Rozšírenie publika spotrebiteľov internetových služieb, a teda používateľov širokopásmových sietí, si vyžaduje zavedenie nových technológií. Zariadenia na prenos dát musia pravidelne zväčšovať šírku pásma komunikačných liniek, čo núti servisné spoločnosti aktualizovať dopravné informačné kanály. Okrem nárastu objemu prenášaných dát však existujú aj problémy iného druhu, ktoré sa prejavujú zvyšovaním nákladov na údržbu masívnejších sietí a rozširovaním okruhu potrieb koncových užívateľov. Jedným zo spôsobov kumulatívnej optimalizácie charakteristík telekomunikačných systémov je technológia PON, ktorá zároveň umožňuje šetriť potenciál sietí pre ďalšie rozširovanie ich výkonu a funkčnosti.
Technológia vlákien a PON
Nový vývoj uľahčuje technickú organizáciu a ďalšiu prevádzku sietí na prenos informácií, čo je však dosiahnuté najmä vďaka výhodám konvenčných optických vedení. Dokonca aj dnes, na pozadí zavádzania high-tech materiálov, pokračuje používanie kanálov postavených na starnúcich telefónnych pároch a zariadeniach xDSL. Je zrejmé, že prístupová sieť založená na takýchto prvkoch výrazne stráca účinnosť v porovnaní s vláknovo-koaxiálnymilinky, ktoré sa podľa dnešných štandardov tiež nedajú považovať za produktívne.
Optické vlákno je už dlho alternatívou k tradičným sieťam a bezdrôtovým komunikačným kanálom. Ak však v minulosti bolo kladenie takýchto káblov pre mnohé organizácie náročnou úlohou, dnes sú optické komponenty oveľa dostupnejšie. V skutočnosti sa vláknová optika predtým používala na obsluhu bežných účastníkov, vrátane použitia technológie Ethernet. Ďalšou etapou vývoja bola telekomunikačná sieť postavená na architektúre Micro-SDH, ktorá otvorila zásadne nové riešenia. Práve v tomto systéme našiel koncept PON sietí svoje uplatnenie.
Štandardizácia siete
Prvé pokusy o štandardizáciu technológie sa uskutočnili už v 90. rokoch, keď sa skupina telekomunikačných spoločností rozhodla uviesť do praxe myšlienku viacnásobného prístupu cez jediné pasívne optické vlákno. Výsledkom bolo, že organizácia dostala názov FSAN, ktorý združuje operátorov aj výrobcov sieťových zariadení. Hlavným cieľom FSAN bolo vytvoriť balík so všeobecnými odporúčaniami a požiadavkami na vývoj hardvéru PON tak, aby výrobcovia a poskytovatelia zariadení mohli spolupracovať v rovnakom segmente. K dnešnému dňu sú pasívne komunikačné linky založené na technológii PON organizované v súlade s normami ITU-T, ATM a ETSI.
Princíp siete
Hlavnou črtou myšlienky PON je, že infraštruktúra funguje na základe jedného modulu, ktorý je zodpovedný za funkciepríjem a prenos dát. Tento komponent sa nachádza v centrálnom uzle systému OLT a umožňuje obsluhovať informačných tokov viacerých účastníkov. Konečným prijímačom je zariadenie ONT, ktoré zasa funguje aj ako vysielač. Počet účastníckych bodov pripojených k centrálnemu prijímaciemu a vysielaciemu modulu závisí len od výkonu a maximálnej rýchlosti použitého zariadenia PON. Technológia v zásade neobmedzuje počet účastníkov siete, avšak pre optimálne využitie zdrojov vývojári telekomunikačných projektov stále kladú určité bariéry v súlade s konfiguráciou konkrétnej siete. Prenos informačného toku z centrálneho prijímacieho a vysielacieho modulu do účastníckeho zariadenia sa uskutočňuje pri vlnovej dĺžke 1550 nm. Naopak, spätné dátové toky zo spotrebiteľských zariadení do bodu OLT sa prenášajú pri vlnovej dĺžke približne 1310 nm. Tieto toky by sa mali posudzovať oddelene.
