaatteiden kehittämiselle, ja IEEE-spesifikaatio otettiin käyttöön päästandardina sen perusteella. joista on kehitetty erilliset ratkaisut PON-verkkojen järjestämiseen. Esimerkiksi EFMC-tekniikka palveli pisteestä pisteeseen -topologiaa käyttämällä kierrettyä kupariparia. Mutta nykyään tätä järjestelmää ei käytännössä käytetä kuituoptiikkaan siirtymisen vuoksi. Vaihtoehtona ADSL-pohjaiset tekniikat ovat edelleen lupaavampia alueita.
Nykyaikaisessa muodossaan EPON-standardi on toteutettu useiden kytkentämallien mukaan, mutta sen toteuttamisen pääehto on kuidun käyttö. Erilaisten konfiguraatioiden lisäksi myös EPON-standardi PON-liitäntätekniikkamahdollistaa joidenkin optisten lähetin-vastaanottimien muunnelmien käytön.
GPON-arkkitehtuurin ominaisuudet
GPON-arkkitehtuuri mahdollistaa APON-standardiin perustuvien liityntäverkkojen toteuttamisen. Infrastruktuurin organisoinnissa harjoitellaan lisäämään verkon kaistanleveyksiä sekä luomaan edellytykset tehokkaammalle sovellusten siirrolle. GPON on skaalautuva kehysrakenne, joka mahdollistaa tilaajien palvelemisen tiedonsiirtonopeudella jopa 2,5 Gbps. Tässä tapauksessa paluu- ja eteenpäinvirtaukset voivat toimia sekä samalla että eri nopeustiloilla. Lisäksi GPON-konfiguraatiossa oleva liityntäverkko voi tarjota minkä tahansa kapseloinnin synkroniseen siirtoprotokollaan palvelusta riippumatta. Jos vain staattinen kaistanjako on mahdollista SDH:ssa, niin uusi GFP-protokolla GPON-rakenteessa mahdollistaa alueiden dynaamisen allokoinnin SDH-kehyksen ominaisuudet säilyttäen.
Teknologian edut
PON-järjestelmän optisten kuitujen tärkeimpiä etuja ovat, että keskusvastaanotin-lähettimen ja tilaajien välillä ei ole väliyhteyksiä, taloudellisuus, yhteyden helppous ja helppohoitoisuus. Nämä edut johtuvat suurelta osin verkkojen järkevästä organisoinnista. Esimerkiksi Internet-yhteys tarjotaan suoraan, joten yhden viereisen tilaajalaitteen vika ei vaikuta sen suorituskykyyn millään tavalla. Vaikka käyttäjien joukko on tietysti yhdistetty yhdistämällä yhteen keskusmoduuliin, alkaenjoka riippuu kaikkien infrastruktuurin osallistujien palvelun laadusta. Erikseen kannattaa harkita P2MP:n puumaista topologiaa, joka optimoi optisia kanavia mahdollisimman paljon. Tiedon vastaanottamiseen ja lähettämiseen tarkoitettujen linjojen taloudellisen jakautumisen ansiosta tämä konfiguraatio varmistaa verkon tehokkuuden tilaajasolmujen sijainnista riippumatta. Samaan aikaan uudet käyttäjät voivat tulla sisään ilman perustavanlaatuisia muutoksia olemassa olevaan rakenteeseen.
PON-verkon haitat
Tämän tekniikan laajaa soveltamista estävät edelleen useat merkittävät tekijät. Ensimmäinen on järjestelmän monimutkaisuus. Tämän tyyppisen verkon toiminnalliset edut voidaan saavuttaa vain, jos laadukas projekti valmistuu alun perin, ottaen huomioon monet tekniset vivahteet. Joskus ulospääsy on PON-käyttötekniikka, joka mahdollistaa yksinkertaisen typologisen järjestelmän järjestämisen. Mutta tässä tapauksessa sinun tulee valmistautua toiseen epäkohtaan - varausmahdollisuuden puuttumiseen.
Verkon testaus
Kun verkkosuunnitelman alkukehityksen kaikki vaiheet on saatu päätökseen ja tekniset toimenpiteet on suoritettu, asiantuntijat alkavat testata infrastruktuuria. Yksi hyvin toteutetun verkon tärkeimmistä indikaattoreista on linjan vaimennusindeksi. Optisia testaajia käytetään kanavan analysointiin ongelmakohtien var alta. Kaikki mittaukset tehdään aktiivisella linjalla multipleksereillä ja suodattimilla. Suuria tietoliikenneverkkoja testataan yleensä käyttämälläoptiset heijastusmittarit. Mutta tällaiset laitteet vaativat käyttäjiltä erityiskoulutusta, puhumattakaan siitä, että asiantuntijaryhmien tulisi käsitellä heijastuskuvien tulkintaa.
Johtopäätös
Televiestintäyritykset ottavat nopeasti käyttöön todella tehokkaita ratkaisuja kaikkiin uusiin teknologioihin siirtymisen haasteisiin. Myös kuituoptiset järjestelmät, jotka eivät ole teknisesti yksinkertaisia, ovat vähitellen leviämässä, joihin kuuluu PON-tekniikka. Esimerkiksi Rostelecom aloitti uudenmuotoisten palveluiden käyttöönoton jo vuonna 2013. Leningradin alueen asukkaat pääsivät ensimmäisenä PON-optisten verkkojen ominaisuuksiin. Mielenkiintoisinta palveluntarjoaja tarjosi jopa paikallisille kylille valokuituinfrastruktuurin. Käytännössä tämä antoi tilaajille mahdollisuuden käyttää Internet-yhteyden lisäksi puhelinyhteyksien lisäksi myös digitaalisia televisiolähetyksiä.
