Қош бол, сүйікті әліппе!

FTTx базасындағы рұқсат беруді құру

Заманауи қолданылып жатқан технологиялар экономикалық тиімсіз және өсіп келе жатқан талаптарды қанағаттандыра алмағандықтан өзге технологияларды қолдануға тура келеді. Олардың бірі – FTTx (Fiber To The ... – «дейін талшық») оптикалық талшықты белгіленген жерге дейін рұқсат ету желісін құру технологиясы. FTTx технологиясы жаңа болмасада, кең қолданысқа ие.

FTTx технологиясын құруда бірнеше нұсқалар бар:

FTTH – Fiber To The Home (талшықты пәтерге дейін);

FTTB – Fiber To The Building (талшықты ғимаратқа дейін),

Бұл технологиялардың аздаған айырмашылығы бар FTTH және FTTB технологияларының көшірмелері:

FTTO – Fiber To The Office (талшықты офиске дейін);

FTTC – Fiber To The Curb (талшықты кабельдік шкафқа дейін);

FTTCab – Fiber To The Cabinet (FTTC аналогы);

FTTR – Fiber To The Remote (талшықты қашықтықтағы модульге, концентраторға дейін тарту);

FTTOpt – Fiber To The Optimum (талшықты оптимальды нүктеге дейін тарту);

FTTP – Fiber To The Premises (талшықты абонент нүктесіне дейін);

FITB (Fiber In The Building) концепциясын ерекше атап өткен жөн ғимарат ішіндегі таралуы.

Инфрақұрылымы – қонақ үй, дәрігерлік пункт, мейрамханадан тұрады. Бекет қызметкерлері халықаралық Өскемен қаласының әуежайында әуе көлігімен тасмалданатын жүктер мен көлік құралдарына, жеке тұлғаларға кедендік ресімдеу мен кедендік бақылауды жүзеге асырады. Әуежай – әуе көлігі құралдарымен тұрақты түрде жолаушыларды, жүк пен пошта тасымалдауды қамтамасыз етуге арналған кәсіпорын. Әуежайдың орнын таңдағанда оның қалаға қатынауға ыңғайлы болуы, қалада шуды көбейтпеу мақсатында едәуір қашықтыққа салынатыны белгілі, біздің әуежай Өскемен қаласының салтүстік-батыс бөлігінен 11 км қашықтықта орналасқан. Ал әуежайдың қызмет көрсету-техникалық аймағына жолаушылар кешені (аэровокзал, аэровокзал алаңы, перрондар, қонақ үй.),радионавигациялықжәне ұшақтарға техникалық қызмет көрсететін тағы басқа ғимараттар, сондай-ақ жүк тиеу және түсіру кешені жатады. Бұл халықаралық әуежай екінші санатқа жатады, Ил-76(151,5 т),Ту-154,Ту-134,Як-42,Ан-12,Ил-18,Airbus A320 типті әуе ұшақтарына қызмет етеді [6]. Әуежай радиолокатормен, автоматты радиотехникалық құралдармен, жарық сигналы жүйесімен,навигациялық құрылғылармен жабдықталған.

Сурет 1 FTTH, FTTB базасындағы ғимаратқа оптика жүргізу [1].

Сурет 2 FTTН базасындағы коттедж [1].

FTTх нұсқаларының бірі болып FTTB табылады. Байланыс операторлары FTTB желісін тек үлкен қалаларда ғана таратады, бірақ болашақта барлық жергілікті жерлерді қамтиды. FTTB желісінде, FTTH желісіндегі сияқты қымбат тұратын көп мөлшердегі талшықтар қолданылмайды.

Сурет 3 FTTB базасындағы рұқсат етуді құру [2].

FTTх нұсқаларының келесі түрі болып FTTH саналады. FTTH айтып өткеніміздей оптикалық талшықты пәтерге дейін немесе пайдаланушының жеке үйіне дейін тарту. FTTH желісін құрудың екі түрі бар: Ethernet базасында және PON базасында.

Сурет 4 FTTH базасында рұқсат беруді құру [2].

Келесі маңызды құрылым болып Ethernet базасында құруды қарастырайық. Мультисервистік Ethernet – әмбебап қолданыстағы құрылғылар оператордың пайдасын көбейтеді. Оптоталшықты желідегі инфрақұрылымдық элементтердің арзандығы және көп көлемдегі ақпаратты жіберудегі шектеусіз мүмкіндіктері пайдаланушыға сапалы клиенттік қызмет көрсетеді және абоненттің телефондық байланысты қолданардағы, Интернетке рұқсат етуін және видеопрограммаларды көрудегі қажеттіліктерін өтейді.

Ethernet FTTH базасын құруда сымның коммутациясында оптикалық порттар мен оптикалық трансиверлерлері бар коммутаторлар қолданылады. Коммутаторлар не «сақина» тәріздес Ethernet (GE немесе 10GE), не «жұлдыз» тәріздес топологиясында жиналып ғимараттың ең жоғарғы қабатында орналасады. Коммутатор портына пайдаланушылардың құрылғылары қосылады. Ethernet FTTH кемшіліктеріне өткізу жолағының тарлығы және масштабтаудың аз мүмкіншіліктерін жатқызуға болады. Абонент территориясында (пәтерде немесе коттеджде) CPE (Customer Premise Equipment) құрылғысы қолданылады.

Сурет 5 Ethernet базасындағы FTTH желісі [3].

