Rozšíření publika spotřebitelů internetových služeb a v důsledku toho uživatelů širokopásmových sítí vyžaduje zavedení nových technologií. Zařízení pro přenos dat musí pravidelně zvyšovat šířku pásma komunikačních linek, což nutí servisní společnosti aktualizovat dopravní informační kanály. Kromě růstu objemu přenášených dat se však objevují i problémy jiného druhu, které se projevují ve zvýšení nákladů na údržbu masivnějších sítí a rozšiřování okruhu potřeb koncových uživatelů. Jedním ze způsobů kumulativní optimalizace vlastností telekomunikačních systémů je technologie PON, která také umožňuje šetřit potenciál sítí pro další rozšíření jejich výkonu a funkčnosti.
Technologie vláken a PON
Nový vývoj usnadňuje technickou organizaci a další provoz sítí pro přenos dat, ale toho je dosaženo především díky výhodám konvenčních optických linek. Dokonce i dnes, na pozadí zavádění high-tech materiálů, pokračuje používání kanálů postavených na stárnoucích telefonních párech a zařízeních xDSL. Je zřejmé, že přístupová síť založená na takových prvcích výrazně ztrácí na účinnosti ve srovnání s vlákny-koaxiálnímilinky, které také nelze podle dnešních měřítek považovat za něco produktivního.
Optické vlákno je již dlouho alternativou k tradičním sítím a bezdrátovým komunikačním kanálům. Jestliže však v minulosti bylo pokládání takových kabelů pro mnoho organizací zdrcujícím úkolem, dnes se optické komponenty staly mnohem dostupnějšími. Ve skutečnosti se vláknová optika dříve používala k obsluze běžných účastníků, včetně použití technologie Ethernet. Další etapou vývoje byla telekomunikační síť postavená na architektuře Micro-SDH, která otevřela zásadně nová řešení. Právě v tomto systému našel koncept sítí PON své uplatnění.
standardizace sítě
První pokusy o standardizaci technologie byly provedeny již v 90. letech, kdy se skupina telekomunikačních společností rozhodla uvést do praxe myšlenku vícenásobného přístupu přes jediné pasivní optické vlákno. V důsledku toho byla organizace pojmenována FSAN, sdružující operátory i výrobce síťových zařízení. Hlavním cílem FSAN bylo vytvořit balíček s obecnými doporučeními a požadavky na vývoj hardwaru PON tak, aby výrobci a poskytovatelé zařízení mohli spolupracovat ve stejném segmentu. K dnešnímu dni jsou pasivní komunikační linky založené na technologii PON organizovány v souladu se standardy ITU-T, ATM a ETSI.
Princip sítě
Hlavním rysem myšlenky PON je, že infrastruktura funguje na základě jediného modulu, který je zodpovědný za funkcepříjem a přenos dat. Tato komponenta je umístěna v centrálním uzlu systému OLT a umožňuje obsluhovat informační toky více účastníků. Konečným přijímačem je zařízení ONT, které zase funguje také jako vysílač. Počet účastnických bodů připojených k centrálnímu přijímacímu a vysílacímu modulu závisí pouze na výkonu a maximální rychlosti použitého zařízení PON. Technologie v zásadě neomezuje počet účastníků sítě, pro optimální využití zdrojů však vývojáři telekomunikačních projektů stále kladou určité bariéry v souladu s konfigurací konkrétní sítě. Přenos informačního toku z centrálního přijímacího-vysílacího modulu do účastnického zařízení se provádí na vlnové délce 1550 nm. Naopak zpětné datové toky ze spotřebitelských zařízení do bodu OLT jsou přenášeny na vlnové délce asi 1310 nm. Tyto toky je třeba posuzovat samostatně.
Dopředné a zpětné toky
Hlavní (tj. přímý) stream z modulu centrální sítě je vysílán. To znamená, že optické linky segmentují celkový datový tok zvýrazněním adresních polí. Každé účastnické zařízení tak „čte“pouze informace určené přímo jemu. Tento princip distribuce dat lze nazvat demultiplexováním.
Reverse stream využívá jednu linku k vysílání dat od všech účastníků připojených k síti. Takto se používá schéma vícenásobného zajištěníčasově sdílený přístup. Aby se eliminovala možnost křížení signálů z několika uzlů přijímače informací, má zařízení každého účastníka svůj vlastní individuální rozvrh pro výměnu dat, upravený pro zpoždění. Toto je obecný princip, kterým je implementována technologie PON z hlediska interakce přijímacího a vysílacího modulu s koncovými uživateli. Konfigurace rozložení sítě však může mít různé topologie.
Topologie point-to-point
V tomto případě je použit P2P systém, který lze provádět jak pro běžné standardy, tak pro speciální projekty zahrnující například použití optických zařízení. Z hlediska zabezpečení dat účastnických bodů poskytuje tento typ internetového připojení maximální možnou bezpečnost pro takové sítě. Položení optické linky pro každého uživatele se však provádí samostatně, takže náklady na organizaci takových kanálů se výrazně zvyšují. Nějakým způsobem se nejedná o obecnou, ale o individuální síť, i když centrum, se kterým spolupracuje účastnický uzel, může sloužit i dalším uživatelům. Obecně je tento přístup vhodný pro použití velkými odběrateli, pro které je zabezpečení linky obzvláště důležité.
