V miestnostiach s vybavením operátora rytmicky blikajú rady indikátorov zariadení OLT, zatiaľ čo vo vnútri slabo{0}}prúdových skríň domácností a firiem dvadsať kilometrov ďaleko funguje zariadenie, ktoré integruje konverziu z optických vlákien, smerovanie a prepínanie, bezdrôtové pokrytie, prenos hlasu a distribúciu televízneho signálu, a rozdeľuje gigabitové pásmo na sieťové služby, ktoré potrebuje každý člen domácnosti.
Inžinier Li, technický dozor u operátora širokopásmového pripojenia v Šen-čene, sa každý týždeň stará o desiatky takýchto zariadení. Ukazuje na biele obdĺžnikové zariadenie a hovorí:
„Dnešný optický modem je úplne odlišný od toho, čo bol pred piatimi rokmi. Predtým to bola len jednoduchá konvertorová skrinka z 'optického-na-elektrického. Teraz sa pozrite na tento jeden -optický vstup, ktorý súčasne poskytuje gigabitové káblové pripojenia, bezdrôtové Wi-Fi, televízor s vysokým{6}}rozlíšením a dve telefónne linky.“ Jedno zariadenie rieši všetky problémy.
01 Technical Fusion: Základné zloženie moderného XPON ONU
Optické prístupové siete prechádzajú zásadnou transformáciou z integrácie jednej-funkcie na multi{1}}službu. V začiatkoch nasadenia Fiber-to--Home (FTTH) používatelia často čelili sérii zariadení: optické modemy, smerovače, telefónne brány a konvertory televízneho signálu.
Tieto zariadenia nielen zaberali priestor, ale tiež zvýšili zložitosť inštalácie a potenciálne miesta zlyhania. Vznik multifunkčného XPON ONU rieši tento bolestivý bod.
XPON je súhrnný výraz pre GPON a EPON. GPON, založený na štandardoch ITU-T G.984, poskytuje možnosti asymetrického prenosu 2,5 Gbps downstream a 1,25 Gbps upstream, podporuje deliaci pomer až 1:128 a dosah pokrytia 20 kilometrov.
Táto technológia poskytuje dostatočnú šírku pásma pre multifunkčné jednotky ONU a umožňuje im súčasne prenášať rôzne služby, ako je napríklad vysokorýchlostný internet, video s vysokým{1}}rozlíšením a hlasová komunikácia.
Integrované jednotky ONU vybavené 4 gigabitovými ethernetovými portami, 2 tradičnými telefónnymi rozhraniami, CATV RF výstupom a bezdrôtovou funkcionalitou WiFi5 sa stali preferovanou terminálovou formou operátorov propagujúcich služby „triple{3}}play“.
02 Kompletný prehľad špecifikácií zariadenia: Hardvérový plán multifunkčného zariadenia XPON ONU
Aby sme pochopili, ako takéto multifunkčné zariadenie funguje, je potrebné najprv rozobrať jeho hardvérovú architektúru a konfiguráciu rozhrania. Typický4GE CATV hrnce WiFi5 ONUvyužíva vysoko integrované riešenie čipovej sady, ktoré obsahuje viacero funkčných modulov v kompaktnom šasi.
Zadný panel zariadenia zvyčajne obsahuje nasledujúce kľúčové rozhrania: jeden SC/APC optický vstupný port využívajúci technológiu Wavelength Division Multiplexing (WDM); štyri 10/100/1000M ethernetové porty-s automatickým snímaním; dve telefónne rozhrania RJ11; jeden CATV RF výstupný port (konektor typu F-).
Z pohľadu internej architektúry je jadrom zariadenia hlavný riadiaci čip, zodpovedný za konverziu protokolov, spracovanie paketov a správu systému. Modul GPON spracováva optickú-na{2}}elektrickú konverziu a spracovanie protokolov v súlade s normami ITU-T G.984.x.
Štyri gigabitové ethernetové porty sú pripojené cez prepínací čip, ktorý podporuje funkcie vrstvy 2, ako je rozdelenie VLAN, izolácia portov a riadenie prevádzky. Hlasový modul poskytuje rozhrania POTS s podporou protokolov SIP alebo MGCP na konverziu hlasových signálov IP na analógové telefónne signály.
Modul CATV prijíma televízne signály s vlnovou dĺžkou 1550 nm cez nezávislý fotodetektor, ktoré sú potom zosilnené a filtrované pred výstupom ako RF signály. Modul WiFi5, založený na štandarde 802.11ac, poskytuje bezdrôtové pokrytie vo frekvenčnom pásme 5 GHz.
Tieto moduly pracujú v koordinácii, aby sa dosiahol vysoko integrovaný dizajn s jedným-vláknovým vstupom a výstupom viacerých{1}}služieb.
03 Umenie prideľovania šírky pásma: Inteligentný prenosový mechanizmus pre štyri typy služieb
Najväčšou výzvou pre multifunkčné ONU je, ako rozumne alokovať obmedzenú šírku pásma uplinku, aby sa zabezpečila kvalita služieb pre rôzne typy prevádzky. Tu vstupuje do hry technológia Dynamic Bandwidth Allocation (DBA).
V systémoch GPON používa smer downstream metódu vysielania, kde údaje odoslané OLT prijímajú všetky ONU, ale spracováva ich iba ONU zodpovedajúca LLID. Smer upstream používa viacnásobný prístup s časovým delením (TDMA), pričom každá ONU prenáša dáta v určenom časovom okne.
Multifunkčné jednotky ONU zabezpečujú kvalitu služieb pre kritickú prevádzku prostredníctvom klasifikácie toku premávky a označovania priorít. Zariadenie zvyčajne kategorizuje prevádzku do niekoľkých pevných úrovní priority: hlasová prevádzka má najvyššiu prioritu, po nej nasledujú video streamy CATV, potom internetové dáta a nakoniec signalizácia riadenia.
