Mở rộng đối tượng khách hàng sử dụng dịch vụ Internet và theo đó, người sử dụng mạng băng thông rộng đòi hỏi sự ra đời của các công nghệ mới. Các phương tiện truyền số liệu phải thường xuyên tăng băng thông đường truyền, điều này buộc các công ty dịch vụ phải cập nhật các kênh thông tin vận tải. Tuy nhiên, bên cạnh sự tăng trưởng về khối lượng dữ liệu được truyền, cũng có những vấn đề thuộc một loại khác, được thể hiện ở việc tăng chi phí duy trì các mạng lớn hơn và mở rộng phạm vi nhu cầu của người dùng cuối. Một trong những cách tối ưu hóa tích lũy các đặc tính của hệ thống viễn thông là công nghệ PON, công nghệ này cũng cho phép bạn tiết kiệm tiềm năng của các mạng để mở rộng hơn nữa sức mạnh và chức năng của chúng.
Công nghệ sợi và PON
Sự phát triển mới tạo điều kiện thuận lợi cho việc tổ chức kỹ thuật và hoạt động sâu hơn của mạng truyền số liệu thông tin, nhưng điều này đạt được phần lớn là do những ưu điểm của đường truyền quang thông thường. Ngay cả ngày nay, trong bối cảnh sự ra đời của các vật liệu công nghệ cao, việc sử dụng các kênh được xây dựng trên các cặp điện thoại cũ và các thiết bị xDSL vẫn tiếp tục. Rõ ràng là mạng truy cập dựa trên các yếu tố như vậy mất hiệu quả đáng kể so với cáp đồng trụcdòng, cũng không thể được coi là thứ gì đó hiệu quả theo tiêu chuẩn ngày nay.
Cáp quang từ lâu đã trở thành một giải pháp thay thế cho mạng truyền thống và các kênh truyền thông không dây. Nhưng nếu trước đây việc đặt những sợi cáp như vậy là một nhiệm vụ quá sức đối với nhiều tổ chức thì ngày nay các linh kiện quang học đã trở nên hợp lý hơn rất nhiều. Trên thực tế, trước đây sợi quang được sử dụng để phục vụ các thuê bao thông thường, kể cả sử dụng công nghệ Ethernet. Giai đoạn phát triển tiếp theo là mạng viễn thông được xây dựng trên kiến trúc Micro-SDH, mở ra các giải pháp mới về cơ bản. Chính trong hệ thống này, khái niệm về mạng PON đã được tìm thấy ứng dụng của nó.
Chuẩn hóa mạng
Những nỗ lực đầu tiên nhằm tiêu chuẩn hóa công nghệ được thực hiện vào những năm 1990, khi một nhóm các công ty viễn thông bắt đầu triển khai ý tưởng đa truy cập qua một sợi quang thụ động. Do đó, tổ chức này được đặt tên là FSAN, tập hợp cả nhà khai thác và nhà sản xuất thiết bị mạng. Mục tiêu chính của FSAN là tạo ra một gói với các khuyến nghị và yêu cầu chung cho việc phát triển phần cứng PON để các nhà sản xuất và cung cấp thiết bị có thể làm việc cùng nhau trong cùng một phân khúc. Cho đến nay, các đường truyền thông tin thụ động dựa trên công nghệ PON được tổ chức theo các tiêu chuẩn ITU-T, ATM và ETSI.
Nguyên tắc mạng
Đặc điểm chính của ý tưởng PON là cơ sở hạ tầng hoạt động trên cơ sở một mô-đun duy nhất chịu trách nhiệm về các chức năngnhận và truyền dữ liệu. Thành phần này nằm trong nút trung tâm của hệ thống OLT và cho phép phục vụ nhiều thuê bao với các luồng thông tin. Máy thu cuối cùng là thiết bị ONT, đến lượt nó, nó cũng hoạt động như một máy phát. Số lượng điểm thuê bao được kết nối với mô-đun thu và phát trung tâm chỉ phụ thuộc vào công suất và tốc độ tối đa của thiết bị PON được sử dụng. Về nguyên tắc, công nghệ không giới hạn số lượng người tham gia mạng, tuy nhiên, để sử dụng tối ưu tài nguyên, các chủ đầu tư dự án viễn thông vẫn đặt ra những rào cản nhất định phù hợp với cấu hình của một mạng cụ thể. Việc truyền luồng thông tin từ môđun thu - phát trung tâm đến thiết bị thuê bao được thực hiện ở bước sóng 1550 nm. Ngược lại, các luồng dữ liệu ngược từ thiết bị tiêu dùng đến điểm OLT được truyền ở bước sóng khoảng 1310 nm. Các luồng này nên được xem xét riêng biệt.
