เมื่อเทียบกับวิธีการเข้าถึง WAN ก่อนหน้านี้ เครือข่ายการเข้าถึงไฟเบอร์ออปติกที่แนะนำในที่นี้แตกต่างอย่างเห็นได้ชัด เนื่องจากไม่ใช่วิธีการเข้าถึงอีกต่อไป แต่เป็นหมวดหมู่แยกต่างหากซึ่งแตกต่างจากวิธีการเข้าถึงก่อนหน้านี้อย่างสิ้นเชิง เนื่องจากไม่ได้ส่งสัญญาณไฟฟ้าในสายอีกต่อไป แต่ใช้สัญญาณแสงแทน ด้วยเหตุนี้ เครือข่ายการเข้าถึงไฟเบอร์ออปติกจึงมีอุปกรณ์ที่หลากหลายและทำงานเป็นระบบที่มีทุกอย่างในตัว มีวิธีการเข้าถึงที่หลากหลายภายในเครือข่ายการเข้าถึงไฟเบอร์ออปติก ส่วนนี้ให้คำอธิบายทั่วไปของพวกเขา
โทโพโลยีของเครือข่ายการเข้าถึงไฟเบอร์ออปติกคือโครงสร้างของสายส่งและโหนด ซึ่งระบุตำแหน่งร่วมกันและเค้าโครงการเชื่อมต่อโครงข่ายของโหนดในเครือข่าย ในเครือข่ายการเข้าถึงไฟเบอร์ออปติก มีโทโพโลยีเครือข่ายพื้นฐานหลักสามแบบ ได้แก่ บัส ริง และสตาร์ อย่างไรก็ตาม ในเครือข่ายขนาดใหญ่ โทโพโลยีแบบไฮบริดบางอย่างสามารถรับมาได้ด้วย เช่น โครงสร้างแบบบัสสตาร์ ทรี ดับเบิลริง และการใช้งานร่วมกันอื่นๆ โดยแต่ละแบบมีลักษณะเฉพาะของตนเองและเสริมซึ่งกันและกัน ในส่วนนี้ เราจะแนะนำโทโพโลยีเครือข่ายการเข้าถึงไฟเบอร์พื้นฐานสามรายการข้างต้นโดยสังเขป โปรดทราบว่าโครงสร้างเครือข่ายที่แสดงในส่วนนี้เป็นโครงสร้างโมดูลาร์พื้นฐานที่สุด แต่เครือข่ายไฟเบอร์ออปติกจริงยังเกี่ยวข้องกับอุปกรณ์และการเชื่อมต่ออุปกรณ์มากมาย
1. สถาปัตยกรรมแบบบัส
โครงสร้างประเภทบัสเป็นโทโพโลยีทั่วไปสำหรับเครือข่ายการเข้าถึงไฟเบอร์ออปติก ซึ่งใช้ไฟเบอร์ออปติกเป็นบัสทั่วไป ปลายด้านหนึ่งเชื่อมต่อโดยตรงกับเครือข่ายรีเลย์ของผู้ให้บริการ และปลายอีกด้านหนึ่งเชื่อมต่อกับผู้ใช้แต่ละราย เทอร์มินัลผู้ใช้แต่ละเครื่องเชื่อมต่อโดยตรงกับบัสไฟเบอร์ออปติกผ่านตัวเชื่อมต่อบางชนิด และการเชื่อมต่อระหว่างคอมพิวเตอร์ผู้ใช้และบัสอาจเป็นสายโคแอกเชียล สายคู่บิดเกลียว หรือไฟเบอร์ออปติก ซึ่งคล้ายกับโทโพโลยีประเภทบัสที่เราแนะนำใน LAN ดังแสดงในรูปที่ 1 หนึ่งในเครือข่ายรีเลย์อาจเป็นเครือข่ายใดก็ได้ เช่น PSTN, X.25, FR, ATM เป็นต้น วิธีการเข้าถึงเคเบิลโมเด็มที่เราแนะนำ ก่อนหน้านี้ใช้วิธีการเข้าถึงดังกล่าว
โครงสร้างนี้เป็นโครงสร้างแบบตีคู่ และข้อดีของมัน ได้แก่ การใช้ไฟเบอร์แกนหลักร่วมกัน ประหยัดการลงทุนในสาย การเพิ่มและการลบโหนดทำได้ง่าย และการรบกวนระหว่างกันน้อยลง อย่างไรก็ตาม ข้อเสียของมันคือใช้สื่อกลางในการรับส่งข้อมูลร่วมกัน และประสิทธิภาพการเชื่อมต่อจะได้รับผลกระทบจากจำนวนผู้ใช้
2. โครงสร้างวงแหวน
