Optika: Nova rešenja za LAN i kampus mreže

Svi znamo šta su kampus mreže, ali da li ste čuli za OLAN ili POL? Ako u Web browser ukucate OLAN, doći ćete do odgovora relativno brzo, dok je za POL teža situacija. Jednostavno rečeno, uvode se optički kablovi u LAN i kampus mreže, UTP kablovi se potiskuju ili znatno redukuju i time se rešavaju brojni problemi tradicionalnih lokalnih mreža.

Sve je počelo umrežavanjem računara pomoću koaksijalnih kablova, što je tada omogućavalo neverovatnih 10 Mbps u topologiji magistrala. Zbog brojnih nedostataka, ubrzo su koaksijalni kablovi zamenjeni UTP kablovima, pa se prešlo na topologije zvezda, prsten i slično. Brzine prenosa podataka počele su da se povećavaju sa 10 na 100 Mbps, zatim sa 100 Mbps na 1 Gbps. I tu se otprilike stalo. Ili nije…

Podsetimo se arhitekture kampus mreže. Ona se sastoji iz glavnog sviča u kompjuterskoj sobi (computer room ili main equipment room), lokalnih svičeva u telekomunikacionim sobama (telecom closet ili telecom room), vertikalnog kabliranja, čime se obezbeđuje komunikacija između glavnog sviča i lokalnih svičeva i horizontalnog kabliranja, koje omogućava povezivanje računara na lokalni svič. Maksimalno rastojanje permanentnog linka je oko 90 metara. Svaka telekomunikaciona soba zahteva dovoljan prostor, patch panel, svič, napajanje, UPS, održavanje… Kratko rečeno, previše opreme i previše zahteva. Hajde sada da vidimo šta nam nudi OLAN.

OLAN

Superiornost optičkih kablova uglavnom je svima poznata, a ta superiornost preneta je i na LAN i kampus mreže. Uvođenjem optičkih kablova dobijamo gotovo neograničeno brz protok podataka (posebno kada govorimo o singlmodnim (SM) optičkim vlaknima), imunost na interferencije, slobodu kada je reč o dužini linkova (linkovi mogu da budu 20 ili više kilometara), manji broj kablova, manju potrošnju električne energije jer nam nisu potrebne telekomunikacione sobe, manje održavanje i mnoge druge pogodnosti.

Uvođenjem optičkih kablova dobijamo gotovo neograničeno brz protok podataka, imunost na interferencije, slobodu kada je reč o dužini linkova, manji broj kablova, manju potrošnju električne energije, manje održavanje i mnoge druge pogodnosti

A problemi ili nedostaci? Ima i njih. Najbitniji su dodatni zahtevi za pažljivom instalacijom optičkih kablova kako se ne bi oštetili ili znatno savili i time onemogućili normalno funkcionisanje sistema, zatim zahtevi za posebnim alatima, splajserom i obučenim osobljem za povezivanje optičkih vlakana (splajsovanjem) i na kraju testiranje i rešavanje problema u ovakvom okruženju koje je znatno komplikovanije i zahtevnije i po pitanju stručnosti i po potrebi za alatima (fiber striper, fiber cleaver itd.) i instrumentima (PON metar, OTDR, VFL).

OLAN mreže ipak nude velike prednosti. Vodeće svetske kompanije u PON (Passive Optical Network) industriji, kao što su Huawei, Nokia, Calix, već godinama uspešno implementiraju ovo rešenje. OLAN nudi tri rešenja: FTTD (Fiber To The Desk), FTTO (Fiber To The Office) i najpopularnije POL (Passive Optical LAN).

FTTD, optika do stola

FTTD je rešenje koje koristi multimodna (MM) optička vlakna i medija konvertore kao terminalne uređaje. U kompjuterskoj sobi se nalazi glavni svič koji preko optičkih kablova s MM vlaknima komunicira s medija konvertorima. Postoji pet tipova MM optičkih vlakana – OM1, OM2, OM3, OM4 i OM5. Ukratko, od tipa MM optičkog vlakna zavisi njegov domet i protok podataka. OM1 je prva verzija MM optičkog vlakna, koja se više ne koristi. FTTD obično koristi OM3 ili OM4 optička vlakna. Ovi tipovi se koriste i u savremenim data centrima.

OM3 i OM4 koriste kao izvor svetlosti VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) na talasnoj dužini od 850 nanometara. MM optička vlakna, baš kao i SM, mogu da se splajsuju ili da se koriste sa fabrički montiranim optičkim konektorima. Najčešće su to konektori LC/PC (Lucent Connector / Physical Contact) i  SC/PC (Standard ili Square Connector).

