การขยายกลุ่มเป้าหมายของผู้บริโภคบริการอินเทอร์เน็ต ดังนั้น ผู้ใช้เครือข่ายบรอดแบนด์จึงต้องมีการนำเทคโนโลยีใหม่มาใช้ สิ่งอำนวยความสะดวกในการรับส่งข้อมูลจะต้องเพิ่มแบนด์วิดท์ของสายการสื่อสารอย่างสม่ำเสมอ ซึ่งบังคับให้บริษัทที่ให้บริการอัปเดตช่องทางข้อมูลการขนส่ง แต่นอกเหนือจากการเติบโตของปริมาณข้อมูลที่ส่งแล้ว ยังมีปัญหาอีกประเภทหนึ่ง ซึ่งแสดงให้เห็นในการเพิ่มขึ้นของต้นทุนในการรักษาเครือข่ายที่ใหญ่ขึ้นและขยายขอบเขตความต้องการของผู้ใช้ปลายทาง วิธีหนึ่งในการเพิ่มประสิทธิภาพสะสมของคุณลักษณะของระบบโทรคมนาคมคือเทคโนโลยี PON ซึ่งช่วยให้คุณบันทึกศักยภาพของเครือข่ายเพื่อขยายพลังและฟังก์ชันการทำงานต่อไป
เทคโนโลยีไฟเบอร์และปอน
การพัฒนาใหม่อำนวยความสะดวกให้กับองค์กรด้านเทคนิคและการดำเนินงานเพิ่มเติมของเครือข่ายการรับส่งข้อมูล แต่สิ่งนี้ประสบความสำเร็จอย่างมากเนื่องจากข้อดีของสายออปติคัลทั่วไป แม้กระทั่งทุกวันนี้ เมื่อเทียบกับฉากหลังของการแนะนำวัสดุไฮเทคแล้ว การใช้ช่องสัญญาณที่สร้างจากคู่โทรศัพท์ที่ล้าสมัยและสิ่งอำนวยความสะดวก xDSL ยังคงดำเนินต่อไป เห็นได้ชัดว่าเครือข่ายการเข้าถึงที่ใช้องค์ประกอบดังกล่าวสูญเสียประสิทธิภาพของไฟเบอร์โคแอกเซียลอย่างมีนัยสำคัญซึ่งยังถือว่าไม่มีประสิทธิภาพตามมาตรฐานปัจจุบัน
ใยแก้วนำแสงเป็นทางเลือกแทนเครือข่ายแบบเดิมและช่องทางการสื่อสารไร้สายมาช้านาน แต่ถ้าในอดีตการวางสายเคเบิลเป็นงานที่หนักหนาสาหัสสำหรับหลายองค์กร ทุกวันนี้ส่วนประกอบทางแสงก็มีราคาที่ไม่แพงมาก อันที่จริงก่อนหน้านี้ไฟเบอร์ออปติกถูกใช้เพื่อให้บริการสมาชิกทั่วไปรวมถึงการใช้เทคโนโลยีอีเธอร์เน็ต ขั้นต่อไปของการพัฒนาคือเครือข่ายโทรคมนาคมที่สร้างขึ้นบนสถาปัตยกรรม Micro-SDH ซึ่งเปิดโซลูชั่นใหม่ที่เป็นพื้นฐาน อยู่ในระบบนี้ที่แนวคิดของเครือข่าย PON พบแอปพลิเคชัน
มาตรฐานเครือข่าย
ความพยายามครั้งแรกในการสร้างมาตรฐานของเทคโนโลยีเกิดขึ้นในปี 1990 เมื่อกลุ่มบริษัทโทรคมนาคมเริ่มนำแนวคิดเรื่องการเข้าถึงหลายทางผ่านใยแก้วนำแสงแบบพาสซีฟเพียงเส้นเดียว เป็นผลให้องค์กรได้รับการตั้งชื่อว่า FSAN ซึ่งรวบรวมทั้งผู้ปฏิบัติงานและผู้ผลิตอุปกรณ์เครือข่าย เป้าหมายหลักของ FSAN คือการสร้างแพ็คเกจพร้อมคำแนะนำทั่วไปและข้อกำหนดสำหรับการพัฒนาฮาร์ดแวร์ PON เพื่อให้ผู้ผลิตอุปกรณ์และผู้ให้บริการสามารถทำงานร่วมกันในส่วนเดียวกันได้ จนถึงปัจจุบัน สายการสื่อสารแบบพาสซีฟที่ใช้เทคโนโลยี PON ได้รับการจัดระเบียบตามมาตรฐาน ITU-T, ATM และ ETSI