1.3 PON базасында рұқсат беруді құру

PON пассивті оптикалық желі базасындағы қызметті қолданар кезде, FTTH желісіндегі оптоталшықты сым абоненттерге, бөліну коэффициенті 1:2 ден 1:128 дейін, пассивті оптикалық таратқыш (сплиттер) арқылы таралады.

Стандартты PON оптикалық желісінде байланыс провайдер жағынан OLT (Optical Line Terminal), ал абоненттік құрылғы ретінде ONT (Optical Network Terminal) қолданылады.

ONT құрылғысы, Ethernet базасында қолданылатын СРЕ құрылғысынан күрделі. Кеңжолақты рұқсат беру мен сервистерді қолдау функциясынан басқа, ONT қосымша келесі функцияларды қолдайды:

PON рұқсат етуін басқару хаттамасы;

Пакеттік режимдегі лазерлер (burst-mode lasers), ONT ақпарат тарату тек OLT терминалымен танылған уақыт үзіндісінде қамтамасыз етеді;

Жоғарылатылған сигнал қуаты (бөлгіштердегі жоғалтуларды ескеру керек);

Шифрлау;

Жоғарғы өнімділік;

Бұл қосымша функциялар ONT құрылғы бағасын арттырады.

Кабельдік телевидение және телекоммуникациялық желілері, бұрыннан қолданыста алшақ, қазірде бір біріне жақындауда. Осыған дейінгі қолданыста болған осы желілердің, яғни телефондық, телевизиялық және интернеттің жеке жеке абонентке дейін жетуін бір мультисервистік желімен жетуін салыстырайық.

Кеңжолақты рұқсат берудің үлкен қалаларда кең таралуы, ақпарат сақтау құрылғыларының арзандауы, қымбат емес IP-интерфейсі бар видеокамералардың пайда болуы, видеопротоколдарды тарату технологиялардың дамуы, кодталған видеосигналдарды (MPEG-2 немесе MPEG-4) Ethernet желілері арқылы таратуға арналған, операторлардың IPTV жүйесінің кірістірілуіне әкеліп соқтырады.

Перспективті технология және құруға арналған осындай мультисервистік желінің негізі PON технологиясы болып табылады.

Құрылымына байланысты кез келген пассивті оптикалық желі үш негізгі элементтерден тұрады: станциондық терминал OLT (орталық түйін OLT (Optical Line Terminal) – шасси, орталық офисте орналасқан, магистральдік желіден келетін ақпарат ағымын қабылдап абоненттік терминалдарға EPON талы арқылы бөліп береді), пассивтік оптикалық сплиттерден және абоненттік терминал ONT (ONU терминалы (Optical Network Unit) немесе ONT (Optical Network Terminal) – желілік Ethernet маршрутизаторы, PON талына қосылуға мүмкіндік беретін интерфейсі бар. Бір OLT қабылдау-тарату модуліне қосылған, абоненттік түйіннің саны, қуаттың диапазоны мен қабылдау-тарату аппаратының максималды жыдамдығына байланысты көп болуы мүмкін. Бұл принциптің құрылуы келесідей. Шассиға қосылған терминалдар саны қуаттың бюджетіне және қабылдағыш-таратқыш аппараттың максималды жылдамдығына байланысты шектеледі.). OLT терминалы PON желісінің сыртқы желілермен байланысын орнатады, сплиттерлер оптикалық сигналдардың PON участкелік трактісінде таралуды қамтамасыз етеді (оптикалық таратылу – оптикалық шағылудың ағымын бір бағытқа бағыттайды және бірнеше ағымдарды біріктіріп кері бағытта жібереді. PON желілерінде көп жағдайда бір кіріс порты бар 1хN таратылуын қолданады; 2хN таратылулары талшықты резервтеу жүйесінде қолданылуы мүмкін), ал ONT абонент жағынан әрекет ететін барлық интерфейстері бар.

Сурет 6 PON базасындағы FTTH желісі [3].

PON (пассивті оптикалық желі) – бұл тез дамушы, оптикалық талшықпен кеңжолақты мультисервистік рұқсат берудегі перспективті технологиялардың жанұясы. PON технологиясының міндеті аты айтып отырғандай, оның тарату желісі активты құрылғыларсыз құралады: оптикалық сигнал бірталшықты оптикалық линиялық байланыста пассивті оптикалық қуатты таратқыштардың – сплиттердің көмегімен таралады.

PON архитектурасының негізінде, «нүкте-көпнүкте» (point-to-multipoint) логикалық топологиясы жатыр. Орталық түйіннің бір портына оншақты абонентті шарпитын толық оптоталшықты сегментті қосуға болады. Пассивті оптикалық таратулар түйін арасында ғана орнатылып, қызмет керсетуді және қорек көзін талап етпейді.

PON архитектурасының негізгі идеясына бір ғана қабылдағыш-таратқыш модульдің OLT бірнеше абоненттік құрылғылар ONT ақпарат жіберіп, ақпарат алу болып табылады.

Қазіргі пайдаланушылардың Интернет жылдамдығына деген сұранысы өсіп келе жатқаны жаналық емес. Үлкен қалаларда 10 Мбит/с жай ғана жылдамдық екені белгілі. Бұған себеп болатын жайттарда өзгермейді, дыбыс және видео, мультимедиа, телевидение, ақпарат жіберу.