Medija konvertor konvertuje optički signal u električni i preko Ethernet interfejsa uspostavlja servis. Oni obično zahtevaju dva MM optička vlakna sa LC/PC optičkim konektorima. Najčešće imaju jedan GEth port, ali na tržištu mogu da se nađu i sa četiri GEth porta. Neki od njih podržavaju i PoE standarde i time omogućavaju daljinsko napajanje određenih uređaja, kao što su IP kamere i VoIP telefoni. Ukoliko nije dovoljan broj Ethernet portova na medija konvertoru, može se dodati i svič i na taj način povezati svi hostovi. Za povezivanje hostova na medija konvertore koristimo UTP kablove, obično kategorije 5e, 6 ili 6e.

FTTO, optika do kancelarije

FTTO je slično rešenje kao FTTD, s tim što se koriste SM optička vlakna i lokalni svičevi za povezivanje hostova. Arhitektura je ista kao za FTTD: u kompjuterskoj sobi se nalazi glavni svič, koji preko SM vlakana komunicira s lokalnim svičevima koji se nalaze po kancelarijama/sobama. I opet UTP kablovi, kako bi se povezali hostovi.

SM optička vlakna mogu biti OS1 i OS2 (low water peak vlakna). Zbog boljih performansi, obično se koriste OS2. Za komunikaciju se koriste dva optička vlakna, a kao optički konektori obično su to SC/PC ili LC/PC.

POL, pasivna optička mreža

I za kraj, najpopularnije rešenje: POL, Passive Optical LAN. POL je, prosto rečeno, FTTH za LAN i kampus mreže. U kompjuterskoj sobi umesto glavnog sviča nalazi se OLT (Optical Line Terminal), a kao krajnji korisnički uređaji koriste se ONU (Optical Network Unit) ili ONT (Optical Network Terminal). Vertikalno i horizontalno kabliranje realizuje se optičkim kablovima sa SM vlaknima. Optička vlakna se dele na 32 ili 64, u jednom ili dva nivoa deljenja; sve to zavisi od konfiguracije objekta. Obično na svakom spratu postoji barem jedan ZOK (tzv. „Završna optička kutija“) sa optičkim razdelnikom. POL rešenje koristi uglavnom GPON (Gigabyte Passive Optical Network) ili XG(S)‑PON (10 Gigabyte (Symmetrical) – PON) standard.

POL rešenje menja barem tri kabla po prostoriji jednim optičkim vlaknom. Značajne su ušteda prostora, manja je potrošnja električne energije, upravljanje i održavanje su lakši

OLT je glavni element POL sistema, nalazi se isključivo u kompjuterskoj sobi. Omogućava povezivanje i različite servise ONT uređajima preko optičke infrastrukture. Može biti različitog kapaciteta, odnosno broja servisnih kartica – od tzv. pizza box OLT sa integrisanim PON portovima do OLT‑ova koji mogu da imaju 15 ili više servisnih kartica sa po najviše 16 PON portova. Na svakom portu može da se poveže najviše 128 ONT‑ova, ali se obično povezuju do 32 ili 64 ONT‑a. Glavni razlog je protok podataka, a znatno manje optički budžet.

Svaka prostorija (kancelarija, hotelska soba, bolnička soba) dobija jedno optičko vlakno i jedan ONT koji omogućava veći broj servisa. ONT je uređaj koji konvertuje signal i omogućava servise na njegovim interfejsima. Postoje različiti tipovi ONT uređaja, a dele se u dve velike grupe: bridge ONT i gateway ONT. Bridge ONT ima obično samo jedan GEth port. Što se tiče gateway ONT‑a, ponuda je široka. Obično se koriste varijante sa četiri GEth porta, jedan ili dva POTS (Plain Old Telephone Service) porta, jedan RF (Radio Frequency) port i Wi‑Fi.

Preko tradicionalne LAN i kampus mreže nismo mogli da omogućimo servise kao što su digitalna kablovska televizija ili fiksna telefonija. Za svaki od ovih servisa bili su potrebni posebni kablovi. POL rešenje menja barem tri kabla po prostoriji jednim optičkim kablom/vlaknom. Takođe, značajne su ušteda prostora (oko 60 odsto), ušteda na kablovima, manja potrošnja električne energije (više od 50 odsto), lakše upravljanje i održavanje (manje od 50 odsto)…

Za kraj

Kao što možemo da vidimo, brojne su prednosti OLAN rešenja, posebno POL‑a. Glavna POL tržišta su trenutno u Aziji, Severnoj i Latinskoj Americi i na Bliskom istoku. Prema podacima neprofitabilne organizacije APOLAN (Association for Passive Optical LAN), globalno POL tržište za 2019. godinu bilo je procenjeno na 280 miliona dolara samo za opremu, da bi kriza usled pandemije COVID‑19 usporila razvoj.

Ulazak kompanije Cisco na ovo tržište dodatno potvrđuje POL kao kvalitetno i pouzdano rešenje. U narednim godinama, očekuje se snažan rast ovog tržišta u svim regionima.

Autor: Vladimir Grozdanović