หลักการของเครือข่าย
คุณสมบัติหลักของแนวคิด PON คือโครงสร้างพื้นฐานทำงานบนพื้นฐานของโมดูลเดียวที่รับผิดชอบการทำงานการรับและส่งข้อมูล ส่วนประกอบนี้อยู่ในโหนดกลางของระบบ OLT และอนุญาตให้ให้บริการสมาชิกหลายคนด้วยกระแสข้อมูล ตัวรับสัญญาณสุดท้ายคืออุปกรณ์ ONT ซึ่งในทางกลับกันก็ทำหน้าที่เป็นตัวส่งสัญญาณเช่นกัน จำนวนคะแนนสมาชิกที่เชื่อมต่อกับโมดูลรับและส่งสัญญาณส่วนกลางขึ้นอยู่กับกำลังและความเร็วสูงสุดของอุปกรณ์ PON ที่ใช้เท่านั้น โดยหลักการแล้ว เทคโนโลยีไม่ได้จำกัดจำนวนผู้เข้าร่วมเครือข่าย อย่างไรก็ตาม เพื่อการใช้ทรัพยากรอย่างเหมาะสมที่สุด ผู้พัฒนาโครงการโทรคมนาคมยังคงวางอุปสรรคบางประการตามการกำหนดค่าของเครือข่ายเฉพาะ การส่งกระแสข้อมูลจากโมดูลรับส่งสัญญาณส่วนกลางไปยังอุปกรณ์สมาชิกจะดำเนินการที่ความยาวคลื่น 1550 นาโนเมตร ในทางกลับกัน กระแสข้อมูลย้อนกลับจากอุปกรณ์ผู้บริโภคไปยังจุด OLT จะถูกส่งผ่านที่ความยาวคลื่นประมาณ 1310 นาโนเมตร ควรพิจารณาโฟลว์เหล่านี้แยกกัน
โฟลว์เดินหน้าและถอยหลัง
สตรีมหลัก (นั่นคือตรง) จากโมดูลเครือข่ายกลางกำลังออกอากาศ ซึ่งหมายความว่าเส้นออปติคัลแบ่งกลุ่มสตรีมข้อมูลโดยรวมโดยเน้นช่องที่อยู่ ดังนั้นอุปกรณ์สมาชิกแต่ละเครื่อง "อ่าน" เฉพาะข้อมูลที่มีไว้สำหรับเขาโดยเฉพาะ หลักการของการกระจายข้อมูลนี้สามารถเรียกว่าการแยกส่วนได้
ในทางกลับกัน สตรีมย้อนกลับใช้หนึ่งบรรทัดเพื่อออกอากาศข้อมูลจากสมาชิกทั้งหมดที่เชื่อมต่อกับเครือข่าย นี่คือวิธีการใช้แบบแผนหลักประกันพหุคูณการเข้าถึงแบบแบ่งเวลา เพื่อขจัดความเป็นไปได้ในการข้ามสัญญาณจากโหนดรับข้อมูลหลายโหนด อุปกรณ์ของผู้สมัครสมาชิกแต่ละรายจะมีกำหนดการของตนเองสำหรับการแลกเปลี่ยนข้อมูล ซึ่งปรับตามความล่าช้า นี่เป็นหลักการทั่วไปที่ใช้เทคโนโลยี PON ในแง่ของการทำงานร่วมกันของโมดูลรับส่งสัญญาณกับผู้ใช้ปลายทาง อย่างไรก็ตาม การกำหนดค่าโครงร่างเครือข่ายอาจมีโทโพโลยีที่แตกต่างกัน