PON құрылымының элементтері

PON желісі бірнеше элементтерден тұрады – байланыс түйініндегі коммутатор, абонент жақтағы модемдер мен желі түйініндегі пассивті сплиттер мен байланыс линиясы. Әр модемге коммутатордан келген барлық пакеттер түседі, ақпарат тарату уақытында кадрлардың уақытша мультиплексирлауы қолданылады. PON технологиясының жақсы жағына:

– активті құрылғылардың максимальды қолданылуы;

– кабельді инфрақұрылымның минимизациясы;

– қызмет көрсетудің арзандығы;

– кабельдік телевидениемен байланысу мүмкіндігі;

– абоненттік порттардың жоғарғы тығыздығы.

Технологияны талқылау барысында оның ерекшеліктерін ескере кеткен жөн, әсіресе «нүкте-нүкте» түйінімен салыстырғанда: абоненттер арасында бөлінетін өткізу жолағы, қауіпсіздік жағынан жалпы орта клиентке келмеуі мүмкін, пассивті сплиттерлер оптикалық линияның диагностикасын қиындатады, бір құрылғының істен шығуы басқа құрылғылардың жұмысына жағымсыз әсер етуі.

Ақпаратты қорғау мақсатында барлық таратылатын пакеттерге (AES128) шифры қолданылуы мүмкін. Басқа стандарттар өзіндік жылдамдығымен және құрылғының өзгешелігімен ерекшеленеді. Бір коммутаторға екі абонент өзара бір-бірімен ақпарат алмаса алмайды, абонент арасындағы ақпарат тек GEPON коммутаторы арқылы жеткізіледі, ол өз жағынан жоғарғы ағында 1310 нм, ал төменгі ағында 1490 нм ақпарат ағынын күшейтіп, таратады. Қауіпсіздік мақсатындағы тағы бір жақсы жағы, ақпарат ұрлауға қиындық туындататын, линияда пассивті құрылғыны қолдану. Коммутатордың бір талшығына (бір портына) 32 немесе тіпті 64 абонент қосыла алады. Ақпарат таратудың жалпы (абоненттер арасында бөлінетін) жылдамдығы 1,25 Гбит/с құрайды. Бүгінде бұл технологияның екі стандарты яғни GePON және GPON стандарттарын қолдану қалыптасқан. GePON (Gigabit ethernet PON) 1Гбит/c шамасына тең болатын ақпарат алмасу жылдамдығын ұсынады және Оңтүстік-шығыс Азия мемлекеттерінде аса жоғары тартылымға ие. GPON (Gigabit PON) 2.5 Гбит/с жылдамдықпен қамтамасыз етеді, және Еурпоа мен Америкада көптеп қолданысқа ие

Кесте 2

PON стандарттары [3]

	BPON	EPON	GPON
Стандарт	ITU-T G.983	IEEE 802.3ah	ITU-T G.984
Өткізу қабілеті	Төменгі ағын 622 –Мбит/с дейін Жоғарғы ағын 155–Мбит/с дейін	Симметриялы 1,25 Гбит/с дейін	Төменгі ағын 2,5Гбит/с, Жоғарғы ағын–1,25 Гбит/с
Жұмыстың максималды ұзақтығы	20 км
Төменгі ағындағы толқынның ұзындығы	1490 нм (цифрлық мәліметтер) және 1550 нм (аналогты КТВ)

Жоғарғы ағындағы толқынның ұзындығы	1310 нм
Протоколдар	ATM	Ethernet	Ethernet, ATM, TDM

Қабылдау мен таратуға әртүрлі толқын ұзындықтағы лазерлер қолданылады – 1940 нм тарату және 1310 нм қабылдау үшін. Қажет болған жағдайда арнаға, 1550 нм-де лазермен модульденетін аналогты кабельді теледидарлық (100 және одан көп) арнаны қосады. Нақтылы желінің сызбасына және құрылғының қолдану тәуелділігіне байланысты, арнаның жалпы тартылуы 20 км дейін алады.

Кабель коммутатордың портынан тал тәріздес тартылады. Түйінде орналасқан сплиттерлер электр көзін, жөндеу және басқару, термошкаф талап етпейді, сонымен қатар бағасы арзан және шағын көлемде. Оларды дайын телефон таратқыш шкафына қоюға мүмкіндік береді.

Қарапайым аяқтағыш құрылғығы өзінде орнатылған МАС-адрестік фильтрымен оптика-кабель конвертері болып табылады. Телевидение мақсатында қолданса, модем ішіне тағы бір қабылдағыш орнатады, ал теледидарға қарапайым жоғарғы жиіліктегі кабель қосылады.

ZyXEL компаниясы бүгінде EPON стандартында жүмыс жасайтын құрылғыны (IEEE 802.3ah) шығарды, тағы да ол GEPON атымен аталады.

Қазір құрылғы бірнеше проектілерге қатысуда және де бүкіл Қазақстан бойынша провайдерлер тестілеу үстінде. Ақпаратты қорғау мақсатында барлық таратылатын пакеттерге (AES128) шифры қолданылуы мүмкін. Басқа стандарттар өзіндік жылдамдығымен және құрылғының өзгешелігімен ерекшеленеді. Бір коммутаторға екі абонент өзара бір-бірімен ақпарат алмаса алмайды, абонент арасындағы ақпарат тек GEPON коммутаторы арқылы жеткізіледі, ол өз жағынан жоғарғы ағында 1310 нм, ал төменгі ағында 1490 нм-дегі ақпарат ағынын күшейтіп, таратады. Қауіпсіздік мақсатындағы тағы бір жақсы жағы, ақпарат ұрлауға қиындық туындататын, линияда пассивті құрылғыны қолдану.

