توسيع جمهور مستهلكي خدمات الإنترنت ، وبالتالي ، يتطلب مستخدمو شبكات النطاق العريض إدخال تقنيات جديدة. يجب أن تزيد مرافق نقل البيانات بشكل منتظم من عرض النطاق الترددي لخطوط الاتصال ، مما يجبر شركات الخدمة على تحديث قنوات معلومات النقل. ولكن بالإضافة إلى النمو في حجم البيانات المرسلة ، هناك أيضًا مشكلات من نوع مختلف ، يتم التعبير عنها في زيادة تكلفة صيانة شبكات أكثر ضخامة وتوسيع نطاق احتياجات المستخدم النهائي. إحدى طرق التحسين التراكمي لخصائص أنظمة الاتصالات هي تقنية PON ، والتي تتيح لك أيضًا توفير إمكانات الشبكات لمزيد من التوسع في قوتها ووظائفها.
تقنية الألياف و PON
التطوير الجديد يسهل التنظيم الفني والتشغيل الإضافي لشبكات نقل بيانات المعلومات ، ولكن هذا يتحقق إلى حد كبير بسبب مزايا الخطوط البصرية التقليدية. حتى اليوم ، على خلفية إدخال المواد عالية التقنية ، يستمر استخدام القنوات المبنية على أزواج الهواتف القديمة ومرافق xDSL. من الواضح أن شبكة الوصول القائمة على هذه العناصر تفقد بشكل كبير الكفاءة في الألياف المحوريةالخطوط ، والتي لا يمكن اعتبارها أيضًا شيئًا منتجًا وفقًا لمعايير اليوم.
لطالما كانت الألياف الضوئية بديلاً للشبكات التقليدية وقنوات الاتصال اللاسلكية. ولكن إذا كان وضع مثل هذه الكابلات في الماضي مهمة شاقة للعديد من المؤسسات ، فقد أصبحت المكونات الضوئية اليوم أكثر تكلفة. في الواقع ، تم استخدام الألياف البصرية من قبل لخدمة المشتركين العاديين ، بما في ذلك استخدام تقنية Ethernet. كانت المرحلة التالية من التطوير عبارة عن شبكة اتصالات مبنية على بنية Micro-SDH ، والتي فتحت حلولًا جديدة بشكل أساسي. في هذا النظام وجد مفهوم شبكات PON تطبيقه.
توحيد الشبكة
تم إجراء المحاولات الأولى لتوحيد التكنولوجيا في التسعينيات ، عندما شرعت مجموعة من شركات الاتصالات في تطبيق فكرة الوصول المتعدد عبر ليف ضوئي منفعل واحد. نتيجة لذلك ، تم تسمية المنظمة باسم FSAN ، حيث تجمع بين مشغلي ومصنعي معدات الشبكة. كان الهدف الرئيسي لـ FSAN هو إنشاء حزمة بها توصيات ومتطلبات عامة لتطوير أجهزة PON بحيث يمكن لمصنعي المعدات ومقدميها العمل معًا في نفس القطاع. حتى الآن ، يتم تنظيم خطوط الاتصال المنفعل القائمة على تقنية PON وفقًا لمعايير ITU-T و ATM و ETSI.
مبدأ الشبكة
الميزة الرئيسية لفكرة PON هي أن البنية التحتية تعمل على أساس وحدة واحدة مسؤولة عن الوظائفاستقبال ونقل البيانات. يقع هذا المكون في العقدة المركزية لنظام OLT ويسمح بخدمة مشتركين متعددين بتدفق المعلومات. المستقبل النهائي هو جهاز ONT ، والذي بدوره يعمل أيضًا كجهاز إرسال. يعتمد عدد نقاط المشتركين المتصلة بوحدة الاستقبال والإرسال المركزية فقط على الطاقة والسرعة القصوى لجهاز PON المستخدم. لا تحد التكنولوجيا ، من حيث المبدأ ، من عدد المشاركين في الشبكة ، ومع ذلك ، من أجل الاستخدام الأمثل للموارد ، لا يزال مطورو مشاريع الاتصالات يضعون حواجز معينة وفقًا لتشكيل شبكة معينة. يتم نقل تدفق المعلومات من وحدة الإرسال المركزية للاستقبال إلى جهاز المشترك بطول موجة يبلغ 1550 نانومتر. على العكس من ذلك ، يتم إرسال تدفقات البيانات العكسية من الأجهزة الاستهلاكية إلى نقطة OLT بطول موجة يبلغ حوالي 1310 نانومتر. يجب النظر في هذه التدفقات بشكل منفصل.
