كافيه 

اتصال بون. تقنية جي بيون. ما هي المعدات اللازمة لتوصيل GPON

منذ عام 2000 تكنولوجيا المعلوماتلقد خضعت لعدد من التغييرات الرئيسية، وكانت النتيجة المتوقعة منها هي الإدخال الواسع النطاق لتقنيات Ethernet وتوسيع قناة وصول المشترك إلى شبكة الويب العالمية. ونتيجة لذلك، بدأ السباق من أجل سرعة وجودة الخدمة: أولاً - الشبكات النحاسية المزودة بمكررات نشطة على طول المسار من المزود إلى المشترك، ثم - الانتقال شبه الكامل إلى خطوط وتقنيات الألياف الضوئية لعائلة FTTX (FTTC) ، فتب، فت).

اليوم، لن يفاجأ أحد على الإطلاق بوصول "الألياف الضوئية إلى المنزل" وسرعات الوصول إلى الإنترنت التي تبلغ حوالي 30-100 ميجابت/ثانية، كما أن انخفاض تكلفة الاتصال ورسوم الاشتراك الشهرية المعقولة تجعل تقنيات الإنترنت السلكية شائعة بين جميع شرائح المجتمع. سكان.

تاريخيًا، خرجت تقنيات الإنترنت لأول مرة من المدن، ولا تزال "حافة" صناعة تكنولوجيا المعلومات مركزة هناك: شبكات التلفزيون المحورية مع الوصول إلى الإنترنت (DOCSIS)، وشبكات FTTB النحاسية الضوئية مع IPTV والاتصال الهاتفي عبر بروتوكول الإنترنت في عام 2018. والطرق السريعة DWDM بين المناطق الفردية في المدينة وبين المدن، وتقنيات الإنترنت عبر الهاتف المحمول اللاسلكية - لدى المشترك المحتمل في المدينة الكثير للاختيار من بينها.

هناك العديد من العروض لاستخدام خدمات مزودي خدمة الإنترنت في المدينة بحيث لا يستطيع العضو الجديد في مجتمع IP ببساطة "الضغط" على "الاجتماع السري" الذي تم تشكيله بالفعل لمقدمي خدمات الشبكة. في المقابل، فإن مقدمي خدمات الإنترنت الموجودين بالفعل في المدن يشنون صراعًا جديًا لكل "مبنى مكون من خمسة طوابق" ولكل مشترك فيه (على الأقل في أراضي بعض بلدان رابطة الدول المستقلة، بالتأكيد).

بالطبع، لقد ولت الأيام التي قام فيها المنافسون عديمو الضمير بقطع كيلومترات من كابل شخص آخر، وقطعوا الألياف الرئيسية وعلقوا الإبر في الكابل المحوري - والآن يتم خوض المعركة بطرق صادقة (زيادة جودة الخدمة والسرعات، وخفض الرسوم الشهرية) ، وإنشاء بوابات إعلامية محلية، وما إلى ذلك). ولكن، كما تظهر الممارسة، تم تقسيم أي مدينة منذ فترة طويلة إلى مناطق نفوذ لمقدمي خدمات الإنترنت (والتي يوجد عادة اثنان منهم على الأقل في كل مدينة)، وليس من السهل على الإطلاق الحصول على مشتركين جدد في المناطق القائمة، خاصة بالنظر إلى نطاق وجودة الخدمات المقدمة متطابقة تقريبًا.

يبدو - لماذا تغيير أي شيء؟ مزودو خدمات الإنترنت موجودون ويكسبون عيشهم بانتظام من خلال جمع الجزية بانتظام من المشتركين لديهم وتقديم "شيء من هذا القبيل" بشكل دوري، وهو ما يسمح به التشريع الحالي والذي يكرره المنافسون على الفور.

كما أظهرت الممارسة على أراضي أوكرانيا، يمكنك كسب المال ليس فقط من الخبز، ولكن أيضًا من طبقة سميكة إلى حد ما من الزبدة - ما عليك سوى النظر إلى موطن هذه الزبدة بالذات، أي إلى مستوطنات الضواحي ( القرى والبلدات والمستوطنات الحضرية، وحتى القطاع الخاص الحضري!).

وفي وقت من الأوقات، تفاجأ مقدمو خدمات الإنترنت الأوكرانيون بهذا التواجد كمية ضخمةالمشتركين المحتملين في المناطق الريفيةوبما أن المكان المقدس لا يكون خاليًا أبدًا، فقد بدأنا في بناء لعبة FTTX الكلاسيكية بقوة في غياب الحضارة. ولكن، كما هو الحال عادة، لم يأخذ الرواد في الاعتبار وجود عدد كاف من "أشعل النار" في المناطق الريفية، والتي تمت مواجهتها في كل خطوة تقريبًا:

  • نقص الصرف الصحي (لوضع الكابلات بشكل مريح) ؛
  • ضعف إمدادات الطاقة (وجميع المشاكل الناتجة عن معدات برنامج المقارنات الدولية النشطة)؛
  • عدم وجود مباني الاتصالات واستحالة وضع المعدات النشطة على الأعمدة؛
  • مشاكل العواصف الرعدية (لا توجد مانعات صواعق، ولا مثبتات طاقة، والكابل المزدوج الملتوي معلق من أقرب صندوق مزود بالطاقة في الهواء الطلق)...

والأهم من ذلك أن عدد المشتركين المحتملين لكل كيلومتر مربع صغير جدًا مقارنة بالمدينة (نتيجة لذلك - تكاليف باهظة عند مد كابل متعدد الألياف لمسافات طويلة أو صداع عند الحساب من أجل إنقاذ هذا الكابل بالذات).

ويبدو أننا نريد مشتركين جدد، ويبدو أن المشتركين على استعداد لدفع مبالغ غير مسبوقة في المدينة للاتصال، بل إنهم على استعداد لشراء المعدات وتشغيلها على نفقتهم الخاصة - ولكن خدمة FTTX في المناطق الريفية مؤلمة غالي.

