Az internetes szolgáltatások fogyasztóinak és ennek megfelelően a szélessávú hálózatokat használóknak a bővítése új technológiák bevezetését teszi szükségessé. Az adatátviteli eszközöknek rendszeresen növelniük kell a kommunikációs vonalak sávszélességét, ami a szolgáltató cégeket a közlekedési információs csatornák frissítésére kényszeríti. A továbbított adatok mennyiségének növekedése mellett azonban más jellegű problémák is jelentkeznek, amelyek a tömegesebb hálózatok fenntartási költségeinek növekedésében és a végfelhasználói igények körének bővítésében fejeződnek ki. A távközlési rendszerek jellemzőinek kumulatív optimalizálásának egyik módja a PON technológia, amely lehetővé teszi a hálózatok potenciáljának megmentését teljesítményük és funkcionalitásuk további bővítésére.
Fiber és PON technológia
Az új fejlesztés megkönnyíti az információs adatátviteli hálózatok műszaki megszervezését és további üzemeltetését, de ez nagyrészt a hagyományos optikai vonalak előnyeinek köszönhetően valósul meg. A csúcstechnológiás anyagok bevezetésének hátterében ma is folytatódik az elöregedő telefonpárokra és xDSL-eszközökre épített csatornahasználat. Nyilvánvaló, hogy az ilyen elemekre épülő hozzáférési hálózat jelentősen veszít hatékonyságából a szálas koaxiálishoz képestsorok, amelyek szintén nem tekinthetők produktívnak a mai mércével.
Az optikai szál régóta a hagyományos hálózatok és vezeték nélküli kommunikációs csatornák alternatívája. De ha korábban az ilyen kábelek lefektetése sok szervezet számára hatalmas feladat volt, mára az optikai alkatrészek sokkal megfizethetőbbé váltak. Valójában az optikai szálakat korábban a közönséges előfizetők kiszolgálására használták, beleértve az Ethernet technológiát is. A fejlesztés következő szakasza a Micro-SDH architektúrára épülő távközlési hálózat volt, amely alapvetően új megoldásokat nyitott meg. Ebben a rendszerben találta meg alkalmazását a PON hálózatok koncepciója.
Hálózati szabványosítás
Az első kísérletek a technológia szabványosítására még az 1990-es években történtek, amikor távközlési vállalatok egy csoportja elhatározta, hogy gyakorlatba ülteti az egyetlen passzív optikai szálon keresztüli többszörös hozzáférés ötletét. Ennek eredményeként a szervezet az FSAN nevet kapta, amely összefogja a hálózati berendezések üzemeltetőit és gyártóit. Az FSAN fő célja egy olyan csomag létrehozása volt, amely általános ajánlásokat és követelményeket tartalmaz a PON hardverek fejlesztéséhez, hogy a berendezésgyártók és -szolgáltatók együtt dolgozhassanak egyazon szegmensben. A mai napig a PON technológián alapuló passzív kommunikációs vonalak az ITU-T, az ATM és az ETSI szabványoknak megfelelően szerveződnek.
Hálózati elv
A PON ötlet fő jellemzője, hogy az infrastruktúra egyetlen modul alapján működik, amely a funkciókért felelősadatok fogadása és továbbítása. Ez a komponens az OLT rendszer központi csomópontjában található, és lehetővé teszi több előfizető információáramlással történő kiszolgálását. A végső vevő az ONT eszköz, amely viszont adóként is működik. A központi vevő és adó modulhoz csatlakoztatott előfizetői pontok száma csak az alkalmazott PON berendezés teljesítményétől és maximális sebességétől függ. A technológia elvileg nem korlátozza a hálózati résztvevők számát, azonban az erőforrások optimális felhasználása érdekében a távközlési projektek fejlesztői továbbra is bizonyos korlátokat állítanak az adott hálózat konfigurációjának megfelelően. Az információáramlás továbbítása a központi vevő-adó modultól az előfizetői készülékhez 1550 nm hullámhosszon történik. Ezzel szemben a fogyasztói eszközöktől az OLT-pontig tartó fordított adatfolyamokat körülbelül 1310 nm hullámhosszon továbbítják. Ezeket az áramlásokat külön kell figyelembe venni.
