Paplašinot interneta pakalpojumu patērētāju un attiecīgi platjoslas tīklu lietotāju auditoriju, ir jāievieš jaunas tehnoloģijas. Datu pārraides iekārtām regulāri jāpalielina sakaru līniju joslas platums, kas liek apkalpojošajiem uzņēmumiem atjaunināt transporta informācijas kanālus. Taču papildus pārsūtīto datu apjoma pieaugumam ir arī cita veida problēmas, kas izpaužas kā masīvāku tīklu uzturēšanas izmaksu pieaugums un galalietotāju vajadzību loka paplašināšana. Viens no telekomunikāciju sistēmu raksturlielumu kumulatīvās optimizācijas veidiem ir PON tehnoloģija, kas arī ļauj ietaupīt tīklu potenciālu to jaudas un funkcionalitātes tālākai paplašināšanai.
Šķiedras un PON tehnoloģija
Jaunā attīstība atvieglo informācijas datu pārraides tīklu tehnisko organizāciju un turpmāko darbību, taču tas tiek panākts lielā mērā pateicoties parasto optisko līniju priekšrocībām. Pat šodien, ņemot vērā augsto tehnoloģiju materiālu ieviešanu, turpina izmantot kanālus, kas balstīti uz novecojošiem tālruņu pāriem un xDSL iespējām. Ir acīmredzams, ka piekļuves tīkls, kas balstīts uz šādiem elementiem, ievērojami zaudē efektivitāti, salīdzinot ar koaksiālo šķiedrulīnijas, ko arī nevar uzskatīt par kaut ko produktīvu pēc mūsdienu standartiem.
Optiskā šķiedra jau sen ir bijusi alternatīva tradicionālajiem tīkliem un bezvadu sakaru kanāliem. Bet, ja agrāk šādu kabeļu ievilkšana daudzām organizācijām bija milzīgs uzdevums, šodien optiskie komponenti ir kļuvuši daudz pieejamāki. Faktiski optiskās šķiedras tika izmantotas iepriekš, lai apkalpotu parastos abonentus, tostarp izmantojot Ethernet tehnoloģiju. Nākamais attīstības posms bija uz Micro-SDH arhitektūras veidots telekomunikāciju tīkls, kas pavēra principiāli jaunus risinājumus. Tieši šajā sistēmā PON tīklu koncepcija atrada savu pielietojumu.
Tīkla standartizācija
Pirmie mēģinājumi standartizēt tehnoloģiju tika veikti 1990. gados, kad telekomunikāciju uzņēmumu grupa nolēma īstenot ideju par vairākkārtēju piekļuvi, izmantojot vienu pasīvo optisko šķiedru. Rezultātā organizācija tika nosaukta par FSAN, apvienojot gan operatorus, gan tīkla iekārtu ražotājus. FSAN galvenais mērķis bija izveidot paketi ar vispārīgiem ieteikumiem un prasībām PON aparatūras izstrādei, lai iekārtu ražotāji un piegādātāji varētu strādāt kopā vienā segmentā. Līdz šim pasīvās sakaru līnijas, kuru pamatā ir PON tehnoloģija, tiek organizētas saskaņā ar ITU-T, ATM un ETSI standartiem.
Tīkla princips
PON idejas galvenā iezīme ir tāda, ka infrastruktūra darbojas uz viena moduļa bāzes, kas atbild par funkcijāmdatu saņemšana un pārsūtīšana. Šis komponents atrodas OLT sistēmas centrālajā mezglā un ļauj ar informācijas plūsmām apkalpot vairākus abonentus. Galīgais uztvērējs ir ONT ierīce, kas, savukārt, darbojas arī kā raidītājs. Centrālajam uztveršanas un raidīšanas modulim pievienoto abonentu punktu skaits ir atkarīgs tikai no izmantotās PON iekārtas jaudas un maksimālā ātruma. Tehnoloģija principā neierobežo tīkla dalībnieku skaitu, tomēr optimālai resursu izmantošanai telekomunikāciju projektu izstrādātāji tomēr uzliek zināmas barjeras atbilstoši konkrētā tīkla konfigurācijai. Informācijas plūsmas pārraide no centrālā uztveršanas-raidīšanas moduļa uz abonenta ierīci tiek veikta ar viļņa garumu 1550 nm. Un otrādi, reversās datu plūsmas no patērētāju ierīcēm uz OLT punktu tiek pārraidītas ar viļņa garumu aptuveni 1310 nm. Šīs plūsmas ir jāapsver atsevišķi.