خلال هذه الفترة الصعبة، عندما هز العديد من مزودي خدمة الإنترنت المنتج النهائي بشكل سلبي ولم يرغبوا حتى في الاستماع إلى المشتركين في حالات الطوارئ والقرى، دخلت تقنية PON غير المعروفة تمامًا إلى السوق، والتي تبرز الآن خارج المنافسة في مثل هذه الظروف القاسية أنظمة نقل البيانات.

بون(بالإنجليزية: PassiveOpticalNetwork - الشبكة الضوئية المنفعلة) هي الأسرع نموًا والأكثر التكنولوجيا الواعدةوصول متعدد الخدمات واسع النطاق عبر الألياف الضوئية، باستخدام الفصل الموجي لمسارات الاستقبال/الإرسال والسماح بتنفيذ طوبولوجيا من نقطة إلى عدة نقاط تشبه شجرة الألياف الواحدة دون استخدام عناصر الشبكة النشطة في العقد المتفرعة.

بمعنى آخر، PON عبارة عن شبكة سلبية تمامًا، مبنية على الألياف الضوئية ولا تحتوي إلا على "زجاج" على طول مسار الإنترنت من المزود إلى المشترك. تقع جميع المعدات النشطة في مكان آمن نسبيًا للمباني السكنية (وليس السكنية)، وهي:

  • ومن جانب المزود، توجد محطة رئيسية تدير الشبكة السلبية بالكامل، بما في ذلك أجهزة المشتركين، و"تصب" حركة المرور في الشبكة؛
  • من جانب المشترك، هناك محولات الإرسال والاستقبال، والتي، في الواقع، "تدفقات" حركة المرور إلى المستهلكين.

1.2 أنواع بون.

في أوائل التسعينيات، عندما انصب اهتمام المجتمع العالمي على الأحداث في أراضي الاتحاد السوفييتي السابق، قامت مجموعة من العديد من شركات الاتصالات الأوروبية بإنشاء اتحاد لتنفيذ فكرة الوصول المتعدد عبر ألياف واحدة، تسمى FSAN(شبكة الوصول الكامل للخدمات). كان هدف FSAN هو التطوير توصيات عامةومتطلبات معدات PON حتى يتمكن مصنعو ومشغلو المعدات من التعايش معًا سوق تنافسيأنظمة الوصول PON. كانت نتيجة عمل FSAN عددًا من معايير PON:

  • ITU-TG.983
    APON (شبكة الصراف الآلي الضوئية السلبية)؛
    BPON (بون النطاق العريض)؛
  • ITU-T G.984
    GPON (جيجابت بون)؛
  • إيي 802.3ah
    إبون/جيبون (إيثرنت بون)؛
  • إيي 802.3av
    10GEPON (10 جيجابت إيثرنت PON)؛

لقد كان APON وBPON قديمين عند الولادة، ولم يتم تطوير GPON بشكل كبير نظرًا لتكلفته العالية (بالنسبة لـ GEPON)، فضلاً عن إحجام الكثيرين عن العمل بسرعات 2.5G، ولا يزال 10GEPON في مرحلة التطوير/التصحيح/الاختبار. .

ونتيجة لذلك، لم يتبق سوى GEPON وGPON، واللذان يستوفيان اليوم متطلبات معظم مقدمي الخدمات لتوصيل المشتركين عن بعد: تبلغ سرعات النقل المصب والمنبع 1/1 جيجابت/ثانية أو 2.5/1 جيجابت/ثانية (لـ GEPON وGPON، على التوالي). )، بينما يمكن وضع ما يصل إلى 64 جهازًا طرفيًا للشبكة (لـ GEPON) وما يصل إلى 128 (لـ GPON) على ألياف واحدة. ومع ذلك، بالنسبة للمشترك الريفي الذي لا يتطلب الكثير من المتطلبات، فإن السرعة التي توفرها GEPON حتى خلال فترات ذروة حمل الشبكة تكون كافية تمامًا، ويكون سعر المعدات (وبالتالي الاتصال) أقل، إن لم يكن عدة مرات، فهو تمامًا بشكل كبير. لذلك على هذه اللحظةتعد تقنية GEPON هي التقنية الواعدة لتوسيع مزودي خدمات الإنترنت في اتجاه الشركات الصغيرة والمتوسطة المستوطناتتقع في الضواحي وعلى مسافة كبيرة من المدن.

*بالطبع، توفر GPON إمكانية توفير سرعة احتياطية لكل مشترك، ولكن بحلول الوقت الذي تصبح فيه هذه السرعات مطلوبة، ستكون 10GPON منتشرة بالفعل على نطاق واسع، لذلك ليس من المنطقي دفع مبالغ زائدة مقابل حجز مشكوك فيه في الوقت الحالي*

1.3 مبدأ تشغيل GEPON.

كما ذكرنا سابقًا، GEPON عبارة عن شبكة شجرية مبنية على مكونات بصرية سلبية على طول الطريق من المزود إلى المشترك.

من جانب الموفر، يتم تثبيت OLT (المحطة الخطية الضوئية) - محول L2 أو L3 مع جميع الوظائف الناتجة، مع وجود منافذ Uplink (عادةً معيار Ethernet) ومنافذ Downlink (تعمل ضمن معايير IEEE 802.3ah).

في الآونة الأخيرة، لدى جميع الشركات المصنعة للمعدات GEPON مجموعة واسعة من الخط الواصلالمحطات الرئيسية (OLT)، والتي تختلف بشكل أساسي في عدد منافذ الوصلة الهابطة (مباشرة لتوصيل الأشجار السلبية)، وعدد وسرعة منافذ الوصلة الصاعدة (على سبيل المثال، 1 جيجابت/ثانية أو 10 جيجابت/ثانية) والبرامج والأجهزة الوظيفة (L2 أو L3).