Dopredné a spätné toky
Vysiela sa hlavný (to znamená priamy) stream z modulu centrálnej siete. To znamená, že optické linky segmentujú celkový dátový tok zvýraznením polí adries. Každé účastnícke zariadenie teda „číta“iba informácie určené špeciálne pre neho. Tento princíp distribúcie dát možno nazvať demultiplexing.
Spätný tok zase využíva jednu linku na vysielanie údajov od všetkých účastníkov pripojených k sieti. Takto sa používa schéma viacnásobného kolaterálučasovo zdieľaný prístup. Aby sa eliminovala možnosť kríženia signálov z viacerých uzlov prijímača informácií, každé zariadenie účastníka má svoj vlastný individuálny rozvrh výmeny dát, upravený na oneskorenie. Toto je všeobecný princíp, ktorým je implementovaná technológia PON z hľadiska interakcie prijímacieho a vysielacieho modulu s koncovými užívateľmi. Konfigurácia rozloženia siete však môže mať rôzne topológie.
Topológia z bodu do bodu
V tomto prípade je použitý P2P systém, ktorý je možné vykonávať ako pre bežné štandardy, tak aj pre špeciálne projekty zahŕňajúce napríklad použitie optických zariadení. Z hľadiska bezpečnosti údajov o účastníckych bodoch poskytuje tento typ internetového pripojenia maximálnu možnú bezpečnosť pre takéto siete. Položenie optickej linky pre každého používateľa sa však vykonáva samostatne, takže náklady na organizáciu takýchto kanálov sa výrazne zvyšujú. V určitom zmysle to nie je všeobecná, ale individuálna sieť, hoci centrum, s ktorým účastnícky uzol spolupracuje, môže slúžiť aj iným používateľom. Vo všeobecnosti je tento prístup vhodný pre veľkých účastníkov, pre ktorých je bezpečnosť linky obzvlášť dôležitá.
Topológia prstenca
Táto schéma je založená na konfigurácii SDH a je najlepšie ju nasadiť v chrbticových sieťach. Optické linky kruhového typu sú naopak menej efektívne pri prevádzke prístupových sietí. Takže pri organizovaní mestskej diaľnice umiestnenieuzly sa počítajú vo fáze vývoja projektu, prístupové siete však neposkytujú možnosť vopred odhadnúť počet účastníckych uzlov.
V prípade náhodného dočasného a územného spojenia účastníkov môže byť vyzváňacia schéma oveľa komplikovanejšia. V praxi sa takéto konfigurácie často menia na prerušené obvody s mnohými vetvami. Stáva sa to vtedy, keď sa zavádzanie nových predplatiteľov uskutočňuje cez medzeru existujúcich segmentov. Napríklad v komunikačnom vedení môžu byť vytvorené slučky, ktoré sú kombinované v jednom drôte. V dôsledku toho sa objavujú „prerušené“káble, čo znižuje spoľahlivosť siete počas prevádzky.
Funkcie architektúry EPON
Prvé pokusy o vybudovanie siete PON blízku spotrebiteľskému pokrytiu ethernetovej technológii sa uskutočnili v roku 2000. Architektúra EPON sa stala platformou pre vývoj sieťových princípov a špecifikácia IEEE bola zavedená ako hlavný štandard na základe z ktorých boli vyvinuté samostatné riešenia na organizovanie sietí PON. Napríklad technológia EFMC slúžila topológii bod-bod pomocou krúteného medeného páru. Ale dnes sa tento systém prakticky nepoužíva kvôli prechodu na vláknovú optiku. Ako alternatíva sú technológie založené na ADSL stále sľubnejšími oblasťami.
Štandard EPON je vo svojej modernej podobe implementovaný podľa niekoľkých schém zapojenia, ale hlavnou podmienkou jeho implementácie je použitie vlákna. Okrem použitia rôznych konfigurácií, štandardná technológia pripojenia PON EPONumožňuje použitie niektorých variantov optických transceiverov.
