Internetiteenuste tarbijate ja sellest tulenev alt lairibavõrkude kasutajate ringi laiendamine nõuab uute tehnoloogiate kasutuselevõttu. Andmeedastusvõimalused peavad regulaarselt suurendama sideliinide ribalaiust, mis sunnib teenindusettevõtteid transpordi infokanaleid uuendama. Kuid lisaks edastatavate andmete mahu kasvule on ka teistsuguseid probleeme, mis väljenduvad massiivsemate võrkude ülalpidamise kulude suurenemises ja lõppkasutajate vajaduste laiendamises. Üks telekommunikatsioonisüsteemide omaduste kumulatiivse optimeerimise viise on PON-tehnoloogia, mis võimaldab säästa ka võrkude potentsiaali nende võimsuse ja funktsionaalsuse edasiseks laiendamiseks.
Fiiber- ja PON-tehnoloogia
Uus arendus hõlbustab teabe andmeedastusvõrkude tehnilist korraldamist ja edasist toimimist, kuid see saavutatakse suuresti tänu tavapäraste optiliste liinide eelistele. Ka praegu, kõrgtehnoloogiliste materjalide kasutuselevõtu taustal, jätkub vananevatele telefonipaaridele ja xDSL-i võimalustele rajatud kanalite kasutamine. On ilmne, et sellistel elementidel põhinev juurdepääsuvõrk kaotab oluliselt oma efektiivsust kiud-koaksiaalseleread, mida ei saa ka tänapäevaste standardite järgi pidada millekski produktiivseks.
Optiline kiud on pikka aega olnud alternatiiv traditsioonilistele võrkudele ja traadita sidekanalitele. Kuid kui varem oli selliste kaablite paigaldamine paljude organisatsioonide jaoks üle jõu käiv ülesanne, siis tänapäeval on optilised komponendid muutunud palju taskukohasemaks. Tegelikult kasutati fiiberoptikat varem tavaliste abonentide teenindamiseks, sealhulgas Etherneti tehnoloogia abil. Järgmiseks arenguetapiks oli Micro-SDH arhitektuurile üles ehitatud telekommunikatsioonivõrk, mis avas põhimõtteliselt uusi lahendusi. Just selles süsteemis leidis PON-võrkude kontseptsioon oma rakenduse.
Võrgu standardimine
Esimesed katsed tehnoloogiat standardida tehti 1990. aastatel, kui rühm telekommunikatsiooniettevõtteid asus ellu viima ühe passiivse optilise kiu kaudu mitme juurdepääsu ideed. Selle tulemusena sai organisatsioon nimeks FSAN, mis koondab nii võrguseadmete operaatoreid kui ka tootjaid. FSAN-i põhieesmärk oli luua pakett üldiste soovituste ja nõuetega PON-riistvara arendamiseks, et seadmete tootjad ja pakkujad saaksid ühes segmendis koostööd teha. Praeguseks on PON-tehnoloogial põhinevad passiivsed sideliinid korraldatud vastav alt ITU-T, ATM-i ja ETSI standarditele.
Võrgupõhimõte
PON-idee peamine omadus on see, et infrastruktuur töötab ühe mooduli alusel, mis vastutab funktsioonide eestandmete vastuvõtmine ja edastamine. See komponent asub OLT-süsteemi keskses sõlmes ja võimaldab teenindada teabevoogudega mitut abonenti. Lõplikuks vastuvõtjaks on ONT-seade, mis omakorda toimib ka saatjana. Keskse vastuvõtu- ja saatemooduliga ühendatud abonendipunktide arv sõltub ainult kasutatava PON-seadme võimsusest ja maksimaalsest kiirusest. Tehnoloogia põhimõtteliselt ei piira võrgus osalejate arvu, kuid ressursside optimaalseks kasutamiseks seavad telekommunikatsiooniprojektide arendajad siiski teatud tõkked vastav alt konkreetse võrgu konfiguratsioonile. Infovoo edastamine kesksest vastuvõtu-edastusmoodulist abonendiseadmesse toimub lainepikkusel 1550 nm. Vastupidiselt edastatakse vastupidised andmevood tarbijaseadmetest OLT-punkti lainepikkusel umbes 1310 nm. Neid voogusid tuleks käsitleda eraldi.
