הרחבת קהל צרכני שירותי האינטרנט ובהתאם למשתמשי רשתות פס רחב מחייבת הכנסת טכנולוגיות חדשות. מתקני העברת נתונים חייבים להגדיל באופן קבוע את רוחב הפס של קווי התקשורת, מה שמאלץ חברות שירות לעדכן ערוצי מידע תחבורה. אך, בנוסף לגידול בהיקף הנתונים המועברים, ישנן גם בעיות מסוג אחר, המתבטאות בעלייה בעלות אחזקת רשתות מאסיביות יותר והרחבת מגוון צרכי משתמשי הקצה. אחת הדרכים לייעול מצטבר של מאפייני מערכות התקשורת היא טכנולוגיית PON, המאפשרת גם לחסוך את הפוטנציאל של רשתות להרחבה נוספת של הכוח והפונקציונליות שלהן.
טכנולוגיית סיבים ו-PON
הפיתוח החדש מקל על הארגון הטכני ותפעול נוסף של רשתות העברת נתוני מידע, אך הדבר מושג בעיקר בזכות היתרונות של קווים אופטיים קונבנציונליים. גם היום, על רקע כניסת חומרי היי-טק, נמשך השימוש בערוצים הבנויים על זוגות טלפונים מזדקנים ומתקני xDSL. ברור שרשת הגישה המבוססת על אלמנטים כאלה מאבדת משמעותית מיעילותה לסיבים קואקסיאלייםקווים, שגם לא יכולים להיחשב כמשהו פרודוקטיבי בסטנדרטים של היום.
סיבים אופטיים הם כבר מזמן אלטרנטיבה לרשתות מסורתיות ולערוצי תקשורת אלחוטיים. אבל אם בעבר הנחת כבלים כאלה הייתה משימה מכריעה עבור ארגונים רבים, כיום רכיבים אופטיים הפכו להרבה יותר סבירים. למעשה, סיבים אופטיים שימשו בעבר כדי לשרת מנויים רגילים, כולל שימוש בטכנולוגיית Ethernet. השלב הבא של הפיתוח היה רשת טלקומוניקציה שנבנתה על ארכיטקטורת Micro-SDH, אשר פתחה פתרונות חדשים ביסודו. במערכת זו מצא הרעיון של רשתות PON את היישום שלו.
סטנדרטיזציה של רשת
הניסיונות הראשונים לסטנדרטיזציה של הטכנולוגיה נעשו עוד בשנות ה-90, כאשר קבוצה של חברות תקשורת יצאה ליישם את הרעיון של גישה מרובה על גבי סיב אופטי פסיבי יחיד. כתוצאה מכך, הארגון קיבל את השם FSAN, ומפגיש בין מפעילים ויצרנים של ציוד רשת. המטרה העיקרית של FSAN הייתה ליצור חבילה עם המלצות ודרישות כלליות לפיתוח חומרת PON כך שיצרני וספקי ציוד יוכלו לעבוד יחד באותו סגמנט. עד כה, קווי תקשורת פסיביים המבוססים על טכנולוגיית PON מאורגנים בהתאם לתקני ITU-T, ATM ו-ETSI.
עקרון הרשת
התכונה העיקרית של רעיון PON היא שהתשתית עובדת על בסיס מודול יחיד שאחראי על הפונקציותקבלה והעברת נתונים. רכיב זה ממוקם בצומת המרכזי של מערכת OLT ומאפשר לשרת מספר מנויים עם זרימות מידע. המקלט הסופי הוא מכשיר ה-ONT, שבתורו, פועל גם כשדר. מספר נקודות המנוי המחוברות למודול הקבלה והשידור המרכזי תלוי רק בהספק ובמהירות המרבית של ציוד ה-PON המשמש. הטכנולוגיה, באופן עקרוני, אינה מגבילה את מספר משתתפי הרשת, אולם לצורך שימוש אופטימלי במשאבים, מפתחי פרויקטי טלקומוניקציה עדיין מציבים מחסומים מסוימים בהתאם לתצורה של רשת מסוימת. העברת זרימת המידע ממודול הקבלה-השידור המרכזי למכשיר המנוי מתבצעת באורך גל של 1550 ננומטר. לעומת זאת, זרמי הנתונים ההפוכים ממכשירי צריכה לנקודת ה-OLT מועברים באורך גל של כ-1310 ננומטר. יש לשקול זרימות אלו בנפרד.
