PON туралы негізгі түсініктер
Кіріспе
Бұл курстық жұмыс PON желісін жобалауға арналаған. PON –пассивті оптикалық желілер– талшық бойымен, тез дамудағы ең перспективті кеңжолақты мультисервистік қатынау технологиялар жанұясы. PON технологиясының мәні, оның атауына сай келеді, таратылған желі активті компоненттерсіз құрылады: оптикалық сигналдың таралуы бірталшықты оптикалық байланыс желісінде оптикалық қуаттың пассивті бөлгіштері – сплиттерлер арқылы жүзеге асады.
Жұмыс барысында біз жалпы PON желісінің негізгі түсініктерімен танысамыз. Желінің сұлбасын тұрғызып, ол желіге кіретін барлық элементтерді сипаттау қажет.
Сонымен қатар, абоненттер тығыз орналасқан қалалық усаскелерге PON желісін жобалаймыз. Жобалауға шартты түрде Алматы қаласының аумақтары алынды. OLT – Құрманғазы және Мұратбаев көшелерінің қиылысында орналасқан.
Тек жеке кварталдарды ғана жобалау қарастырылады.. Жобаланатын аумақ сынақ кітапшасының соңғы санымен анықталады.
Кейінгі жылдары кеңжолақты қатынау желісіне қосылуға сұраныс көбейеді. Цифрлық телевидение мен видеоконтенттің әйгілі болуы сұраныстың болуының бәрден бір себебі, сондай-ақ ол бағалардың төмендеуі мен сапаның жоғарлауына да әсер етеді.
PON (Passive optical network) – пассивті оптикалық желі, пассивті оптикалық желі технологисы. PON қатынаудың таратушы желілері – тораптардағы пассивті оптикалық таратушыларымен ағаш тәрізді талшықты- кабельдік архитектура негізінде пайда болды, ақпараттарды кеңжолақты таратуды қамтамасыз етудің тиімді әдісін ұсынады. Сонымен қатар, PON архитектурасы абоненттік қазіргі сәттегі және болашақтағы қажеттіліктеріне байланысты өткізу қабілеттілігі мен желі тораптарын қажетті тиімді ұзарта алады. PON архитектурасының негізгі идеясы – көптеген ONT (optical line terminal) абоненттік құрылғыларына (optical network terminal) ақпараттарды тарату және олардан ақпараттарды қабылдау үшін бір қабылдағыш-таратқыш модулін пайдалану.
OLT бір қабылдағыш-таратқыш модуліне қосылған абоненттік тораптың саны қабылдағыш-таратқыш аппаратурасының қаншалықты ең жоғарғы жылдамдығы және қуаттылық бюджеті рұқсат етілсе, соншалықты көп болуы мүмкін.
OLT-дан ONT-ға ақпараттар ағынын беру үшін – ережеге сәйкес тікелей ағынның (шығыс емес) 1490 нм толқын ұзындығы пайдаланылады. Керісінше, әртүрлі абоненттік тораптардан орталық торапқа деректер ағыны бірлесіп кері ағынды түзетін (шығыс) ағын 1310 нм толқын ұзындығында беріледі. Телевидение дабылдарын беру үшін 1550 нм толық ұзындығы пайдаланылады. OLT және ONT –де кіріс және шығыс ағындарды ажырататын WDM мультиплексоры орнатылған.
PON туралы негізгі түсініктер
PON (пассивті оптикалық желілер) – талшық бойымен, тез дамудағы ең перспективті кеңжолақты мультисервистік қатынау технологиялар жанұясы. PON технологиясының мәні, оның атауына сай келеді, таратылған желі активті компоненттерсіз құрылады: оптикалық сигналдың таралуы бірталшықты оптикалық байланыс желісінде оптикалық қуаттың пассивті бөлгіштері – сплиттерлер арқылы жүзеге асады.
Құрылымы жағынан пассивті оптикалық желісі үш басты элементтерден – стансалық терминал OLT-дан, пассивті оптикалық сплиттерлерден және абоненттік терминал ONT-дан тұрады. OLT терминалы PON желісінің сыртқы желілермен қарым-қатынасын қамтамасыздандырса, сплиттерлер оптикалық сигналды PON трактісінде таратса, ал ONT абоненттік жағындағы керекті интерфейстермен иемденеді. Қатынау желілерінің үш негізгі топологиялары 1.3-суретінде көрсетілген.