Edasi ja tagasivoolud
Peamine (st otsene) voog keskvõrgumoodulist edastatakse. See tähendab, et optilised jooned segmenteerivad üldist andmevoogu, tõstes esile aadressiväljad. Seega "loeb" iga abonendiseade ainult talle spetsiaalselt mõeldud teavet. Seda andmete jaotamise põhimõtet võib nimetada demultipleksimiseks.
Tagasi voog kasutab omakorda ühte rida andmete edastamiseks kõigilt võrku ühendatud abonentidelt. Nii kasutatakse mitme tagatise skeemiajajagatud juurdepääs. Et välistada mitme infovastuvõtja sõlme signaalide ületamise võimalus, on igal abonendi seadmel oma individuaalne andmevahetuse ajakava, mis on kohandatud viivitusega. See on üldpõhimõte, mille järgi PON-tehnoloogiat rakendatakse vastuvõtva-edastusmooduli ja lõppkasutajate koostoime osas. Võrgu paigutuse konfiguratsioonil võib aga olla erinev topoloogia.
Punkt-punkti topoloogia
Sel juhul kasutatakse P2P-süsteemi, mida saab teostada nii tavastandardite kui ka eriprojektide jaoks, mis hõlmavad näiteks optiliste seadmete kasutamist. Abonendipunktide andmete turvalisuse seisukoh alt tagab seda tüüpi Interneti-ühendus selliste võrkude jaoks maksimaalse turvalisuse. Kuid optilise liini paigaldamine iga kasutaja jaoks toimub eraldi, nii et selliste kanalite korraldamise kulud suurenevad märkimisväärselt. Mõnes mõttes pole see üldine, vaid individuaalne võrk, kuigi keskus, millega abonendisõlm töötab, võib teenindada ka teisi kasutajaid. Üldiselt sobib see lähenemine kasutamiseks suurtele abonentidele, kelle jaoks on liini turvalisus eriti oluline.
Rõnga topoloogia
See skeem põhineb SDH konfiguratsioonil ja seda on kõige parem juurutada magistraalvõrkudes. Ja vastupidi, ring-tüüpi optilised liinid on juurdepääsuvõrkude töös vähem tõhusad. Niisiis, linna maantee korraldamisel paigutussõlmed arvutatakse projekti arendusetapis, kuid juurdepääsuvõrgud ei anna võimalust abonendisõlmede arvu ette hinnata.
Abonentide juhusliku ajutise ja territoriaalse ühenduse korral võib helinaskeem olla palju keerulisem. Praktikas muutuvad sellised konfiguratsioonid sageli paljude harudega katkenud vooluringideks. See juhtub siis, kui uute abonentide juurutamine toimub olemasolevate segmentide tühimiku kaudu. Näiteks võib sideliinil moodustada silmuseid, mis on ühendatud ühte juhtmesse. Selle tulemusena ilmuvad "katkised" kaablid, mis vähendab võrgu töökindlust töö ajal.
EPON-i arhitektuurifunktsioonid
Esimesed katsed ehitada PON-võrku, mis oleks tarbijale katvuse lähedal Etherneti tehnoloogiale, tehti 2000. aastal. EPON-i arhitektuur sai võrgupõhimõtete väljatöötamise platvormiks ja põhistandardina võeti kasutusele IEEE spetsifikatsioon. millest on välja töötatud eraldi lahendused PON võrkude korraldamiseks. Näiteks EFMC-tehnoloogia teenindas punkt-punkti topoloogiat, kasutades keerdpaari. Kuid täna seda süsteemi kiudoptikale ülemineku tõttu praktiliselt ei kasutata. Alternatiivina on ADSL-põhised tehnoloogiad endiselt paljulubavamad valdkonnad.
Kaasaegsel kujul on EPON-standard realiseeritud mitmete ühendusskeemide järgi, kuid selle rakendamise peamiseks tingimuseks on kiu kasutamine. Lisaks erinevate konfiguratsioonide rakendamisele ka EPON standardne PON-ühendustehnoloogianäeb ette optiliste transiiverite mõningate variantide kasutamise.