Előre és hátra áramlás
A központi hálózati modul fő (azaz közvetlen) adatfolyama sugárzott. Ez azt jelenti, hogy az optikai vonalak a címmezők kiemelésével szegmentálják a teljes adatfolyamot. Így minden előfizetői eszköz csak kifejezetten neki szánt információkat "olvas". Ezt az adatelosztási elvet demultiplexelésnek nevezhetjük.
A visszirányú adatfolyam viszont egy vonalat használ a hálózathoz csatlakozó összes előfizetőtől származó adatok sugárzására. Így alkalmazzák a többszörös biztosítéki sémátidőmegosztott hozzáférés. A több információs vevő csomópontból érkező jelek keresztezésének lehetőségének kiküszöbölése érdekében minden előfizető eszköze saját, egyedi, késleltetéshez igazított adatcserével rendelkezik. Ez az általános elv, amely alapján a PON technológiát megvalósítják a vevő-adó modul és a végfelhasználó közötti interakció szempontjából. A hálózati elrendezés konfigurációja azonban eltérő topológiájú lehet.
Pont-pont topológia
Ebben az esetben egy P2P rendszert használunk, amely mind a közös szabványok, mind a speciális projektek, például optikai eszközök használatát magában foglalja. Az előfizetői pontok adatainak biztonsága szempontjából az ilyen típusú internetkapcsolat a lehető legnagyobb biztonságot nyújtja az ilyen hálózatok számára. Az optikai vezeték fektetését minden felhasználó számára külön-külön végzik el, így az ilyen csatornák megszervezésének költsége jelentősen megnő. Valamilyen szempontból ez nem egy általános, hanem egy egyedi hálózat, bár a központ, amellyel az előfizetői csomópont működik, más felhasználókat is kiszolgálhat. Általában ez a megközelítés megfelelő a nagy előfizetők számára, akik számára különösen fontos a vonalbiztonság.
Ring topológia
Ez a séma az SDH konfiguráción alapul, és a legjobban a gerinchálózatokban telepíthető. Ezzel szemben a gyűrű típusú optikai vonalak kevésbé hatékonyak a hozzáférési hálózatok működésében. Tehát városi autópálya szervezésekor az elhelyezésa csomópontok kiszámítása a projekt fejlesztési szakaszában történik, azonban a hozzáférési hálózatok nem adnak lehetőséget az előfizetői csomópontok számának előzetes becslésére.
Az előfizetők véletlenszerű ideiglenes és területi összekapcsolása esetén a csengetési séma sokkal bonyolultabb lehet. A gyakorlatban az ilyen konfigurációk gyakran sok elágazású megszakadt áramkörökké válnak. Ez akkor történik, ha az új előfizetők bevezetése a meglévő szegmensek résén keresztül történik. Például hurkokat lehet kialakítani a kommunikációs vonalban, amelyeket egy vezetékben egyesítenek. Ennek eredményeként „szakadt” kábelek jelennek meg, ami csökkenti a hálózat működési megbízhatóságát.
EPON architektúra jellemzői
Az Ethernet technológiához közel fogyasztói lefedettségű PON hálózat kiépítésére először 2000-ben tettek kísérleteket. Az EPON architektúra lett a hálózati elvek kidolgozásának platformja, és az IEEE specifikációt vezették be fő szabványként, ennek alapján. amelyek közül külön megoldásokat dolgoztak ki a PON hálózatok szervezésére. Az EFMC technológia például pont-pont topológiát szolgált ki csavart rézpár használatával. De ma ezt a rendszert gyakorlatilag nem használják a száloptikára való áttérés miatt. Alternatív megoldásként az ADSL-alapú technológiák még mindig ígéretesebb területek.
Az EPON szabvány modern formájában többféle csatlakozási séma szerint valósul meg, de megvalósításának fő feltétele az üvegszál használata. A különböző konfigurációk alkalmazása mellett az EPON szabványos PON csatlakozási technológia islehetővé teszi az optikai adó-vevők egyes változatainak használatát.
