LAN Óptica Passiva (POL) e Perspectiva de Aplicação

PrefácioAtualmente, a maioria das redes empresariais utiliza redes LAN tradicionais com fios de cobre, que estão apresentando cada vez mais desvantagens. Com o rápido desenvolvimento da computação em nuvem, big data e vídeo 4K, mais e mais negócios estão gradualmente migrando para data centers na nuvem. Em seguida, com as mudanças no tráfego e na arquitetura, a maior parte do tráfego mudou de uma arquitetura de comutação local para uma arquitetura de comutação em nuvem. Por outro lado, com o desenvolvimento explosivo de vídeo, IoT e Internet, essas aplicações têm exigências cada vez maiores por alta largura de banda e baixa latência. Na era da transformação digital, as empresas precisam urgentemente de uma rede que possa transportar o acesso de todas as “coisas”, e a rede POL é a melhor escolha.

I. Introdução ao POL

1.1 Visão geral do POL

A POL é uma LAN empresarial baseada na tecnologia PON que fornece aos usuários serviços integrados de dados, voz, vídeo e outros através de fibras ópticas. Não é uma tecnologia nova, mas aplica a tecnologia de rede PON que foi comprovada por muito tempo na rede de ISP ao ambiente empresarial. A POL pode trazer grande valor aos clientes, ao mesmo tempo que não altera o planejamento de negócios existente e o modo de conexão de rede dos clientes, podendo fornecer todas as funções oferecidas pela rede LAN tradicional.

1.2 Topologia POL

A POL fornece uma rede de transmissão de Camada 2, adota a tecnologia PON para fornecer acesso gigabit ao usuário e usa uma única fibra óptica para convergir vários serviços, como vídeo, dados, sem fio e voz.

Topologia POL:

1.3 Comparação entre POL e LAN tradicional

Na rede POL, o switch de agregação na LAN tradicional será substituído pelo OLT, o cabo de cobre será substituído pela fibra óptica e o switch de acesso será substituído pelo divisor óptico passivo. A ONU fornece funções de Camada 2/Camada 3 e fornece serviços de dados, voz e vídeo por meio com fio ou sem fio.
O downstream da rede PON adota o modo broadcast: o sinal óptico é enviado pelo OLT e dividido em vários sinais ópticos para cada ONU com as mesmas informações através do divisor óptico. A ONU recebe seletivamente seus próprios pacotes de acordo com as tags transportadas na mensagem e descarta os pacotes cujas tags não correspondem.

O upstream da rede PON: o OLT aloca uniformemente um slot de tempo para cada ONU. A ONU transmite sinais estritamente de acordo com essa janela de tempo. A ONU desligará a porta óptica quando o slot de tempo não pertencer ao seu próprio slot. O mecanismo de agendamento da janela de tempo de upstream é altamente dependente da tecnologia de medição de distância PON.
O entendimento dos princípios da tecnologia PON nos ajudará a aplicar essa tecnologia de forma mais proficiente no design de rede. Em particular, as características passivas (sem necessidade de alimentação) da sua rede de distribuição óptica, e o planejamento e design da distribuição de pontos causado pela diferença em relação aos switches tradicionais exigem atenção especial. Para garantir que os pacotes de tráfego em ambas as direções sejam encaminhados em uma fibra de núcleo único, a PON usa divisão de comprimento de onda para processar a transmissão bidirecional de sinais ao mesmo tempo. Os sinais de upstream e downstream usam comprimentos de onda diferentes, mas são transmitidos na mesma fibra. A direção do OLT para a ONU/ONT é a direção de downstream, e vice-versa é a direção de upstream. A direção de downstream usa 1490nm e a direção de upstream usa 1310nm.
Comparação da estrutura de linha:

Comparação da seleção de dispositivos:

II. Análise das vantagens do POL

Através da comparação entre POL e LAN tradicional na seção anterior, podemos encontrar os desafios da LAN tradicional e as vantagens únicas do POL.

Desafios da LAN tradicional:

Um grande número de switches ocupa o espaço da sala de computadores, alto consumo de energia e difícil dissipação de calor.

A conexão entre roteadores de agregação é complicada e ocupa espaço de dutos, dificultando a fiação e a manutenção.

As localizações dos switches estão dispersas, a gestão é complicada e uma grande equipe de manutenção é necessária.
Limitação da distância de transmissão.

É complicado adicionar novos equipamentos de rede.

É difícil atualizar e expandir a rede.

Seja pela distância de transmissão, atualizações suaves da rede, alta confiabilidade, rede flexível, implantação fácil e operação e manutenção simplificadas, o sistema tradicional de cabeamento integrado ficou completamente para trás em relação ao POL. O POL integra a transmissão do cabeamento integrado tradicional com fibra até a mesa, fibra até a unidade do usuário e fibra até a área pública e transforma a rede L3 original em uma arquitetura L2 plana. As empresas podem integrar diferentes sistemas, como dados, voz, segurança de vídeo e sem fio, em uma única rede de fibra óptica, o que oferece vantagens incomparáveis sobre o cabeamento integrado tradicional.

Análise das vantagens do POL:

Arquitetura avançada:A rede POL usa fibra monomodo, com potencial de largura de banda quase ilimitado e atualizações suaves de banda larga sob demanda.

Seguro e confiável:Transmissão totalmente por fibra óptica, anti-detecção, anti-interferência eletromagnética, o dispositivo PON oferece fortes capacidades de defesa contra DoS, reduzindo ataques à rede.

