Önceki WAN erişim yöntemleriyle karşılaştırıldığında, burada tanıtılan fiber optik erişim ağı, artık bir erişim yöntemi olmadığı, ancak önceki erişim yöntemlerinden tamamen farklı olan ayrı bir kategori olduğu için açıkça farklıdır. Bunun nedeni, artık hattaki elektrik sinyallerini iletmemesi, bunun yerine optik sinyalleri kullanmasıdır. Sonuç olarak, fiber optik erişim ağı tamamen farklı bir ekipman çeşitliliği gerektirir ve kendi kendine yeten bir sistem olarak çalışır. Fiber optik erişim ağı içerisinde çeşitli erişim yöntemleri bulunmaktadır. Bu bölüm bunların genel bir tanımını sağlar.
Bir fiber optik erişim ağının topolojisi, ağdaki düğümlerin karşılıklı yerleşimini ve ara bağlantı düzenini gösteren iletim hatları ve düğümlerin yapısıdır. Fiber optik erişim ağlarında bus, ring ve star olmak üzere üç ana temel ağ topolojisi vardır. Bununla birlikte, büyük ağlarda, her biri kendi özelliklerine sahip olan ve birbirini tamamlayan bus-star yapısı, ağaç, çift halka ve diğer uygulama kombinasyonları gibi bazı hibrit topolojiler de türetilebilir. Bu bölümde, yukarıdaki üç temel fiber erişim ağı topolojisini kısaca tanıtacağız. Bu bölümde sunulan ağ yapısının en temel modüler yapı olduğunu, ancak gerçek fiber optik ağın aynı zamanda birçok cihaz ve ekipman bağlantısını içerdiğini unutmayın.
1. Otobüs tipi mimari
Veri yolu tipi yapı, ortak veri yolu olarak optik fiber kullanan, bir ucu doğrudan servis sağlayıcının aktarma ağına ve diğer ucu her bir kullanıcıya bağlı olan fiber optik erişim ağları için çok yaygın bir topolojidir. Her bir kullanıcı terminali, bir tür kuplör aracılığıyla doğrudan fiber optik veri yoluna bağlıdır ve kullanıcı bilgisayarı ile veri yolu arasındaki bağlantı, koaksiyel kablo, çift bükümlü kablo veya fiber optik olabilir. Bu, Şekil 1'de gösterildiği gibi LAN'da tanıttığımız veri yolu tipi topolojiye benzer. Aktarma ağlarından biri PSTN, X.25, FR, ATM vb. Herhangi biri olabilir. Tanıttığımız Kablo MODEM erişim yöntemi daha önce böyle bir erişim yöntemi kullanır.
Bu yapı tandem bir yapıdır ve avantajları arasında omurga fiberinin paylaşılması, hat yatırımından tasarruf edilmesi, düğümlerin kolay eklenmesi ve çıkarılması ve birbirleriyle daha az girişim sayılabilir. Ancak dezavantajları, iletim ortamını paylaşması ve bağlantı performansının kullanıcı sayısından etkilenmesidir.
2. Halka yapısı
Halka yapısı, LAN'daki halka topolojisine benzer; bu, tüm düğümlerin bir fiber halka bağlantısını paylaştığı anlamına gelir. İlk ve son fiber bağlantılar, kapalı bir döngü ağ yapısı oluşturmak üzere bağlanır. Elbette, fiberin bir ucunun servis sağlayıcının röle ağına bağlanması gerekir. Kullanıcılar ile fiber halka arasındaki bağlantı da çeşitli kuplörler aracılığıyla kurulur ve kullanılan iletim ortamı koaksiyel kablo, çift bükümlü kablo veya tabii ki fiber olabilir.
Bu mimarinin öne çıkan avantajı, ağın kendi kendini iyileştirme kapasitesine sahip olmasıdır; bu, ağın, dış müdahale olmadan hizmet arızasını nispeten kısa bir süre içinde kurtarabileceği anlamına gelir. Dezavantajı, iletim ortamını da paylaştığı için bağlantı performansının düşük olmasıdır. Bu nedenle, genellikle erişim ağındaki daha az kullanıcı için uygundur; ve arıza oranı yüksekse, arızanın geniş kapsamlı bir etkisi olabilir. Fiber halka kırılırsa, tüm ağ kesintiye uğrar.