Plūsmas uz priekšu un atpakaļgaitā
Tiek pārraidīta galvenā (tas ir, tiešā) straume no centrālā tīkla moduļa. Tas nozīmē, ka optiskās līnijas segmentē kopējo datu plūsmu, izceļot adreses laukus. Tādējādi katra abonenta ierīce "lasa" tikai informāciju, kas paredzēta tieši viņam. Šo datu sadales principu var saukt par demultipleksēšanu.
Savukārt apgrieztā straume izmanto vienu līniju, lai pārraidītu datus no visiem tīklam pievienotajiem abonentiem. Šādi tiek izmantota vairāku ķīlu shēmalaika dalīta piekļuve. Lai izslēgtu iespēju šķērsot signālus no vairākiem informācijas uztvērēja mezgliem, katrai abonenta ierīcei ir savs individuāls datu apmaiņas grafiks, kas pielāgots aizkavei. Šis ir vispārējais princips, pēc kura tiek ieviesta PON tehnoloģija uztveršanas-raidīšanas moduļa mijiedarbībā ar gala lietotājiem. Tomēr tīkla izkārtojuma konfigurācijai var būt atšķirīgas topoloģijas.
Punkts-punkts topoloģija
Šajā gadījumā tiek izmantota P2P sistēma, ko var veikt gan kopējiem standartiem, gan īpašiem projektiem, kas ietver, piemēram, optisko ierīču izmantošanu. Runājot par abonentu punktu datu drošību, šāda veida interneta pieslēgums nodrošina maksimālu drošību šādiem tīkliem. Tomēr optiskās līnijas ieklāšana katram lietotājam tiek veikta atsevišķi, tāpēc šādu kanālu organizēšanas izmaksas ievērojami palielinās. Savā ziņā tas nav vispārējs, bet gan individuāls tīkls, lai gan centrs, ar kuru strādā abonenta mezgls, var apkalpot arī citus lietotājus. Kopumā šī pieeja ir piemērota lietošanai lieliem abonentiem, kuriem līnijas drošība ir īpaši svarīga.
Gredzena topoloģija
Šīs shēmas pamatā ir SDH konfigurācija, un to vislabāk var izvietot mugurkaula tīklos. Un otrādi, gredzenveida optiskās līnijas piekļuves tīklu darbībā ir mazāk efektīvas. Tātad, organizējot pilsētas šoseju, izvietojumsmezgli tiek aprēķināti projekta izstrādes stadijā, tomēr piekļuves tīkli nedod iespēju iepriekš novērtēt abonentu mezglu skaitu.
Abonentu nejauša pagaidu un teritoriāla savienojuma gadījumā zvana shēma var būt daudz sarežģītāka. Praksē šādas konfigurācijas bieži pārvēršas par bojātām ķēdēm ar daudzām atzarēm. Tas notiek, ja jaunu abonentu ieviešana tiek veikta, izmantojot esošo segmentu plaisu. Piemēram, sakaru līnijā var veidot cilpas, kuras apvienotas vienā vadā. Tā rezultātā parādās "salauzti" kabeļi, kas samazina tīkla uzticamību darbības laikā.
EPON arhitektūras līdzekļi
Pirmie mēģinājumi izveidot PON tīklu patērētāju pārklājuma tuvumā Ethernet tehnoloģijai tika veikti 2000. gadā. EPON arhitektūra kļuva par platformu tīklu principu izstrādei, un IEEE specifikācija tika ieviesta kā galvenais standarts, pamatojoties uz no kuriem izstrādāti atsevišķi risinājumi PON tīklu organizēšanai. Piemēram, EFMC tehnoloģija nodrošināja topoloģiju no punkta uz punktu, izmantojot vītā vara pāri. Bet šodien šī sistēma praktiski netiek izmantota sakarā ar pāreju uz optisko šķiedru. Kā alternatīvu, uz ADSL balstītas tehnoloģijas joprojām ir daudzsološākas jomas.
Mūsdienu veidolā EPON standarts tiek realizēts pēc vairākām pieslēguma shēmām, taču galvenais nosacījums tā ieviešanai ir šķiedras izmantošana. Papildus dažādu konfigurāciju pielietošanai, arī EPON standarta PON savienojuma tehnoloģijaparedz dažu optisko raiduztvērēju variantu izmantošanu.