Коммутатордың бір талшығына (бір портына) 32 немесе тіпті 64 абонент қосыла алады. Ақпарат таратудың жалпы (абоненттер арасында бөлінетін) жылдамдығы 1,25 Гбит/с құрайды.

1.5 PON технологиясында жобалау құрылғыларын анықтау

Қазіргі уақытта кем дегенде он екі өндіруші компаниялар PON өнімдерін іске асырады. Олардың ішіндегі ең қол жетімдісі – Alcatel, Lucent, Marconi және Fujitsu. Алайда, ең көп жетістікке жетіп отырған екі жаңа компания – UT Starcom және Terawave

Жаңа технологияның сұранысының артуына байланысты, UT Starcom өндіруші компаниялардың москвалық өкілдері Olen ComElectronics компаниясының мамандары осы компанияларлың соңғы зерттеулерін ұсынды. Ол EPON BBS 4000+ концентраторлары. Бұл концентраторлар 64 терминалдық құрылғылар арасындағы трафикті бір GEPON интерфейсте 10 Гбит/с жылдамдықпен тарата алады. Соның арқасында, 9U корпусының концентраторлары 1408 абоненті жедел түрде атқара алады және ONU сериясындағы UT Starcom оптикалық терминалдық құрылғылармен біріге отырып, Ethernet технологиясы базасында қол жетімді желі үшін нақты шешім болып табылады.

PASSIVE OPTICAL NETWORK ТЕХНОЛОГИЯСЫНЫҢ НЕГІЗГІ СТАНДАРТТАРЫ – GPON ЖӘНЕ GEPON СТАНДАРТТАРЫН ЗЕРТТЕУ

2. GEPON және GPON технологияларын салыстыру

Қазіргі таңда PON екі технологиясы көп сұранысты қажет етіп отыр. Олар: GPON (Gigabit PON) – ITUG.984; GEPON (Gigabit Ethernet PON) – IEE 802.3ah.

Бұл екі технолгогияның негізгі сипаттамаларына тоқталып өтейік. Біріншіден, мәлімет ағындарының таратылу жылдамдықтары (DownStream, DS) GPON-да: 2.5G, 1.25G GEPON технологиясында. Сондай-ақ кадрлардың құрылымымен ерекшеленеді: GEPON технологиясында Ethernet өте жақын, ал GPON технологиясында ол аса күрделене түседі және SDH аса жақын.

PON тағы бір түрі Turbo GEPON. Бұл стандартталмаған технология (оның негізінде IEEE 802.3ah стандарты жатыр). GEPON айырмашылығы кеңейтілген DS жолағы 2.5G шамасында.

GEPON технологиясында Ethernet пакеттері бастапқы күйінде PON желісімен таратылады. GPON желісінде мәліметтерді тарату үшін инкапсуляцияның екі деңгейі қажет етіледі. Біріншіден, телефондық желілердің ақпаратты ағындары (TDM, E1/T1) мен Ethernet кадрлары GEM (GTC Encapsulation Method) кадрында «оралады», Бұл кадрлар GFP (Generic Frame Procedure, ITU-TG.7401) тәрізді форматта болады және пайдалы кернеудің айнымалы ұзындығына ие. Екіншіден, ATM ұяшықтары мен GEM кадрлары бірігіп GTC кадрына инкапсуляцияланады, нәтижесінде PON желісі бойымен таратылады. GEM технологиясында кадрлардың фрагментациясы орын алады, ал бұл GEPON технологиясына кіріктірілмеген. Бұл өткізу жолағының қолданылу тиімділігін кемітеді. Технологияларды салыстыра келе негізгілерін кестеде атап өтсек:

Кесте 5 – Екі технологияның негізгі сипаттамалары [5]

Сипаттамалар	GEPON	GPON
Стандарттау институттары	IEEE / EFMA	ITU-T S 15 / FSAN
Стандартты қабылдау уақыты	2004 жылмаусым	2003 жылқазан
Стандарт	IEEE 802.3ah	IUT-T G.984.x
Тарату жылдамдығы,тура/ кері ағын, Мбит/с	1000/1000	1244/155,622,12442488/622,1244,2488
Базалық протокол	Ethernet	SDH

Кесте 5 жалғасы

Сызықтық код	8B/10B	NRZ 20(>30)
Желінің максималды радиусы, км	20(>30)	20
Бір талшықтағы максималды абоенттік түйіндер саны	16	64 (128²)
Бағдарламалар	IP, мәліметтер	Кез келген
Қателерді түзету FEC	Жоқ	Қажет
Тура/кері ағындарының толқын ұзындығы, нм	1550/1310 (1310/13103)	1550/1310 (1480/1310)

GPON технологиясының артықшылықтары: толығымен стандартталған технология (рекомендация ITU-TG.984); толығымен стандартталған басқару протоколы OMCI (протокол TR-069); NRZ сызықты кодын қолдану («анық» 2.5G);TDM-трафикті таратудың аса тиімді механизімі

GPON технологиясының кемшіліктері: өте жоғары баға, GEPON технологиясымен салыстырғанда; құрылғылар конфигурациясы аса күрделі.

GEPON технологиясының артықшылықтары: төмен баға; салыстырмалы түрде қарапайым құрылым

GEPON технологиясының кемшіліктері: технология стандартсыз (IEEE 802.3ah стандарты негізінде алынған); 8B/10B сызықты кодын қолданады.