*على سبيل المثال، تمتلك الشركة الصينية BDCOM 3 أسطر من العناوين الرئيسية:

  • مستوى منخفض (P33XX) - OLT لعدد صغير من المشتركين (256) مع 4 منافذ للوصلة الصاعدة و4 منافذ للوصلة الهابطة؛
  • المستوى المتوسط ​​(P36XX) - تحتوي OLTs لعدد متوسط ​​من المشتركين (512...1024)، على 8...16 منفذًا للوصلة الهابطة، وهو نفس عدد الوصلة الصاعدة و2x10 جيجابت/ثانية للوصلة الصاعدة الإضافية؛
  • Tol-level (P69XX, P85XX) – مصانع عملاقة لإنتاج حركة GEPON مع أكثر من 16 منفذ GEPON ووسائل راحة أخرى؛*

تتم إدارة OLT من خلال المنفذ الطرفي واستخدام البروتوكولات المفضلة لدى الجميع مثل SNMP وSSH وTELNET.

تعيين على جانب العميل ONU(بالإنجليزية: وحدة الشبكة الضوئية)، والتي تسمى أيضاً أحياناً أونت(بالإنجليزية: Optical Network Terminal) هو محول VLAN متخصص صغير الحجم. تحتوي ONU من نفس BDCOM بشكل قياسي على منفذ جيجابت بصري واحد و4 منافذ نحاسية (100 ميجابت في الثانية أو 1 جيجابت في الثانية). هناك نماذج ONU مع منفذ بصري مدمج للتلفزيون والبيانات، مع منافذ للاتصال الهاتفي (SIP)، مع عدد مختلف من المنافذ النحاسية، مع محول Wi-Fi، وكذلك مجموعات من كل ما سبق. تحتوي كل وحدة ONU على مرشح عنوان MAC مدمج؛ عند تلقي حزمة، تتحقق ONU من ملكية الحزمة، وإذا كانت الحزمة لا تنتمي إليها، فإنها تتجاهلها. تتم إدارة ONU مباشرة بواسطة OLT، حيث يتعامل OLT مع ONU باعتباره "المنفذ البعيد" الخاص به.

توجد بين العميل والمزود شبكة بصرية سلبية لها طوبولوجيا شجرة ومشتقاتها. المكونات الرئيسية للشبكة الضوئية المنفعلة هي الألياف الضوئية والألياف الضوئية الخطان(فاصل إنجليزي - فاصل)، يعمل في وضع "الفاصل" في اتجاه الموفر والعميل وفي وضع "الخلاط" في الاتجاه المعاكس. تتمثل المزايا التي لا شك فيها للمعدات السلبية في استقلالها عن مصدر الطاقة وسهولة التشغيل: بمجرد تركيبها، لا تتطلب المعدات السلبية سوى صيانة دورية (غالبًا فقط في شكل فحص بصري).

الصورة 1 - رسم تخطيطىتمكين بون

نظرًا لأن الشبكات الضوئية المنفعلة عبارة عن اتصال متعدد الوصول (من نقطة إلى عدة نقاط) فعليًا، فإنها تحتاج إلى فصل تدفقات البيانات الأمامية والعكسية، بالإضافة إلى تنسيق الاتصالات بين أجهزة المشتركين المتعددة والطرف الرئيسي. وللقيام بذلك، يتم استخدام تقنيتين لنقل البيانات في بيئة مشتركة بين العديد من المشتركين: مؤقتو مضاعفة التردد.

مضاعفة الوقت TDM- TimeDivisionMultiplexing) يعمل على جزء من OLT، والذي يحدد في أي وقت يُسمح لجهاز مشترك معين بالبث في وسط نقل البيانات العام. من جانب ONU تعمل TDMA(الإنجليزية TimeDivisionMultipleAccess - الوصول المتعدد بتقسيم الوقت)، والذي بموجبه يكون جهاز المشترك تابعًا لـ OLT.

في الوقت نفسه، تستخدم الشبكة الضوئية المنفعلة بالكامل تقنية WDM (تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي)، والتي توزع مباشرة ( تنازليمن OLT إلى ONU) والعكس ( تصاعديمن ONU ​​إلى OLT) تتدفق البيانات بأطوال موجية مختلفة (ترددات). في هذه الحالة، ينتقل التدفق التنازلي بطول موجة 1490 نانومتر، والتدفق الصاعد بطول موجة 1310 نانومتر. تم القيام بذلك لتجنب الاصطدامات ("تصادمات" التدفقات الأمامية والخلفية على نفس الطول الموجي)، وكذلك لإفساح المجال لـ CATV (التلفزيون التناظري)، والذي يمكن أيضًا توجيهه عبر شجرة PON إلى المشترك. تبث أجهزة إرسال CATV بطول موجة يبلغ 1550 نانومتر أو 1310 نانومتر، لكن مصنعي معدات GEPON أخذوا الطول الموجي 1310 نانومتر لـ UpStream من أجل تقليل تكلفة جهاز العميل قدر الإمكان (أشعة الليزر التي ينبعث منها بطول موجي 1310 نانومتر أرخص بكثير من أشعة الليزر التي تنبعث عند طول موجي 1310 نانومتر). الطول الموجي 1550 نانومتر).

تعد تكلفة أجهزة الإرسال والاستقبال الليزرية GEPON مرتفعة جدًا مقارنة بنظيراتها من Ethernet، وذلك لسبب وجيه: فهي قوية جدًا. قوتها كافية "لاختراق" أكثر من 100 كيلومتر من الألياف الضوئية القياسية في خط مستقيم! ومع ذلك، عادة ما يصل عمق أشجار PON إلى 10-15 كم فقط حدعلى عمق حوالي 20 كم. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن المقسمات الضوئية المنفعلة تقدم توهينًا هائلاً للإشارة إلى الخط، مع توفير الألياف الضوئية المتفرعة وتوفيرها.

ومن الجدير بالذكر أن معيار GEPON يختلف إلى حد ما عن بنية إطار Ethernet المعتادة، لذلك لن تعمل الأجهزة "غير GEPON" في شبكة PON. علاوة على ذلك، تم اعتماد معيار IEEE 802.3ah مؤخرًا نسبيًا، ولا يلتزم به أي من الشركات المصنعة تقريبًا بنسبة 100٪ (والعديد منهم لا يريدون ذلك حقًا). ولهذا السبب، لا يوجد توافق كامل للمعدات عبر الأنظمة الأساسية (على سبيل المثال، لن يعمل OLT الخاص بـ D-Link مع ONU الخاص بـ ZTE، أو لن يكشف OLT الخاص بـ Huawei عن إمكاناته الكاملة عند العمل مع ONU الخاص بـ BDCOM).