โครงสร้างแบบวงแหวนคล้ายกับโทโพโลยีแบบวงแหวนใน LAN ซึ่งหมายความว่าโหนดทั้งหมดใช้ลิงก์ไฟเบอร์แบบวงแหวนเดียวร่วมกัน ลิงค์ไฟเบอร์ตัวแรกและตัวสุดท้ายเชื่อมต่อกันเพื่อสร้างโครงสร้างเครือข่ายวงปิด แน่นอน ปลายด้านหนึ่งของไฟเบอร์จำเป็นต้องเชื่อมต่อกับเครือข่ายรีเลย์ของผู้ให้บริการ การเชื่อมต่อระหว่างผู้ใช้และวงแหวนไฟเบอร์นั้นถูกสร้างขึ้นผ่านข้อต่อต่างๆ และสื่อการส่งข้อมูลที่ใช้อาจเป็นสายโคแอกเชียล สายคู่บิดเกลียว หรือแน่นอนว่าเป็นสายไฟเบอร์
ข้อได้เปรียบที่โดดเด่นของสถาปัตยกรรมนี้คือเครือข่ายมีความสามารถในการซ่อมแซมตัวเอง ซึ่งหมายความว่าหากไม่มีการแทรกแซงจากภายนอก เครือข่ายสามารถกู้คืนจากความล้มเหลวของบริการได้ในระยะเวลาอันสั้น ข้อเสียคือประสิทธิภาพการเชื่อมต่อไม่ดีเนื่องจากใช้สื่อกลางในการรับส่งข้อมูลร่วมกัน ดังนั้นจึงเหมาะสำหรับผู้ใช้จำนวนน้อยในเครือข่ายการเข้าถึง และอัตราความล้มเหลวสูง ความล้มเหลวอาจมีผลกระทบในวงกว้าง หากวงแหวนไฟเบอร์ขาดเครือข่ายทั้งหมดจะถูกขัดจังหวะ
3. โครงสร้างดาว
โครงสร้างแบบดาวที่กล่าวถึงนี้เหมือนกับ "โครงสร้างแบบดาว" ใน LAN แต่เน้นที่ตัวกลางการส่งข้อมูลของใยแก้วนำแสงแทนสายคู่บิดเกลียว ในเครือข่ายการเข้าถึงไฟเบอร์ออปติกที่มีโครงสร้างแบบดาว เทอร์มินัลผู้ใช้แต่ละเครื่องจะแลกเปลี่ยนข้อมูลผ่านตัวเชื่อมต่อแบบสตาร์ที่มีฟังก์ชันควบคุมและสลับอยู่ที่โหนดกลาง (ในสำนักงานปลายทาง) เป็นโครงสร้างแบบขนาน ไม่มีปัญหาการสะสมการสูญเสีย ง่ายต่อการตระหนักถึงการอัพเกรดและการขยายตัว ผู้ใช้แต่ละคนมีความเป็นอิสระต่อกัน ทำให้สามารถปรับเปลี่ยนบริการได้ดี อย่างไรก็ตาม ข้อเสียคือความต้องการใยแก้วนำแสงที่มากขึ้น (หนึ่งเส้นสำหรับผู้ใช้แต่ละราย) ทำให้ต้นทุนสูงขึ้น นอกจากนี้ ในโครงสร้างนี้ โหนดทั้งหมดจำเป็นต้องผ่านข้อมูลของโหนดกลางเพื่อเชื่อมต่อกับเครือข่ายรีเลย์ ส่งผลให้มีภาระงานหนักสำหรับ star coupler ที่โหนดกลาง และความต้องการที่หนักหน่วงสำหรับความน่าเชื่อถือ หากโหนดกลางล้มเหลว เครือข่ายทั้งหมดจะเป็นอัมพาตด้วย
โครงสร้างดาวแบ่งออกเป็นสามประเภท: โครงสร้างดาวเดี่ยวแบบแอคทีฟ โครงสร้างดาวคู่แบบแอคทีฟ และโครงสร้างดาวคู่แบบพาสซีฟ
(1) โครงสร้างดาวดวงเดียวที่ใช้งานอยู่
โครงสร้างนี้ใช้ใยแก้วนำแสงเพื่อเชื่อมต่อ OLT โดยตรงในสำนักงานสวิตชิ่งของผู้ให้บริการกับสมาชิก การเชื่อมต่อแบบจุดต่อจุด ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วจะเหมือนกับโครงสร้างดาว LAN ทองแดงแบบบิดเกลียวที่มีอยู่ ในโครงสร้างนี้ แต่ละครัวเรือนมีคู่สายแยกต่างหากที่เชื่อมต่อโดยตรงกับ OLT ที่สำนักงานของผู้ให้บริการที่เชื่อมต่อกับเครือข่ายหลัก โครงสร้างพื้นฐานของการเข้าถึงเครือข่ายแสดงในรูปที่ 3