โทโพโลยีแบบจุดต่อจุด
ในกรณีนี้ จะใช้ระบบ P2P ซึ่งสามารถทำได้ทั้งสำหรับมาตรฐานทั่วไปและสำหรับโครงการพิเศษที่เกี่ยวข้อง ตัวอย่างเช่น การใช้อุปกรณ์ออปติคัล ในแง่ของความปลอดภัยของข้อมูลสมาชิก การเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตประเภทนี้ให้ความปลอดภัยสูงสุดสำหรับเครือข่ายดังกล่าว อย่างไรก็ตาม การวางสายออปติคัลสำหรับผู้ใช้แต่ละคนจะดำเนินการแยกกัน ดังนั้นค่าใช้จ่ายในการจัดระเบียบช่องสัญญาณดังกล่าวจึงเพิ่มขึ้นอย่างมาก ในทางใดทางหนึ่ง นี่ไม่ใช่เครือข่ายทั่วไป แต่เป็นเครือข่ายส่วนบุคคล แม้ว่าศูนย์กลางที่โหนดสมาชิกทำงานก็สามารถให้บริการผู้ใช้รายอื่นได้เช่นกัน โดยทั่วไป แนวทางนี้เหมาะสำหรับสมาชิกรายใหญ่ ซึ่งความปลอดภัยในไลน์มีความสำคัญเป็นพิเศษ
โทโพโลยีวงแหวน
รูปแบบนี้อิงตามการกำหนดค่า SDH และใช้งานได้ดีที่สุดในเครือข่ายแกนหลัก ในทางกลับกัน สายออปติคัลชนิดวงแหวนมีประสิทธิภาพน้อยกว่าในการทำงานของเครือข่ายการเข้าถึง ดังนั้นเมื่อจัดทางหลวงเมืองการจัดวางโหนดจะถูกคำนวณในขั้นตอนการพัฒนาโครงการ อย่างไรก็ตาม เครือข่ายการเข้าถึงไม่ได้ให้โอกาสในการประเมินจำนวนโหนดสมาชิกล่วงหน้า
ภายใต้เงื่อนไขของการสุ่มการเชื่อมต่อชั่วคราวและอาณาเขตของสมาชิก รูปแบบเสียงกริ่งอาจซับซ้อนกว่ามาก ในทางปฏิบัติ การกำหนดค่าดังกล่าวมักจะกลายเป็นวงจรขาดที่มีหลายสาขา สิ่งนี้จะเกิดขึ้นเมื่อมีการแนะนำสมาชิกใหม่ผ่านช่องว่างของกลุ่มที่มีอยู่ ตัวอย่างเช่น ลูปสามารถเกิดขึ้นได้ในสายสื่อสาร ซึ่งรวมกันเป็นเส้นเดียว ส่งผลให้สายเคเบิล "ขาด" ปรากฏขึ้น ซึ่งลดความน่าเชื่อถือของเครือข่ายระหว่างการทำงาน
คุณสมบัติสถาปัตยกรรม EPON
ความพยายามครั้งแรกในการสร้างเครือข่าย PON ที่ใกล้ชิดกับเทคโนโลยีอีเทอร์เน็ตของผู้บริโภคเกิดขึ้นในปี 2543 สถาปัตยกรรม EPON ได้กลายเป็นแพลตฟอร์มสำหรับการพัฒนาหลักการของเครือข่าย และข้อกำหนด IEEE ถูกนำมาใช้เป็นมาตรฐานหลักบนพื้นฐาน ซึ่งมีการพัฒนาโซลูชันแยกต่างหากสำหรับการจัดระเบียบเครือข่าย PON ตัวอย่างเช่น เทคโนโลยี EFMC ให้บริการโทโพโลยีแบบจุดต่อจุดโดยใช้คู่ทองแดงบิด แต่วันนี้ระบบนี้ไม่ได้ใช้งานจริงเนื่องจากการเปลี่ยนไปใช้ใยแก้วนำแสง อีกทางเลือกหนึ่งคือเทคโนโลยีที่ใช้ ADSL ยังคงเป็นพื้นที่ที่มีแนวโน้มมากกว่า