Нүкте-нүкте топологиясы Сақиналы топология
Нүкте-көп нүкте топологиясы
Бұл суретте қатынау желілерінің әртүрлі топологияларын қарастырғанда негізгі үш сәулетті көрсетуге болады: «сақиналы», «нүкте-нүкте», «нүкте-көп нүкте»; Қатынау желілерінде сақиналы топологиясын (Micro SDH және басқалар) қолданғанда оның тиімді жұмысы үшін барлық сақина түйіндері қосылып, жұмыс істеу керек. Бірақ, тәжірибе жүзінде мұндай желі құрылысында тұтынушыларды қосу бір уақытта болмайды. Сол кездің өзінде, сақиналық желіні аз санды абоненттер үшін түгел салып қосқанда, ол жоғары бастапқы шығындарға әкеледі. Тапсырушы қызмет көрсету келісім-шартына қол қоймайынша, абоненттік оптикалық түйінді салу рационалсыз. Сондықтан, шын өмірде қатынау желілерінің сақиналық топологияларының көбісі не өте жинақы ("collapsed rings"), не бір кабель бойымен созылыңқы келеді.
Салынып біткен сақинаға жаңа абоненттерді қосу – осы сақинаны ажыратып, жаңа сегментті қосу арқылы жүзеге асырылады. Осындай сақинаға абоненттер қосылуының сенімділігі туралы айту қиынға түседі. Сондықтан, SDH қатынау желілерінде абоненттер қосылу арналарында «нүкте-нүкте» топологиясы қолданылады.
«Нүкте-нүкте» топологиялы қатынау желілерінде пайда болатын басты 25 қиындық – ол кабельдік жүйелерінің төмен тиімділігі, бұл олардың ғимарат қабатынан шығуына байланысты. Мұндай сәулетте орталық кеңседен әр ғимаратқа резервтелу мүмкіндігінсіз бөлек талшық жұбын енгізу қажет (немесе төрт резервтелу мүмкіндігімен). Бұл әдістеме тек мына жағдайда ақталады, егер абоненттік түйіндер (ғимараттағы абоненттер жиынтығы, кеңсе, мекеме) телекоммуникациялық қызметтер қолдану жағынан жеткілікті деңгейде рентабельді болып, олардың әрқайсысына жеке кабель тартылса.
Ethernet қатынау желісі өте қиын таратылған бұтақты сәулетімен ерекшелінеді. Бірақ, әр бұтақтың түйініне сәйкес бір активті құрылғы орнатылып (коммутатор, маршрутизатор), ал осы активті құрылғылардың порттары бір-бірімен тек жұпты «нүкте-нүкте» топологиясы арқылы қатынайды. Резервті арналар (олар да «нүкте-нүкте») екі жеке порттарды қолдану арқылы жасалынады.
«Нүкте – көп нүкте» топологиясында, PON технологиясының негізі болатын, орталық түйіннің бір портына бұтақты сәулеттің түгел бір талшық-оптикалық сегменті, оған он шақты тұтынушы кіріп, қосылады. Сонымен қатар, бұтақтың аралық түйіндерінде – жинақы, толығымен пассивті оптикалық таратқыштар (сплиттерлер), ток пен қызметті қажет етпейтін, орнатылады. Сплиттер қосдиапазонды, ал ол дегеніміз 1310 нм терезесінде (негізгі диапазон немесе O-диапазон, original) және 1550 нм терезесінде (негізгі диапазон немесе C-диапазон, conventional) жұмыс істеуі қажет. Тарату түйіні ретінде, коллектор орнатылған, кабельді муфта да бола алады.
«Нүкте – көп нүкте» топологиясында, сплиттерлер орнатылуының оптимизациясы арқылы оптикалық талшықтар бірнеше есе үнемделеді және кабельді инфрақұрылымның бағасы төмендейді. Абоненттік түйіндердің барлығы терминалды болады, ал бұл біреуінің өшіп немесе істен шығып қалуы, қалғандарының жұмысына кедергі жасамайды. Әр талшықты оптикалық сегмент орталық түйіндегі бір қабылдау-жібергішке қосылып («нүкте-нүкте» топологиясынан айырмашылығы), ол да құрылғылардың бағасын бірнеше есе төмендетеді. Желі дамуы, керекті бағытта қажет болған жағдайда, бір қалыпты өте алады.