3. Yıldız yapısı
Burada bahsedilen yıldız yapısı, LAN'daki "yıldız yapısı" ile aynıdır, ancak burada vurgu, çift bükümlü kablolar yerine fiber optik iletim ortamı üzerindedir. Yıldız yapılı bu fiber optik erişim ağında, her bir kullanıcı terminali, merkezi düğümde (uç ofiste) bulunan kontrol ve anahtarlama işlevlerine sahip bir yıldız bağlayıcı aracılığıyla bilgi alışverişinde bulunur. Paralel bir yapıdır, kayıp biriktirme sorunu yoktur, yükseltme ve genişletmeyi gerçekleştirmek kolaydır. Her kullanıcı nispeten bağımsızdır ve iyi hizmet uyarlanabilirliği sağlar. Bununla birlikte, dezavantaj, daha yüksek maliyetlerle sonuçlanan daha fazla optik fiber (her kullanıcı için bir tane) gereksinimidir; ayrıca bu yapıda tüm düğümlerin aktarma ağına bağlanmak için merkezi düğümün verilerinden geçmesi gerekir, bu da merkezi düğümdeki yıldız birleştirici için ağır bir iş yükü ve ağır bir güvenilirlik gereksinimi ile sonuçlanır. Merkezi düğüm başarısız olursa, tüm ağ da felç olur.
Yıldız yapısı üç tipe ayrılır: aktif tek yıldızlı yapı, aktif çift yıldızlı yapı ve pasif çift yıldızlı yapı.
(1) Aktif tek yıldızlı yapı
Bu yapı, temel olarak mevcut bükülmüş bakır LAN yıldız yapısıyla aynı olan, hizmet sağlayıcının anahtarlama ofisinde bulunan OLT'yi abonelere, noktadan noktaya bağlantıya doğrudan bağlamak için optik fiber kullanır. Bu yapıda, her hanenin ana hat ağına bağlı servis sağlayıcının bürosunda doğrudan OLT'ye bağlı ayrı bir çift hattı vardır. Ağ erişiminin temel yapısı Şekil 3'te gösterilmiştir.
Bu yapılandırılmış erişim yönteminin avantajları, esas olarak kullanıcılar arasındaki bağımsızlık ve gizlilikte kendini gösterir. Her iki uçtaki ekipmanı değiştirerek yeni hizmetler etkinleştirilebildiğinden, kapasiteyi yükseltmek ve genişletmek kolaydır. Bu yöntem mükemmel uyarlanabilirlik sergiler. Dezavantajı, maliyetin çok yüksek olmasıdır. Her hane ayrı bir çift fiber optik veya bir fiber (iki yönlü WDM) gerektirir. Binlerce haneye hizmet vermek için, başa çıkması zor olabilecek binlerce fiber optik kablo çekirdeği gerekir. Ek olarak, her evin özel bir ışık kaynağı ve dedektör gerektirmesi, kurulumu oldukça karmaşık hale getirir.
(2) Aktif çift yıldız yapısı
Çift yıldızlı yapı aslında iki seviyeli ağaç tipi bir yapıdır. Servis sağlayıcı anahtarlama ofisi OLT ile abone arasına aktif bir düğüm ekler. Döviz bürosu ve aktif düğüm aynı fiberi paylaşır ve daha büyük kapasiteli bilgileri aktif düğüme iletmek için zaman bölmeli çoğullamayı (TDM) veya frekans bölmeli çoğullamayı (FDM) kullanır ve ardından binlerce haneye ulaşmak için daha küçük kapasiteli bilgi akışlarına geçer. Temel ağ yapısı Şekil 4'te gösterilmiştir.
Bu ağ yapısının avantajları, daha fazla esneklik, merkez ofiste aktif düğümler arasında fiber paylaşımı ve daha düşük fiber optik kablo çekirdek gereksinimleridir, bu da maliyetin düşmesine neden olur. Bununla birlikte, dezavantajlar, aktif düğüm bileşeninin karmaşıklığı ve yüksek maliyetidir ve bu da bakımı elverişsiz hale getirir. Ek olarak, yeni geniş bant hizmetlerinin tanıtılması ve sistemin yükseltilmesi, tüm optoelektronik ekipmanın değiştirilmesini veya daha zorlu bir WDM kaplama planının uygulanmasını gerektirecektir.