ข้อดีของวิธีการเข้าถึงแบบมีโครงสร้างนี้ส่วนใหญ่แสดงออกในด้านความเป็นอิสระและการรักษาความลับของผู้ใช้ อัปเกรดและขยายขีดความสามารถได้ง่าย เนื่องจากสามารถเปิดใช้งานบริการใหม่ได้โดยเพียงแค่เปลี่ยนอุปกรณ์ที่ปลายทั้งสองด้าน วิธีนี้แสดงถึงความสามารถในการปรับตัวที่ดีเยี่ยม ข้อเสียคือค่าใช้จ่ายสูงเกินไป แต่ละครัวเรือนต้องใช้ใยแก้วนำแสงหรือไฟเบอร์ (WDM สองทาง) แยกต่างหาก เพื่อให้บริการแก่ครัวเรือนหลายพันแห่ง จะต้องใช้สายเคเบิลใยแก้วนำแสงหลายพันแกน ซึ่งอาจเป็นเรื่องยากที่จะจัดการ นอกจากนี้ แต่ละครัวเรือนยังต้องการแหล่งกำเนิดแสงและเครื่องตรวจจับแบบพิเศษ ทำให้การติดตั้งค่อนข้างซับซ้อน
(2) โครงสร้างดาวคู่ที่ใช้งานอยู่
โครงสร้างดาวคู่เป็นโครงสร้างแบบต้นไม้ที่มีสองระดับ เพิ่มโหนดที่ใช้งานระหว่างผู้ให้บริการสลับสำนักงาน OLT และผู้สมัครสมาชิก สำนักงานแลกเปลี่ยนและโหนดที่ใช้งานใช้ไฟเบอร์เดียวกันและใช้การมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งเวลา (TDM) หรือการแบ่งความถี่แบบแบ่งความถี่ (FDM) เพื่อส่งข้อมูลความจุที่มากขึ้นไปยังโหนดที่ใช้งานอยู่ จากนั้นเปลี่ยนเป็นสตรีมข้อมูลความจุที่เล็กลงเพื่อเข้าถึงหลายพันครัวเรือน โครงสร้างเครือข่ายพื้นฐานแสดงในรูปที่ 4
ข้อดีของโครงสร้างเครือข่ายนี้คือมีความยืดหยุ่นมากขึ้น ไฟเบอร์ที่ใช้ร่วมกันระหว่างโหนดที่ใช้งานในสำนักงานกลาง และลดความต้องการหลักของสายเคเบิลใยแก้วนำแสง ส่งผลให้ต้นทุนลดลง อย่างไรก็ตาม ข้อเสียคือความซับซ้อนและค่าใช้จ่ายสูงของส่วนประกอบโหนดที่ใช้งานอยู่ ทำให้การบำรุงรักษาไม่สะดวก นอกจากนี้ การแนะนำบริการบรอดแบนด์ใหม่และการอัปเกรดระบบจะต้องมีการเปลี่ยนอุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมด หรือใช้รูปแบบโอเวอร์เลย์ WDM ที่ท้าทายมากขึ้น
(3) โครงสร้างดาวคู่แบบพาสซีฟ
โครงสร้างนี้รักษาข้อดีของการใช้ไฟเบอร์ร่วมกันในโครงสร้างดูอัลสตาร์ที่แอคทีฟ แต่แทนที่จะใช้โหนดที่แอคทีฟ จะใช้ตัวแยกแบบพาสซีฟ ส่งผลให้การบำรุงรักษาง่ายขึ้น ความน่าเชื่อถือสูงขึ้น และต้นทุนลดลง ด้วยการใช้มาตรการต่างๆ การรักษาความลับก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน ทำให้มีโครงสร้างเครือข่ายการเข้าถึงที่ดีขึ้น
4. โทโพโลยีการเชื่อมต่อ EPON WAN