Topologie prstence
Toto schéma je založeno na konfiguraci SDH a nejlépe se nasazuje v páteřních sítích. Optické linky kruhového typu jsou naopak méně efektivní při provozu přístupových sítí. Takže při organizování městské dálnice umístěníuzly se počítají ve fázi vývoje projektu, přístupové sítě však neposkytují příležitost odhadnout počet účastnických uzlů předem.
Za podmínky náhodného dočasného a územního připojení účastníků může být vyzváněcí schéma mnohem složitější. V praxi se takové konfigurace často mění v přerušené obvody s mnoha větvemi. K tomu dochází, když se zavedení nových předplatitelů provádí přes mezeru existujících segmentů. Například v komunikačním vedení mohou být vytvořeny smyčky, které jsou spojeny v jednom vodiči. V důsledku toho se objevují „přerušené“kabely, což snižuje spolehlivost sítě během provozu.
Funkce architektury EPON
První pokusy o vybudování sítě PON blízkou spotřebitelskému pokrytí technologii Ethernet byly provedeny v roce 2000. Architektura EPON se stala platformou pro vývoj síťových principů a jako hlavní standard byla zavedena specifikace IEEE na základě z nichž byla vyvinuta samostatná řešení pro organizaci sítí PON. Technologie EFMC například obsluhovala topologii point-to-point využívající kroucenou měděnou dvojlinku. Ale dnes se tento systém prakticky nepoužívá kvůli přechodu na vláknovou optiku. Alternativně jsou technologie založené na ADSL stále slibnějšími oblastmi.
Standard EPON je ve své moderní podobě implementován podle několika schémat připojení, ale hlavní podmínkou pro jeho implementaci je použití vlákna. Kromě použití různých konfigurací také technologie připojení PON standardu EPONumožňuje použití některých variant optických transceiverů.
Funkce architektury GPON
Architektura GPON umožňuje implementaci přístupových sítí založených na standardu APON. V procesu organizace infrastruktury se praktikuje zvýšení šířky pásma sítě a vytvoření podmínek pro efektivnější přenos aplikací. GPON je škálovatelná rámcová struktura, která umožňuje obsluhovat předplatitele rychlostí toku informací až 2,5 Gbps. V tomto případě mohou zpětné a dopředné toky fungovat jak ve stejném, tak v různých rychlostních režimech. Kromě toho může přístupová síť v konfiguraci GPON poskytovat jakékoli zapouzdření v synchronním transportním protokolu bez ohledu na službu. Pokud je v SDH možné pouze statické dělení pásem, pak nový protokol GFP ve struktuře GPON, při zachování charakteristik rámce SDH, umožňuje dynamicky přidělovat pásma.
Výhody technologie
Mezi hlavní výhody optických vláken ve schématu PON neexistují žádné mezičlánky mezi centrálním přijímačem-vysílačem a účastníky, hospodárnost, snadné připojení a snadná údržba. Tyto výhody jsou do značné míry dány racionální organizací sítí. Například internetové připojení je poskytováno přímo, takže výpadek jednoho ze sousedních účastnických zařízení nijak neovlivňuje jeho výkon. I když pole uživatelů je samozřejmě kombinováno připojením k jednomu centrálnímu modulu, odcož závisí na kvalitě služeb pro všechny účastníky infrastruktury. Samostatně stojí za zvážení stromové topologie P2MP, která optimalizuje optické kanály co nejvíce. Vzhledem k ekonomické distribuci linek pro příjem a vysílání informací zajišťuje tato konfigurace účinnost sítě bez ohledu na umístění účastnických uzlů. Zároveň je umožněn vstup novým uživatelům bez zásadních změn stávající struktury.
Nevýhody sítě PON
Široké uplatnění této technologie stále brání několik významných faktorů. První je složitost systému. Provozních výhod tohoto typu sítě lze dosáhnout pouze tehdy, pokud je zpočátku dokončen vysoce kvalitní projekt s přihlédnutím k mnoha technickým nuancím. Někdy je východiskem přístupová technologie PON, která zajišťuje organizaci jednoduchého typologického schématu. Ale v tomto případě byste se měli připravit na další nevýhodu - chybějící možnost rezervace.
Testování sítě
Po dokončení všech fází počátečního vývoje síťového schématu a dokončení technických opatření začnou specialisté testovat infrastrukturu. Jedním z hlavních ukazatelů dobře provedené sítě je index útlumu linky. Optické testery se používají k analýze kanálů pro problémové oblasti. Všechna měření jsou prováděna na aktivní lince pomocí multiplexerů a filtrů. Velká telekomunikační síť se obvykle testuje pomocíoptické reflektometry. Takové vybavení však vyžaduje speciální školení od uživatelů, nemluvě o tom, že interpretací reflektogramů by se měly zabývat expertní skupiny.
Závěr
Pro všechny výzvy migrace na nové technologie přijímají telekomunikační společnosti rychle skutečně efektivní řešení. Postupně se také rozšiřují optické systémy, které nejsou jednoduché v technickém provedení, mezi které patří i technologie PON. Rostelecom například začal zavádět nové formátové služby již v roce 2013. Obyvatelé Leningradské oblasti jako první získali přístup ke schopnostem optických sítí PON. Co je nejzajímavější, poskytovatel služeb poskytl i místním vesnicím infrastrukturu z optických vláken. V praxi to předplatitelům umožnilo využívat nejen telefonickou komunikaci s přístupem k internetu, ale také se připojit k digitálnímu televiznímu vysílání.