ในรูปแบบที่ทันสมัย มาตรฐาน EPON ถูกนำมาใช้ตามรูปแบบการเชื่อมต่อหลายแบบ แต่เงื่อนไขหลักสำหรับการใช้งานคือการใช้ไฟเบอร์ นอกเหนือจากการใช้การกำหนดค่าที่แตกต่างกัน เทคโนโลยีการเชื่อมต่อ PON มาตรฐานของ EPON ยังจัดให้มีการใช้ตัวรับส่งสัญญาณแสงบางรุ่น
คุณสมบัติสถาปัตยกรรม GPON
สถาปัตยกรรม GPON อนุญาตให้ใช้เครือข่ายการเข้าถึงตามมาตรฐาน APON ในกระบวนการจัดระเบียบโครงสร้างพื้นฐาน มีการฝึกปฏิบัติเพื่อเพิ่มแบนด์วิดท์เครือข่าย ตลอดจนสร้างเงื่อนไขสำหรับการส่งแอปพลิเคชันที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น GPON เป็นโครงสร้างเฟรมที่ปรับขนาดได้ซึ่งอนุญาตให้ให้บริการสมาชิกที่อัตราการไหลของข้อมูลสูงถึง 2.5 Gbps ในกรณีนี้ โฟลว์ถอยหลังและโฟลว์เดินหน้าสามารถทำงานได้ทั้งในโหมดเดียวกันและโหมดความเร็วที่ต่างกัน นอกจากนี้ เครือข่ายการเข้าถึงในการกำหนดค่า GPON สามารถจัดเตรียมการห่อหุ้มใดๆ ในโปรโตคอลการขนส่งแบบซิงโครนัสโดยไม่คำนึงถึงบริการ หากทำได้เฉพาะการแบ่งแบนด์แบบคงที่ใน SDH ดังนั้นโปรโตคอล GFP ใหม่ในโครงสร้าง GPON ในขณะที่ยังคงคุณลักษณะของเฟรม SDH เอาไว้ ทำให้สามารถจัดสรรแบนด์แบบไดนามิกได้
ข้อดีของเทคโนโลยี
ข้อดีหลักของใยแก้วนำแสงในโครงการ PON ไม่มีการเชื่อมโยงระหว่างตัวรับส่งสัญญาณกลางกับสมาชิก เศรษฐกิจ ความง่ายในการเชื่อมต่อ และความง่ายในการบำรุงรักษา ข้อดีเหล่านี้ส่วนใหญ่เกิดจากการจัดระเบียบเครือข่ายอย่างมีเหตุผล ตัวอย่างเช่น มีการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตโดยตรง ดังนั้นความล้มเหลวของอุปกรณ์สมาชิกที่อยู่ติดกันตัวใดตัวหนึ่งจะไม่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงานในทางใดทางหนึ่ง แม้ว่าอาร์เรย์ของผู้ใช้จะรวมกันโดยการเชื่อมต่อกับโมดูลกลางหนึ่งโมดูลจากซึ่งขึ้นอยู่กับคุณภาพของบริการสำหรับผู้เข้าร่วมโครงสร้างพื้นฐานทั้งหมด นอกจากนี้ ควรพิจารณาโทโพโลยีที่เหมือนต้นไม้ของ P2MP ซึ่งปรับช่องสัญญาณออปติคัลให้เหมาะสมที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เนื่องจากการกระจายสายที่ประหยัดสำหรับรับและส่งข้อมูล การกำหนดค่านี้ช่วยให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพของเครือข่าย โดยไม่คำนึงถึงตำแหน่งของโหนดสมาชิก ในขณะเดียวกัน ผู้ใช้ใหม่จะได้รับอนุญาตให้เข้ามาโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงพื้นฐานในโครงสร้างที่มีอยู่
