В аппаратных операторских ряды индикаторов устройств OLT ритмично мигают, а внутри слаботочных шкафов домов и предприятий в двадцати километрах от них бесшумно работает устройство, которое объединяет преобразование оптоволокна, маршрутизацию и коммутацию, беспроводное покрытие, передачу голоса и распределение телевизионного сигнала, распределяя гигабитную полосу пропускания на сетевые услуги, необходимые каждому члену семьи.
Инженер Ли, технический руководитель оператора широкополосной связи в Шэньчжэне, каждую неделю обслуживает десятки таких устройств. Указывая на белый прямоугольный прибор, он говорит:
«Сегодняшний оптический модем полностью отличается от того, что был пять лет назад. Раньше это был просто преобразователь оптического-в-электрического». Теперь взгляните на этот-оптоволоконный вход, одновременно обеспечивающий гигабитное проводное соединение, беспроводной Wi-Fi,-Fi, телевидение высокой-качественной четкости и две телефонные линии. Одно устройство решает все проблемы доступа».
01 Техническое слияние: основной состав современного XPON ONU
Оптоволоконные сети доступа претерпевают глубокую трансформацию: от однофункциональной к интеграции нескольких-сервисов. На заре развертывания оптоволокна-до--дома (FTTH) пользователи часто сталкивались с рядом устройств: оптических модемов, маршрутизаторов, телефонных шлюзов и преобразователей телевизионных сигналов.
Эти устройства не только занимали место, но и увеличивали сложность установки и увеличивали потенциальные точки отказа. Появление многофункционального XPON ONU решает эту проблему.
XPON — это собирательный термин для GPON и EPON. GPON, основанная на серии стандартов ITU-T G.984, обеспечивает возможности асимметричной передачи данных со скоростью 2,5 Гбит/с в нисходящем направлении и 1,25 Гбит/с в восходящем направлении, поддерживая коэффициент разделения до 1:128 и радиус покрытия 20 километров.
Эта технология обеспечивает достаточную полосу пропускания для многофункциональных ONU, позволяя им одновременно предоставлять различные услуги, такие как высокоскоростной Интернет, видео высокой-разрешения и голосовая связь.
Интегрированные ONU, оснащенные четырьмя портами Gigabit Ethernet, двумя традиционными телефонными интерфейсами, радиочастотным выходом кабельного телевидения и функцией беспроводной связи WiFi5, стали предпочтительной формой терминала для операторов, продвигающих услуги «тройной-игры».
02 Полный обзор технических характеристик устройства: аппаратная схема многофункционального XPON ONU
Чтобы понять, как работает такое многофункциональное устройство, сначала необходимо разобрать его аппаратную архитектуру и конфигурацию интерфейса. Типичный4GE CATV POTS WiFi5 ONUиспользует высокоинтегрированный набор микросхем, вмещающий несколько функциональных модулей в компактном корпусе.
Задняя панель устройства обычно включает в себя следующие ключевые интерфейсы: один оптоволоконный входной порт SC/APC, использующий технологию мультиплексирования с разделением по длине волны (WDM); четыре порта Ethernet 10/100/1000M с автоматическим-распознаванием; два телефонных интерфейса RJ11; один выходной порт CATV RF (разъем типа F-).
С точки зрения внутренней архитектуры ядром устройства является основной управляющий чип, отвечающий за преобразование протоколов, обработку пакетов и управление системой. Модуль GPON осуществляет преобразование оптических-в-электрических сигналов и обработку протоколов в соответствии со стандартами ITU-T G.984.x.
Четыре порта Gigabit Ethernet соединены через микросхему коммутатора, поддерживающую функции уровня 2, такие как разделение VLAN, изоляция портов и управление трафиком. Голосовой модуль предоставляет интерфейсы POTS, поддерживающие протоколы SIP или MGCP для преобразования голосовых сигналов IP в аналоговые телефонные сигналы.
Модуль кабельного телевидения принимает телевизионные сигналы на длине волны 1550 нм через независимый фотодетектор, которые затем усиливаются и фильтруются перед выводом в виде радиочастотных сигналов. Модуль WiFi5, основанный на стандарте 802.11ac, обеспечивает покрытие беспроводной сети в диапазоне частот 5 ГГц.
Эти модули работают согласованно, обеспечивая высокоинтегрированную конструкцию входа с одним-волокном и выхода с несколькими-услугами.
03 Искусство распределения полосы пропускания: интеллектуальный механизм передачи для четырех типов услуг
Самой большой проблемой для многофункциональных ONU является разумное распределение ограниченной полосы пропускания восходящей линии связи для обеспечения качества обслуживания различных типов трафика. Именно здесь в игру вступает технология динамического распределения полосы пропускания (DBA).
В системах GPON в нисходящем направлении используется широковещательный метод, при котором данные, отправленные OLT, принимаются всеми ONU, но обрабатывает их только ONU, соответствующий LLID. В восходящем направлении используется множественный доступ с временным разделением каналов (TDMA), при этом каждый ONU передает данные в назначенном временном окне.