التدفقات الأمامية والعكسية
يتم بث الدفق الرئيسي (أي المباشر) من وحدة الشبكة المركزية. هذا يعني أن الخطوط الضوئية تقسم تدفق البيانات الكلي عن طريق تمييز حقول العنوان. وبالتالي ، فإن كل جهاز مشترك "يقرأ" فقط المعلومات المخصصة له. يمكن تسمية مبدأ توزيع البيانات هذا بإزالة تعدد الإرسال.
بدوره ، يستخدم الدفق العكسي خطًا واحدًا لبث البيانات من جميع المشتركين المتصلين بالشبكة. هذه هي الطريقة التي يتم بها استخدام نظام الضمانات المتعددةالوصول المشترك الوقت. للتخلص من إمكانية عبور الإشارات من عدة عقد لمستقبل المعلومات ، يكون لكل جهاز مشترك جدوله الفردي الخاص لتبادل البيانات ، والمعدَّل للتأخير. هذا هو المبدأ العام الذي يتم من خلاله تنفيذ تقنية PON من حيث تفاعل وحدة الإرسال والاستقبال مع المستخدمين النهائيين. ومع ذلك ، قد يكون لتكوين تخطيط الشبكة طبولوجيا مختلفة.
طوبولوجيا من نقطة إلى نقطة
في هذه الحالة ، يتم استخدام نظام P2P ، والذي يمكن تنفيذه لكل من المعايير المشتركة والمشاريع الخاصة التي تتضمن ، على سبيل المثال ، استخدام الأجهزة البصرية. فيما يتعلق بأمان بيانات نقطة المشترك ، يوفر هذا النوع من الاتصال بالإنترنت أقصى قدر ممكن من الأمان لهذه الشبكات. ومع ذلك ، فإن وضع خط بصري لكل مستخدم يتم بشكل منفصل ، وبالتالي فإن تكلفة تنظيم هذه القنوات تزداد بشكل كبير. بطريقة ما ، هذه ليست شبكة عامة ، ولكنها شبكة فردية ، على الرغم من أن المركز الذي تعمل به عقدة المشترك يمكن أيضًا أن يخدم مستخدمين آخرين. بشكل عام ، هذا الأسلوب مناسب للاستخدام من قبل عدد كبير من المشتركين ، والذين يعتبر أمن الخط مهمًا بشكل خاص.
طوبولوجيا الحلقة
يعتمد هذا المخطط على تكوين SDH ويتم نشره بشكل أفضل في شبكات العمود الفقري. على العكس من ذلك ، فإن الخطوط الضوئية من النوع الحلقي أقل كفاءة في تشغيل شبكات الوصول. لذلك ، عند تنظيم طريق سريع بالمدينة ، يتم التنسيبيتم حساب العقد في مرحلة تطوير المشروع ، ومع ذلك ، لا توفر شبكات الوصول فرصة لتقدير عدد عقد المشترك مسبقًا.
في ظل حالة الاتصال العشوائي المؤقت والإقليمي للمشتركين ، يمكن أن يكون مخطط الحلقات أكثر تعقيدًا. في الممارسة العملية ، غالبًا ما تتحول هذه التكوينات إلى دوائر متقطعة لها العديد من الفروع. يحدث هذا عندما يتم إدخال مشتركين جدد من خلال فجوة القطاعات الحالية. على سبيل المثال ، يمكن تشكيل حلقات في خط الاتصال ، والتي يتم دمجها في سلك واحد. نتيجة لذلك ، تظهر الكابلات "معطلة" ، مما يقلل من موثوقية الشبكة أثناء التشغيل.
ميزات العمارة EPON
تم إجراء المحاولات الأولى لبناء شبكة PON قريبة من تغطية المستهلك لتقنية Ethernet في عام 2000. وأصبحت بنية EPON هي النظام الأساسي لتطوير مبادئ الشبكات ، وتم تقديم مواصفات IEEE كمعيار رئيسي ، على أساس والتي تم تطوير حلول منفصلة منها لتنظيم شبكات PON. على سبيل المثال ، خدمت تقنية EFMC طوبولوجيا من نقطة إلى نقطة باستخدام زوج نحاسي ملتوي. لكن اليوم لا يتم استخدام هذا النظام عمليًا بسبب الانتقال إلى الألياف البصرية. كبديل ، لا تزال التقنيات المعتمدة على ADSL مجالات واعدة.
في شكله الحديث ، يتم تنفيذ معيار EPON وفقًا لعدة مخططات توصيل ، لكن الشرط الرئيسي لتنفيذه هو استخدام الألياف. بالإضافة إلى تطبيق تكوينات مختلفة ، تقنية توصيل PON القياسية EPON أيضًاينص على استخدام بعض المتغيرات من أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية.