GPON-i arhitektuuri funktsioonid
GPON-arhitektuur võimaldab juurutada APON-standardil põhinevaid juurdepääsuvõrke. Taristu korrastamise käigus harjutatakse võrgu ribalaiuste suurendamist, samuti tingimuste loomist rakenduste tõhusamaks edastamiseks. GPON on skaleeritav kaadristruktuur, mis võimaldab teenindada abonente teabevoo kiirusega kuni 2,5 Gbps. Sel juhul võivad tagurpidi- ja edasivoolud töötada nii samal kui ka erinevatel kiirusrežiimidel. Lisaks võib GPON-i konfiguratsioonis olev juurdepääsuvõrk pakkuda sünkroonsesse transpordiprotokolli mis tahes kapseldamist, olenemata teenusest. Kui SDH-s on võimalik ainult staatiline ribade jagamine, võimaldab uus GFP-protokoll GPON-struktuuris, säilitades samal ajal SDH-kaadri omadused, ribasid dünaamiliselt eraldada.
Tehnoloogia eelised
PON-skeemi optiliste kiudude peamiste eeliste hulgas puuduvad vahelülid keskvastuvõtja-saatja ja abonentide vahel, ökonoomsus, ühendamise lihtsus ja hoolduse lihtsus. Suures osas on need eelised tingitud võrkude ratsionaalsest korraldusest. Näiteks Interneti-ühendust pakutakse otse, nii et ühe külgneva abonendiseadme rike ei mõjuta selle jõudlust mingil viisil. Kuigi kasutajate massiiv on loomulikult ühendatud ühe keskse mooduliga ühenduse loomisega, alatesmis sõltub kõigi infrastruktuuris osalejate teenuse kvaliteedist. Eraldi tasub kaaluda P2MP puulaadset topoloogiat, mis optimeerib optilisi kanaleid nii palju kui võimalik. Info vastuvõtmiseks ja edastamiseks mõeldud liinide ökonoomse jaotuse tõttu tagab selline konfiguratsioon võrgu efektiivsuse sõltumata abonendisõlmede asukohast. Samal ajal on uutel kasutajatel lubatud siseneda olemasolevasse struktuuri põhjalikult muutmata.
PON-võrgu puudused
Selle tehnoloogia laialdast rakendamist takistavad endiselt mitmed olulised tegurid. Esimene on süsteemi keerukus. Seda tüüpi võrgu tööeeliseid on võimalik saavutada ainult siis, kui kvaliteetne projekt on algselt valmis, võttes arvesse paljusid tehnilisi nüansse. Mõnikord on väljapääsuks PON-juurdepääsu tehnoloogia, mis näeb ette lihtsa tüpoloogilise skeemi korraldamise. Kuid sel juhul peaksite valmistuma veel üheks puuduseks - broneerimisvõimaluse puudumiseks.
Võrgutestimine
Kui võrguskeemi esialgse väljatöötamise kõik etapid on lõppenud ja tehnilised meetmed on lõpule viidud, alustavad spetsialistid taristu testimist. Hästi toimiva võrgu üks peamisi näitajaid on liini nõrgenemise indeks. Kanali analüüsimiseks probleemsete piirkondade jaoks kasutatakse optilisi testereid. Kõik mõõtmised tehakse aktiivsel liinil multiplekserite ja filtrite abil. Suurt telekommunikatsioonivõrku testitakse tavaliselt kasutadesoptilised reflektomeetrid. Kuid sellised seadmed nõuavad kasutajatelt erikoolitust, rääkimata sellest, et reflektogrammide tõlgendamisega peaksid tegelema ekspertrühmad.
Järeldus
Kõigi uutele tehnoloogiatele üleminekuga seotud väljakutsete puhul võtavad telekommunikatsiooniettevõtted kiiresti kasutusele tõeliselt tõhusad lahendused. Tasapisi levivad ka fiiberoptilised süsteemid, mis ei ole tehniliselt lihtsad, mis hõlmavad PON-tehnoloogiat. Näiteks Rostelecom alustas uute vormingute teenuste juurutamist juba 2013. aastal. Leningradi oblasti elanikud said esimesena juurdepääsu PON-optiliste võrkude võimalustele. Mis on kõige huvitavam, teenusepakkuja varustas isegi kohalikke külasid fiiberoptilise infrastruktuuriga. Praktikas võimaldas see abonentidel kasutada mitte ainult Interneti-juurdepääsuga telefonisidet, vaid ka ühenduda digita altelevisiooniga.
