Telekomunikacijų bendrovės visame pasaulyje pradėjo rimtai žiūrėti į „Fiber to the Home“ (FTTH), todėl technologijos sparčiai vystosi. Šis proveržis atveria duris naujoms galimybėms greitesniam, patikimesniam ir efektyvesniam ryšiui. Tarp šių pažangių technologijų, Metro Ethernet tinklai išsiskiria savo universalumu ir ekonominiu efektyvumu, ypač plačiai naudojant pasyviuosius optinius tinklus (PON). Šiame straipsnyje gilinsimės į Metro Ethernet tinklų pasaulį, nagrinėdami jų architektūrą, standartus, privalumus ir ateities perspektyvas.
Pasyviųjų Optinių Tinklų (PON) Pagrindai
Pasyvusis optinis tinklas (PON) yra esminė Metro Ethernet tinklų dalis, leidžianti efektyviai tiekti plačiajuostį ryšį namams ir verslui. PON iš esmės yra šviesolaidinis tinklas, naudodamas taškas-daugelis taškai topologiją ir pasyvius optinius skirstytuvus, kad duomenys būtų perduodami iš vieno perdavimo taško į kelis vartotojo galinius taškus. Tai skiriasi nuo aktyviųjų optinių tinklų (AON), kur kiekvienas klientas turi savo tiesioginę šviesolaidinio ryšio liniją.
Vienas optinis pluoštas aptarnauja kelis galinius taškus, naudojant pasyvius optinius pluošto padalijimus. Ši architektūra, skirtingai nuo taškas-taškas, PON sumažina pluošto ir centrinės biuro įrangos kiekį. Tai lemia ženklias išlaidas ir energijos sąnaudas. Pramonė pamažu netenka palankumo ATM (Asinchroninio perdavimo režimo) kaip protokolo, o originalaus APON standarto patobulinimai paskatino galutinę ITU-T G.983 versiją, kuri dažniau vadinama plačiajuosčio ryšio PON (BPON).
Pramonė kuria standartus kartu su daugeliu kitų pramonės organizacijų. Nuo 1995 m. Visų paslaugų prieigos tinklas (FSAN) darbo grupė, susidedanti iš pagrindinių telekomunikacijų paslaugų teikėjų ir sistemų pardavėjų, pradėjo kurti FTTH architektūrą. Senesnis ITU-T G.983 standartas, taip pat žinomas kaip APON (PON ATM), buvo pagrįstas Asinchroniniu perdavimo režimu (ATM). Davey ir Payne BT darbas parodė, kad sumažinus elektroninės įrangos ir nekilnojamojo turto, reikalingo vietinėje biržoje ar laidų centre, kiekį, būtų galima žymiai sutaupyti. Tolesni pradinio APON standarto patobulinimai - taip pat laipsniškas ATM, kaip protokolo, palankumo praradimas, lėmė visišką perėjimą prie efektyvesnių protokolų.
Palyginti su BPON, ITU-T G.984 Gigabit, galintis pasyvinis optinis tinklas (GPON) standartas rodo didesnį tiek bendrojo pralaidumo, tiek pralaidumo efektyvumą, naudojant didesnius duomenų paketų formatus. Nors standartai leidžia keletą bitų greičio pasirinkimo, pramonė suartėjo ties 2.488 Gbit/s (pasroviui) ir 1.244 Gbit/s (prieš srovę) sparta. Iki 2008 m. vidurio „Verizon“ buvo įdiegęs 800 000 linijų, o „British Telecom“ vykdė pažangius bandymus Didžiojoje Britanijoje.
Pagrindiniai PON Komponentai
PON sistemos architektūra susideda iš trijų pagrindinių elementų:
Optinės linijos terminalas (OLT): Tai yra pasyviojo optinio tinklo pradžios taškas, paprastai esantis paslaugų teikėjo centriniame biure. OLT konvertuoja, apdoroja ir perduoda PON tinklo signalus, taip pat koordinuoja optinių tinklo terminalų (ONT) arba optinių tinklo blokų (ONU) laiko tarpus bendram perdavimui. Jis atlieka dvi pagrindines funkcijas: prieš srovę (įvairių tipų duomenų ir balso srauto paskirstymas iš vartotojų) ir pasroviui (gaunamas duomenų, balso ir vaizdo srautą iš metro tinklo arba iš tolimųjų tinklų ir siunčiant jį į visus ONT modulius ODN). Didžiausias atstumas, palaikomas perduodant per ODN, yra 20 km.
Optinis tinklo blokas (ONU) / Optinis tinklo terminalas (ONT): ONU (arba ONT, ITU-T terminas) yra įrenginys vartotojo pusėje, kuris paverčia šviesolaidžio perduodamus optinius signalus į elektrinius signalus, kurie vėliau perduodami atskiriems abonentams. Jis taip pat gali siųsti, kaupti ir tvarkyti įvairius duomenų tipus, gaunamus iš kliento, ir siųsti juos prieš srovę į OLT. Praktikoje ONT ir ONU yra labai panašūs, dažnai naudojami kaip sinonimai, nors skiriasi standartų organizacijos, kurios juos apibrėžia (ITU-T ir IEEE).
