L'ampliamento del pubblico dei consumatori di servizi Internet e, di conseguenza, degli utenti delle reti a banda larga richiede l'introduzione di nuove tecnologie. Gli impianti di trasmissione dati devono aumentare regolarmente la larghezza di banda delle linee di comunicazione, il che costringe le società di servizi ad aggiornare i canali di informazione sui trasporti. Ma, oltre alla crescita del volume dei dati trasmessi, ci sono anche problemi di diverso tipo, che si esprimono in un aumento dei costi per mantenere reti più massicce e ampliare la gamma di esigenze degli utenti finali. Uno dei modi di ottimizzazione cumulativa delle caratteristiche dei sistemi di telecomunicazione è la tecnologia PON, che consente anche di salvare il potenziale delle reti per un'ulteriore espansione della loro potenza e funzionalità.
Tecnologia Fibra e PON
Il nuovo sviluppo facilita l'organizzazione tecnica e l'ulteriore funzionamento delle reti di trasmissione dati di informazioni, ma ciò si ottiene in gran parte grazie ai vantaggi delle linee ottiche convenzionali. Ancora oggi, sullo sfondo dell'introduzione di materiali ad alto contenuto tecnologico, continua l'utilizzo di canali costruiti su vecchie coppie telefoniche e strutture xDSL. È ovvio che la rete di accesso basata su tali elementi perde significativamente in efficienza rispetto alla fibra coassialelinee, che non possono essere considerate come qualcosa di produttivo per gli standard odierni.
La fibra ottica è da tempo un' alternativa alle reti tradizionali e ai canali di comunicazione wireless. Ma se in passato la posa di tali cavi era un compito arduo per molte organizzazioni, oggi i componenti ottici sono diventati molto più convenienti. In re altà, la fibra ottica veniva utilizzata prima per servire gli abbonati ordinari, incluso l'utilizzo della tecnologia Ethernet. La fase successiva dello sviluppo è stata una rete di telecomunicazioni costruita sull'architettura Micro-SDH, che ha aperto soluzioni fondamentalmente nuove. È in questo sistema che il concetto di reti PON ha trovato la sua applicazione.
Standardizzazione della rete
I primi tentativi di standardizzazione della tecnologia risalgono agli anni '90, quando un gruppo di società di telecomunicazioni decise di mettere in pratica l'idea di accessi multipli su un'unica fibra ottica passiva. Di conseguenza, l'organizzazione è stata denominata FSAN, riunendo operatori e produttori di apparecchiature di rete. L'obiettivo principale di FSAN era creare un pacchetto con raccomandazioni e requisiti generali per lo sviluppo dell'hardware PON in modo che i produttori e i fornitori di apparecchiature possano lavorare insieme nello stesso segmento. Ad oggi le linee di comunicazione passive basate su tecnologia PON sono organizzate secondo gli standard ITU-T, ATM ed ETSI.
Principio di rete
La caratteristica principale dell'idea PON è che l'infrastruttura funziona sulla base di un unico modulo che è responsabile delle funzioniricevere e trasmettere dati. Tale componente si trova nel nodo centrale del sistema OLT e permette di servire più abbonati con flussi informativi. Il ricevitore finale è il dispositivo ONT, che a sua volta funge anche da trasmettitore. Il numero di punti abbonati collegati al modulo centrale di ricezione e trasmissione dipende solo dalla potenza e dalla velocità massima dell'apparecchiatura PON utilizzata. La tecnologia, in linea di principio, non limita il numero di partecipanti alla rete, tuttavia, per l'uso ottimale delle risorse, gli sviluppatori di progetti di telecomunicazione pongono ancora alcune barriere in base alla configurazione di una particolare rete. La trasmissione del flusso di informazioni dal modulo centrale di ricezione-trasmissione al dispositivo di abbonato avviene ad una lunghezza d'onda di 1550 nm. Al contrario, i flussi di dati inversi dai dispositivi di consumo al punto OLT vengono trasmessi a una lunghezza d'onda di circa 1310 nm. Questi flussi devono essere considerati separatamente.
