گسترش مخاطبان مصرف کنندگان خدمات اینترنتی و بر این اساس، کاربران شبکه های پهن باند مستلزم معرفی فناوری های جدید است. تسهیلات انتقال داده باید به طور مرتب پهنای باند خطوط ارتباطی را افزایش دهند، که شرکت های خدماتی را مجبور می کند کانال های اطلاعات حمل و نقل را به روز کنند. اما علاوه بر رشد حجم داده های ارسالی، مشکلاتی از نوع متفاوت نیز وجود دارد که در افزایش هزینه نگهداری شبکه های گسترده تر و گسترش دامنه نیازهای کاربران نهایی بیان می شود. یکی از راه‌های بهینه‌سازی تجمعی ویژگی‌های سیستم‌های مخابراتی، فناوری PON است که به شما این امکان را می‌دهد تا پتانسیل شبکه‌ها را برای گسترش بیشتر قدرت و عملکرد آنها ذخیره کنید.
فناوری فیبر و PON
توسعه جدید سازماندهی فنی و عملیات بیشتر شبکه های انتقال اطلاعات را تسهیل می کند، اما این امر عمدتاً به دلیل مزایای خطوط نوری معمولی به دست آمده است. حتی امروزه، در پس زمینه معرفی مواد با تکنولوژی بالا، استفاده از کانال های ساخته شده بر روی جفت های تلفن قدیمی و امکانات xDSL ادامه دارد. بدیهی است که شبکه دسترسی مبتنی بر چنین عناصری به طور قابل توجهی کارایی خود را نسبت به فیبر کواکسیال از دست می دهدخطوطی که با استانداردهای امروزی نیز نمی توانند به عنوان چیزی سازنده در نظر گرفته شوند.
فیبر نوری برای مدت طولانی جایگزینی برای شبکه های سنتی و کانال های ارتباطی بی سیم بوده است. اما اگر در گذشته گذاشتن چنین کابل هایی برای بسیاری از سازمان ها کار طاقت فرسا بود، امروزه قطعات نوری بسیار مقرون به صرفه تر شده اند. در واقع، فیبر نوری قبلاً برای خدمات رسانی به مشترکین عادی از جمله با استفاده از فناوری اترنت استفاده می شد. مرحله بعدی توسعه، یک شبکه مخابراتی بود که بر اساس معماری Micro-SDH ساخته شده بود، که راه حل های اساسا جدیدی را باز کرد. در این سیستم بود که مفهوم شبکه های PON کاربرد خود را پیدا کرد.
استانداردسازی شبکه
اولین تلاش‌ها برای استانداردسازی این فناوری در دهه 1990 انجام شد، زمانی که گروهی از شرکت‌های مخابراتی تصمیم گرفتند ایده دسترسی چندگانه از طریق یک فیبر نوری منفعل را عملی کنند. در نتیجه، این سازمان FSAN نام گرفت که هم اپراتورها و هم تولیدکنندگان تجهیزات شبکه را گرد هم می آورد. هدف اصلی FSAN ایجاد بسته ای با توصیه ها و الزامات کلی برای توسعه سخت افزار PON بود تا سازندگان و ارائه دهندگان تجهیزات بتوانند در یک بخش با هم کار کنند. تا به امروز، خطوط ارتباطی غیرفعال مبتنی بر فناوری PON مطابق با استانداردهای ITU-T، ATM و ETSI سازماندهی شده اند.
اصل شبکه
ویژگی اصلی ایده PON این است که زیرساخت بر اساس یک ماژول واحد کار می کند که مسئولیت عملکردها را بر عهده دارد.دریافت و انتقال داده ها این جزء در گره مرکزی سیستم OLT قرار دارد و امکان سرویس دهی به چندین مشترک با جریان اطلاعات را فراهم می کند. گیرنده نهایی دستگاه ONT است که به نوبه خود به عنوان فرستنده نیز عمل می کند. تعداد نقاط مشترک متصل به ماژول گیرنده و فرستنده مرکزی فقط به توان و حداکثر سرعت تجهیزات PON مورد استفاده بستگی دارد. این فناوری، در اصل، تعداد شرکت کنندگان شبکه را محدود نمی کند، با این حال، برای استفاده بهینه از منابع، توسعه دهندگان پروژه های مخابراتی همچنان موانع خاصی را مطابق با پیکربندی یک شبکه خاص قرار می دهند. انتقال جریان اطلاعات از ماژول گیرنده-فرستنده مرکزی به دستگاه مشترک در طول موج 1550 نانومتر انجام می شود. برعکس، جریان های داده معکوس از دستگاه های مصرف کننده به نقطه OLT در طول موج حدود 1310 نانومتر منتقل می شوند. این جریان ها باید جداگانه در نظر گرفته شوند.