GPON architektúra jellemzői
A GPON architektúra lehetővé teszi az APON szabványon alapuló hozzáférési hálózatok megvalósítását. Az infrastruktúra szervezése során a hálózati sávszélességek növelését, valamint az alkalmazások hatékonyabb továbbításának feltételeinek megteremtését gyakorolják. A GPON egy méretezhető keretstruktúra, amely lehetővé teszi az előfizetők kiszolgálását akár 2,5 Gbps-os információáramlási sebességgel. Ebben az esetben a hátra és előre áramlás egyaránt működhet azonos és különböző sebességű üzemmódokban. Ezenkívül egy GPON-konfigurációban lévő hozzáférési hálózat a szolgáltatástól függetlenül bármilyen beágyazást biztosíthat egy szinkron szállítási protokollban. Ha az SDH-ban csak statikus sávosztás lehetséges, akkor a GPON struktúrában az új GFP protokoll az SDH keret jellemzőinek megőrzése mellett lehetővé teszi a sávok dinamikus kiosztását.
A technológia előnyei
A PON sémában az optikai szálak fő előnyei közé tartozik, hogy nincs köztes kapcsolat a központi vevő-adó és az előfizetők között, gazdaságosság, könnyű csatlakoztatás és egyszerű karbantartás. Ezek az előnyök nagyrészt a hálózatok racionális szervezésének köszönhetőek. Például az internetkapcsolat közvetlenül biztosított, így az egyik szomszédos előfizetői eszköz meghibásodása semmilyen módon nem befolyásolja annak teljesítményét. Bár a felhasználók tömbje természetesen egy központi modulhoz való csatlakozással kombinálódik, tőlamely az infrastruktúra valamennyi résztvevője számára nyújtott szolgáltatás minőségétől függ. Külön érdemes figyelembe venni a P2MP faszerű topológiáját, amely a lehető legjobban optimalizálja az optikai csatornákat. Az információ fogadására és továbbítására szolgáló vonalak gazdaságos elosztása miatt ez a konfiguráció biztosítja a hálózat hatékonyságát, függetlenül az előfizetői csomópontok elhelyezkedésétől. Ugyanakkor új felhasználók beléphetnek a meglévő struktúra alapvető megváltoztatása nélkül.
A PON hálózat hátrányai
A technológia széles körű alkalmazását továbbra is számos jelentős tényező akadályozza. Az első a rendszer összetettsége. Az ilyen típusú hálózatok működési előnyei csak akkor érhetők el, ha egy jó minőségű projektet kezdetben befejeznek, számos technikai árnyalatot figyelembe véve. Néha a kiutat a PON hozzáférési technológia jelenti, amely egy egyszerű tipológiai séma megszervezését biztosítja. De ebben az esetben fel kell készülnie egy másik hátrányra - a foglalás lehetőségének hiányára.
Hálózati tesztelés
Amikor a hálózati séma kezdeti fejlesztésének minden szakasza befejeződött, és a műszaki intézkedések megtörténtek, a szakemberek megkezdik az infrastruktúra tesztelését. A jól kivitelezett hálózat egyik fő mutatója a vonalcsillapítási index. Optikai tesztelőket használnak a csatorna problémás területek elemzésére. Minden mérés az aktív vonalon történik multiplexerek és szűrők segítségével. Egy nagy távközlési hálózatot általában a segítségével tesztelnekoptikai reflektométerek. De az ilyen berendezések speciális képzést igényelnek a felhasználóktól, nem beszélve arról, hogy szakértői csoportoknak kell foglalkozniuk a reflektogramok értelmezésével.
Következtetés
Az új technológiákra való átállás minden kihívására a távközlési vállalatok gyorsan alkalmaznak valóban hatékony megoldásokat. Fokozatosan terjednek a műszakilag nem egyszerű száloptikás rendszerek is, amelyek magukban foglalják a PON technológiát is. A Rostelecom például már 2013-ban elkezdte új formátumú szolgáltatások bevezetését. A leningrádi régió lakosai elsőként fértek hozzá a PON optikai hálózatok képességeihez. Ami a legérdekesebb, a szolgáltató még a helyi falvakat is ellátta optikai infrastruktúrával. A gyakorlatban ez lehetővé tette az előfizetők számára, hogy ne csak telefonos kommunikációt használjanak internet-hozzáféréssel, hanem csatlakozzanak a digitális televíziós műsorszóráshoz is.
