Nelle sale delle apparecchiature degli operatori, file di indicatori luminosi dei dispositivi OLT lampeggiano ritmicamente, mentre all'interno degli armadietti a corrente debole-di case e aziende a venti chilometri di distanza, un dispositivo che integra conversione, instradamento e commutazione della fibra ottica, copertura wireless, trasmissione vocale e distribuzione del segnale televisivo funziona silenziosamente, suddividendo la larghezza di banda gigabit nei servizi di rete necessari a ogni membro della famiglia.
L'ingegnere Li, supervisore tecnico di un operatore di banda larga a Shenzhen, gestisce decine di dispositivi di questo tipo ogni settimana. Indicando un dispositivo rettangolare bianco, dice:
"Il modem ottico di oggi è completamente diverso da quello di cinque anni fa. Prima era semplicemente una semplice scatola di conversione da 'ottico-a-elettrico". Ora, guarda questo-ingresso in fibra ottica, che emette contemporaneamente connessioni cablate gigabit, Wi-Fi wireless, televisione ad alta-definizione e due linee telefoniche. Un dispositivo risolve tutti i problemi di accesso."
01 Fusione tecnica: la composizione principale del moderno XPON ONU
Le reti di accesso in fibra ottica stanno subendo una profonda trasformazione dall'integrazione con singola-funzione a multi-servizio. Agli albori dell'implementazione di Fiber-to-the-Home (FTTH), gli utenti spesso si trovavano a dover affrontare una serie di dispositivi: modem ottici, router, gateway telefonici e convertitori di segnali televisivi.
Questi dispositivi non solo occupavano spazio, ma aumentavano anche la complessità dell'installazione e potenziali punti di guasto. L'emergere di XPON ONU multifunzione risolve questo punto dolente.
XPON è un termine collettivo per GPON ed EPON. GPON, basato sulla serie di standard ITU-T G.984, fornisce capacità di trasmissione asimmetrica di 2,5 Gbps in downstream e 1,25 Gbps in upstream, supportando un rapporto di splitting fino a 1:128 e un raggio di copertura di 20 chilometri.
Questa tecnologia fornisce una base di larghezza di banda sufficiente per le ONU multifunzione, consentendo loro di trasportare simultaneamente vari servizi come Internet ad alta-velocità, video ad alta-definizione e comunicazioni vocali.
Le ONU integrate, dotate di 4 porte Gigabit Ethernet, 2 interfacce telefoniche tradizionali, uscita RF CATV e funzionalità wireless WiFi5, sono diventate la forma terminale preferita per gli operatori che promuovono servizi "triple-play".
02 Panoramica completa delle specifiche del dispositivo: il progetto hardware del multifunzione XPON ONU
Per capire come funziona un dispositivo multifunzione di questo tipo, è prima necessario analizzare la sua architettura hardware e la configurazione dell'interfaccia. Un tipicoVASI CATV 4GE WiFi5 ONUadotta una soluzione chipset altamente integrata, che accoglie più moduli funzionali all'interno di uno chassis compatto.
Il pannello posteriore del dispositivo include in genere le seguenti interfacce principali: una porta di ingresso in fibra ottica SC/APC che utilizza la tecnologia WDM (Wavelength Division Multiplexing); quattro porte Ethernet 10/100/1000M con rilevamento automatico-; due interfacce telefoniche RJ11; una porta di uscita RF CATV (connettore di tipo F-).
Dal punto di vista dell'architettura interna, il nucleo del dispositivo è il chip di controllo principale, responsabile della conversione del protocollo, dell'elaborazione dei pacchetti e della gestione del sistema. Il modulo GPON gestisce la conversione da ottico-a-elettrico e l'elaborazione del protocollo, aderendo agli standard ITU-T G.984.x.
Le quattro porte Gigabit Ethernet sono collegate tramite un chip switch, che supporta le funzioni Layer 2 come il partizionamento VLAN, l'isolamento delle porte e il controllo del traffico. Il modulo vocale fornisce interfacce POTS, che supportano i protocolli SIP o MGCP per convertire i segnali vocali IP in segnali telefonici analogici.
Il modulo CATV riceve segnali televisivi ad una lunghezza d'onda di 1550 nm attraverso un fotorilevatore indipendente, che vengono poi amplificati e filtrati prima di essere emessi come segnali RF. Il modulo WiFi5, basato sullo standard 802.11ac, fornisce una copertura wireless nella banda di frequenza 5GHz.
Questi moduli lavorano in coordinamento per ottenere un design altamente integrato di input a fibra singola e output multiservizio.
03 L'arte dell'allocazione della larghezza di banda: il meccanismo di trasporto intelligente per quattro tipi di servizi
La sfida più grande per le ONU multifunzione è come allocare ragionevolmente una larghezza di banda limitata in uplink per garantire la qualità del servizio per vari tipi di traffico. È qui che entra in gioco la tecnologia Dynamic Bandwidth Allocation (DBA).
Nei sistemi GPON, la direzione downstream utilizza un metodo di trasmissione, in cui i dati inviati dall'OLT vengono ricevuti da tutte le ONU, ma solo l'ONU che corrisponde al LLID li elabora. La direzione a monte utilizza Time Division Multiple Access (TDMA), con ciascuna ONU che trasmette dati in una finestra temporale designata.