*في الواقع، التوافق بين الشركات المصنعة المختلفة ممكن، ولكن ليس بنسبة 100%؛ حركة المرور بينأولتوONUربما سوف "يمشي" مع السيطرة الكاملةأولت"أوم" خطوة المواطنين "ONUلا أحد يضمن.*

ينبغي النظر في تكنولوجيا تبادل البيانات بين ONU ​​وOLT بشكل منفصل:

  • أي عمليات بث لـ ONU فقط في الوقت المخصص لها بواسطة OLT (TDMA)؛
  • بالنسبة لأي ONU في الشبكة، يحدد OLT الفترة الزمنية التي يمكن خلالها لـ ONU البث (TDM)؛
  • يتفاعل ONU المتصل حديثًا مع OLT باستخدام البروتوكول MPCP(eng. Multi-PointControlProtocol - بروتوكول التحكم في التبادل متعدد النقاط)؛
  • أي ONU لا تستطيعالتواصل مع وحدات ONU الأخرى دون المشاركة في اتصالات OLT. تتم معالجة جميع الحزم لأي مستلم مركزيًا بواسطة جهاز واحد على الشبكة - OLT.

الشكل 2 - توزيع الفترات الزمنية بين وحدات ONU

لدعم تخصيص النطاقات المؤقتة باستخدام OLT، قامت مجموعة IEEE 802.3ah بتطوير بروتوكول MPCP. يعتمد هذا البروتوكول على رسالتين لشبكة إيثرنت: بوابةو تقرير. يتم إرسال رسالة GATE من OLT إلى ONU ويتم استخدامها لتعيين مجال مؤقت. يتم استخدام رسالة التقرير بواسطة ONU لإبلاغ OLT بحالتها (المخزن المؤقت ممتلئ، وما إلى ذلك) لمساعدتها على اتخاذ القرار الصحيح بشأن تخصيص النطاق المؤقت. تعد كل من رسائل GATE وREPORT إطارات تحكم MAC (النوع 88-08).

موجود وضعين تشغيل MPCP: الكشف التلقائي (التهيئة) و الوضع العادي. يتم استخدام وضع الاكتشاف التلقائي للكشف عن وحدات ONU المتصلة حديثًا وتحديدها RTT(الإنجليزية: وقت الرحلة ذهابًا وإيابًا - الوقت من لحظة إرسال الطلب حتى استلام الرد) وعنوان MAC الخاص بـ ONU. يتم استخدام الوضع العادي لتعيين المجالات المؤقتة لجميع وحدات ONU التي تمت تهيئتها.

يتم تعديل إطارات Ethernet القياسية في PON بشكل طفيف لتتناسب مع تفاصيل التشغيل في بيئة TDM مشتركة، ومع ذلك، يقوم OLT بتعديل الحزم الصادرة بحيث مخرجيتم الحصول على دفق إيثرنت قياسي من PON. وفي الاتجاه المعاكس الوضع مشابه. يظهر أدناه هيكل إطار Ethernet القياسي (IEEE 802.3) وإطار PON (IEEE P802.3ah) وإطار التحكم IEEE P802.3ah (الشكل 3):

الشكل 3 - مقارنة بين حقول الإطار IEEE 802.3 وIEEE P802.3ah

يتم تعديل ديباجة إطار إيثرنت القياسي (الشكل 3 أ) عن طريق إضافة عدة مجالات خدمة (الشكل 3 ب):

  • إجراءات التشغيل القياسية(بداية الحزمة باللغة الإنجليزية) - 1 بايت، يشير إلى بداية الإطار؛
  • حقل احتياطي، 4 بايت؛
  • LLID(معرف الارتباط المنطقي باللغة الإنجليزية) ​​- 2 بايت، يشير إلى المعرف الفردي لعقدة EPON. يبقى السؤال مفتوحًا: كم عدد المعرفات التي يمكن أن تمتلكها عقدة المشترك في ONU - واحد أو أكثر؟ مطلوب LLID لمحاكاة الاتصالات من نقطة إلى نقطة ومن نقطة إلى عدة نقاط في شبكة EPON. تشير البتة الأولى من الحقل إلى وضع إرسال الإطار (البث الأحادي أو البث المتعدد). تحتوي البتات الـ 15 المتبقية على عنوان عقدة EPON الفردية؛
  • اتفاقية حقوق الطفل(الإنجليزية: فحص تكرار الدائرة) - 1 بايت، المجموع الاختباري للديباجة (معيار P802.3ah).

عندما يغادر الإطار شبكة GEPON، يتم تحويل مقدمة الإطار إلى نموذج قياسي - يتم حذف العلامة. على سبيل المثال، في التدفق الأمامي، يقوم OLT بتعديل مقدمة كل إطار 802.3 يدخل إلى PON، على وجه الخصوص، تتم إضافة علامة LLID خاصة إلى التمهيد. يتم استرداد هذه العلامة بواسطة الطبقة الفرعية المقابلة في ONU، حيث تتم إعادة بناء التمهيد. ONU في وضع التشغيل العادي، أي. عندما تكون مسجلة بالفعل، تعالج فقط تلك الإطارات التي يتطابق LLID الخاص بها مع ديباجتها. الحقول المتبقية في إطار EPON هي نفس الحقول الموجودة في إطار Ethernet القياسي:

  • د.أ.(عنوان الوجهة باللغة الإنجليزية) - 6 بايت، يشير إلى عنوان MAC الخاص بالمحطة الوجهة. قد يكون هذا هو الوحيد العنوان الفعلي(البث الأحادي) أو عنوان المجموعة (البث المتعدد) أو عنوان البث (البث)؛
  • S. A.(عنوان المصدر باللغة الإنجليزية) - 6 بايت، يشير إلى عنوان MAC الخاص بمحطة المرسل؛
  • لتر/ت(الطول/النوع الإنجليزي) - 2 بايت، تحتوي على معلومات حول طول الإطار أو نوعه؛
  • حقل البيانات، طول متغير؛
  • ضمادة(الحشو) – يتم استخدام الحقل لملء الإطار إلى الحد الأدنى للحجم؛
  • FCS(تسلسل التحقق من الإطار الإنجليزي) - 4 بايت، يتم حساب المجموع الاختباري للإطار باستخدام كود التكرار الدوري؛
  • كود التشغيل(رمز اختياري باللغة الإنجليزية) - 2 بايت، يحدد نوع إطار التحكم. هناك فئتان من إطارات التحكم، تتميز بقيمة هذا الحقل: رسالة GATE التي تم إنشاؤها بواسطة OLT ورسالة REPORT التي تم إنشاؤها بواسطة ONU؛
  • ت.س.(الطابع الزمني) – 4 بايت، تحتوي على الطابع الزمني للمرسل؛
  • رسالة– 40 بايت، يحتوي هذا الحقل بالفعل على معلومات الخدمة اللازمة لتشغيل بروتوكول MPCP.

أكثر معلومات مفصلةيمكن العثور على معلومات حول التشغيل المنطقي لـ PON على http://book.itep.ru.

يوفر OLT وONU تغليف البيانات في إطارات Ethernet المعدلة لمعيار IEEE P802.3ah، باستخدام تشفير القناة 8B/10B (يتم تحويل 8 بتات المستخدم إلى 10 بتات قناة).

تبدو خوارزمية التشغيل النهائية لشبكة PON بعد التكوين بالطريقة الآتية:

  • ONU "يستمع إلى الخط"؛
  • يتلقى OLT الحزمة القياسية IEEE 802.3 من الجهاز الرئيسي ويقوم بتعديلها إلى معيار IEEE P802.3ah؛
  • يرسل OLT الحزمة إلى وجهة محددة (ONU)؛
  • تتلقى جميع وحدات ONU الحزمة، لكن المستلم فقط هو الذي يحتفظ بها - أما الباقي فيتجاهل الحزمة؛
  • تقوم ONU بتعديل الحزمة القياسية IEEE P802.3ah إلى معيار IEEE 802.3 وإرسالها إلى جهاز الكمبيوتر العميل؛
  • يتلقى ONU الحزم من جهاز الكمبيوتر العميل، ويقوم بتعديلها من معيار IEEE 802.3 إلى معيار IEEE P802.3ah ويقوم بتخزينها مؤقتًا؛
  • يسمح OLT بنقل البيانات إلى وحدة ONU محددة؛
  • تبث وحدة ONU لفترة معينة من الوقت، ثم تصمت و"تستمع" إلى الخط مرة أخرى؛
  • يتلقى OLT حزمة IEEE P802.3ah القياسية من ONU، ويقوم بتعديلها إلى معيار IEEE 802.3، ثم يرسلها إلى الجهاز الرئيسي.

يمكن تمثيل خوارزمية شبكة PON لتحويل الحزم من معيار إلى آخر على النحو التالي (الشكل 4):

الشكل 4 - خوارزمية PON لتحويل الحزمة

1.4 مقارنة PON مع نظام اتصال مشترك FTTH الكلاسيكي.

وتتميز تقنية FTTH الكلاسيكية باستخدام عدد كبير من الألياف (واحدة لكل مستهلك بصري، سواء كان مشتركًا نهائيًا أو مبنى شاهقًا)، مما يؤدي بدوره إلى الاستخدام غير الفعالالكابل وفقًا للمبدأ: كلما زادت سعة الكابل، كلما تم استخدامه بشكل غير فعال.

على سبيل المثال، كابل من أربعة ألياف يذهب إلى مجموعة من المباني الشاهقة القريبة من خلال عمود الصرف الصحي (ألياف واحدة لكل منها) يجب أن يتم إحضاره إلى الطابق السفلي لأحد هذه المباني وقطعه، مما يؤدي إلى تفرع ألياف واحدة إلى المستهلك البصري. يجب أن يتم تمرير الألياف الثلاثة المتبقية التي تحمل إشارة المعلومات عبر المجاري إلى المنزل التالي. في هذه الحالة، الكبل الذي تم مده من نقطة الفرع الأولى إلى الثانية لا يزال مكونًا من أربعة ألياف، ويبقى ليف واحد فقط غير مستخدم. وما إلى ذلك وهلم جرا…

بالطبع، يمكنك تقليل محتوى الألياف في الكابل تدريجيًا عن طريق وضع كابلات ذات سعة أقل في أقسام أضيق، ولكن كما تظهر الممارسة، فإن هذا ليس مريحًا للغاية: يعد الاحتفاظ بملفات بطول عدة كيلومترات من ألياف مختلفة أمرًا مكلفًا حتى عند العمل مع كابل 8 ألياف، ناهيك عن أنه أكثر اتساعًا.

مرة أخرى، عيب FTTH، حتى في المدينة، هو العدد الكبير من أجهزة الوصول والتجميع النشطة الوسيطة بين المزود والمشتركين - فهي تستهلك الكهرباء، وتتطلب صيانة دورية، وتكون حساسة لتغيرات الجهد، وتعتمد بشكل كبير على درجة الحرارة بيئة، الرطوبة... إذا تم إسقاط كل هذه العيوب على الريف، حيث لا تتوفر دائمًا السندرات والأقبية، وكذلك الصرف الصحي المركزي وشبكة إمداد الطاقة، وتأخذ أيضًا في الاعتبار المشكلات القياسية مثل "المفتاح معيب ولا يعمل" لا تستجيب - تحتاج إلى إعادة تشغيله يدويًا" - يصبح من غير المثير على الإطلاق تطوير حالة طوارئ ومد كابل إلى القرية.