2.3 GEPON артықшылықтарын сараптау

Соңғы жылдары ADSL абоненттік базасының көлемі бойынша кең жолақты байланыстың басты технологиясына айналды. Бүгінде операторлар оның айқын шектеулерін анықтап отыр: жылдамдық, ұялы байланыс линияларының сапасына тәуелділігі, тұтынушыларға техникалық қызметтің үлкен шығындары және тағы да басқа. Осылардың барлығы IP-ТВ, ойын сервистері тәрізді жаңа қызмет түрерінің дамуын шектейді.

Сондай-ақ оптоталшықты технологиялар да соңғы он жылдықта пайда болған жоқ. FTTx архитектуралық шешімдердің жиынтығы абоненттер қосылған жағдайда оптоталшықты технологияны қолданудың бір нұсқасы ретінде жасалған болатын. Соңғы жылдарға дейін FTTx технологияларын көбінде тек операторлар қолданып келді. Оның негізгі себебі, әрине өзіндік оптоталшықты инфраструктураны жасап шығару аса жоғары қаржыны талап етті. Дегенмен, бұл технологияға деген сұраныс күрт артты. Себебі технологияның қызмет көрсету спектрі артты, Metro Ethernet және PON технологиялары кең тарала бастады, оптоталшықты өнімдердің бағасы төмендеді және жекеленген операторлардың FTTx желісін құрудың табысты болуы.

FTTx бұл тек архитектура, негізгі технологиялары болып бүгінде Metro Ethernet және PON болып табылады.

Бұл екі технологияны салыстыра келе PON технологиясының артықшылығы айқын байқалды. Ендігі кезекте PON технологиясын жүзеге асырушы екі тәуелсіз технология орын алды. Олар GPON және GEPON. Бүгінгі таңда осы екі стандарт арасында қызу бәсекелестік туындап отыр. Кез-келген оператор PON желісін құрастыруда бірінші болып осы екі технологияның қайсысын таңдау керектігін ойланады. Себебі бұл сұрақтың шешімін табу кез-келген бастама үшін маңызды. Екі технологияның пайда болу тарихына жүгінетін болсақ келесі деректермен танысуға болады.

90-жылдардың соңына қарай ATM APON және BPON (МСЭ-Т G.983) стандарттары пайда болды. Ол кезде бұл стандарттардың құны өте жоғары болғандықтан қолданыстан қалып қойды. 2004жылы бір уақытта GPON (МСЭ-Т G.984) және EPON немесе GEPON (IEEE 802.3ah) стандарттары пайда болды. GPON PON технологиясының жалғасы, ол ATM негізінде құрылған. GEPON Ethernet негізделген жаңа технология. 2008 жылдарда 2004 жылмен салыстырғанда оптоталшықтар мен құрылғылардың құны төмендеді. Соңғы екі жылдың ішінде GPON базасын қолданушы екі миллионға жуық линиялар есептелінді, GEPON 11 млн линияны қамтыды. Яғни GEPON таңғаларлықтай нәтиже көрсетті.

GPON технологиясының өткізу жолағы (Downstream) GEPON технологиясымен салыстырғанда екі есе жоғары: 2,5 және 1,5 Гбит/с. Бұл GPON технологиясының басты айырмашылығы болып табылады. Ал қазір кейбір өндірушілер GEPON технологиясында арнайы 2,5 Гбит/с жылдамдықты тудыратын чипсеттер ойлап табуда. GPON технологиясы ATM негізінде құрылып трафикпен жұмыс жасап сапалы қызметті ұсынады, ал GEPON Ethernet негізделіп онда бұл механизм толығым жетілдірілмеген деген теріс пікірлер кездеседі, ол шындығында тарафиктермен жумыс жасау мен сапалы қызмет түрі бұл стандартта бір уақытта мәліметтерді, дыбыс пен бейнені таратуға мүмкіндік беретін дәрежеде дамыған. Ол CoS және QoS механизмдерін пайдалана отырып, сондай-ақ DBA (Dynamic Bandwidth Assignment) механизімінің көмегімен динамикалық түрде кез-келген трафик үшін қажетте жолақ түрін таңдай алады. Тағы бір айта кететін жайт бүгінде ATM технологиясын жоғары қарқынмен Ethernet шеттетіп отыр: магистральды желілерден бастап рұқсаттың мобильді желілеріне дейін (RAN). GPON технологиясында 10 Гбит/с жылдамдыққа дейін кеңейтілім алға қойылғанмен оның жүзеге асуы аспауы үлкен күмән келтіреді, Осы күнге дейін бұл технологияның келесі ұрпағы МСЭ-Т құру туралы ешқандай мәлімет жоқ. Ал GEPON қатысты IEEE стандартының орнына IEEE 802.3av (қазіргі уақытта бұл draft 1.8023) стандарты келді. Бұл жаңа стандарт 10 Гбит/с жылдамдықты ұсынумен қатар GEPON желісіне кері байланысты орнатуға мүмкіндік береді, бұл яғни нақты осы стандартты біртіндеп GEPON технологиясына енгізуге мүмкіндік береді. Ал бұл 2015 жылдан бастап қолға алдынған.

Және соңғы ерекшелігі бағасында, қазір бұл екі технологияның құны бірдей төмендегенмен толығымен GPON құрылымдары GEPON құрылғыларымен салыстырғанда 20,40 % жоғары.