جریانهای رو به جلو و معکوس
جریان اصلی (یعنی مستقیم) از ماژول شبکه مرکزی پخش می شود. این بدان معنی است که خطوط نوری با برجسته کردن فیلدهای آدرس، جریان کلی داده را تقسیم بندی می کنند. بنابراین، هر دستگاه مشترک تنها اطلاعاتی را که به طور خاص برای او در نظر گرفته شده است، "خوانده" می کند. این اصل توزیع داده را می‌توان دی مالتیپلکسی نامید.
به نوبه خود، جریان معکوس از یک خط برای پخش داده ها از همه مشترکین متصل به شبکه استفاده می کند. این نحوه استفاده از طرح وثیقه چندگانه استدسترسی مشترک زمانی برای از بین بردن امکان عبور سیگنال از چندین گره گیرنده اطلاعات، دستگاه هر مشترک دارای برنامه زمانی جداگانه خود برای تبادل داده است که برای تاخیر تنظیم شده است. این اصل کلی است که توسط آن فناوری PON از نظر تعامل ماژول گیرنده انتقال با کاربران نهایی پیاده سازی می شود. با این حال، پیکربندی طرح‌بندی شبکه ممکن است توپولوژی‌های مختلفی داشته باشد.
توپولوژی نقطه به نقطه
در این مورد، از یک سیستم P2P استفاده می شود که هم برای استانداردهای رایج و هم برای پروژه های خاص شامل استفاده از دستگاه های نوری قابل انجام است. از نظر امنیت داده های نقطه مشترکین، این نوع اتصال به اینترنت حداکثر امنیت ممکن را برای چنین شبکه هایی فراهم می کند. با این حال، تخمگذار یک خط نوری برای هر کاربر به طور جداگانه انجام می شود، بنابراین هزینه سازماندهی چنین کانال هایی به طور قابل توجهی افزایش می یابد. به نوعی، این یک شبکه عمومی نیست، بلکه یک شبکه انفرادی است، اگرچه مرکزی که گره مشترک با آن کار می کند می تواند به سایر کاربران نیز سرویس دهد. به طور کلی، این رویکرد برای استفاده مشترکین بزرگ که امنیت خط برای آنها اهمیت ویژه ای دارد، مناسب است.
توپولوژی حلقه
این طرح بر اساس پیکربندی SDH است و به بهترین وجه در شبکه های ستون فقرات مستقر می شود. برعکس، خطوط نوری حلقه ای کارایی کمتری در عملکرد شبکه های دسترسی دارند. بنابراین، هنگام سازماندهی یک بزرگراه شهری، قرار دادنگره ها در مرحله توسعه پروژه محاسبه می شوند، با این حال، شبکه های دسترسی فرصتی برای تخمین تعداد گره های مشترک از قبل فراهم نمی کنند.
در شرایط اتصال تصادفی موقت و سرزمینی مشترکین، طرح حلقه می تواند بسیار پیچیده تر باشد. در عمل، چنین تنظیماتی اغلب به مدارهای شکسته با انشعابات زیاد تبدیل می شوند. این زمانی اتفاق می افتد که معرفی مشترکین جدید از طریق شکاف بخش های موجود انجام شود. به عنوان مثال، حلقه هایی را می توان در خط ارتباطی تشکیل داد که در یک سیم ترکیب می شوند. در نتیجه، کابل های "شکسته" ظاهر می شوند که قابلیت اطمینان شبکه را در حین کار کاهش می دهد.
ویژگی های معماری EPON
اولین تلاش برای ایجاد یک شبکه PON نزدیک به پوشش مصرف کننده به فناوری اترنت در سال 2000 انجام شد. معماری EPON بستری برای توسعه اصول شبکه شد و مشخصات IEEE به عنوان استاندارد اصلی بر اساس معرفی شد. که راه حل های جداگانه ای برای سازماندهی شبکه های PON ایجاد شده است. به عنوان مثال، فناوری EFMC، یک توپولوژی نقطه به نقطه را با استفاده از جفت مس پیچ خورده ارائه می کند. اما امروزه این سیستم به دلیل گذار به فیبر نوری عملاً مورد استفاده قرار نمی گیرد. به عنوان یک جایگزین، فناوری‌های مبتنی بر ADSL هنوز حوزه‌های امیدوارکننده‌تری هستند.
در شکل مدرن خود، استاندارد EPON بر اساس چندین طرح اتصال پیاده سازی شده است، اما شرط اصلی اجرای آن استفاده از فیبر است. علاوه بر اعمال تنظیمات مختلف، فناوری اتصال PON استاندارد EPON نیز می باشداستفاده از برخی از انواع فرستنده‌های نوری را فراهم می‌کند.