لحل المشاكل المذكورة أعلاه، تعتبر تقنية GEPON مثالية، والتي كانت ترضي مستخدمي الإنترنت في المستوطنات النائية على خريطة أوكرانيا لمدة خمس سنوات جيدة.

عند استخدام GEPON، يتم استخدام دليل موجي ضوئي واحد فقط لـ 64 مشتركًا، ويكفي كابل رباعي الألياف لـ 256 مشتركًا. في هذه الحالة، يمكن للمشتركين أن يكونوا على مسافة كافية من بعضهم البعض ومن أقرب كابل رئيسي. لا يوجد عمليا أي ألياف غير مستخدمة في الكابل عند بناء شبكة باستخدام تقنية PON، ومن أجل النشر الفعال لشبكة بصرية سلبية، يجب استخدام كابل رئيسي (عمود فقري) يحتوي على 4 أو 8 ألياف و"كابلات ليفية للمشترك"، وهي عبارة عن أسلاك توصيل محمية من أطوال مختلفة، كافية تماما.

ومع ذلك، فإن الميزة الأكثر تفضيلاً للشبكة الضوئية المنفعلة هي غياب الحاجة إلى إمداد الطاقة إلى العقد الوسيطة بين المشترك والمزود. يؤدي هذا على الفور إلى إزالة عدد من الأسئلة من شركات إمدادات الطاقة ورجال الإطفاء والسلطات الأخرى التي تنطوي على مشاكل. يمكن استخدام نفس الميزة بشكل فعال في المناطق الريفية: يمكن وضع العقد الوسيطة غير المرتبطة بإمدادات الطاقة في أي مكان، في حين سيتم توفير جزء كبير من الأموال التي تنفق على الحفاظ على إمدادات الطاقة دون انقطاع، وكذلك الأموال المخصصة ل منع وإصلاح أي معدات نشطة على الشبكة.

من المهم أيضًا أن يتم تكوين جميع معدات GEPON النشطة المضمنة في شبكة سلبية محددة من جهاز واحد - المحطة الرئيسية (OLT). يعمل هذا على تبسيط عمل مسؤول النظام إلى حد كبير، مما يسمح باستكشاف الأخطاء وإصلاحها بشكل أكثر كفاءة، بالإضافة إلى الصيانة الدورية للشبكة.

بالإضافة إلى ذلك، من السهل والبسيط تشغيل التلفزيون التناظري في شبكة سلبية مبنية بالفعل (الشكل 5):

الشكل 5 - تطبيق PON كوسيلة لاستخدام CATV

لذا، الجوانب الإيجابية PON مقابل FTTH:

  • الحد الأدنى من استخدام المعدات النشطة؛
  • التقليل من البنية التحتية للكابلات؛
  • انخفاض تكلفة الصيانة.
  • إمكانية التكامل مع تلفزيون الكابل.
  • قابلية التوسع جيدة؛
  • كثافة عالية لمنافذ المشتركين.

في الوقت نفسه، عند النظر في تقنية GEPON، عليك أن تأخذ في الاعتبار ميزاتها، خاصة بالمقارنة مع الخطوط من نقطة إلى نقطة:

  • عرض النطاق الترددي المشترك بين المشتركين ( البيئة العامةقد لا يكون مناسبًا للعميل من الناحية الأمنية)؛
  • العناصر السلبية (الفواصل) تجعل من الصعب تشخيص الخط البصري؛
  • من الممكن أن يؤثر خلل في معدات أحد المشتركين على تشغيل المشتركين الآخرين (في حالة فشل وحدة ONU، هناك احتمال ضئيل للغاية أن يشع جهاز إرسال ONU "المجنون" باستمرار، مما يتداخل مع الآخرين)؛
  • وتقل الفائدة إذا بيعت في مرحلة البناء.

عند السفر عبر شبكة الويب العالمية، تعد الخصائص مثل سرعة نقل البيانات وغياب "فترات الاستراحة" أمرًا بالغ الأهمية لكل مستخدم.

يتيح الاتصال باستخدام تقنية xPON تلبية هذه المتطلبات. يشير الاختصار إلى "الشبكة الضوئية المنفعلة"، أي الشبكات الضوئية المنفعلة. نشأت التقنية الجديدة من PON، والتي تضمن الوصول إلى الخدمات المتعددة ذات النطاق العريض عبر كابلات الألياف الضوئية. وعلى عكس سابقه، فإن الاتصال أكثر قوة، مما أتاح الجمع بين جميع الأجهزة التي تستقبل الإشارة عبر قناة رقمية واحدة. أي أن كل مستهلك (مكتب، شقة، مؤسسة عامة) يتم تخصيص الألياف الخاصة به. يمكن فصل 64 سطرًا كحد أقصى عن عقدة واحدة، وينتهي كل منها بمقبس خاص. يتم توصيل مودم واحد به، مما يوفر الاتصال بجميع الأجهزة: الكمبيوتر المكتبي، والأجهزة اللوحية، والهواتف الذكية، والتلفزيون، وهاتف SIP، وما إلى ذلك.

ما هي فوائد خط xPON؟

بالمقارنة مع الطرق التقليدية، تتمتع التقنية الجديدة بالكثير من المزايا:

  • سرعة نقل بيانات عالية – من 100 ميجابايت/ثانية وما فوق؛
  • سهولة الاستخدام - يتم تكوين الخدمات الإضافية (الحماية من الفيروسات، والرقابة الأبوية، وما إلى ذلك) من قبل الموفر؛
  • الاختيار - يحدد المشترك بشكل مستقل عدد الأجهزة المتصلة ومعلمات الاتصال الأخرى؛
  • جودة مستقرة - لا تعتمد على المسافة إلى نقاط التوزيع.

ومن الجدير بالذكر أن xPON أو لديه عيوب معينة. هذا الأخير يشمل الصعوبات أثناء عملية التثبيت. تشمل العيوب حقيقة أنه في حالة حدوث استراحة، يتم إيقاف تشغيل جميع الأجهزة مرة واحدة.