Dòng chảy xuôi và ngược
Luồng chính (tức là trực tiếp) từ mô-đun mạng trung tâm được phát sóng. Điều này có nghĩa là các đường quang phân đoạn luồng dữ liệu tổng thể bằng cách tô sáng các trường địa chỉ. Vì vậy, mỗi thiết bị thuê bao chỉ "đọc" thông tin dành riêng cho anh ta. Nguyên tắc phân phối dữ liệu này có thể được gọi là phân kênh.
Đến lượt luồng ngược lại sử dụng một đường truyền để phát dữ liệu từ tất cả các thuê bao được kết nối với mạng. Đây là cách lược đồ nhiều tài sản thế chấp được sử dụngquyền truy cập được chia sẻ theo thời gian. Để loại trừ khả năng xuyên tín hiệu từ một số nút thu thông tin, mỗi thiết bị của thuê bao có lịch trình trao đổi dữ liệu riêng, được điều chỉnh theo độ trễ. Đây là nguyên tắc chung mà công nghệ PON được thực hiện dựa trên sự tương tác của mô-đun nhận-truyền với người dùng cuối. Tuy nhiên, cấu hình bố trí mạng có thể có các cấu trúc liên kết khác nhau.
Tôpô điểm-điểm
Trong trường hợp này, một hệ thống P2P được sử dụng, có thể được thực hiện cho cả các tiêu chuẩn chung và cho các dự án đặc biệt liên quan đến việc sử dụng các thiết bị quang học. Về tính bảo mật của dữ liệu điểm thuê bao, loại kết nối Internet này cung cấp sự bảo mật tối đa có thể cho các mạng đó. Tuy nhiên, việc đặt một đường truyền quang cho từng người dùng được thực hiện riêng biệt, do đó chi phí tổ chức các kênh như vậy tăng lên đáng kể. Theo một cách nào đó, đây không phải là một mạng chung, mà là một mạng riêng lẻ, mặc dù trung tâm mà nút thuê bao hoạt động cũng có thể phục vụ những người dùng khác. Nói chung, cách tiếp cận này phù hợp để sử dụng bởi những người đăng ký lớn, những người mà bảo mật đường truyền đặc biệt quan trọng.
Cấu trúc liên kết vòng
Lược đồ này dựa trên cấu hình SDH và được triển khai tốt nhất trong các mạng đường trục. Ngược lại, các đường quang kiểu vòng kém hiệu quả hơn trong hoạt động của mạng truy nhập. Vì vậy, khi tổ chức đường cao tốc thành phố, vị trícác nút được tính toán ở giai đoạn phát triển dự án, tuy nhiên, các mạng truy cập không tạo cơ hội để ước tính trước số lượng các nút thuê bao.
Trong điều kiện kết nối tạm thời và theo lãnh thổ ngẫu nhiên của các thuê bao, sơ đồ đổ chuông có thể phức tạp hơn nhiều. Trong thực tế, các cấu hình như vậy thường biến thành các mạch đứt với nhiều nhánh. Điều này xảy ra khi việc giới thiệu người đăng ký mới được thực hiện thông qua khoảng trống của các phân khúc hiện có. Ví dụ, các vòng lặp có thể được hình thành trong đường truyền thông, được kết hợp trong một dây. Kết quả là các cáp "đứt" xuất hiện, làm giảm độ tin cậy của mạng trong quá trình hoạt động.
Tính năng kiến trúc EPON
Những nỗ lực đầu tiên để xây dựng mạng PON gần với phạm vi phủ sóng của người tiêu dùng đối với công nghệ Ethernet được thực hiện vào năm 2000. Kiến trúc EPON đã trở thành nền tảng để phát triển các nguyên tắc mạng và đặc điểm kỹ thuật IEEE được giới thiệu như là tiêu chuẩn chính, trên cơ sở trong đó các giải pháp tổ chức mạng PON riêng biệt đã được phát triển. Ví dụ, công nghệ EFMC phục vụ cấu trúc liên kết điểm-điểm bằng cách sử dụng cặp đồng xoắn. Nhưng ngày nay hệ thống này thực tế không được sử dụng do chuyển đổi sang sợi quang. Thay vào đó, các công nghệ dựa trên ADSL vẫn là những lĩnh vực hứa hẹn hơn.
Ở dạng hiện đại, tiêu chuẩn EPON được thực hiện theo một số sơ đồ kết nối, nhưng điều kiện chính để thực hiện tiêu chuẩn này là sử dụng sợi quang. Ngoài việc áp dụng các cấu hình khác nhau, công nghệ kết nối PON chuẩn EPON còncung cấp cho việc sử dụng một số biến thể của bộ thu phát quang.
