Ampliar a audiência de consumidores de serviços de Internet e, consequentemente, usuários de redes de banda larga exige a introdução de novas tecnologias. As instalações de transmissão de dados devem aumentar regularmente a largura de banda das linhas de comunicação, o que obriga as empresas de serviços a atualizar os canais de informação de transporte. Mas, além do crescimento do volume de dados transmitidos, há também problemas de outro tipo, que se expressam no aumento do custo de manutenção de redes mais massivas e na ampliação do leque de necessidades do usuário final. Uma das formas de otimização cumulativa das características dos sistemas de telecomunicações é a tecnologia PON, que também permite economizar o potencial das redes para maior expansão de sua potência e funcionalidade.
Tecnologia de fibra e PON
O novo desenvolvimento facilita a organização técnica e posterior operação das redes de transmissão de dados de informação, mas isso é alcançado em grande parte devido às vantagens das linhas ópticas convencionais. Ainda hoje, tendo como pano de fundo a introdução de materiais de alta tecnologia, continua o uso de canais construídos em pares de telefones antigos e instalações xDSL. É óbvio que a rede de acesso baseada em tais elementos perde significativamente em eficiência para fibra coaxial.linhas, o que também não pode ser considerado algo produtivo pelos padrões atuais.
A fibra óptica tem sido uma alternativa às redes tradicionais e canais de comunicação sem fio. Mas se no passado colocar esses cabos era uma tarefa esmagadora para muitas organizações, hoje os componentes ópticos tornaram-se muito mais acessíveis. Na verdade, a fibra óptica era usada antes para atender assinantes comuns, inclusive usando a tecnologia Ethernet. O próximo estágio de desenvolvimento foi uma rede de telecomunicações construída na arquitetura Micro-SDH, que abriu soluções fundamentalmente novas. Foi neste sistema que o conceito de redes PON encontrou sua aplicação.
Padronização de rede
As primeiras tentativas de padronização da tecnologia foram feitas na década de 1990, quando um grupo de empresas de telecomunicações se propôs a colocar em prática a ideia de acesso múltiplo em uma única fibra óptica passiva. Como resultado, a organização recebeu o nome de FSAN, reunindo operadoras e fabricantes de equipamentos de rede. O principal objetivo da FSAN foi criar um pacote com recomendações e requisitos gerais para o desenvolvimento de hardware PON para que fabricantes e fornecedores de equipamentos possam trabalhar juntos em um mesmo segmento. Até o momento, as linhas de comunicação passivas baseadas na tecnologia PON são organizadas de acordo com os padrões ITU-T, ATM e ETSI.
Princípio de rede
A principal característica da ideia PON é que a infraestrutura funciona com base em um único módulo que é responsável pelas funçõesreceber e transmitir dados. Este componente está localizado no nó central do sistema OLT e permite atender vários assinantes com fluxos de informações. O receptor final é o dispositivo ONT, que, por sua vez, também atua como transmissor. O número de pontos de assinante conectados ao módulo central de recepção e transmissão depende apenas da potência e velocidade máxima do equipamento PON utilizado. A tecnologia, a princípio, não limita o número de participantes da rede, porém, para o uso otimizado dos recursos, os desenvolvedores de projetos de telecomunicações ainda colocam certas barreiras de acordo com a configuração de uma determinada rede. A transmissão do fluxo de informação do módulo de recepção-transmissão central para o dispositivo de assinante é realizada em um comprimento de onda de 1550 nm. Por outro lado, os fluxos de dados reversos dos dispositivos do consumidor para o ponto OLT são transmitidos em um comprimento de onda de cerca de 1310 nm. Esses fluxos devem ser considerados separadamente.
Fluxos diretos e reversos
O fluxo principal (ou seja, direto) do módulo de rede central é transmitido. Isso significa que as linhas ópticas segmentam o fluxo de dados geral, destacando os campos de endereço. Assim, cada dispositivo de assinante "lê" apenas informações destinadas especificamente a ele. Este princípio de distribuição de dados pode ser chamado de demultiplexação.
Por sua vez, o fluxo reverso usa uma linha para transmitir dados de todos os assinantes conectados à rede. É assim que o esquema de garantia múltipla é usadoacesso compartilhado por tempo. Para eliminar a possibilidade de cruzar sinais de vários nós receptores de informação, cada dispositivo do assinante tem seu próprio agendamento individual para troca de dados, ajustado para atraso. Este é o princípio geral pelo qual a tecnologia PON é implementada em termos de interação do módulo receptor-transmissor com os usuários finais. No entanto, a configuração do layout da rede pode ter topologias diferentes.
Topologia ponto a ponto
Neste caso, é utilizado um sistema P2P, que pode ser executado tanto para padrões comuns quanto para projetos especiais envolvendo, por exemplo, o uso de dispositivos ópticos. Em termos de segurança dos dados do ponto de assinante, esse tipo de conexão com a Internet oferece a máxima segurança possível para essas redes. No entanto, a colocação de uma linha óptica para cada usuário é realizada separadamente, de modo que o custo de organização desses canais aumenta significativamente. De alguma forma, esta não é uma rede geral, mas individual, embora o centro com o qual o nó do assinante trabalha também possa atender a outros usuários. Em geral, essa abordagem é apropriada para uso por grandes assinantes, para quem a segurança da linha é especialmente importante.