كيف يتم بناء شبكات الألياف الضوئية باستخدام هذه التقنية؟

تتكون الدائرة من العناصر التالية: عقدة المشترك مع كل شيء المعدات اللازمةوخزانة التوزيع ومقبس لتوصيل المودم. يتم مد الكابلات إلى المنازل، حيث يتم توصيلها بخزائن مثبتة في أقبية المباني. ثم يتم تزويد كل مشترك بالألياف الخاصة به، والتي يتم تثبيتها في مقبس خاص. يتم استخدام نظام الاتصال هذا من قبل العديد من موفري الإنترنت المحليين والأجانب.

يجب أن تكون السرعة المطلوبة لضمان تشغيل التطبيقات دون انقطاع 1 جيجابت/ثانية أو أعلى. ومن المتوقع أن يقوم مقدمو الخدمات قريبًا بتطوير البنية التحتية للوصول البصري لتوفير مجموعة واسعة من الخدمات. الاتجاه الأخير الآن هو تكنولوجيا الشبكات الضوئية السلبية، أي GPON.

يشير هذا الاختصار إلى شبكة جيجابت الضوئية السلبية أو شبكة جيجابت الضوئية المنفعلة. GPON هو نوع من تكنولوجيا PON، لذا دعونا أولاً نشرح ما هو PON.

يحتوي المكتب الرئيسي على وحدة OLT (محطة الخط البصري)، والمشتركون لديهم ONT (محطة الشبكة الضوئية). العقد مزودة بمقسمات (Splitter) والتي لا تحتاج إلى صيانة. اتضح أن الوحدة الرئيسية لديها القدرة على إرسال البيانات عدد كبيرمشتركين عدد المشتركين المتصلين وحدة الإرسال والاستقبال، يعتمد فقط على قوة الجهاز وسرعته القصوى.

تحتوي الشبكات الضوئية المنفعلة على العديد من الإصدارات الحديثة التي تغطي تطبيقات مختلفة. بعضها فعال للاستخدام الشامل، والبعض الآخر للشركات.
الآن القليل من التاريخ. في عام 1980، بدأت شركة الاتصالات البريطانية في تطوير تقنية PON. تم إجراء الاختبارات لاحقًا، وبدأ خبراء الاتصالات الرائدون في العالم في تطوير معيار لتقنية PON. في عام 1998، تم اعتماد مواصفات ATM PON (APON) وبدأ بناء شبكات الألياف السلبية في أمريكا واليابان.

تتطور تقنية PON كل عام. سمحت مواصفات APON الأولى بنقل البيانات ثنائي الاتجاه بسرعة 155 ميجا بايت / ثانية. في وقت لاحق، ظهرت مجموعة متنوعة من PON - BPON بسرعات تصل إلى 622 ميجا بايت / ثانية مع إمكانية الوصول عبر Ethernet. في عام 2001، بدأ تطوير EPON (Ethernet PON) استنادًا إلى بروتوكول MPCP (بروتوكول التحكم متعدد النقاط).

في الوقت الحالي، أصبحت تقنيات APON وBPON وEPON قديمة ولا ينبغي النظر فيها بالتفصيل. لكن تقنية GPON (Gigabit PON) هي الأكثر واعدة اليوم. تم اعتماد المعيار في عام 2003. يوفر GPON نقلًا ثنائي الاتجاه وعالي السرعة يصل إلى 2.5 جيجابت في الثانية. هذه الشبكة موثوقة للغاية بسبب المقسمات الضوئية المنفعلة في العقد الوسيطة. تتيح لك هذه التقنية توفير الألياف الضوئية، حيث يمكن توصيل ما يصل إلى 128 مشتركًا على كابل واحد وتقع على مسافة عشرات الكيلومترات. مستوى أمان الشبكة مرتفع بسبب تقنيات التشفير وعزل كل خدمة. يتيح لك GPON اختيار السرعة التي تريد نقل البيانات بها: نفسها أو مختلفة. حتى لو أخذنا في الاعتبار أسوأ توزيع لحركة المرور، فإن استخدام عرض النطاق الترددي يبلغ 93%، وهو أعلى بكثير مما كان عليه في الإصدارات السابقة من التكنولوجيا. جميع المزايا المذكورة أعلاه للتكنولوجيا يمكن مواجهتها بعيب واحد فقط - تعقيدها المتزايد.

ماذا يحمل المستقبل للشبكات الضوئية المنفعلة؟ تتزايد احتياجات المستخدمين وقريبًا لن تتمكن الشبكات الحالية من تلبيتها، لذلك يقوم المصنعون بتطوير الجيل التالي من الشبكات الضوئية المنفعلة NG-PON. يحاول المطورون زيادة

التطور المستمر للتكنولوجيا يجعل من الممكن توصيل الإنترنت بالشقق بشكل متزايد سرعات عالية. إحدى طرق هذا الاتصال هي تقنية Gpon، والتي تقدمها Rostelecom أيضًا.

Gpon – الوصف الوظيفي العام

ظهرت التقنيات البصرية السلبية (Pon) منذ وقت ليس ببعيد، ولكنها تحل بثقة محل الأساليب التقليدية لتنظيم الوصول إلى الإنترنت الذي يعمل عبر الكابلات النحاسية. يتمتع الكابل البصري بمزايا كبيرة مقارنة بالكابل النحاسي:

تفترض البادئة "G" أن الاتصال يتم بسرعة جيجابت. تسمى هذه التقنية سلبية لأنه لا توجد معدات شبكة نشطة بين عقدة المزود والمستهلك النهائي، ويتم وضع البصريات مباشرة في شقة العميل.

ليست هناك حاجة إلى معدات، لأن الطول الكابلات البصريةبدون تضخيم إشارة إضافي يصل إلى 20 كم، وفي المستقبل القريب تجري التطورات لزيادة الطريق السريع إلى 60 كم.

يمكن إجراء الاتصال في الوضعين المتزامن وغير المتزامن. عادةً ما يفضل الموفرون الوضع غير المتزامن. السرعة القصوىتقتصر على 2.5 جيجابت/ثانية للاستقبال، و1.25 جيجابت/ثانية لنقل المعلومات.