(3)Pasif çift yıldız yapısı
Bu yapı, aktif bir çift yıldız yapısında fiber paylaşımının avantajlarını korur, ancak aktif bir düğüm yerine pasif bir ayırıcı kullanır. Bu, daha kolay bakım, daha yüksek güvenilirlik ve daha düşük maliyetlerle sonuçlanır. Çeşitli önlemlerin uygulanmasıyla gizlilik de artırılarak daha iyi bir erişim ağı yapısı haline getirilir.
4. EPON WAN bağlantı topolojisi
EPON ağı, noktadan noktaya yapıyı değiştirmek için noktadan çok noktaya bir topoloji benimser, bu da fiber miktarını ve yönetim maliyetini büyük ölçüde azaltır. Pasif ağ cihazları, geleneksel ATM/SONET geniş bant erişim sistemlerinde kullanılan tekrarlayıcıların, amplifikatörlerin ve lazerlerin yerini alarak merkez ofiste gereken lazer sayısını azaltır ve OLT birden çok ONU kullanıcısı arasında paylaşılır. Ayrıca EPON, mevcut ana hizmetleri (IP hizmetleri) herhangi bir dönüştürmeye ihtiyaç duymadan taşımak için Ethernet teknolojisini ve standart Ethernet çerçevelerini kullanır. Bu nedenle, EPON basit, verimli ve düşük inşaat maliyeti ve bakım maliyetlerine sahip olduğundan geniş bant erişim ağı gereksinimleri için son derece uygundur.
Tipik bir EPON sistemi ayrıca Şekil 5'te gösterildiği gibi OLT, ONU ve ODN'den oluşur.
OLT, merkezi sunucu odasına yerleştirilirken ONU, istemci tarafı ekipmanı olarak hizmet eder. Ağ merkezileştirme ve erişim sunmanın yanı sıra OLT, farklı kullanıcı QoS/SLA (Hizmet Düzeyi Anlaşması) gereksinimleri için bant genişliği tahsisi sağlayabilir, ağ güvenliği ve yönetim yapılandırması sağlayabilir. Ayırıcı 2, 4 veya 8'lik bir bölünme oranına sahiptir ve birden çok seviyede bağlanabilir. EPON'da OLT'den ONU'ya olan mesafe 20 km'ye kadar çıkabilir ve bir fiber amplifikatör (aktif tekrarlayıcı) kullanılırsa daha da uzatılabilir.
Şekil 5'te gösterildiği gibi, optik sinyal, bir optik ayırıcı yoluyla her bir optik ağ birimi (ONU) için çoklu kanallara bölünür ve her ONU'dan gelen yukarı akış sinyali, bir optik kuplör kullanılarak tek bir fiberde birleştirilir ve OLT'ye gönderilir. Pasif ağ ekipmanı, tek modlu fiber optik kabloları, pasif optik ayırıcıları/kuplörleri, adaptörleri, konektörleri ve füzyon ekleyicileri içerir. Genellikle yerel alanın dışına yerleştirilir ve harici ekipman olarak adlandırılır. Pasif ağ ekipmanı çok basit, kararlı, güvenilir, uzun ömürlü, bakımı kolay ve uygun maliyetlidir. Aktif ağ ekipmanı, merkezi ofis raf ekipmanını, optik ağ birimlerini ve ekipman yönetim sistemlerini (EMS) içerir. Merkezi ofis raf ekipmanı, fiber optik hat terminallerinden, ağ arayüz modüllerinden (NIM'ler) ve anahtarlama modüllerinden (SCM'ler) oluşur. Bu nedenle, bu üç tip ekipman topluca merkezi ofis raf ekipmanı olarak adlandırılır.
Merkezi ofis raf ekipmanı, EPON sistemi ile hizmet sağlayıcının temel veri, video ve ses ağları arasında arabirim görevi görür. Cihaz yönetim sistemi aracılığıyla hizmet sağlayıcının çekirdek operasyonel ağına bağlanmaktan sorumludur.