זרימה קדימה ואחורה
הזרם הראשי (כלומר, ישיר) ממודול הרשת המרכזית משודר. משמעות הדבר היא שקווים אופטיים מפלחים את זרם הנתונים הכולל על ידי הדגשת שדות כתובת. כך, כל מכשיר מנוי "קורא" רק מידע המיועד במיוחד עבורו. עקרון זה של הפצת נתונים יכול להיקרא demultiplexing.
בתורו, הזרם האחורי משתמש בקו אחד כדי לשדר נתונים מכל המנויים המחוברים לרשת. כך נעשה שימוש בסכימת הבטחונות המרוביםגישה משותפת בזמן. כדי לבטל את האפשרות של חציית אותות ממספר צמתים של מקלט מידע, לכל מכשיר של מנוי יש לוח זמנים אישי משלו להחלפת נתונים, מותאם לעיכוב. זהו העיקרון הכללי שלפיו מיושמת טכנולוגיית PON במונחים של האינטראקציה של מודול הקבלה-השידור עם משתמשי הקצה. עם זאת, לתצורת פריסת הרשת עשויות להיות טופולוגיות שונות.
טופולוגיה מנקודה לנקודה
במקרה זה, נעשה שימוש במערכת P2P, שניתן לבצע הן עבור תקנים נפוצים והן עבור פרויקטים מיוחדים הכוללים, למשל, שימוש במכשירים אופטיים. במונחים של אבטחת נתוני נקודות מנוי, סוג זה של חיבור לאינטרנט מספק את האבטחה המרבית האפשרית עבור רשתות כאלה. עם זאת, הנחת קו אופטי עבור כל משתמש מתבצעת בנפרד, כך שהעלות של ארגון ערוצים כאלה עולה באופן משמעותי. במובן מסוים, זו לא רשת כללית אלא פרטנית, אם כי המרכז איתו עובד צומת המנוי יכול לשרת גם משתמשים אחרים. באופן כללי, גישה זו מתאימה לשימוש על ידי מנויים גדולים, שאבטחת קווים חשובה במיוחד עבורם.
טופולוגיית הטבעת
סכימה זו מבוססת על תצורת SDH והיא נפרסת בצורה הטובה ביותר ברשתות עמוד השדרה. לעומת זאת, קווים אופטיים מסוג טבעת הם פחות יעילים בתפעול רשתות גישה. אז, כאשר מארגנים כביש מהיר בעיר, המיקוםצמתים מחושבים בשלב פיתוח הפרויקט, עם זאת, רשתות גישה אינן מספקות הזדמנות להעריך מראש את מספר צמתי המנויים.
בתנאי של חיבור זמני וטריטוריאלי אקראי של מנויים, ערכת הצלצולים יכולה להיות הרבה יותר מסובכת. בפועל, תצורות כאלה הופכות לעתים קרובות למעגלים שבורים עם ענפים רבים. זה קורה כאשר הכנסת מנויים חדשים מתבצעת דרך הפער של מקטעים קיימים. לדוגמה, ניתן ליצור לולאות בקו התקשורת, המשולבות בחוט אחד. כתוצאה מכך מופיעים כבלים "שבורים", מה שמפחית את אמינות הרשת במהלך הפעולה.
תכונות ארכיטקטורת EPON
הניסיונות הראשונים לבנות רשת PON קרובה בכיסוי צרכני לטכנולוגיית Ethernet נעשו בשנת 2000. ארכיטקטורת EPON הפכה לפלטפורמה לפיתוח עקרונות רשת, ומפרט IEEE הוצג כתקן העיקרי, על בסיס מתוכם פותחו פתרונות נפרדים לארגון רשתות PON. טכנולוגיית EFMC, למשל, שירתה טופולוגיה מנקודה לנקודה באמצעות זוג נחושת מעוות. אבל כיום המערכת הזו כמעט ולא בשימוש בגלל המעבר לסיבים אופטיים. כחלופה, טכנולוגיות מבוססות ADSL הן עדיין אזורים מבטיחים יותר.
בצורתו המודרנית, תקן EPON מיושם לפי מספר סכימות חיבור, אך התנאי העיקרי להטמעתו הוא שימוש בסיבים. בנוסף ליישום תצורות שונות, גם טכנולוגיית חיבור PON סטנדרטית של EPONמספק שימוש בכמה גרסאות של מקלטי משדר אופטיים.