مبدأ الاتصال بـ Rostelecom

من أجل الاتصال، يجب على المشترك المستقبلي الاتصال بأقرب مكتب Rostelecom وترك طلب. يمكنك توصيل خدمة واحدة أو أكثر للاختيار من بينها:

  • إنترنت؛
  • هاتف المدينة (الخط الأرضي) ؛
  • تلفزيون IP.

أي اتصال بمزود الخدمة عبر الأسلاك يتطلب تكاليف إضافية.

هؤلاء العملاء الذين كانوا متصلين سابقًا بـ Rostelecom عبر تقنيات ADSL، وهم يعرفون ذلك تجربتي الخاصةسيتم إخبار المشتركين الجدد بهذا عند تقديم الطلب.

تكمن الصعوبة الرئيسية في تركيب الكابل، والذي، نظرًا لصفاته المحددة، لا يُنصح بالانحناء كثيرًا، لذلك عادةً ما يتم تثبيت جميع المعدات في الردهة. تشتمل المعدات على جهاز توجيه ONT خاص مصمم للعمل في شبكات الألياف الضوئية، والذي يمكن استئجاره مباشرة من مزود الخدمة أو شراؤه بشكل مستقل. من المستحسن تركيب مأخذ كهربائي في الردهة. يتم توصيل الأجهزة الطرفية عبر شبكة إيثرنت الملتوية العادية أو عبر شبكة WiFi.

مخطط شبكات جيبونالمقدمة من مزود Rostelecom.

بعد الاتفاق على المشكلات الفنية مع العميل، يتم شراء جهاز توجيه وإبرام اتفاقية الخدمة. يتم الآن تركيب الكابل ووضعه وتكوين جهاز التوجيه.

إعداد معدات الاتصال

إذا تم شراء جهاز التوجيه أو استئجاره من Rostelecom، فسيتم إجراء تكوينه الأولي أثناء التثبيت مباشرة بواسطة موظفي Rostelecom. في الحالات التي يقوم فيها المشترك بشراء جهاز توجيه بنفسه أو لديه معدات بالفعل، قد تختلف خيارات التكوين اعتمادًا على طراز جهاز الشبكة والشركة المصنعة له، وكذلك على قدراته. يمكنك العثور على معلومات كافية على الإنترنت تتضمن تعليمات خطوة بخطوة يمكنك اتباعها لإعداده بنفسك.

تقدم Rostelecom لعملائها عدة نماذج من أجهزة ONT، أحدها هو G PON ONT RFT620. يعد هذا نموذجًا ناجحًا وعالميًا إلى حد ما، حيث يسمح لك بتوصيل ما يصل إلى 4 أجهزة بشبكة LAN، وعدد غير محدود عبر التكنولوجيا اللاسلكية، ومن الممكن مشاهدة البث التلفزيوني، وتوصيل ما يصل إلى هاتفين أرضيين.

يتم إجراء كافة الإعدادات عبر مكون الويب. للقيام بذلك، تحتاج إلى كتابة العنوان "192.168.1.254" في المتصفح وإدخال اسم المستخدم وكلمة المرور: المستخدم/المستخدم. ليست هناك حاجة لإدخال أي إعدادات للإنترنت، وقد تم ذلك بالفعل من قبل الموفر. كل ما عليك فعله هو تهيئة شبكتك المنزلية لتناسب احتياجاتك:

  • تمكين وحدة WiFi اللاسلكية؛
  • تغيير إعدادات الأمان.
  • تعيين عناوين IP ثابتة أو ديناميكية، وما إلى ذلك.

الخدمات والحزم

تقدم شركة Rostelecom لعملائها العديد من الخيارات وحزم الخدمات المختلفة، ومن أشهرها ما يلي:

  • الإنترنت المنزلي عبر خط الألياف الضوئية مع سرعة اتصال قابلة للتحديد؛
  • التلفزيون التفاعليمع أكثر من 160 قناة؛
  • هاتف أرضي منزلي، مع إمكانية اختيار تعرفة المكالمة؛
  • الهاتف المحمول؛
  • تأجير راوتر ONT بسعر منخفض.

يمكن اختيار كل هذه الخدمات بشكل منفصل أو دمجها في حزم. رسوم الاشتراك الشهري سوف تعتمد على اختيارك. تجري الشركة ترقيات دائمةوالخصومات، والمعلومات التي يمكن العثور عليها على بوابتهم. كما أن أسعار الخدمات تختلف من منطقة إلى أخرى.

إيجابيات وسلبيات الاتصال باستخدام تقنية Gpon

الاتصال عبر GPON، مثل أي طريقة أخرى، له إيجابياته وخصائصه السلبية. الإيجابية تشمل ما يلي:

  • يتم سحب الكابل مباشرة بين PBX الخاص بالمزود وفي شقة المستخدم، أي. لا توجد عقد وسيطة، مما يزيد بشكل كبير من سرعة نقل المعلومات واستقرار الإشارة.
  • إشارة في كابل الألياف البصريةلا ينتقل عن طريق نبضات كهربائية، بل عن طريق نبضات ضوئية. وهذا يعني أنه لا يوجد خطر الإصابة بالصدمة الكهربائية على الإطلاق.
  • إمكانية ربط عدة خدمات في وقت واحد من خلال جهاز ONT واحد.

هناك بالطبع عيوب لطريقة الاتصال هذه:

  • الكابل البصري عرضة للغاية للانحناءات الحادة، مما يعني أنه سيكون من الصعب توجيهه حول الشقة إلى غرف بعيدة. لا يُنصح أيضًا بوضع الأثاث والأشياء الثقيلة الأخرى على الكابل.
  • وعلى الرغم من عدم وجود أي شيء ذي قيمة للبيع في الكابل، إلا أن الخطوط الرئيسية والأسلاك في المداخل تتعرض باستمرار للتهديد من المخربين.
  • لا ينقل الكابل الكهرباء، ولهذا السبب يزداد اهتمام الحيوانات به. يُنصح بإخفائه في صندوق.