Многофункциональные ONU обеспечивают качество обслуживания критического трафика посредством классификации потоков трафика и маркировки приоритетов. Устройство обычно распределяет трафик по нескольким фиксированным уровням приоритета: наивысший приоритет имеет голосовой трафик, за ним следуют видеопотоки кабельного телевидения, затем интернет-данные и, наконец, сигнализация управления.
В частности, что касается распределения полосы пропускания, даже когда вся полоса пропускания восходящей линии связи используется полностью, система резервирует как минимум 64 Кбит/с выделенного канала для голосового трафика, гарантируя, что загрузка данных не повлияет на звонки. Видеотрафик оптимизируется с помощью технологии многоадресной рассылки и отслеживания IGMP, чтобы избежать использования нескольких копий одного и того же контента в полосе пропускания восходящей линии связи.
Беспроводной модуль WiFi5, являясь расширением проводной сети, также следует принципам приоритета в своем внутреннем планировании. Технология MU-MIMO стандарта 802.11ac позволяет ONU передавать данные нескольким беспроводным клиентам одновременно, улучшая использование беспроводного спектра.
04 Изучение сценариев применения: комплексный охват от домов до малых и микропредприятий
При разработке таких многофункциональных ONU учитывается широкий спектр сценариев применения: от обычных домашних хозяйств до малого бизнеса и магазинов, где они могут найти свое применение.
В домашней среде одно устройство может удовлетворить все сетевые потребности: после оптоволоконного доступа четыре порта Gigabit Ethernet можно подключить к смарт-телевизору, игровой консоли, хранилищу NAS и компьютеру соответственно; Беспроводная сеть WiFi5 покрывает весь дом, поддерживая одновременно несколько смартфонов и планшетов для бесперебойного доступа в Интернет; Выход кабельного телевидения подключается к ТВ-приставке-для просмотра ТВ-каналов-высокой четкости; два телефонных интерфейса можно использовать для стационарных телефонов и факсов.
В сценариях малого бизнеса проводные порты устройства можно расширить с помощью коммутаторов для подключения большего количества офисных компьютеров и сетевого оборудования. Функциональность VLAN позволяет предприятиям разделять сетевые области для разных отделов, а изоляция портов повышает безопасность внутренней сети.
Функция голосовой связи обеспечивает недорогую-внутреннюю телефонную систему для предприятий, а интерфейс кабельного телевидения остается практичным в местах, где требуется доступ к финансовым новостям или каналам мониторинга. Беспроводная сеть WiFi5 покрывает потребности мобильного офиса на территории офиса.
В многоквартирных-средах, таких как гостиницы и студенческие квартиры, операторы могут централизованно настраивать большое количество ONU с помощью платформы удаленного управления TR-069, что обеспечивает пакетную активацию услуг и диагностику неисправностей, что значительно снижает затраты на эксплуатацию и обслуживание.
05 Соображения по выбору технологии: позиционирование WiFi5 в современной беспроводной среде
Поскольку WiFi6 и даже WiFi7 постепенно становятся популярными, постоянный выбор модулей WiFi5 в многофункциональных ONU основан на практическом позиционировании продукта и соображениях рынка.
WiFi5, основанный на стандарте 802.11ac, ориентирован на полосу частот 5 ГГц, обеспечивая теоретическую скорость до 3,5 Гбит/с за счет модуляции 256-QAM и максимальную ширину канала 160 МГц. Для большинства сценариев домашних приложений такой производительности уже достаточно.
По сравнению с WiFi6, самым большим недостатком WiFi5 является отсутствие технологии OFDMA и комплексной поддержки MU-MIMO как восходящей, так и нисходящей линии связи. Это означает, что эффективность сети WiFi5 и производительность задержки уступают WiFi6 при одновременном подключении нескольких устройств.
Интеграция WiFi5 в многофункциональные ONU — это выбор, позволяющий сбалансировать затраты-производительность. Для-крупномасштабных-закупок операторов, чувствительных к бюджету, зрелость и экономическая-эффективность модулей WiFi5 остаются привлекательными.
В реальных развертываниях беспроводные функции таких ONU часто позиционируются как «базовое покрытие». Если у пользователей более высокие требования к беспроводной связи, они могут подключить более профессиональные маршрутизаторы WiFi6 или Mesh через порты Ethernet. Такая многоуровневая конструкция позволяет контролировать затраты на терминалы, сохраняя при этом гибкость для модернизации сети.
Стоит отметить, что некоторые высокопроизводительные ONU начали интегрировать модули WiFi6, но по соответственно более высоким ценам. Поскольку в будущем стоимость чипов WiFi6 снизится, ожидается, что все больше многофункциональных ONU будут обновлять свои стандарты беспроводной связи.
В условиях продолжающейся популяризации оптоволоконного доступа этот многофункциональный XPON ONU незаметно меняет форму операторского терминального оборудования. На складах операторов связи аккуратно сложены оптические модемы разных моделей, а интегрированные устройства, сочетающие в себе 4GE, CATV, POTS и WiFi5, занимают все больше места.
Эти устройства являются не только кристаллизацией технологий, но и воплощением бизнес-стратегий.-Операторы объединяют несколько сервисов для пользователей через один терминал, а пользователи наслаждаются удобством-универсального решения.