Tính năng kiến trúc GPON
Kiến trúc GPON cho phép triển khai các mạng truy cập dựa trên tiêu chuẩn APON. Trong quá trình tổ chức cơ sở hạ tầng, người ta thực hành tăng băng thông mạng, cũng như tạo điều kiện cho các ứng dụng truyền tải hiệu quả hơn. GPON là một cấu trúc khung có thể mở rộng cho phép phục vụ các thuê bao với tốc độ luồng thông tin lên đến 2,5 Gbps. Trong trường hợp này, dòng chảy ngược và xuôi có thể hoạt động cùng lúc và với các chế độ tốc độ khác nhau. Ngoài ra, mạng truy nhập trong cấu hình GPON có thể cung cấp bất kỳ sự đóng gói nào trong giao thức truyền tải đồng bộ bất kể dịch vụ nào. Nếu chỉ có thể phân chia băng tần tĩnh trong SDH, thì giao thức GFP mới trong cấu trúc GPON, đồng thời duy trì các đặc tính của khung SDH, giúp bạn có thể phân bổ băng tần động.
Ưu điểm của Công nghệ
Trong số các ưu điểm chính của sợi quang trong sơ đồ PON, không có liên kết trung gian giữa máy thu-phát trung tâm và thuê bao, tính kinh tế, dễ kết nối và dễ bảo trì. Ở một mức độ lớn, những lợi thế này là do sự tổ chức hợp lý của các mạng lưới. Ví dụ, kết nối Internet được cung cấp trực tiếp, do đó sự cố của một trong các thiết bị thuê bao liền kề không ảnh hưởng đến hoạt động của nó theo bất kỳ cách nào. Tất nhiên, mặc dù mảng người dùng được kết hợp bằng cách kết nối với một mô-đun trung tâm, từđiều này phụ thuộc vào chất lượng dịch vụ của tất cả các bên tham gia cơ sở hạ tầng. Riêng biệt, cần xem xét cấu trúc liên kết dạng cây của P2MP, tối ưu hóa các kênh quang học nhiều nhất có thể. Do sự phân bố kinh tế của các đường truyền nhận và truyền thông tin, cấu hình này đảm bảo hiệu quả của mạng, bất kể vị trí của các nút thuê bao. Đồng thời, người dùng mới được phép tham gia mà không có thay đổi cơ bản đối với cấu trúc hiện có.
Nhược điểm của mạng PON
Ứng dụng rộng rãi của công nghệ này vẫn còn bị cản trở bởi một số yếu tố đáng kể. Đầu tiên là sự phức tạp của hệ thống. Những lợi thế hoạt động của loại mạng này chỉ có thể đạt được nếu một dự án chất lượng cao được hoàn thành bước đầu, có tính đến nhiều sắc thái kỹ thuật. Đôi khi, lối thoát là công nghệ truy cập PON, cung cấp cho việc tổ chức một sơ đồ phân loại đơn giản. Nhưng trong trường hợp này, bạn nên chuẩn bị cho một nhược điểm khác - thiếu khả năng đặt trước.
Thử nghiệm mạng
Khi tất cả các giai đoạn phát triển ban đầu của sơ đồ mạng đã hoàn thành và các biện pháp kỹ thuật đã hoàn thành, các chuyên gia bắt đầu kiểm tra cơ sở hạ tầng. Một trong những chỉ số chính của một mạng hoạt động tốt là chỉ số suy giảm đường truyền. Máy kiểm tra quang học được sử dụng để phân tích kênh cho các khu vực có vấn đề. Tất cả các phép đo được thực hiện trên dòng hoạt động bằng cách sử dụng bộ ghép kênh và bộ lọc. Một mạng viễn thông lớn thường được kiểm tra bằng cách sử dụngmáy đo phản xạ quang học. Nhưng những thiết bị như vậy đòi hỏi người sử dụng phải được đào tạo đặc biệt, chưa kể đến thực tế là các nhóm chuyên gia phải xử lý việc giải thích các bản đồ phản xạ.
Kết
Đối với tất cả những thách thức của việc chuyển đổi sang công nghệ mới, các công ty viễn thông đang nhanh chóng áp dụng các giải pháp thực sự hiệu quả. Các hệ thống cáp quang vốn không đơn giản về thiết kế kỹ thuật cũng đang dần lan rộng, trong đó phải kể đến công nghệ PON. Ví dụ, Rostelecom đã bắt đầu giới thiệu các dịch vụ định dạng mới vào năm 2013. Cư dân của Vùng Leningrad là những người đầu tiên có quyền truy cập vào các khả năng của mạng quang PON. Điều thú vị nhất, nhà cung cấp dịch vụ đã cung cấp cho các làng bản địa phương cơ sở hạ tầng cáp quang. Trên thực tế, điều này cho phép người đăng ký không chỉ sử dụng liên lạc qua điện thoại với truy cập Internet mà còn kết nối với phát sóng truyền hình kỹ thuật số.