Le ONU multifunzione garantiscono la qualità del servizio per il traffico critico attraverso la classificazione del flusso di traffico e l'etichettatura prioritaria. Il dispositivo classifica tipicamente il traffico in diversi livelli di priorità fissi: il traffico vocale ha la priorità più alta, seguito dai flussi video CATV, quindi dai dati Internet e infine dalla segnalazione di gestione.
Nello specifico, per quanto riguarda l'allocazione della larghezza di banda, anche quando la larghezza di banda totale in uplink è completamente utilizzata, il sistema riserva almeno 64 Kbps di canale dedicato per il traffico vocale, garantendo che le chiamate non siano influenzate dai download di dati. Il traffico video è ottimizzato attraverso la tecnologia multicast e lo snooping IGMP per evitare che più copie dello stesso contenuto occupino la larghezza di banda in uplink.
Anche il modulo wireless WiFi5, in quanto estensione della rete cablata, segue principi di priorità nella sua programmazione interna. La tecnologia MU-MIMO dello standard 802.11ac consente all'ONU di trasmettere dati a più client wireless contemporaneamente, migliorando l'utilizzo dello spettro wireless.
04 Esplorazione degli scenari applicativi: copertura completa dalle abitazioni alle piccole e microimprese
La progettazione di tali ONU multifunzione considera un'ampia gamma di scenari applicativi, dalle abitazioni ordinarie alle piccole imprese e ai negozi, dove possono trovare la loro utilità.
In un ambiente domestico, un dispositivo può soddisfare tutte le esigenze di rete: dopo l'accesso in fibra ottica, le quattro porte Gigabit Ethernet possono connettersi rispettivamente a smart TV, console di gioco, storage NAS e computer; La rete wireless WiFi5 copre l'intera casa, supportando più smartphone e tablet per un accesso Internet fluido e simultaneo; L'uscita CATV si collega a un televisore-top box per guardare canali TV ad alta-definizione; le due interfacce telefoniche possono essere utilizzate per telefoni fissi e fax.
Negli scenari di piccole imprese, le porte cablate del dispositivo possono essere estese tramite switch per connettere più computer da ufficio e apparecchiature di rete. La funzionalità VLAN consente alle aziende di partizionare le aree di rete per diversi dipartimenti e l'isolamento delle porte migliora la sicurezza della rete interna.
La funzione vocale fornisce un sistema telefonico interno a basso-costo per le aziende, mentre l'interfaccia CATV rimane pratica nei luoghi che richiedono l'accesso a notizie finanziarie o canali di monitoraggio. La rete wireless WiFi5 copre le esigenze dell'ufficio mobile all'interno dell'area ufficio.
Per ambienti multi-tenant come hotel e appartamenti per studenti, gli operatori possono configurare centralmente un gran numero di ONU tramite la piattaforma di gestione remota TR-069, consentendo l'attivazione di servizi batch e la diagnosi dei guasti, riducendo significativamente i costi operativi e di manutenzione.
05 Considerazioni per la selezione della tecnologia: il posizionamento di WiFi5 nell'ambiente wireless di oggi
Man mano che WiFi6 e persino WiFi7 diventano gradualmente popolari, la scelta continua di moduli WiFi5 nelle ONU multifunzione si basa sul posizionamento pratico del prodotto e su considerazioni di mercato.
WiFi5, basato sullo standard 802.11ac, si concentra sulla banda di frequenza 5GHz, raggiungendo velocità teoriche fino a 3,5 Gbps attraverso la modulazione 256-QAM e una larghezza massima del canale di 160 MHz. Per la maggior parte degli scenari applicativi domestici, queste prestazioni sono già sufficienti.
Rispetto a WiFi6, il difetto più grande di WiFi5 è la mancanza della tecnologia OFDMA e del supporto completo per MU-MIMO sia in uplink che in downlink, il che significa che l'efficienza della rete e le prestazioni di latenza di WiFi5 sono inferiori a WiFi6 quando più dispositivi sono collegati contemporaneamente.
L'integrazione del WiFi5 nelle ONU multifunzione è una scelta di equilibrio tra costi-prestazioni. Per gli appalti di operatori su larga scala-sensibili al budget-su larga scala, la maturità e l'efficacia in termini di costi-dei moduli WiFi5 rimangono interessanti.
Nelle implementazioni effettive, la funzionalità wireless di tali ONU è spesso posizionata come "copertura di base". Se gli utenti hanno esigenze wireless più elevate, possono connettere più router WiFi6 o Mesh professionali tramite le porte Ethernet. Questo design a più livelli controlla i costi dei terminali pur mantenendo la flessibilità per gli aggiornamenti della rete.
Vale la pena notare che alcune ONU-di fascia alta hanno iniziato a integrare moduli WiFi6, ma a prezzi corrispondentemente più alti. Poiché i costi dei chip WiFi6 diminuiranno in futuro, si prevede che un numero maggiore di ONU multifunzione aggiorneranno i propri standard wireless.
Con la continua diffusione dell'accesso in fibra ottica, questo XPON ONU multifunzione sta tranquillamente rimodellando la forma delle apparecchiature terminali dell'operatore. Nei magazzini degli operatori di telecomunicazioni i modem ottici di diversi modelli sono impilati ordinatamente, mentre i dispositivi integrati che combinano 4GE, CATV, POTS e WiFi5 occupano sempre più spazio.
Questi dispositivi non sono solo la cristallizzazione della tecnologia, ma anche l'incarnazione delle strategie di business:-gli operatori garantiscono più servizi agli utenti tramite un unico terminale, mentre gli utenti godono della comodità di una soluzione unica-.
