Коммуникациялари техникуми оптик алоқа тизимлари

EPON технологияси

Бундан бир неча йиллар аввал маҳаллий тармоқларда Ethernet технологиясидан фойдаланиш жуда оммабоп ҳисобланган. Аммо абонент тармоқларида бундай технологияни қўллашни асосий камчиликларидан бири бу коллизияни ҳисобга олган ҳолда тасодифий уланишни аниқланмаган механизми CSMA/CD (Carrier sense multiple access with collision detection) нинг мавжудлиги туфайли, айтиб бўлмайдиган кечикишларга йўл қўйилишидир.

Бироқ ўша вақтлардан буён Ethernet га катта ўзгаришлар киритилди. Биринчидан, 10 Гбит/с гача етувчи тезликнинг бир қанча стандартлари яратилди. Иккинчидан, коллизия ва айтиб бўлмайдиган кечикишларни унутишга йўл қўйувчи Full Duplex Ethernet IEEE 802.3 стандарти яратилди. Учинчидан, мультисервис хизматларини ташкил қилишда янги имкониятларни берувчи қуйидаги стандарт ва протоколлар яратилди:

• 
  IEEE 802.1Q–виртуал тармоқлар (VLAN) ва трафикни приоритетлаштириш;
  
• 
  DiffServ (Differential Services) –тармоқда трафикни ҳар бири аниқ бир сифатни таъминловчи бир неча йирик синфларга ажратишни таъминловчи OSI ISO моделини учинчи сатҳидаги протоколи;
  
• 
  MPLS (Multi Protocol Label Switching) –сонлардан фойдаланишга асосланган кўп протоколли тармоқларда пакетларни тезда коммутациялаш учун учинчи сатҳ протоколлари гуруҳи.
  