Көріп отырғанымыздай парктикада GEPON технологиясы GPON технологиясынан артта қалып отырған жоқ, және ең маңыздысы GЕPON технологиясы дамып одан әрі дами түсуде. «Дженерал ДейтаКомм» кәсіпорыны осы технологияға негізделе отырып Лучезар 500 шешімін қабылдап отыр,бұл толықтай кеңжолақты желіге рұқаст беріп, PON (OLT) коммутаторларын, абоненттік құрылымдарды (ONU), басқару жүйесімен тарату жүйелерін қалыптастырады. Бұл шешімнің негізгі сипаттамалары: IEEE 802.3ah стандартына сәйкестік; VLAN, QoS, STP, RSTP, 802.3ad қолдау; IGMP қолдау; Өткізу жолағының динамикалық түрде белгіленуі (DBA) және SLA қамтамасыз етуі.

GEPONтехнологиясы, ақпарат алмасудағы жоғарғы (1,25 Гбит/с дейінгі) жылдамдықты бере алатын, ең заманауи, PON пассивті оптикалық желісінің біртүрі болып келеді. GEPON технологиясының артықшылығы, талшықты-оптикалық кабельді оптимальді қолдануға мүмкіндік береді. Мысалы, 20 км аралықтағы 64 абонентті қосу үшін бір ғана талшықты-оптикалық сегмент жеткілікті.

GEPON технологиясындағы рұқсат беру оптикалық талшықпен кеңжолақты мультисервистік көпшілік абоненттік рұқсат беру мақсатында шығарылған. GEPON желісінің негізгі топологиясында, «пассивті оптикалық тармақтаушы тал» құрылымы жатыр. «Талдың» түйін арасында, қорек көзін және қызмет көрсетуді талап етпейтін, шағын пассивті оптикалық қуатты тармақтаушылар (сплиттерлер) орнатылады.

GEPON технологиясы үнемдейді:

Кабельдік инфрақұрылымда оптикалық талшықтардың жиынтық созымдылығының қысқаруының нәтижесінде, ауданның орталық түйінінен тармақтаушыға дейін бір ғана талшық қолданылады;

Орталық түйіндегі оптикалық қабылдағыш пен таратқыштардың саны аз және клиентке ағынның тарамындағы аралық нүктелердiң белсендi жабдықтары жоқ.

GEPON орталық түйiнiнiң бiр портына радиусы 20 шақырымға дейiн қамтитын 32 абоненттiк терминал түйiндерiн қосатын талшықты-оптикалық сегментті қосуға болады.Әрбiр абоненттiк терминал өз кезегiнде ондаған клиенттерге қызмет көрсете алады.

GEPON артықшылықтарына жатады:

Құрылғының бағасын бірнеше төмендететін, стандартты 802.3аһ механизмін қолдану;

Екі бағытта да ақпарат тарату жылдамдығын 1 Гбит/с дейін жоғарылату және көңжолақты қызметтерді көптеп көрсету;

802.1р/ТОS механизмінің көмегімен QoS қамтамасыз ету. Бұл механизмдер VoIP және VoD қызметтерін сапалы түрде береді;

64 абонент құрылғысын бір PON бұтағына қосып және оптикалық талшықты эффективті қолдану;

PON талында еркiн жолақтың бар болу;

Ағынды видеоның жіберу көмекшісі (IGMP Snooping);

Орнату мен қызмет ету қарапайымдылығы.

GEPON жүйесін жабдықтау мен жүзеге асыру үлгісі.

Негізгі терминал ретінде (OLT) 3-ші деңгейдегі Ethernet коммутатор функцияларымен Corecess S5 әмбебаб платформасы қолданылады. Бұл платформаға жеке модулдар арқылы, Интернет қызметінің провайдерлерінен Ethernet сыртқы линиялары қосылады, телефон байланысының IPTV және IP. қосу мысты желімен де, оптоталшықты линиямен де жүргізіледі.

OLT протоколдарды пассивті оптикалық жүйесі арқылы терминалдар немесе PON түйініне беру мен қабылдау үшін қалыптастырады. OLT PON бір порты ONT (оптикалық желі терминалы) 64 терминалдарының немесе ONU (оптикалық желі түйіні) түйіндерінің жұмысын қамтамассыз ете алады, және 1Gb әрбiр түйiн немесе терминалға өткiзгiштiк қабiлеттіке кепiлдiк береді.

Сурет 14 – Логикалық модельді жүзеге асыру [3]

Қызмет көрсетілетін құрылым типіне байланысты, ғимаратқа орнатылады:

көп пәтерлі үйлерге – ONU, R1 типті, 2-ші деңгейлі жүйелі коммутатор болып табылатын PON және 24 Ethernet 100Base-TX;

коттедж үшін ONT, 3804TN типті, 100Base-TX немесе бірі 100Base-TX және тағы бірі 1000Base-T Gigabit порты болатын 3802TN 4 портымен.

Көп пәтерлі үйді, FCB оптикалық жалғастырғышы арқылы магистралді талшықты – оптикалық кабельді қосуда оптикалық талшықтың тарамы болады, ол FDB оптикалық шкафына қосылады. FDB ішінде орнатылған сплиттер қосылатын абоненттер санына байланысты оптикалық талшықтар бөледі(езбелейді). Еркін талшықтары бар кабель көмегімен талшықты әрбір этажда FBM еркін талшықтарының боксы көмегімен қажетті талшықтарды алыстата олар оптикалық розеткалармен терминирленген абонент пәтеріне кіргізіледі. Коттеджді ауылды FCB оптикалық жалғастырғышы арқылы магистралді талшықты – оптикалық кабельді қосуда оптикалық талшықтың тарамы болады, ары қарай ол коттеджді ауылдың жанында орналасқан ODB кросс-боксына қосылады. ODB ішінде орналасқан сплиттері арқылы оптикалық талшықтарды (ОТ) абонентттік оптикалық розеткаларына таратады.

