V místnostech s vybavením operátorů rytmicky blikají řady kontrolek zařízení OLT, zatímco uvnitř slabo{0}}proudých skříní domácností a firem dvacet kilometrů vzdálených zařízení, které integruje konverzi z optických vláken, směrování a přepínání, bezdrátové pokrytí, přenos hlasu a distribuci televizního signálu, funguje tiše a rozkládá gigabitovou šířku pásma na síťové služby, které potřebuje každý člen domácnosti.
Inženýr Li, technický vedoucí u operátora širokopásmového připojení v Shenzhenu, každý týden zpracovává desítky takových zařízení. Ukazuje na bílé obdélníkové zařízení a říká:
„Dnešní optický modem je zcela odlišný od toho, co byl před pěti lety. Předtím to byla jen jednoduchá 'optická-na-elektrickou' převodní skříň. Nyní se podívejte na tento jeden -optický vstup, který současně poskytuje gigabitové kabelové připojení, bezdrátové Wi-Fi, televizi s vysokým-rozlišením a dvě telefonní linky.“ Jedno zařízení řeší všechny problémy s telefonními linkami.
01 Technical Fusion: Základní složení moderního XPON ONU
Přístupové sítě z optických vláken procházejí hlubokou transformací z integrace jedné-funkce na více{1}}službu. V počátcích nasazení Fiber-to--Home (FTTH) uživatelé často čelili řadě zařízení: optické modemy, směrovače, telefonní brány a převodníky televizního signálu.
Tato zařízení nejen zabírala místo, ale také zvýšila složitost instalace a potenciální místa selhání. Vznik multifunkčního XPON ONU řeší tento bolestivý bod.
XPON je souhrnné označení pro GPON a EPON. GPON, založený na standardech ITU-T G.984, poskytuje asymetrické přenosové možnosti 2,5 Gbps downstream a 1,25 Gbps upstream, podporuje dělicí poměr až 1:128 a dosah pokrytí 20 kilometrů.
Tato technologie poskytuje dostatečnou šířku pásma pro multifunkční jednotky ONU a umožňuje jim současně přenášet různé služby, jako je vysokorychlostní internet, video s vysokým{1}}rozlišením a hlasová komunikace.
Integrované jednotky ONU, vybavené 4 porty Gigabit Ethernet, 2 tradičními telefonními rozhraními, CATV RF výstupem a bezdrátovou funkcí WiFi5, se staly preferovanou terminálovou formou pro operátory propagující služby „triple{3}}play“.
02 Kompletní přehled specifikací zařízení: Hardwarový návrh multifunkčního XPON ONU
Abychom pochopili, jak takové multifunkční zařízení funguje, je nutné nejprve rozebrat jeho hardwarovou architekturu a konfiguraci rozhraní. Typické4GE CATV hrnce WiFi5 ONUvyužívá vysoce integrované řešení čipové sady, které pojme více funkčních modulů v kompaktním šasi.
Zadní panel zařízení obvykle obsahuje následující klíčová rozhraní: jeden SC/APC optický vstupní port využívající technologii Wavelength Division Multiplexing (WDM); čtyři 10/100/1000M auto{3}}ethernetové porty; dvě telefonní rozhraní RJ11; jeden výstupní RF port CATV (konektor typu F-).
Z pohledu vnitřní architektury je jádrem zařízení hlavní řídicí čip, zodpovědný za převod protokolu, zpracování paketů a správu systému. Modul GPON zpracovává optický-na-elektrický převod a zpracování protokolů v souladu se standardy ITU-T G.984.x.
Čtyři gigabitové ethernetové porty jsou připojeny pomocí přepínacího čipu a podporují funkce vrstvy 2, jako je rozdělení VLAN, izolace portů a řízení provozu. Hlasový modul poskytuje rozhraní POTS podporující protokoly SIP nebo MGCP pro převod hlasových signálů IP na analogové telefonní signály.
Modul CATV přijímá televizní signály o vlnové délce 1550nm prostřednictvím nezávislého fotodetektoru, které jsou poté zesíleny a filtrovány před výstupem jako RF signály. Modul WiFi5, založený na standardu 802.11ac, poskytuje bezdrátové pokrytí ve frekvenčním pásmu 5GHz.
Tyto moduly spolupracují, aby bylo dosaženo vysoce integrovaného návrhu s jedním -vláknovým vstupem a více{1}}výstupem služeb.
03 Umění alokace šířky pásma: Inteligentní přenosový mechanismus pro čtyři typy služeb
Největší výzvou pro multifunkční ONU je, jak rozumně alokovat omezenou šířku pásma pro uplink, aby byla zajištěna kvalita služeb pro různé typy provozu. Zde vstupuje do hry technologie Dynamic Bandwidth Allocation (DBA).
V systémech GPON používá sestupný směr metodu vysílání, kdy data odesílaná OLT přijímají všechny ONU, ale zpracovává je pouze ONU odpovídající LLID. Směr proti proudu používá vícenásobný přístup s časovým dělením (TDMA), přičemž každá ONU přenáší data v určeném časovém okně.
Multifunkční jednotky ONU zajišťují kvalitu služeb pro kritický provoz prostřednictvím klasifikace toku provozu a označování priorit. Zařízení obvykle kategorizuje provoz do několika pevných prioritních úrovní: hlasový provoz má nejvyšší prioritu, následuje CATV video streamy, poté internetová data a nakonec řídící signalizace.