ویژگی های معماری GPON
معماری GPON امکان پیاده سازی شبکه های دسترسی بر اساس استاندارد APON را می دهد. در فرآیند سازماندهی زیرساخت، افزایش پهنای باند شبکه و همچنین ایجاد شرایط برای انتقال کارآمدتر برنامه ها تمرین می شود. GPON یک ساختار فریم مقیاس پذیر است که به مشترکین امکان سرویس دهی با نرخ جریان اطلاعات تا 2.5 گیگابیت بر ثانیه را می دهد. در این حالت، جریان های معکوس و رو به جلو می توانند هم در یک حالت و هم با حالت های سرعت متفاوت عمل کنند. علاوه بر این، یک شبکه دسترسی در یک پیکربندی GPON می‌تواند هر گونه کپسوله‌سازی را در یک پروتکل حمل و نقل همزمان بدون توجه به سرویس ارائه دهد. اگر فقط تقسیم باند ایستا در SDH امکان پذیر باشد، پروتکل جدید GFP در ساختار GPON، ضمن حفظ ویژگی های قاب SDH، امکان تخصیص پویا باندها را فراهم می کند.
مزایای فناوری
در میان مزایای اصلی فیبرهای نوری در طرح PON، عدم وجود پیوند میانی بین گیرنده-فرستنده مرکزی و مشترکان، صرفه جویی، سهولت اتصال و سهولت تعمیر و نگهداری وجود ندارد. این مزایا تا حد زیادی به دلیل سازماندهی منطقی شبکه هاست. به عنوان مثال، اتصال به اینترنت به طور مستقیم ارائه می شود، بنابراین خرابی یکی از دستگاه های مشترک مجاور به هیچ وجه بر عملکرد آن تأثیر نمی گذارد. اگرچه آرایه کاربران البته با اتصال به یک ماژول مرکزی ترکیب شده استکه به کیفیت خدمات برای همه شرکت کنندگان زیرساخت بستگی دارد. به طور جداگانه، ارزش در نظر گرفتن توپولوژی درخت مانند P2MP را دارد که کانال های نوری را تا حد امکان بهینه می کند. با توجه به توزیع اقتصادی خطوط برای دریافت و ارسال اطلاعات، این پیکربندی کارایی شبکه را بدون توجه به موقعیت گره های مشترک تضمین می کند. در عین حال، کاربران جدید اجازه دارند بدون تغییرات اساسی در ساختار موجود وارد شوند.
معایب شبکه PON
کاربرد گسترده این فناوری هنوز توسط چندین عامل مهم مانع می شود. اولین مورد پیچیدگی سیستم است. مزایای عملیاتی این نوع شبکه تنها در صورتی قابل دستیابی است که یک پروژه با کیفیت بالا در ابتدا با در نظر گرفتن بسیاری از تفاوت های فنی تکمیل شود. گاهی اوقات راه خروج، فناوری دسترسی PON است که سازماندهی یک طرح نوع شناسی ساده را فراهم می کند. اما در این مورد، شما باید برای یک اشکال دیگر - عدم امکان رزرو آماده شوید.
آزمایش شبکه
وقتی تمام مراحل توسعه اولیه طرح شبکه تکمیل شد و اقدامات فنی تکمیل شد، متخصصان آزمایش زیرساخت را آغاز می کنند. یکی از شاخص های اصلی یک شبکه خوب اجرا شده، شاخص تضعیف خط است. تسترهای نوری برای تجزیه و تحلیل کانال برای مناطق مشکل استفاده می شود. تمام اندازه گیری ها در خط فعال با استفاده از مالتی پلکسر و فیلتر انجام می شود. یک شبکه بزرگ مخابراتی معمولاً با استفاده از آن آزمایش می شودبازتاب سنج های نوری اما چنین تجهیزاتی مستلزم آموزش های ویژه از سوی کاربران است، ناگفته نماند که گروه های متخصص باید با تفسیر رفلتوگرام ها سروکار داشته باشند.
نتیجه گیری
برای همه چالش‌های مهاجرت به فناوری‌های جدید، شرکت‌های مخابراتی به سرعت راه‌حل‌های واقعاً مؤثری را اتخاذ می‌کنند. سیستم های فیبر نوری که در طراحی فنی ساده نیستند نیز به تدریج در حال گسترش هستند که شامل فناوری PON می شود. به عنوان مثال، Rostelecom در سال 2013 شروع به ارائه خدمات فرمت جدید کرد. ساکنان منطقه لنینگراد اولین کسانی بودند که به قابلیت های شبکه های نوری PON دسترسی پیدا کردند. جالب‌ترین چیز این است که ارائه‌دهنده خدمات حتی روستاهای محلی را با زیرساخت فیبر نوری فراهم کرده است. در عمل، این امکان را به مشترکین داد که نه تنها از ارتباطات تلفنی با دسترسی به اینترنت استفاده کنند، بلکه به پخش تلویزیون دیجیتال نیز متصل شوند.