Konkrétne čo sa týka prideľovania šírky pásma, aj keď je celková šírka pásma uplinku plne využitá, systém rezervuje najmenej 64 Kbps vyhradeného kanála pre hlasovú prevádzku, čím sa zabezpečí, že hovory nebudú ovplyvnené sťahovaním dát. Video prenos je optimalizovaný pomocou technológie multicast a IGMP Snooping, aby sa predišlo tomu, že viaceré kópie rovnakého obsahu zaberú šírku pásma uplinku.
Bezdrôtový modul WiFi5, ako rozšírenie káblovej siete, sa riadi aj princípmi priority vo svojom internom plánovaní. Technológia MU-MIMO štandardu 802.11ac umožňuje ONU prenášať dáta viacerým bezdrôtovým klientom súčasne, čím sa zlepšuje využitie bezdrôtového spektra.
04 Skúmanie aplikačných scenárov: Komplexné pokrytie od domácností po malé a mikropodniky
Dizajn takýchto multifunkčných ONU zohľadňuje široké spektrum aplikačných scenárov, od bežných domácností až po malé podniky a obchody, kde nájdu svoje využitie.
V domácom prostredí môže jedno zariadenie splniť všetky sieťové potreby: po prístupe z optických vlákien sa štyri gigabitové ethernetové porty môžu pripojiť k inteligentnému televízoru, hernej konzole, úložisku NAS a počítaču; Bezdrôtová sieť WiFi5 pokrýva celú domácnosť a podporuje viacero smartfónov a tabletov pre bezproblémový prístup na internet súčasne; CATV výstup sa pripája k-top boxu televízora na sledovanie TV kanálov s vysokým-rozlíšením; dve telefónne rozhrania možno použiť pre pevné telefóny a faxy.
V scenároch malých podnikov možno káblové porty zariadenia rozšíriť pomocou prepínačov na pripojenie viacerých kancelárskych počítačov a sieťových zariadení. Funkcionalita VLAN umožňuje podnikom rozdeliť sieťové oblasti pre rôzne oddelenia a izolácia portov zvyšuje bezpečnosť internej siete.
Hlasová funkcia poskytuje podnikom lacný{0}}interný telefónny systém, zatiaľ čo rozhranie CATV zostáva praktické na miestach, ktoré vyžadujú prístup k finančným správam alebo monitorovacím kanálom. Bezdrôtová sieť WiFi5 pokrýva potreby mobilnej kancelárie v rámci kancelárskeho priestoru.
Pre prostredia s viacerými{0}}nájomcami, ako sú hotely a študentské byty, môžu operátori centrálne konfigurovať veľké množstvo ONU prostredníctvom platformy vzdialenej správy TR-069, čo umožňuje aktiváciu dávkových služieb a diagnostiku porúch, čo výrazne znižuje náklady na prevádzku a údržbu.
05 Úvahy o výbere technológie: Umiestnenie WiFi5 v dnešnom bezdrôtovom prostredí
Ako sa WiFi6 a dokonca aj WiFi7 postupne stávajú populárnymi, pokračujúci výber modulov WiFi5 v multifunkčných jednotkách ONU je založený na praktickom umiestnení produktu a trhových úvahách.
WiFi5, založený na štandarde 802.11ac, sa zameriava na frekvenčné pásmo 5 GHz, pričom dosahuje teoretickú rýchlosť až 3,5 Gbps prostredníctvom modulácie 256-QAM a maximálnu šírku kanálu 160 MHz. Pre väčšinu scenárov domácich aplikácií je tento výkon už dostatočný.
V porovnaní s WiFi6 je najväčším nedostatkom WiFi5 nedostatok technológie OFDMA a komplexná podpora pre uplink aj downlink MU-MIMO, čo znamená, že sieťová efektivita a latencia WiFi5 sú nižšie ako WiFi6, keď je súčasne pripojených viacero zariadení.
Integrácia WiFi5 do multifunkčných jednotiek ONU je cenovo{1}}vyvážením výkonu. Z hľadiska rozpočtu-citlivého na veľké-obstarávanie operátorov zostáva vyspelosť a efektívnosť nákladov{5}}modulov WiFi5 naďalej atraktívna.
V skutočných nasadeniach je bezdrôtová funkčnosť takýchto ONU často umiestnená ako „základné pokrytie“. Ak majú používatelia vyššie nároky na bezdrôtové pripojenie, môžu cez ethernetové porty pripojiť profesionálnejšie WiFi6 alebo Mesh routery. Tento vrstvený dizajn kontroluje náklady na terminály a zároveň zachováva flexibilitu pre upgrade siete.
Stojí za zmienku, že niektoré špičkové{0}}jednotky ONU začali integrovať moduly WiFi6, ale za zodpovedajúce vyššie ceny. Keďže náklady na čip WiFi6 v budúcnosti klesajú, očakáva sa, že viac multifunkčných ONU bude aktualizovať svoje bezdrôtové štandardy.
S pokračujúcou popularizáciou prístupu z optických vlákien tento multifunkčný XPON ONU v tichosti pretvára formu operátorského terminálu. V skladoch telekomunikačných operátorov sú úhľadne poukladané optické modemy rôznych modelov, zatiaľ čo integrované zariadenia kombinujúce 4GE, CATV, POTS a WiFi5 zaberajú čoraz viac miesta.
Tieto zariadenia nie sú len kryštalizáciou technológie, ale aj stelesnením obchodných stratégií-operátori zablokujú používateľom viacero služieb prostredníctvom jedného terminálu, zatiaľ čo používatelia si užívajú pohodlie-riešenia na jednom mieste.