Flussi diretti e inversi
Viene trasmesso il flusso principale (ovvero diretto) dal modulo di rete centrale. Ciò significa che le linee ottiche segmentano il flusso di dati complessivo evidenziando i campi degli indirizzi. Pertanto, ogni dispositivo dell'abbonato "legge" solo le informazioni destinate specificamente a lui. Questo principio di distribuzione dei dati può essere chiamato demultiplexing.
A sua volta, il flusso inverso utilizza una linea per trasmettere i dati di tutti gli abbonati collegati alla rete. Questo è il modo in cui viene utilizzato lo schema di garanzie multipleaccesso in multiproprietà. Per eliminare la possibilità di incrociare segnali provenienti da più nodi ricevitori di informazioni, il dispositivo di ciascun abbonato dispone di un proprio programma individuale per lo scambio di dati, regolato per il ritardo. Questo è il principio generale con cui viene implementata la tecnologia PON in termini di interazione del modulo ricevente-trasmittente con gli utenti finali. Tuttavia, la configurazione del layout di rete potrebbe avere topologie diverse.
Topologia punto a punto
In questo caso viene utilizzato un sistema P2P, eseguibile sia per standard comuni che per progetti speciali che prevedono, ad esempio, l'utilizzo di dispositivi ottici. In termini di sicurezza dei dati dei punti dell'abbonato, questo tipo di connessione Internet fornisce la massima sicurezza possibile per tali reti. Tuttavia, la posa di una linea ottica per ciascun utente viene eseguita separatamente, quindi il costo dell'organizzazione di tali canali aumenta notevolmente. In qualche modo, questa non è una rete generale, ma individuale, sebbene il centro con cui lavora il nodo dell'abbonato possa servire anche altri utenti. In generale, questo approccio è appropriato per l'uso da parte di abbonati di grandi dimensioni, per i quali la sicurezza della linea è particolarmente importante.
Topologia ad anello
Questo schema si basa sulla configurazione SDH ed è meglio implementato nelle reti backbone. Al contrario, le linee ottiche ad anello sono meno efficienti nel funzionamento delle reti di accesso. Quindi, quando si organizza un'autostrada cittadina, il posizionamentoi nodi vengono calcolati nella fase di sviluppo del progetto, tuttavia, le reti di accesso non offrono l'opportunità di stimare in anticipo il numero di nodi di abbonati.
A condizione di una connessione casuale temporanea e territoriale degli abbonati, lo schema dell'anello può essere molto più complicato. In pratica, tali configurazioni spesso si trasformano in circuiti interrotti con molti rami. Ciò accade quando l'introduzione di nuovi abbonati avviene attraverso il divario dei segmenti esistenti. Ad esempio, nella linea di comunicazione possono essere formati dei loop, che sono combinati in un filo. Di conseguenza, vengono visualizzati cavi "rotti", il che riduce l'affidabilità della rete durante il funzionamento.
Caratteristiche dell'architettura EPON
I primi tentativi di costruire una rete PON vicina alla copertura dei consumatori rispetto alla tecnologia Ethernet sono stati fatti nel 2000. L'architettura EPON è diventata la piattaforma per lo sviluppo dei principi di rete e la specifica IEEE è stata introdotta come standard principale, sulla base di cui sono state sviluppate soluzioni separate per l'organizzazione delle reti PON. La tecnologia EFMC, ad esempio, ha servito una topologia punto a punto utilizzando doppino di rame intrecciato. Ma oggi questo sistema non è praticamente utilizzato a causa del passaggio alla fibra ottica. In alternativa, le tecnologie basate su ADSL sono aree ancora più promettenti.
Nella sua forma moderna, lo standard EPON è implementato secondo diversi schemi di connessione, ma la condizione principale per la sua implementazione è l'uso della fibra. Oltre ad applicare diverse configurazioni, anche la tecnologia di connessione PON standard EPONprevede l'utilizzo di alcune varianti di ricetrasmettitori ottici.