Ҳозирги кунда Ethernet асосидаги ечим ҳаммадан кўра универсал бўлиб, кундалик ҳаётимизга мустаҳкам кириб бормоқда. Ethernet тармоқлари энг кўп тарқалишга эга бўлди. Турли баҳолашлар туфайли, жами қиймати 320 миллиондан ортиқ портлар билан жаҳондаги ишлатилаётган барча маҳаллий тармоқларнинг 95% дан ортиғи Ethernet стандартидан фойдаланмоқда. Ethernet технологияси тезлик нуқтаи назаридан ҳам, шиддатли ривожланиш ва янги интерфейсларни стандартлаштириш нуқтаи назаридан ҳам самаралироқ бўлиб қолди. Айни вақтда Gigabit Ethernet кенг тарқалмоқда, ҳамда 10 Gigabit Ethernet асосидаги ҳаммабоп стандарт ечимга айланмоқда. Ниҳоят, хизмат кўрсатиш ва Ethernet тармоғини бошқаришни оддийлиги, ҳамда нархларини пастлиги туфайли шуҳратга эришди.
Gigabit Ethernet нинг асосий камчилиги шундан иборатки, оралиқ қурилмалар сифатида актив қурилмалар қўлланилади хамда уларнинг хар бири учун алоҳида манба талаб этилади.
Ethernet жуда кўп янги стандартлар ва протоколлар билан қуролланишга киришганда, асосли савол туғилди, нима учун маҳаллий ва шаҳарлараро тармоқлар орасидаги боғланиш учун Ethernet ни айнан шу стандарти асосидаги PON уланиш тармоғидан фойдаланиш мумкин эмас? Бу масалани ечиш учун 2000 йил EFM (Ethernet in the first mile – Ethernet биринчи милда) ҳамда IEEE 803.3ah кодини олган махсус комиссия тузилди.
EPON учун оптик интерфейслар анъанавий оптик тармоқларда фойдаланувчи интерфейсларга айнан ўхшаш. Gigabit Ethernet стандарти каби, EPON линияларида 1250 Мбит/с номинал тезликка ва 8B/10B кодлаштириш схемасига эга.
EPON нинг Gigabit Ethernet дан асосий афзаллиги оралиқ актив қурилмалар қўлланилмайди ва улар учун манба хамда хизмат кўрсатиш талаб этилмайди.
EPONнинг тўғри оқимида 1490 нм ва тескари оқимида 1310 нм тўлқин узунликдаги мультиплексорлашдан фойдаланувчи бир толали тармоқ сифатида тавсифланади. 1550 нм тўлқин узунлиги бошқа хизматларни қўшиш (кабелли телевидение ёки шахсий каналлар) учун заҳираланган. EPON нинг PMD (physical medium dependent) физик сатҳи икки синфдаги интерфейсни кўриб чиқади: 1-синф кичик масофалар учун (1:16 бўлиш коэффициентида 10 км гача) ва 2-синф катта масофалар учун (1:16 бўлиш коэффициентида 20 км гача). Бу масофа ва бўлиш коэффициенти катта диапозонли PON тармоғини нархи бўйича оптимал қуришга имкон беради.
Ишлаш принципи. EPON архитектурасининг асосий хусусияти, PON дарахтининг ичида Ethernet кадрларини тарқалишидир. Шундай қилиб, АPON архитектураси каби EPON тармоғи орқали Ethernet кадрлари ўтганда, уларни фрагментацияси бўлмайди. Фрагментациянинг йўқлиги кутилаётган EPON стандартини Ethernet IEEE 802.3. стандарти билан максимал даражада мослаштиради.
EPON тармоғи архитектураси АPON тармоғи архитектураси билан мос тушади. EPON тармоғи марказий тугун OLT (optical line terminal), абонент тугуни ONT ва пассив оптик тармоқлагичдан ташкил топган.
Бу стандартда тўғри оқимни узатиш учун 1550 нм ва 1490 нм тўлқин узунликларидан фойдаланилади. 1550 нм тўлқин узунлигида, стандарт кенг полосали кабел телевидениени амалга ошириш мумкинлиги туфайли, 1490 нм тўлқин узунлигини тўғри оқимни узатишга берилиши афзалроқ бўлиши мумкин. Тўғри оқимда маълумотларни узатиш умумий шинага эга Ethernet тармоғида маълумотларни узатишга ўхшаш бўлиб, бир станциядан узатилган кадрни бошқа барча станциялар қабул қилади ва белгиланган МАС адрес керагини танлаб олади.
Тескари (чиқувчи) оқим 1310 нм тўлқин узунлигида турли ONT лардан узатилаётган маълумотлар оқимини шакллантиради. Тармоқлагичлардан оптик сигналларни ўтказишнинг ўзига хос хусусияти шундаки, ONT тугунларидан жўнатилаётган маълумотларни фақат OLT тугуни қабул қилади. Шундай қилиб, EPON тармоғи тескари йўналишда “нуқта-нуқта” уланишига мос тушади. Лекин ҳақиқий “нуқта-нуқта” архитектурасидан фарқи, EPON тармоғи турли ONT оқимлари коллизияси бўлмаслиги учун уларни кузатувчи махсус бошқариш усулига муҳтож ҳисобланади. Шунинг учун EPON бошқа ҳар қандай PON архитектураси билан бир хил, яъни марказий тугун OLT тескари оқимнинг тўлиқ полосасини ONT лар орасида бўлиши ва турли ONT ларга қайси вақтда қайси бири узатишини кўрсатувчи диспетчер функциясини бажариши керак.
EPON да (ONT лар орасида тескари оқим полосасини тақсимлаш учун) CSMA/CD механизмига асосланган тескари оқимни бошқариш усулини амалга оширишга уриниш унча самарали эмас.
Биринчидан, коллизион доменнинг ўлчамини Gigabit Ethernet стандартидаги узатиш тезлиги бўйича солиштирсак юзлаб метрни ташкил этади, бу 20 км радиусдаги EPON тармоғи учун тўғри келмайди.
Иккинчидан, CSMA/CD механизмига асосланган канални бошқариш TDM трафиги (овоз, видео)га хизмат кўрсатишга ва аниқ кечикиш вақтига, бошқача сўз билан айтганда талаб этилган сифатни таъминлашга кафолат бера олмайди.
Тескари оқимда кадрларни аниқ етказиб беришни таъминлаш учун коллизияга рухсат берувчи механизмга асосланган схемадан фойдаланиш керак эмас. Маълумотлар узатилаётганда яъни нормал иш режимида коллизия, тўлиқ четга чиқиш кузатилади. Бунга MPCP протоколини ечим сифатида олиш мумкин. Шуни айтиш керакки, протоколни ишлаши учун OLT ва ONТ лар алмашинадиган ва EPON тармоғи чегараларидан чиқиб кетмайдиган қўшимча хизмат кадрлари талаб қилинади.
Барча ONT лар хизмат кадрларини узатиш орқали марказий тугун OLT нинг ягона вақт шкаласи бўйича синхронизацияланади. Абонент тугунларидан маълумотларни жўнатиш рухсат этилган вақт интерваллари (тайм-слотлар) да амалга оширилади. Тайм-слотларда, Ethernet кадрларини бири ёки бир нечтаси жойлашиши мумкин бўлган узунликни OLT да жадвал, режалаштирувчи томонидан аниқланади. Тайм-слотни жўнатишга рухсат олинмагунича, ONT абонентларининг ишчи станциясидан олинган кадрларни буферлайди.
EPON технологияси бўшатилган ресурслардан фойдаланилади. Биз айтганимиздек, Ethernet кадрларининг EPON тармоғи орқали ўтишида уларни қисмларга ажралиши содир бўлмайди. Лекин бу хеч қандай ўзгариш рўй бермаганлигини англатмайди.