ข้อเสียของเครือข่าย PON
การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีนี้อย่างกว้างขวางยังคงถูกขัดขวางจากปัจจัยสำคัญหลายประการ ประการแรกคือความซับซ้อนของระบบ ข้อได้เปรียบในการดำเนินงานของเครือข่ายประเภทนี้จะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อโครงการคุณภาพสูงเสร็จสิ้นในตอนแรก โดยคำนึงถึงความแตกต่างทางเทคนิคหลายประการ บางครั้งทางออกคือเทคโนโลยีการเข้าถึง PON ซึ่งจัดเตรียมไว้สำหรับการจัดรูปแบบการจัดประเภทอย่างง่าย แต่ในกรณีนี้คุณควรเตรียมพร้อมสำหรับข้อเสียเปรียบอื่น - ขาดความเป็นไปได้ในการจอง
ทดสอบเครือข่าย
เมื่อทุกขั้นตอนของการพัฒนาเบื้องต้นของโครงร่างเครือข่ายเสร็จสมบูรณ์และมาตรการทางเทคนิคเสร็จสิ้น ผู้เชี่ยวชาญจะเริ่มทดสอบโครงสร้างพื้นฐาน หนึ่งในตัวบ่งชี้หลักของเครือข่ายที่มีการดำเนินการอย่างดีคือดัชนีการลดทอนของสาย เครื่องทดสอบเชิงแสงใช้ในการวิเคราะห์ช่องสัญญาณสำหรับพื้นที่ที่มีปัญหา การวัดทั้งหมดทำบนสายที่ใช้งานโดยใช้มัลติเพล็กเซอร์และตัวกรอง เครือข่ายโทรคมนาคมขนาดใหญ่มักจะทดสอบโดยใช้เครื่องวัดแสงสะท้อน แต่อุปกรณ์ดังกล่าวต้องการการฝึกอบรมพิเศษจากผู้ใช้ ไม่ต้องพูดถึงข้อเท็จจริงที่ว่ากลุ่มผู้เชี่ยวชาญควรจัดการกับการตีความสะท้อนแสง
สรุป
สำหรับความท้าทายของการโยกย้ายไปสู่เทคโนโลยีใหม่ บริษัทโทรคมนาคมกำลังนำโซลูชันที่มีประสิทธิภาพอย่างแท้จริงมาใช้อย่างรวดเร็ว ระบบไฟเบอร์ออปติกซึ่งไม่ง่ายในการออกแบบทางเทคนิคก็ค่อยๆ แพร่กระจายไป ซึ่งรวมถึงเทคโนโลยี PON ตัวอย่างเช่น Rostelecom เริ่มแนะนำบริการรูปแบบใหม่ในปี 2556 ผู้อยู่อาศัยในเขตเลนินกราดเป็นคนแรกที่เข้าถึงความสามารถของเครือข่ายออปติคัล PON สิ่งที่น่าสนใจที่สุดคือผู้ให้บริการได้จัดเตรียมโครงสร้างพื้นฐานใยแก้วนำแสงให้กับหมู่บ้านในท้องถิ่น ในทางปฏิบัติ สิ่งนี้ทำให้สมาชิกสามารถใช้การสื่อสารทางโทรศัพท์กับอินเทอร์เน็ตได้ไม่เพียงเท่านั้น แต่ยังเชื่อมต่อกับการแพร่ภาพโทรทัศน์ระบบดิจิตอล