Konkrétně pokud jde o přidělování šířky pásma, i když je celková šířka pásma pro uplink plně využita, systém rezervuje alespoň 64 kbps vyhrazeného kanálu pro hlasový provoz, což zajišťuje, že hovory nebudou ovlivněny stahováním dat. Video provoz je optimalizován pomocí technologie vícesměrového vysílání a IGMP Snooping, aby se zabránilo tomu, že více kopií stejného obsahu zabírá šířku pásma pro nahrávání.
Bezdrátový modul WiFi5 jako rozšíření kabelové sítě také dodržuje zásady priority ve svém interním plánování. Technologie MU-MIMO standardu 802.11ac umožňuje ONU přenášet data více bezdrátovým klientům současně, čímž se zlepšuje využití bezdrátového spektra.
04 Zkoumání aplikačních scénářů: Komplexní pokrytí od domácností po malé a mikropodniky
Konstrukce takových multifunkčních ONU zohledňuje širokou škálu aplikačních scénářů, od běžných domácností až po malé podniky a obchody, kde najdou své využití.
V domácím prostředí může jedno zařízení splnit všechny síťové potřeby: po optickém přístupu lze čtyři porty Gigabit Ethernet připojit k chytré televizi, herní konzoli, úložišti NAS a počítači; Bezdrátová síť WiFi5 pokrývá celý domov a podporuje více chytrých telefonů a tabletů pro hladký přístup k internetu současně; CATV výstup se připojuje k TV-top boxu pro sledování-televizních kanálů ve vysokém rozlišení; dvě telefonní rozhraní lze použít pro pevné telefony a faxy.
Ve scénářích malých podniků lze kabelové porty zařízení rozšířit pomocí přepínačů a připojit tak více kancelářských počítačů a síťových zařízení. Funkce VLAN umožňuje podnikům rozdělit síťové oblasti pro různá oddělení a izolace portů zvyšuje zabezpečení vnitřní sítě.
Hlasová funkce poskytuje podnikům levný-nákladový interní telefonní systém, zatímco rozhraní CATV zůstává praktické v místech, kde je vyžadován přístup k finančním zprávám nebo monitorovacím kanálům. Bezdrátová síť WiFi5 pokrývá potřeby mobilní kanceláře v rámci kanceláře.
Pro prostředí s více nájemci, jako jsou hotely a studentské byty, mohou operátoři centrálně konfigurovat velké množství ONU prostřednictvím platformy pro vzdálenou správu TR-069, což umožňuje aktivaci dávkových služeb a diagnostiku chyb, což výrazně snižuje náklady na provoz a údržbu.
05 Úvahy o výběru technologie: Umístění WiFi5 v dnešním bezdrátovém prostředí
Jak se WiFi6 a dokonce i WiFi7 postupně stávají populárními, pokračující výběr modulů WiFi5 v multifunkčních ONU je založen na praktickém umístění produktu a tržních úvahách.
WiFi5, založený na standardu 802.11ac, se zaměřuje na frekvenční pásmo 5 GHz, dosahuje teoretických rychlostí až 3,5 Gbps díky modulaci 256-QAM a maximální šířce kanálu 160 MHz. Pro většinu scénářů domácích aplikací je tento výkon již dostatečný.
Ve srovnání s WiFi6 je největším nedostatkem WiFi5 nedostatek technologie OFDMA a komplexní podpora pro uplink i downlink MU-MIMO, což znamená, že účinnost sítě a latence WiFi5 jsou nižší než WiFi6, když je připojeno více zařízení současně.
Integrace WiFi5 do multifunkčních jednotek ONU je volbou vyvážení nákladů-výkonu. Z hlediska rozpočtu-citlivého velkého-obstarávání operátorů zůstává vyspělost a nákladová{5}efektivita modulů WiFi5 stále atraktivní.
Ve skutečných nasazeních je bezdrátová funkčnost takových ONU často umístěna jako „základní pokrytí“. Pokud mají uživatelé vyšší nároky na bezdrátovou síť, mohou přes ethernetové porty připojit profesionálnější WiFi6 nebo Mesh routery. Tento vrstvený design řídí náklady na terminály při zachování flexibility pro upgrady sítě.
Stojí za zmínku, že některé špičkové{0}}jednotky ONU začaly integrovat moduly WiFi6, ale za odpovídající vyšší ceny. Vzhledem k tomu, že náklady na čip WiFi6 v budoucnu klesají, očekává se, že více multifunkčních ONU upgraduje své bezdrátové standardy.
S pokračující popularizací přístupu z optických vláken tento multifunkční XPON ONU v tichosti přetváří podobu zařízení operátorského terminálu. Ve skladech telekomunikačních operátorů jsou úhledně naskládány optické modemy různých modelů, zatímco integrovaná zařízení kombinující 4GE, CATV, POTS a WiFi5 zabírají stále více místa.
Tato zařízení nejsou jen krystalizací technologie, ale také ztělesněním obchodních strategií-operátoři zablokují uživatelům více služeb prostřednictvím jediného terminálu, zatímco uživatelé si užívají pohodlí-řešení na jednom místě.