Topologia em anel
Este esquema é baseado na configuração SDH e é melhor implantado em redes backbone. Por outro lado, as linhas ópticas do tipo anel são menos eficientes na operação de redes de acesso. Assim, ao organizar uma rodovia da cidade, a colocaçãoos nós são calculados na fase de desenvolvimento do projeto, no entanto, as redes de acesso não oferecem uma oportunidade de estimar o número de nós assinantes antecipadamente.
Sob a condição de conexão temporária e territorial aleatória de assinantes, o esquema de anéis pode ser muito mais complicado. Na prática, tais configurações muitas vezes se transformam em circuitos quebrados com muitas ramificações. Isso acontece quando a introdução de novos assinantes é realizada através do gap de segmentos existentes. Por exemplo, loops podem ser formados na linha de comunicação, que são combinados em um fio. Como resultado, aparecem cabos "quebrados", o que reduz a confiabilidade da rede durante a operação.
Recursos da arquitetura EPON
As primeiras tentativas de construir uma rede PON próxima da cobertura do consumidor à tecnologia Ethernet foram feitas em 2000. A arquitetura EPON tornou-se a plataforma para o desenvolvimento de princípios de rede, e a especificação IEEE foi introduzida como o padrão principal, com base dos quais foram desenvolvidas soluções separadas para a organização de redes PON. A tecnologia EFMC, por exemplo, atendeu a uma topologia ponto a ponto usando par trançado de cobre. Mas hoje esse sistema praticamente não é utilizado devido à transição para fibra ótica. Como alternativa, as tecnologias baseadas em ADSL ainda são áreas mais promissoras.
Em sua forma moderna, o padrão EPON é implementado de acordo com diversos esquemas de conexão, mas a principal condição para sua implementação é o uso de fibra. Além de aplicar diferentes configurações, a tecnologia de conexão PON padrão EPON tambémprevê o uso de algumas variantes de transceptores ópticos.
Recursos da arquitetura GPON
A arquitetura GPON permite implementar redes de acesso baseadas no padrão APON. No processo de organização da infraestrutura, pratica-se aumentar as larguras de banda da rede, bem como criar condições para uma transmissão mais eficiente das aplicações. O GPON é uma estrutura de quadros escalável que permite atender assinantes em taxas de fluxo de informações de até 2,5 Gbps. Nesse caso, os fluxos reverso e direto podem operar no mesmo modo e com diferentes modos de velocidade. Além disso, uma rede de acesso em uma configuração GPON pode fornecer qualquer encapsulamento em um protocolo de transporte síncrono independentemente do serviço. Se apenas a divisão de banda estática é possível em SDH, então o novo protocolo GFP na estrutura GPON, mantendo as características do quadro SDH, possibilita alocar bandas dinamicamente.
Vantagens da Tecnologia
Entre as principais vantagens das fibras ópticas no esquema PON, não há enlaces intermediários entre o receptor-transmissor central e os assinantes, economia, facilidade de conexão e facilidade de manutenção. Em grande parte, essas vantagens se devem à organização racional das redes. Por exemplo, a conexão com a Internet é fornecida diretamente, portanto, a falha de um dos dispositivos de assinante adjacentes não afeta seu desempenho de forma alguma. Embora o conjunto de usuários seja, obviamente, combinado conectando-se a um módulo central, deque depende da qualidade do serviço para todos os participantes da infraestrutura. Separadamente, vale a pena considerar a topologia em árvore do P2MP, que otimiza ao máximo os canais ópticos. Devido à distribuição econômica das linhas para recebimento e transmissão de informações, essa configuração garante a eficiência da rede, independentemente da localização dos nós assinantes. Ao mesmo tempo, novos usuários podem entrar sem alterações fundamentais na estrutura existente.
Desvantagens da rede PON
A ampla aplicação desta tecnologia ainda é prejudicada por vários fatores significativos. A primeira é a complexidade do sistema. As vantagens operacionais desse tipo de rede só podem ser alcançadas se um projeto de alta qualidade for concluído inicialmente, levando em consideração muitas nuances técnicas. Às vezes a saída é a tecnologia de acesso PON, que prevê a organização de um esquema tipológico simples. Mas neste caso, você deve se preparar para outra desvantagem - a f alta de possibilidade de reserva.
Teste de rede
Quando todas as etapas do desenvolvimento inicial do esquema de rede estiverem concluídas e as medidas técnicas forem concluídas, os especialistas começam a testar a infraestrutura. Um dos principais indicadores de uma rede bem executada é o índice de atenuação de linha. Os testadores ópticos são usados para analisar o canal em busca de áreas problemáticas. Todas as medições são feitas na linha ativa usando multiplexadores e filtros. Uma grande rede de telecomunicações geralmente é testada usandoreflectômetros ópticos. Mas tais equipamentos requerem treinamento especial dos usuários, sem falar que grupos de especialistas devem lidar com a interpretação dos reflectogramas.
Conclusão
Para todos os desafios da migração para novas tecnologias, as empresas de telecomunicações estão adotando rapidamente soluções realmente eficazes. Os sistemas de fibra óptica, que não são simples em design técnico, também estão se espalhando gradualmente, incluindo a tecnologia PON. A Rostelecom, por exemplo, começou a introduzir novos serviços de formato em 2013. Os moradores da região de Leningrado foram os primeiros a obter acesso aos recursos das redes ópticas PON. O mais interessante é que o provedor de serviços forneceu até mesmo as vilas locais com infraestrutura de fibra ótica. Na prática, isso permitiu que os assinantes usassem não apenas comunicações telefônicas com acesso à Internet, mas também se conectassem à transmissão de televisão digital.