ميزات بنية GPON
تسمح بنية GPON بتنفيذ شبكات الوصول بناءً على معيار APON. في عملية تنظيم البنية التحتية ، تتم ممارسة زيادة عرض النطاق الترددي للشبكة ، فضلاً عن تهيئة الظروف لنقل التطبيقات بشكل أكثر كفاءة. GPON عبارة عن بنية إطار قابلة للتطوير تتيح خدمة المشتركين بمعدلات تدفق معلومات تصل إلى 2.5 جيجابت في الثانية. في هذه الحالة ، يمكن أن يعمل التدفقات العكسية والأمامية في نفس الوقت وبأوضاع سرعة مختلفة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن لشبكة الوصول في تكوين GPON توفير أي تغليف في بروتوكول نقل متزامن بغض النظر عن الخدمة. إذا كان تقسيم النطاق الثابت فقط ممكنًا في SDH ، فإن بروتوكول GFP الجديد في بنية GPON ، مع الحفاظ على خصائص إطار SDH ، يجعل من الممكن تخصيص النطاقات ديناميكيًا.
مزايا التكنولوجيا
من بين المزايا الرئيسية للألياف الضوئية في مخطط PON ، لا توجد روابط وسيطة بين جهاز الإرسال والاستقبال المركزي والمشتركين والاقتصاد وسهولة الاتصال وسهولة الصيانة. تعود هذه المزايا إلى حد كبير إلى التنظيم العقلاني للشبكات. على سبيل المثال ، يتم توفير الاتصال بالإنترنت بشكل مباشر ، وبالتالي فإن فشل أحد أجهزة المشترك المجاورة لا يؤثر على أدائه بأي شكل من الأشكال. على الرغم من أن مجموعة المستخدمين ، بالطبع ، يتم دمجها عن طريق الاتصال بوحدة مركزية واحدة ، منالتي تعتمد على جودة الخدمة لجميع المشاركين في البنية التحتية. بشكل منفصل ، يجدر النظر في الطوبولوجيا الشبيهة بالشجرة لـ P2MP ، والتي تعمل على تحسين القنوات الضوئية قدر الإمكان. نظرًا للتوزيع الاقتصادي للخطوط لتلقي المعلومات وإرسالها ، يضمن هذا التكوين كفاءة الشبكة ، بغض النظر عن موقع عقد المشترك. في الوقت نفسه ، يُسمح للمستخدمين الجدد بالدخول دون إجراء تغييرات أساسية على الهيكل الحالي.
عيوب شبكة PON
التطبيق الواسع لهذه التكنولوجيا لا يزال يعوقه عدة عوامل مهمة. الأول هو تعقيد النظام. لا يمكن تحقيق المزايا التشغيلية لهذا النوع من الشبكات إلا إذا تم الانتهاء في البداية من مشروع عالي الجودة ، مع مراعاة العديد من الفروق التقنية. في بعض الأحيان يكون المخرج هو تقنية الوصول إلى PON ، والتي توفر تنظيم مخطط تصنيفي بسيط. لكن في هذه الحالة ، يجب أن تستعد لعيب آخر - عدم إمكانية الحجز.
اختبار الشبكة
عند اكتمال جميع مراحل التطوير الأولي لمخطط الشبكة والانتهاء من الإجراءات الفنية ، يبدأ المتخصصون في اختبار البنية التحتية. يعد مؤشر توهين الخط أحد المؤشرات الرئيسية لشبكة جيدة التنفيذ. تُستخدم أجهزة اختبار بصرية لتحليل القناة بحثًا عن مناطق المشكلات. يتم إجراء جميع القياسات على الخط النشط باستخدام معددات الإرسال والمرشحات. عادة ما يتم اختبار شبكة اتصالات كبيرة باستخدامأجهزة قياس الانعكاس البصري. لكن مثل هذه المعدات تتطلب تدريبًا خاصًا من المستخدمين ، ناهيك عن حقيقة أن مجموعات الخبراء يجب أن تتعامل مع تفسير الرسوم الانعكاسية.
الخلاصة
بالنسبة لجميع تحديات الانتقال إلى التقنيات الجديدة ، تتبنى شركات الاتصالات بسرعة حلولاً فعالة حقًا. تنتشر أنظمة الألياف الضوئية ، التي ليست بسيطة في التصميم الفني ، تدريجيًا أيضًا ، والتي تشمل تقنية PON. بدأت Rostelecom ، على سبيل المثال ، في تقديم خدمات تنسيق جديدة في عام 2013. كان سكان منطقة لينينغراد أول من تمكن من الوصول إلى إمكانات شبكات PON الضوئية. والأمر الأكثر إثارة للاهتمام هو أن مزود الخدمة زود القرى المحلية بالبنية التحتية للألياف الضوئية. في الممارسة العملية ، سمح هذا للمشتركين باستخدام ليس فقط الاتصالات الهاتفية مع الوصول إلى الإنترنت ، ولكن أيضًا الاتصال بالبث التلفزيوني الرقمي.