Caratteristiche dell'architettura GPON
L'architettura GPON consente di implementare reti di accesso basate sullo standard APON. Nel processo di organizzazione dell'infrastruttura, si pratica per aumentare le larghezze di banda della rete, nonché per creare le condizioni per una trasmissione più efficiente delle applicazioni. GPON è una struttura frame scalabile che consente di servire gli abbonati con flussi di informazioni fino a 2,5 Gbps. In questo caso, i flussi inverso e in avanti possono funzionare sia alla stessa velocità che con modalità di velocità diverse. Inoltre, una rete di accesso in una configurazione GPON può fornire qualsiasi incapsulamento in un protocollo di trasporto sincrono indipendentemente dal servizio. Se in SDH è possibile solo la divisione statica delle bande, il nuovo protocollo GFP nella struttura GPON, pur mantenendo le caratteristiche del frame SDH, consente di allocare dinamicamente le bande.
Vantaggi della tecnologia
Tra i principali vantaggi delle fibre ottiche nello schema PON, non ci sono collegamenti intermedi tra ricevitore-trasmettitore centrale e abbonati, economia, facilità di connessione e facilità di manutenzione. In larga misura, questi vantaggi sono dovuti all'organizzazione razionale delle reti. Ad esempio, la connessione Internet è fornita direttamente, quindi il guasto di uno dei dispositivi adiacenti dell'abbonato non ne pregiudica in alcun modo le prestazioni. Sebbene la matrice di utenti sia, ovviamente, combinata collegandosi a un modulo centrale, dache dipende dalla qualità del servizio per tutti i partecipanti all'infrastruttura. Separatamente, vale la pena considerare la topologia ad albero di P2MP, che ottimizza il più possibile i canali ottici. Grazie alla distribuzione economica delle linee per la ricezione e la trasmissione delle informazioni, questa configurazione garantisce l'efficienza della rete, indipendentemente dalla posizione dei nodi dell'abbonato. Allo stesso tempo, i nuovi utenti possono entrare senza modifiche sostanziali alla struttura esistente.
Svantaggi della rete PON
L'ampia applicazione di questa tecnologia è ancora ostacolata da diversi fattori significativi. Il primo è la complessità del sistema. I vantaggi operativi di questo tipo di rete possono essere raggiunti solo se viene inizialmente completato un progetto di alta qualità, tenendo conto di molte sfumature tecniche. A volte la via d'uscita è la tecnologia di accesso PON, che prevede l'organizzazione di un semplice schema tipologico. Ma in questo caso, dovresti prepararti per un altro inconveniente: la mancanza della possibilità di prenotazione.
Test di rete
Quando tutte le fasi dello sviluppo iniziale dello schema di rete sono state completate e le misure tecniche sono state completate, gli specialisti iniziano a testare l'infrastruttura. Uno dei principali indicatori di una rete ben eseguita è l'indice di attenuazione della linea. I tester ottici vengono utilizzati per analizzare il canale per le aree problematiche. Tutte le misure vengono effettuate sulla linea attiva tramite multiplexer e filtri. Una grande rete di telecomunicazioni viene solitamente testata utilizzandoriflettometri ottici. Ma tali apparecchiature richiedono una formazione speciale da parte degli utenti, per non parlare del fatto che i gruppi di esperti dovrebbero occuparsi dell'interpretazione dei riflettogrammi.
Conclusione
Per tutte le sfide della migrazione alle nuove tecnologie, le società di telecomunicazioni stanno rapidamente adottando soluzioni veramente efficaci. Si stanno gradualmente diffondendo anche i sistemi in fibra ottica, che non sono semplici nella progettazione tecnica, che includono la tecnologia PON. Rostelecom, ad esempio, ha iniziato a introdurre nuovi servizi di formato nel 2013. I residenti della regione di Leningrado sono stati i primi ad avere accesso alle capacità delle reti ottiche PON. La cosa più interessante è che il fornitore di servizi ha fornito infrastrutture in fibra ottica anche ai villaggi locali. In pratica, ciò ha consentito agli abbonati di utilizzare non solo le comunicazioni telefoniche con accesso a Internet, ma anche di connettersi alle trasmissioni televisive digitali.