תכונות ארכיטקטורת GPON
ארכיטקטורת GPON מאפשרת הטמעת רשתות גישה המבוססות על תקן APON. בתהליך ארגון התשתית נוהגים להגדיל את רוחבי הפס של הרשת, וכן ליצור תנאים לשידור יעיל יותר של אפליקציות. GPON הוא מבנה מסגרת ניתן להרחבה המאפשר לשרת מנויים בקצבי זרימת מידע של עד 2.5 Gbps. במקרה זה, הזרימה ההפוכה והקדמית יכולה לפעול גם באותו וגם עם מצבי מהירות שונים. בנוסף, רשת גישה בתצורת GPON יכולה לספק כל אנקפסולציה בפרוטוקול תחבורה סינכרוני ללא קשר לשירות. אם רק חלוקת פס סטטית מתאפשרת ב-SDH, הרי שפרוטוקול ה-GFP החדש במבנה ה-GPON, תוך שמירה על המאפיינים של מסגרת SDH, מאפשר להקצות פסים באופן דינמי.
יתרונות הטכנולוגיה
בין היתרונות העיקריים של סיבים אופטיים בתוכנית PON, אין קישורי ביניים בין המקלט-משדר המרכזי למנויים, חסכון, קלות חיבור וקלות תחזוקה. במידה רבה, יתרונות אלו נובעים מהארגון הרציונלי של הרשתות. לדוגמה, חיבור האינטרנט מסופק ישירות, כך שהכשל של אחד ממכשירי המנוי הסמוכים אינו משפיע על הביצועים שלו בשום צורה. למרות שמערך המשתמשים כמובן משולב בחיבור למודול מרכזי אחד, מאשר תלוי באיכות השירות לכל משתתפי התשתית. בנפרד, כדאי לשקול את הטופולוגיה דמוית העץ של P2MP, אשר מייעלת ערוצים אופטיים ככל האפשר. בשל הפצה חסכונית של קווים לקליטת מידע והעברת מידע, תצורה זו מבטיחה את יעילות הרשת, ללא קשר למיקום צמתי המנוי. במקביל, משתמשים חדשים רשאים להיכנס ללא שינויים מהותיים במבנה הקיים.
חסרונות של רשת PON
יישום רחב של טכנולוגיה זו עדיין מפריע על ידי מספר גורמים משמעותיים. הראשון הוא מורכבות המערכת. היתרונות התפעוליים של רשת מסוג זה יכולים להיות מושגים רק אם פרויקט באיכות גבוהה יושלם בתחילה, תוך התחשבות בניואנסים טכניים רבים. לפעמים הדרך החוצה היא טכנולוגיית הגישה PON, המספקת ארגון של סכמה טיפולוגית פשוטה. אבל במקרה זה, כדאי להתכונן לחסרון נוסף - היעדר אפשרות להזמנה.
בדיקת רשת
כאשר כל שלבי הפיתוח הראשוני של ערכת הרשת הושלמו והושלמו אמצעים טכניים, מומחים מתחילים לבדוק את התשתית. אחד האינדיקטורים העיקריים של רשת מבוצעת היטב הוא מדד הנחתת הקו. בודקים אופטיים משמשים לניתוח הערוץ עבור אזורים בעייתיים. כל המדידות נעשות על הקו הפעיל באמצעות מרבבים ומסננים. רשת תקשורת גדולה נבדקת בדרך כלל באמצעותרפלקמטרים אופטיים. אבל ציוד כזה דורש הכשרה מיוחדת מהמשתמשים, שלא לדבר על העובדה שקבוצות מומחים צריכות להתמודד עם הפרשנות של רפלקוגרמות.
מסקנה
לכל אתגרי ההגירה לטכנולוגיות חדשות, חברות טלקומוניקציה מאמצות במהירות פתרונות יעילים באמת. גם מערכות סיבים אופטיות, שאינן פשוטות בתכנון טכני, מתפשטות בהדרגה, הכוללות את טכנולוגיית PON. Rostelecom, למשל, החלה להציג שירותי פורמט חדשים כבר בשנת 2013. תושבי אזור לנינגרד היו הראשונים לקבל גישה ליכולות של רשתות אופטיות PON. מה שהכי מעניין, ספק השירות סיפק אפילו לכפרים מקומיים תשתית סיבים אופטיים. בפועל, זה אפשר למנויים להשתמש לא רק בתקשורת טלפונית עם גישה לאינטרנט, אלא גם להתחבר לשידורי טלוויזיה דיגיטליים.