Optinis paskirstymo tinklas (ODN): ODN yra pasyvioji tinklo dalis, kuri fiziniu būdu sujungia OLT su ONU/ONT. Jis susideda iš šviesolaidinių kabelių, jungčių, pasyviųjų optinių skirstytuvų ir kitų pagalbinių komponentų. ODN yra kritiškai svarbus PON duomenų perdavimo kelias, o jo kokybė tiesiogiai veikia sistemos veikimą, patikimumą ir mastelio keitimą. ODN paprastai turi penkis segmentus: tiekimo pluoštas, optinis paskirstymo taškas, paskirstymo pluoštas, optinis prieigos taškas ir lašinamasis pluoštas.
Įvairūs PON Standartai ir Technologijos
Istorija rodo nuolatinį PON technologijos tobulinimą, siekiant didesnio efektyvumo ir pralaidumo:
- APON (ATM PON): Ankstyvasis standartas, pagrįstas Asinchroniniu perdavimo režimu (ATM). Nors tai buvo svarbus žingsnis, ATM kaip protokolo populiarumas sumažėjo.
- BPON (Broadband PON): ITU-T G.983 standartas, pagrįstas APON patobulinimais, siūlantis didesnį pralaidumą nei ankstesni sprendimai.
- EPON (Ethernet PON): IEEE 802.3ah-2004 standartas, kuris naudoja Ethernet paketus ir vieno protokolo sluoksnį. EPON yra plačiai naudojama PON technologija visame pasaulyje, žinoma dėl savo paprastumo ir suderinamumo su Ethernet tinklais. Jis naudoja 1 gigabitų per sekundę spartą prieš srovę ir pasroviui.
- 10G-EPON: Standarto pakeitimas, žinomas kaip 10G-EPON arba 10GBIT/S EPON, ratifikuotas IEEE 2009 m. 10G-EPON palaiko 10/1 Gbit/s spartas ir gali veikti tuo pačiu PON, naudodamas skirtingus bangos ilgius 10 Gbit/s ir 1 Gbit/s srautams.
- GPON (Gigabit PON): ITU-T G.984 standartas, pasižymintis didesniu bendru pralaidumu ir pralaidumo efektyvumu, naudojant didesnius duomenų paketų formatus.
PON pagrindai: optinio LAN sprendimas
Bangos Ilgio Padalijimo Multipleksavimas (WDM) PON
Viena iš svarbiausių PON technologijos ypatybių yra bangos ilgio padalijimo multipleksavimas (WDM). PON naudoja skirtingus bangos ilgius skirtingoms perdavimo kryptims viename optiniame pluošte. Įprastas bangos ilgių planas yra 1490 nm bangos ilgis skirtas srautui pasroviui ir 1310 nm bangos ilgis skirtas srautui prieš srovę. Tai leidžia vienu metu perduoti duomenis abiem kryptimis, neperžengiant vieno pluošto ribų.
Bangos ilgio padalijimo multipleksavimas (WDM) taip pat leidžia atskirti optinius tinklo blokus (ONU) į kelias virtualias PON, egzistuojančias toje pačioje fizinėje infrastruktūroje. Tai gali būti pasiekta naudojant WDM-PON, kuriame kiekvienam ONU gali būti naudojamas specialus bangos ilgis, arba naudojant kelis bangos ilgius vienoje kryptimi. WDM-PON suteikia pranašumų, tokių kaip didesnis pralaidumas, patobulintas privatumas ir geresnis mastelio keitimas.
Dinaminis Pralaidumo Paskirstymas (DBA)
Norint efektyviai valdyti bendrą PON tinklo išteklius, naudojamas dinaminis pralaidumo paskirstymas (DBA). OLT matuoja vėlavimus ir nustato registrus kiekviename ONU, naudodamas PLOAM (PON Message) pranešimus. DBA per daug nuspaudžia PON srautui prieš srovę, naudodama statistinį multipleksavimą. GPON yra dviejų tipų DBA: Ne statuso ataskaitos (NSR) ir pranešimas apie statusą (SR). NSR kiekvienam ONU skiria nedidelį kiekį papildomo pralaidumo, o SR apklausia savo atsilikimus ir praneša apie jų būseną.
Ethernet Pirmojo Myliomis (EFM) ir Metro Ethernet
Ethernet Pirmojo Myliomis (EFM) iniciatyva, kurios pagrindinis tikslas yra išplėsti Ethernet technologiją į prieigos tinklus, prisidėjo prie Metro Ethernet tinklų plėtros. IEEE projekte 802.3 ratifikuotas Ethernet PON (EPON) standartas 802.3AH-2004 yra EFM dalis. EPON yra „Trumpas gabenimo“ tinklas, naudojantis Ethernet paketus ir vieno protokolo sluoksnį.