GЕPON көп пәтерлі үйлерде орналасу сызбасы (тармақталған үй желілерінің құрылысы.). Аз қабатты үйлер.

Бірінші үлгі ретінде, келесі сипаттамалары бар көп пәтерлі үйді қосудың нұсқасын қарастырамыз:

қабаттар саны – 5;

подъезд саны – 2;

подъездегі тіреушелер саны – 1 қабаттағы пәтерлер саны – 4 пәтерге бір тіреуіштен;

пәтерлердің жалпы саны – 40 дейін;

абоненттердің максималды есептік саны – 32.

Бұл нұсқа кабель үшiн еркін талшықтармен боксты қолданумен таратуға арналған. 32 абонентті қосуға есептелген тарату шкафы үйдің техникалық бөлмесінде немесе жертөледе орнатылады. Абоненттік талшықтар бокс арқылы тікелей абонент пәтеріне FBM еркін талшықтары үшін қабаттарға шығарылады, бұл жерде абоненттік қабырғалы розеткаларындағы SC ажырату құрылғысында терминирленеді. Шкафқа кезеңмен қосуға арналған SC ажыратқышы бар 1:32 бір сплиттері орнатылады. Көп қабатты үйлерді қарастырайық.

Екінші үлгі ретінде келесі сипаттамалары бар көп пәтерлі үйді қосудың нұсқасын қарастырамыз:

қабаттар саны – 18;

подъезд саны – 2;

подъездегі тіреушелер саны – 1;

қабаттағы пәтерлер саны – бір тіреушеге 4 пәтерге дейін;

пәтерлердің жалпы саны – 144 дейін;

абоненттердің максималды есептік саны – 128.

Бұл нұсқа қабаттық FB2 оптикалық боксын қолдану арқылы ажыратуды көрсетеді. 123 абонентке дейін қосуға есептелген FDB2 таратушы шкафы үйдің техникалық бөлмесінде орнатылады. Абоненттік талшықтар SC ажыратқыштары бар FB2де терминрленеді (бір блокта 12 талшыққа дейін). Алдын ала терминирленген SC ажыратқыштары көмегімен кабелдер боксқа қосылады да, абонент пәтеріне оптикалық кабелдер кіргізіледі, оған абонент жағынан SC ажыратқышы бар оптикалық абоненттік розеткалары қосылады. Шкафқа кезекпен қосуға арналған SC ажыратқышы бар төрт топтық 1:32 сплиттерлеріорнатылады.

Сурет 15 – Көп қабатты үйлерде GЕPON құрылысының сызбасы

Кез келген желіні тармақтау (жазу кезінде) шығынның маңызды бөлігі абонентті жаппай қосумен және таңдалған сервисті активтендірумен байланысты болады. Бөлгіш (drop) кабелдер мен бөлгіш терминалы үй немесе абонент пәтері арасындағы байланысты қамтамасыз етеді. PON жүйесінде мұндай кабель бір коттеджді(бір отбасына арналған тұрғын үй), офисты немесе көп пәтерлі үйді қосуға қызмет етеді. Бөлгіш терминалда drop-кабелді қосу үшін балқытып біріктіруді қолданудың жалпы сипаттамасы: дроп-терминалда балқытып біріктіру арқылы қосу, оптикалық жүйені пайдаланудың барлық кезінде берік және жоғары сапалы қосуды кепіл етеді. Бірақ, алдын ала термирленген кабелдерді қолданудың тиімді жағдайлары да болады, олардың көмегімен инсталляция құнын азайтуға болады.

Бөлгіш терминалда ажырамалы қосылысты қолдану, әрине, iстен шығудың қосымша потенциалдық нүктесiн құрады, бірақ та өзінің артықшылықтарын береді. Мысалы, ажырамалы қосылысты байланыстарды тестілеуге қолдануға болады, және ең маңыздысы, дроп-кабелдің екінші жағына мүмкін болмаған жағдайда. Одан басқа, алдын ала терминирленген кабелдерді қолдану балқытып біріктіру жұмыстарынсыз максималды тез қосуға мүмкіндік береді. Құрылғы үйдің сыртында орналасқан жағдайда дропкабелді абонент жағынан қосу өте жеңіл болады. Бұл жағдайда құрылғыны электр көзіне қосу мен сапалы жерге қосуды қамтамасыз ету қиынға соғады.

Коттедждегі GЕPON тарату жүйелерінің құрылымы.

Мысал ретінде келесі сипаттамалары бар котеджді ауылды қосуды қарастырамыз:

үйлер саны – 64;

максималды есепік абоненттер саны – 32;

қосылатын үйлер саны – 5.

Нұсқа магистральдік оптикалдық кабельден сплиттері орнатылған FCB муфтысы және екі орнатылған сплиттерлері бар бөлгіш қорапша қолдану көмегімен бөлінеді.

Таратушы бокс коттедж аумағының бiр бұтағы үшiн, қосылатын объектiлерден тiкелей жақындықта дiңгекке немесе ғимараттың қабырғасында бекiтiледi. Кабелдер бокстан үйге кіргізіледі, онда абоненттік оптикалық розеткаларда терминирленеді.

Бөлімді қортындылай келе дипломдық жұмысымды GEPON технологиясы базасында орындауды ұйғардым. Себебі жоғарыда келтірілген мәліметтерден нақты Өскемен қаласының әуежайы үшін бұл технологияны қолдану үлкен жетістіктерге алып келеді. GEPON технологиясының артықшылықтарын саралай келе төмендегідей қорытынды жасауға болады.GEPON артықшылықтары

Оптикалық сымдардың тиімді шығыны. Нақты GEPON технологиясы сымды инфраструктураны пайдалану көлемін екі есе кемітеді.