Funkcie architektúry GPON
Architektúra GPON umožňuje implementáciu prístupových sietí založených na štandarde APON. V procese organizácie infraštruktúry sa praktizuje zvýšenie šírky pásma siete, ako aj vytvorenie podmienok pre efektívnejší prenos aplikácií. GPON je škálovateľná rámcová štruktúra, ktorá umožňuje obsluhovať účastníkov pri rýchlosti toku informácií až do 2,5 Gbps. V tomto prípade môžu spätné a dopredné toky fungovať v rovnakom režime a v rôznych režimoch rýchlosti. Okrem toho prístupová sieť v konfigurácii GPON môže poskytnúť akékoľvek zapuzdrenie v synchrónnom transportnom protokole bez ohľadu na službu. Ak je v SDH možné len statické delenie pásiem, potom nový protokol GFP v štruktúre GPON pri zachovaní charakteristík rámca SDH umožňuje dynamické prideľovanie pásiem.
Výhody technológie
Medzi hlavné výhody optických vlákien v schéme PON nie sú žiadne medzičlánky medzi centrálnym prijímačom-vysielačom a účastníkmi, hospodárnosť, jednoduchosť pripojenia a jednoduchá údržba. Tieto výhody sú do značnej miery spôsobené racionálnou organizáciou sietí. Napríklad internetové pripojenie je poskytované priamo, takže porucha jedného zo susedných účastníckych zariadení nijako neovplyvní jeho výkon. Aj keď sa pole používateľov samozrejme spája pripojením k jednému centrálnemu modulu, odčo závisí od kvality služieb pre všetkých účastníkov infraštruktúry. Samostatne stojí za zváženie stromová topológia P2MP, ktorá čo najviac optimalizuje optické kanály. Vďaka ekonomickej distribúcii liniek na príjem a prenos informácií táto konfigurácia zaisťuje efektívnosť siete bez ohľadu na umiestnenie účastníckych uzlov. Zároveň je povolený vstup novým používateľom bez zásadných zmien existujúcej štruktúry.
Nevýhody siete PON
Širokej aplikácii tejto technológie stále bráni niekoľko významných faktorov. Prvým je zložitosť systému. Prevádzkové výhody tohto typu siete možno dosiahnuť iba vtedy, ak sa na začiatku dokončí vysokokvalitný projekt, pričom sa zohľadnia mnohé technické nuansy. Niekedy je východiskom prístupová technológia PON, ktorá zabezpečuje organizáciu jednoduchej typologickej schémy. Ale v tomto prípade by ste sa mali pripraviť na ďalšiu nevýhodu - nedostatok možnosti rezervácie.
Testovanie siete
Po dokončení všetkých fáz počiatočného vývoja sieťovej schémy a dokončení technických opatrení odborníci začnú testovať infraštruktúru. Jedným z hlavných ukazovateľov dobre vykonanej siete je index útlmu linky. Optické testery sa používajú na analýzu kanála pre problémové oblasti. Všetky merania sa vykonávajú na aktívnej linke pomocou multiplexerov a filtrov. Veľká telekomunikačná sieť sa zvyčajne testuje pomocouoptické reflektometre. Takéto vybavenie si však vyžaduje špeciálne školenie od používateľov, nehovoriac o tom, že interpretáciou reflektogramov by sa mali zaoberať expertné skupiny.
Záver
Pre všetky výzvy migrácie na nové technológie telekomunikačné spoločnosti rýchlo prijímajú skutočne efektívne riešenia. Postupne sa rozširujú aj optické systémy, ktoré nie sú technicky jednoduché, medzi ktoré patrí aj technológia PON. Napríklad Rostelecom začal zavádzať nové formátové služby už v roku 2013. Obyvatelia Leningradskej oblasti ako prví získali prístup k možnostiam optických sietí PON. Čo je najzaujímavejšie, poskytovateľ služieb poskytol aj miestnym obciam optickú infraštruktúru. V praxi to predplatiteľom umožnilo využívať nielen telefónnu komunikáciu s prístupom na internet, ale aj pripojenie k digitálnemu televíznemu vysielaniu.