Didėjantis Metro Ethernet populiarumas yra rezultatas kainos efektyvumo, tinkamumo ir vientiso protokolo perėjimo, kurį jis siūlo nuo universiteto teritorijos tinklo (Campus) iki Metropolitan tinklo. Ethernet yra jau optimizuotas naudojimui su TCP/IP protokolu. Su Metro Ethernet, nėra jokio reikalingumo pirkti ir valdyti Campus internetinio ryšio paskirstytojų. Dauguma įmonių kompanijų jau išdėstė didelės spartos Cisco internetinio ryšio paskirstytojus ir tinklo jungiklius su GE ir 10 GE interfeisais. Tie patys interfeisai gali būti panaudoti Metro Ethernet paslaugai. Santykinė kaina per Mbps Metro Ethernet žiedinė trasa yra pritrenkiančiai efektyvi, palyginti su T1, T3 žiedinėmis trasomis ir SONET.
Metro Ethernet tinklas apima kliento kraštą (CE) prietaisus, vartotojų tinklo sąsają (UNI), paslaugų teikėjo krašto įrangą (PE) ir tiekėjo branduolio (Core) tinklo prietaisus. Kliento Kraštas (CE) yra internetinio ryšio paskirstytojas ar jungiklis su Ethernet sąsaja, optimizuotas Metro Ethernet paslaugai. Įvairių tinklo paslaugų valdymas yra apibrėžtas UNI sąsajos į Metro Ethernet paslaugų teikėją. Tos paslaugos apima QoS, saugumą, šifravimą ir kt. Tiekėjo branduolio tinklas yra didelės spartos, DWDM ar SONET perjungtas tinklas, kuris apdoroja paketus nuo tūkstančių klientų.
D-Link DGS-1210ME Serijos Metro Ethernet Komutatoriai
Šiuolaikiniai Metro Ethernet tinklai reikalauja pažangių tinklo įrenginių, kurie užtikrintų našumą, patikimumą ir saugumą. D-Link DGS-1210ME serijos Metro Ethernet komutatoriai yra puikus pavyzdys tokios įrangos. Šie komutatoriai siūlo įvairias prievadų konfigūracijas, įskaitant RJ-45 10/100/1000BASE-T prievadus, 1G SFP prievadus ir 10G SFP+ prievadus, padidinančius tinklo pralaidumą.
DGS-1210ME serijos komutatoriai pasižymi daugybe funkcijų, skirtų kritinėms aplinkoms:
- Efektyvus ir atsparus tinklas: Palaiko IEEE 802.1D, 802.1w ir 802.1s Spanning Tree protokolus (STP) tinklo gedimo atveju, taip pat IEEE 802.3ad linijų agregavimą, didinantį pralaidumą ir atsparumą.
- Paslaugos kokybė (QoS): IEEE 802.1p QoS funkcija leidžia realiu laiku klasifikuoti srautą pagal WRR (Weighted Round Robin) ir griežtus prioriteto lygius.
- Daugiaadresinio transliavimo programos: Pilnas L2 daugiaadresinio transliavimo funkcijų rinkinys, įskaitant IGMP užkardymą, filtravimą ir greitą atmetimą, tinkamas IPTV programoms.
- Trafiko ir pralaidumo valdymas: Integruotas pralaidumo valdymas leidžia nustatyti įeinančio ir išeinančio srauto lygius, užtikrinant minimalią 64 Kbps granuliškumą.
- Saugumas ir autentiškumo nustatymas: Palaiko IEEE 802.1X prievadų prieigos kontrolę, svečių VLAN, RADIUS/TACACACS+ autentiškumą, IP-MAC-Port Binding (IMPB) ir Access Control List (ACL) funkcijas.
- Valdymo galimybės: Vartotojui draugiška žiniatinklio sąsaja, DHCP automatinė konfigūracija, LLDP protokolas ir kabelių diagnostika palengvina tinklo valdymą.
Šie komutatoriai yra idealiai tinkami Metro Ethernet taikymams, kur reikalingas didelis našumas, patikimumas ir saugumas. Jie siūlo Power over Ethernet (PoE) funkciją, leidžiančią maitinti suderinamus įrenginius nutolusiose vietose.
Metro Ethernet ir DWDM Technologijos Junginys
Metro Ethernet ir DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) technologijos daro Metro Ethernet gyvybinga alternatyva SONET ilgoms distancijoms. Paslaugų teikėjai, tęsiantys pluošto tinklo infrastruktūros plėtrą visoje šalyje, gali naudoti šį derinį, kad padidintų tinklo pajėgumą ir efektyvumą. DWDM leidžia perduoti kelis šviesos bangos ilgius tuo pačiu optiniu pluoštu, žymiai padidinant bendrą pralaidumą. Metro Ethernet suteikia lankstų ir ekonomišką būdą perduoti Ethernet srautą per šią didelės talpos DWDM infrastruktūrą.
Metro Ethernet tinklai, kartu su pažangiomis PON technologijomis ir WDM, sudaro pagrindą greitesniam, patikimesniam ir efektyvesniam ryšiui ateityje. Nuo namų interneto iki didelio masto verslo sprendimų, šios technologijos pakeis mūsų pasaulį, suteikdamos galimybes, apie kurias anksčiau galėjome tik svajoti.