Желі түйіндеріндегі активті құрылымдардың болмауы, бұл яғни үлкен көлемде бұл құрылғыға жұмсалатын қаржыны айтарлықтай азайтады.

Жоғары жылдамдық мүмкіндігі – 1 Гбит/сек дейін.

Арналарға жүктеменің тиімді таратылуы. Әр абонент үшін теориялық жылдамдық каналдың өткізу қабілеті /абонент санына тең. Яғни нақты бір уақыт аралығында абонент өз трафигін қолданбаса немесе мүлде қосылмаса басқа абоненттердің жылдамдығы арта түседі.

Бүгінгі таңда көптеген кәсіпорындарда GEPON құрылғыларының барлық түрлерін ұйымдастыру мүмкін болып отыр.

2.3 Желілік жобалау топологиясының анализі

PON архитектурасының негізгі идеясы ONT көптеген абоненттер құрылғысынан ақпараттарды тарату және олардан ақпаратты қабыл алу үшін OLT бір ғана қабылдау-тарату модулін қолдану. OLT құрылғысы провайдердің аудандық түйінінде орналасады. Ол оптикалық сигналдарды шығарады және абоненттерден трафиктерды қосады, яғни трафиктiң топтасу нүктесі болып табылады. ONT немесе ONU абоненттік құрылғыларында әртүрлі болуы мүмкін. Мысалы Ethernet 10/100 Мбит/с және E-1, ал орталық түйін әдетте ATM немесе SDH (STM-1) интерфейстарымен жабдықталады. Басқа да технологиялар секілді PON технологиясындада өзінің шектеулері бар: оның қазіргі нұсқаларында (G.983 стандарты) OLT-ONT арналарының ұзындығы 20 км шектеледі, ал арнадағы тұтынушылар саны 128 асады. Пассивті оптикалық желінің топологиясына келетін болсақ PON желісінің құрылуында келесідей логикалық топологияны көрсетеді. Жоғары жылдамдықты тарату желісін құру үшін желі топологиясын таңдау қажет. Оптикалық желілердің төрт түрлі топологиясы бар екені белгілі. Олар: нүкте-нүкте, сақина, активті түйінді ағаш тәрізді және пассивті оптикалық элементтерімен ағаш тәрізді топологиялар [6]. Төменде базалық топологиялар және олардың ерекшеліктері қарастырылған. SDH базалық топологиясы ең қарапайымы «нүкте-нүкте» болып келеді.

Сурет 16 – «Нүкте-нүкте» топологиясының құрылуы

Топологияның негізгі кемшілігі кабельді жүйенің тиімді қолданылмауы. Себебі орталық түйіннен әрбір ғимаратқа немесе абонентке жекелей оптоталшықты кабель төсеу қажет болады. Дегенмен, топология қолданылып отырған желілік технологияға ешқандай шектеу келтірмейді. «Нүкте-нүкте» топологиясы кез келген желілік стандарттардан бастап оптикалық модемдер үшін жүзеге асырылуы мүмкін. Таратылатын мәліметтердің қорғалу мен қауіпсіздігі тұрғысынан бұл топология абоненттік түйіндердің максималды қорғалуын қамтамасыз етеді. Оптикалық кабельді әр абонентке жекелей орнату қажет болғандықтан топологияның бұл түрі аса қымбат болып табылады және көбіндде үлкен кәсіпорындардың абоненттері үшін қолданылады.

Сурет 17 – «Сақина» топологиясының құрылуы

«Сақина» топологиясы (Топология «Кольцо» ring topology) – әрбір жұмыс бекеті тек басқа екі жұмыс бекетімен ғана байланысқан есептеу желісінің топологиясы. Мәлімет бір жұмыс бекетінен екіншісіне бір бағытта тасымалданады (шығыршық бойынша). Сондықтан ақпарат желінің барлық түйіндеріне кезектесіп жетеді.

Сондай-ақ «шина тәріздес» топология да желілік топологиялардың қатарына жатады. Шиналық топология абоненттерді оптикалық магистраль бойымен орналастырғанда қолданылады. Оптикалық бұтақтандырудағы шықпалы қуаттың алуан түрлілігі топология ерекшелігі болып табылады. Берілген топология, әрбір оптикалық қыбылдағыштағы кірмелі оптикалық қуаты құрылғының сезімталдығына сай келетіндей, біркелкі емес бұтақтандыру үшін оптикалық сигнал деңгейінің нақты есебін талап етеді. Топология абоненттердің магистраль бойымен орналасқан жағдайда ғана және каскадтардың көп емес санында ғана ұсынылады.

«Ағаш тәріздес» топологиясы. Бұл топология абоненттер шашыраңқы орналасқан жағдайда ғана қолданылады. Әртүрлі бұтақтар арасында қуатты үйлестіру оптикалық бұтақтардың таңдалған коэффициенттерінің бөлінуімен есептелінеді. Ағаш тәріздес топология потенциялды даму және абоненттік базаны кеңейту көз қарасы жағынан өте тиімді.

Сурет 17 – «Активті және пассивті түйінді ағаш тәрізді» топологияның байланысқа рұқсат беру желісіндегі логикалық қосылуы

Сурет 18 – «Пассивті элеметті ағаш тәрізді» топологияның байланысқа рұқсат беру желісіндегі логикалық қосылуы