GPON arhitektūras līdzekļi
GPON arhitektūra ļauj ieviest piekļuves tīklus, kuru pamatā ir APON standarts. Infrastruktūras sakārtošanas procesā tiek praktizēts palielināt tīkla joslas platumus, kā arī radīt apstākļus efektīvākai aplikāciju pārraidei. GPON ir mērogojama rāmja struktūra, kas ļauj apkalpot abonentus ar informācijas plūsmas ātrumu līdz 2,5 Gbps. Šajā gadījumā atpakaļgaitas un uz priekšu plūsma var darboties gan vienā, gan dažādos ātruma režīmos. Turklāt piekļuves tīkls GPON konfigurācijā var nodrošināt jebkādu iekapsulēšanu sinhronā transporta protokolā neatkarīgi no pakalpojuma. Ja SDH ir iespējama tikai statiskā joslu dalīšana, tad jaunais GFP protokols GPON struktūrā, saglabājot SDH kadra raksturlielumus, ļauj dinamiski piešķirt joslas.
Tehnoloģiju priekšrocības
Starp galvenajām optisko šķiedru priekšrocībām PON shēmā nav starpsavienojumu starp centrālo uztvērēju-raidītāju un abonentiem, ekonomija, savienojuma vieglums un apkopes vienkāršība. Lielā mērā šīs priekšrocības ir saistītas ar racionālu tīklu organizēšanu. Piemēram, interneta pieslēgums tiek nodrošināts tieši, tāpēc kādas blakus esošās abonenta ierīces kļūme nekādi neietekmē tās veiktspēju. Lai gan lietotāju masīvs, protams, tiek apvienots, pieslēdzoties vienam centrālajam modulim, nokas ir atkarīgs no pakalpojumu kvalitātes visiem infrastruktūras dalībniekiem. Atsevišķi ir vērts apsvērt P2MP koka veida topoloģiju, kas pēc iespējas optimizē optiskos kanālus. Pateicoties ekonomiskajam līniju sadalījumam informācijas saņemšanai un pārraidīšanai, šī konfigurācija nodrošina tīkla efektivitāti neatkarīgi no abonentu mezglu atrašanās vietas. Tajā pašā laikā jauniem lietotājiem ir atļauts ienākt bez būtiskām izmaiņām esošajā struktūrā.
PON tīkla trūkumi
Šīs tehnoloģijas plašu pielietojumu joprojām kavē vairāki būtiski faktori. Pirmais ir sistēmas sarežģītība. Šāda veida tīkla darbības priekšrocības var sasniegt tikai tad, ja sākotnēji tiek pabeigts kvalitatīvs projekts, ņemot vērā daudzas tehniskas nianses. Dažreiz izeja ir PON piekļuves tehnoloģija, kas nodrošina vienkāršas tipoloģiskās shēmas organizēšanu. Taču šajā gadījumā jāsagatavojas vēl vienam mīnusam – rezervācijas iespējas trūkumam.
Tīkla testēšana
Kad ir pabeigti visi tīkla shēmas sākotnējās izstrādes posmi un veikti tehniskie pasākumi, speciālisti uzsāk infrastruktūras testēšanu. Viens no galvenajiem labi izpildīta tīkla rādītājiem ir līnijas vājināšanās indekss. Optiskie testeri tiek izmantoti, lai analizētu kanālu problemātiskajās jomās. Visi mērījumi tiek veikti aktīvajā līnijā, izmantojot multipleksorus un filtrus. Liels telekomunikāciju tīkls parasti tiek pārbaudīts, izmantojotoptiskie reflektometri. Taču šāda iekārta prasa īpašu apmācību no lietotājiem, nemaz nerunājot par to, ka ar reflektogrammu interpretāciju būtu jānodarbojas ekspertu grupām.
Secinājums
Visiem izaicinājumiem, kas saistīti ar migrāciju uz jaunajām tehnoloģijām, telekomunikāciju uzņēmumi ātri pieņem patiesi efektīvus risinājumus. Pamazām izplatās arī šķiedru optiskās sistēmas, kas nav vienkāršas tehniskajā noformējumā, kas ietver PON tehnoloģiju. Piemēram, Rostelecom jau 2013. gadā sāka ieviest jaunu formātu pakalpojumus. Ļeņingradas apgabala iedzīvotāji bija pirmie, kas ieguva PON optisko tīklu iespējas. Interesantākais ir tas, ka pakalpojumu sniedzējs nodrošināja pat vietējos ciematus ar optiskās šķiedras infrastruktūru. Praksē tas ļāva abonentiem izmantot ne tikai tālruņa sakarus ar piekļuvi internetam, bet arī pieslēgties ciparu televīzijas apraidei.