2.4 сурет - логикалық құралымның желі нүкте қосылуында "бейтарап оптикалық тармақтаушысымен ағаш" топологиясы
Бейтарап оптикалық элемент ретіде оптикалық тармақтаушы шыққанда, "точка-көп нүкте" P2MP (point - to - multipoint) топологиясын қолданатын PON желісі болып табылатын. Орталықтың түйіншегінің бір портына көнелік сәулеттің оншақты абонентті қамашалайтын талшықты-оптикалық буыны қосылуы мүмкін. Бұл ретте, ағаштың кезеңдік түйіншектерінде тағайындайтын оптикалық тармақтаушылар толықтай бейтарап және нәрді және арнайы күтуді сұрамайды.
P2MP топологиясында тармақтаушының орналастыру арқасында оптикалық талшықтың маңызды үнемдеуіне және кабельдік инфрақұрылымның құнының төмендеуіне жетуге болады. Абоненттің түйіншектері арада бүтіндікте желінің жұмысқабілеттілкіне әсер етпейді. Қосу, арыту немесе бір немесе бірнеше абоненттің түйіншегінен бұзылып қалу ешқалай қалған жұмыстқа әсер етпейді.
PON сәулетінің артықшылықтары, біріншіден, кезеңдік белсенді түйіншектің және талшықтың үнемінің болмағандығынан түйіледі. Екіншіден, оптикалық таратқыштар орталықтың түйіншегінде үнемделеді. Үшіншіден, жаңа абоненттердің қосылу оңайлығын және күтудің жайлылығын айту керек (қосу, арыту немесе бір немесе бірнеше абоненттің түйіншегінің бұзылып қалуы ешқалай қалған жұмысқа әсер етпейді).
P2MP көнелік топологиясы оптикалық тармақтаушының абоненттің шынайы орналасуына байланысты, Окатөсемесінің және кабельдік желі қанаушылығының шығындарын оңтайландыру қояды. PON технологиясының өсіңкі күрделігі мен ағаштың ең қарапайым топологиясында резервтеудің болмағандығын кемшілікке жатқызуға болады.
"Бейтарап түйіншектермен ағаш" сәулетінің шешемі негізінде PON технологиясының негізіне тиесілі, "точка-многоточка" P2MP (point - to - multipoint), үлгісінің логикалық топологиясын пайдаланады, бір орталық түйіншегіне оншақта абоненттерді қамашалайтын көнелік сәулеттің талшықты-оптикалық буынын қосуға болады. Бұл ретте ағаштың кезеңдік түйіншектерінде шағын, толықтай бейтарап оптикалық тармақтаушылар (сплиттеры) бекиді, нәрді және күтуді сұрамайтын. Баріне белгілі, PON оптикалық талшықтың соманың созылымдылығының қысқарту себебінен, бас кабельдік инфрақұрылымда үнемдеуге мүмкіндік береді, себебі бас телімде орталықтың түйіншегінен тармақтаушының небәрі бір талшық пайдаланылады. Арада кіші дәрежеде үнемнің сырттың бастауына - оптикалық хабарлағыштың және қабылдағыштың санының қысқартылуына орталықтың түйіншегінде көзге іледі. Екінші фактордан үнемдеу арада біреулерде уақиғаларда тіпті байыпты болады.
Сонымен,"бейтарап түйіншектермен ағаш" сәулетінің қолданысы келесі себептердің себебінен қолайлы болып табылады деген тұжырымға келуге болады:
. Құрылым талшықтың санынан үйлесімді;
. Оптикалық қабылдау-хабарлағыштар санынан үйлесімді шешім;
. Жаңа абоненттерді қосу оңайлығы және күтудің жайлылығы;
. Кезеңдік белсенді түйіншектің болмағандығы;
. Желінің күрделігі жағынан орташа жұмыс істеуі;
"Нүкте - көпшілігі нүкте" топологиясында сплиттерлер орналастыру оңтайландыруының арқасында оптикалық талшықтың маңызды үнемі және кабельдік инфрақұрылымның құнының төмендеуіне жетуге болады. Барлық абоненттің түйіншектері терминалды болып табылады, және арыту немесе бір немесе бірнеше абоненттің түйіншегінің бұзылып қалу ешқалай қалған жұмысқа әсер етпейді. Әр талшықты-оптикалық буын орталықтың түйіншегінде ( "нүкте-нүкте" деген топологиясынан өзгеше) бір қабылдау-хабарлағышқа қосылады, бұл да жабдықтың құнында айтарлық үнемділік береді. Желінің дамуы көрінген бағыттарда шараға қарамастан, байсалды болуы мүмкін.