เครือข่าย EPON ใช้โทโพโลยีแบบจุดต่อหลายจุดเพื่อแทนที่โครงสร้างแบบจุดต่อจุด ซึ่งช่วยประหยัดไฟเบอร์และต้นทุนการจัดการได้อย่างมาก อุปกรณ์เครือข่ายแบบพาสซีฟเข้ามาแทนที่เครื่องทวนสัญญาณ เครื่องขยายสัญญาณ และเลเซอร์ที่ใช้ในระบบการเข้าถึงบรอดแบนด์ ATM/SONET แบบดั้งเดิม ลดจำนวนเลเซอร์ที่ต้องใช้ในสำนักงานกลาง และ OLT จะถูกแชร์ระหว่างผู้ใช้ ONU หลายคน ยิ่งไปกว่านั้น EPON ยังใช้เทคโนโลยีอีเธอร์เน็ตและเฟรมอีเธอร์เน็ตมาตรฐานเพื่อให้บริการหลักในปัจจุบัน – บริการ IP – โดยไม่จำเป็นต้องแปลงใดๆ ดังนั้น EPON จึงตรงไปตรงมา มีประสิทธิภาพ และมีค่าก่อสร้างและค่าบำรุงรักษาต่ำ ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับข้อกำหนดเครือข่ายการเข้าถึงบรอดแบนด์
ระบบ EPON ทั่วไปยังประกอบด้วย OLT, ONU และ ODN ดังแสดงในรูปที่ 5
OLT ถูกวางไว้ในห้องเซิร์ฟเวอร์กลาง ในขณะที่ ONU ทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์ฝั่งไคลเอ็นต์ นอกเหนือจากการนำเสนอการรวมศูนย์และการเข้าถึงเครือข่ายแล้ว OLT ยังสามารถจัดสรรแบนด์วิธ รับรองความปลอดภัยของเครือข่ายและการกำหนดค่าการจัดการสำหรับข้อกำหนด QoS/SLA (ข้อตกลงระดับบริการ) ของผู้ใช้ที่แตกต่างกัน Splitter มีอัตราการแยก 2, 4 หรือ 8 และสามารถเชื่อมต่อได้หลายระดับ ใน EPON ระยะทางจาก OLT ถึง ONU สามารถยาวได้ถึง 20 กม. และสามารถขยายได้อีกหากใช้เครื่องขยายสัญญาณไฟเบอร์ (แอคทีฟรีพีทเตอร์)
ดังที่แสดงในรูปที่ 5 สัญญาณออปติคัลถูกแยกออกเป็นหลายแชนเนลสำหรับแต่ละหน่วยเครือข่ายออปติก (ONU) ผ่านตัวแยกออปติคัล และสัญญาณอัพสตรีมจากแต่ละ ONU จะรวมกันเป็นเส้นใยเดียวโดยใช้ออปติคัลคัปเปลอร์และส่งไปยัง OLT อุปกรณ์เครือข่ายแบบพาสซีฟประกอบด้วยสายเคเบิลไฟเบอร์ออปติกโหมดเดียว ตัวแยก/คัปเปลอร์ออปติคัลแบบพาสซีฟ อะแดปเตอร์ ตัวเชื่อมต่อ และตัวต่อฟิวชัน โดยทั่วไปจะวางไว้นอกพื้นที่และเรียกว่าอุปกรณ์ภายนอก อุปกรณ์เครือข่ายแบบพาสซีฟนั้นเรียบง่าย เสถียร เชื่อถือได้ ใช้งานได้ยาวนาน บำรุงรักษาง่าย และคุ้มค่า อุปกรณ์เครือข่ายแบบแอกทีฟประกอบด้วยอุปกรณ์ชั้นวางสำนักงานส่วนกลาง ยูนิตเครือข่ายแบบออปติก และระบบการจัดการอุปกรณ์ (EMS) อุปกรณ์ชั้นวางสำนักงานส่วนกลางประกอบด้วยเทอร์มินัลสายใยแก้วนำแสง โมดูลอินเทอร์เฟซเครือข่าย (NIM) และโมดูลสวิตชิ่ง (SCM) ดังนั้น อุปกรณ์ทั้งสามประเภทนี้จึงเรียกรวมกันว่าอุปกรณ์ชั้นวางสำนักงานส่วนกลาง
อุปกรณ์ชั้นวางสำนักงานส่วนกลางทำหน้าที่เป็นส่วนต่อประสานระหว่างระบบ EPON และเครือข่ายข้อมูลหลัก วิดีโอ และเสียงของผู้ให้บริการ มีหน้าที่เชื่อมต่อกับเครือข่ายการดำเนินงานหลักของผู้ให้บริการผ่านระบบการจัดการอุปกรณ์