Transporte convergente: A solução POL pode suportar dados, voz, vídeo e outros serviços em uma única rede.

Economia de espaço: A solução POL é super convergente. O parque só precisa fornecer uma sala de computadores central e não precisa de muitas salas de computadores de piso.

Ampla cobertura: A distância coberta é de 20 km, atendendo aos requisitos de cobertura de edifícios super altos e parques super grandes.

Verde e econômico em energia: A solução POL usa divisores ópticos passivos para substituir os equipamentos de convergência da rede tradicional, e a sala de equipamentos não requer ar condicionado, sendo mais eficiente em termos energéticos.

Manutenção conveniente: A tecnologia PON adota um método de gerenciamento centralizado para evitar as desvantagens do gerenciamento descentralizado dos esquemas tradicionais e reduzir a dificuldade de operação e manutenção.

Vantagem de custo: Com base na experiência passada, usando 1000 pontos como amostra, escolher o método FTTD (Fiber To The Desktop) da POL economizará 15% de custo em comparação com as redes tradicionais de switch, e escolher FTTO (Fiber To The Office) economizará mais de 58% em comparação com as redes de switch.

III. Perspectivas de Desenvolvimento do POL

Atualmente, o POL está nos estágios iniciais de desenvolvimento e a taxa de utilização atual não é alta, mas mudanças significativas ocorrerão nos próximos cinco anos. O grau de seleção de soluções POL pelos usuários empresariais não é alto o suficiente, mas fabricantes e grupos sociais têm promovido vigorosamente esta tecnologia, e a demanda da IoT se tornará uma força motriz importante para promover o POL.

Quando se trata de cenários aplicáveis do POL, a maioria das pessoas pode pensar em lugares como escritórios corporativos, parques educacionais e hotéis. Não se pode negar que esses lugares são os mais amplamente utilizados, mas a partir das vantagens únicas do POL, podemos ver que o POL ajuda a reduzir o consumo de energia e os custos operacionais. A IoT é a chave para realmente promover a adoção da tecnologia POL pelas empresas. Na solução de aplicação IoT, um grande número de dispositivos terminais espalhados por vários locais precisa ser conectado à rede. A LAN tradicional não consegue atender a essa demanda, e o POL pode servir como uma ponte para eliminar essa lacuna de demanda. Portanto, o POL encontrará maiores aplicações nos campos de infraestrutura urbana, manufatura, processamento, energia solar, eólica e inteligente. A razão é que as linhas de cabos atuais nessas instalações industriais geralmente se estendem por várias milhas, enquanto o POL pode se estender por uma longa distância, e os nós podem ser implantados ao longo da linha através de cabos de múltiplas fibras e divisores ópticos. Tomando a indústria de manufatura como exemplo, ela envolve sensores como medidores de fluxo, filtros ou temperatura; esses dispositivos precisam estar conectados à Internet, e as LANs tradicionais têm dificuldade em atender às suas necessidades de rede. O que é necessário é poder operar de forma estável no ambiente de trabalho desses dispositivos sensores e não produzir interferência eletromagnética ou radiação. O POL é exatamente essa tecnologia. Ele tem uma longa distância de transmissão, pode ser conectado em rede através de um divisor óptico, não produz interferência eletromagnética ou radiação, e pode ser usado para a conexão da maioria dos equipamentos. Ele tem grandes necessidades nas indústrias de manufatura e processamento. Desempenha um papel nos cenários de aplicação de grande área e ampla cobertura.

O POL é uma tecnologia incrível porque se baseia na transmissão por fibra óptica, tem uma estrutura de rede simples, é fácil de gerenciar e tem certas vantagens tanto nos custos de construção quanto nos de operação e manutenção. Com o desenvolvimento contínuo das empresas, os usuários exigem maior largura de banda, e o uso de fibras ópticas se tornará cada vez mais comum, expandindo-se das redes de campus e redes backbone para o campo de acesso. Os usuários de TI tentam aceitá-lo, e uma boa tecnologia provará seu valor com o tempo. Mas tenho que admitir que ainda há uma enorme resistência à promoção do POL. Empresas que investiram pesadamente em LAN tradicional podem não mudar para o POL, pelo menos não imediatamente. Para organizações pequenas, as soluções POL podem não ser uma boa ideia. Em comparação com redes baseadas em par trançado de cobre, o usuário pode não usar toda a capacidade que o POL pode fornecer, e a solução pode se tornar muito cara. Portanto, essas duas tecnologias podem coexistir no futuro, e o POL será usado para compensar as funções que a LAN tradicional não pode alcançar. Além disso, para aqueles familiarizados com a tecnologia de rede tradicional, leva tempo para gradualmente aprender, adaptar, dominar e aplicar a tecnologia POL.

Resumo:

Com a inteligentização das cidades, a aplicação da computação em nuvem e big data, e a popularização da IoT, mais e mais aplicações empresariais se tornarão baseadas em nuvem no futuro. Para as redes empresariais, a transformação digital é imperativa, o que requer uma rede simples. O POL tem as características de uma rede com múltiplos serviços, custo-benefício, simplicidade, flexibilidade, segurança e confiabilidade, apoiando eficazmente a digitalização empresarial. Portanto, está se tornando a melhor escolha para a transformação digital em educação, hotelaria, energia elétrica, transporte, segurança inteligente, indústria e outros campos. Com a melhoria gradual do reconhecimento do cliente, a ecologia também está crescendo. Acredito que o POL continuará a crescer rapidamente no futuro.