CC BY
2
Ад UNIVERSUM:
№ 6 (123)_А ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_июнь. 2024 г.
РАДИОТЕХНИКА И СВЯЗЬ
DOI - 10.32743/UniTech.2024.123.6.17819
ЭФФЕКТИВНОСТЬ СОВМЕЩЕНИЯ АНАЛОГОВОГО ТВ И ИНТЕРНЕТ-СЕРВИСОВ НА РАЗЛИЧНЫХ ЧАСТОТАХ ОПТИЧЕСКОГО ВОЛОКНА
Расулов Расул Ахлиман-Оглы
генеральный директор ООО «СИМСТАР», РФ, г. Симферополь E-mail: rasul3d@gmail. com
EFFICIENCY OF COMBINING ANALOG TV AND INTERNET SERVICES AT DIFFERENT OPTICAL FIBER FREQUENCIES
Rasul Rasulov
CEO of SIMSTAR LLC Russia, Simferopol
АННОТАЦИЯ
В этом исследовании рассматривается интеграция аналогового телевидения и интернет-услуг в пассивных оптических сетях (PON) с целью оптимизации использования ресурсов и предоставления услуг. Используя мультиплексирование с разделением по длине волны (WDM) для предотвращения помех сигнала, исследование решает технические проблемы и подчеркивает экономическую эффективность сетей PON благодаря их пассивным компонентам. Исследование подчеркивает способность развивающихся стран внедрять передовые сетевые технологии, чему способствуют минимальные инвестиции в устаревшую инфраструктуру. Напротив, развитые страны сталкиваются с серьезными проблемами модернизации из-за укоренившихся старых сетей. Методы включают всесторонний обзор текущих технологий PON и сравнительный анализ развивающихся и развитых стран. Результаты указывают на значительные эксплуатационные и экономические преимущества при развертывании PON для интегрированных услуг. В заключении подчеркивается потенциал стратегических инвестиций и квалифицированных специалистов в преодолении цифрового разрыва, демонстрируя новизну интеграции разнообразных услуг в единой сетевой инфраструктуре.
ABSTRACT
This study explores the integration of analog TV and internet services within Passive Optical Networks (PON), aiming to optimize resource utilization and service delivery. Utilizing Wavelength Division Multiplexing (WDM) to prevent signal interference, the research addresses technical challenges and highlights the cost-efficiency of PONs due to their passive components. The study underscores the agility of developing countries in adopting advanced network technologies, facilitated by minimal legacy infrastructure investments. In contrast, developed nations face substantial modernization challenges due to entrenched older networks. Methods include a comprehensive review of current PON technologies and comparative analysis between developing and developed countries. Results indicate significant operational and economic advantages in deploying PONs for integrated services. The conclusion emphasizes the potential for strategic investments and skilled professionals in bridging the digital divide, showcasing the novelty of integrating diverse services in a unified network infrastructure.
Ключевые слова: PON, аналоговое телевидение, интернет-услуги, мультиплексирование с разделением по длине волны, сетевая интеграция, развивающиеся страны, развитые страны, модернизация сетей, цифровой разрыв, телекоммуникации.
Keywords: PON, analog tv, internet services, wavelength division multiplexing, network integration, developing countries, developed countries, network modernization, digital divide, telecommunications.
Введение
Появление технологий пассивных оптических сетей (PON) произвело революцию в сфере телекоммуникаций, обеспечив беспрецедентную эффективность и высокоскоростной доступ в Интернет. Однако критическим упущением при развертывании этих
сетей стала интеграция услуг аналогового телевидения (ТВ). Эта проблема особенно актуальна в постсоветских странах, где значительная часть населения продолжает использовать аналоговое телевидение, что создает сложную задачу для поставщиков услуг, стремящихся предоставлять комплексные услуги
Библиографическое описание: Расулов Р.А. ЭФФЕКТИВНОСТЬ СОВМЕЩЕНИЯ АНАЛОГОВОГО ТВ И ИНТЕРНЕТ-СЕРВИСОВ НА РАЗЛИЧНЫХ ЧАСТОТАХ ОПТИЧЕСКОГО ВОЛОКНА // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2024. 6(123). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/17819
связи. Сложность объединения аналогового телевидения и интернет-услуг в одной оптоволоконной сети требует детального понимания обеих технологий и их взаимодействия [6,8,15,16].
Актуальность этой темы заключается в продолжающемся технологическом переходе и необходимости инклюзивных моделей предоставления услуг. По мере развития технологий PON они преимущественно сосредотачиваются на интернет-услугах, часто игнорируя постоянный спрос на аналоговое телевидение. Этот надзор не только ограничивает доступность услуг, но и создает серьезные технические проблемы. Аналоговое телевидение работает на других принципах по сравнению с цифровыми сигналами, и его интеграция в сеть PON требует тщательного планирования и передовых технических решений. Например, отражение телевизионных сигналов от перпендикулярного края волокна создает уникальные проблемы, которые необходимо решать для обеспечения целостности сигнала.
Основная цель данного исследования — изучить эффективность интеграции услуг аналогового телевидения с интернет-услугами в единой сети PON. Это предполагает детальное изучение технических корректировок, необходимых для обеспечения работы обеих служб на разных оптических длинах волн. Аналоговое телевидение обычно вещает на длине волны около 1550 нм, а интернет-услуги работают на длине волны приема 1330 нм и длине волны передачи 1490 нм. Обеспечение того, чтобы эти услуги не мешали друг другу, имеет важное значение для поддержания качества обслуживания и удовлетворенности клиентов.
В этом исследовании предполагается, что построение сетей PON по принципам традиционных телевизионных сетей и включение интернет-сервисов на отдельной оптической длине волны может эффективно смягчить проблемы совместимости. Этот подход обещает несколько преимуществ, в том числе отсутствие помех для двойных услуг, расширенную доступность для пользователей старых моделей телевизоров и конкурентное позиционирование на рынке для поставщиков услуг.
Чтобы обосновать эту гипотезу, в исследовании будет изучена структурная конструкция таких интегрированных сетей с упором на головную инфраструктуру и промежуточные узлы. Также будет рассмотрена необходимость в усилителях оптических сигналов, которые объединят обе службы в один оптический канал. Кроме того, исследование проведет сравнение между развитием сетей в странах первого
и третьего мира, подчеркнув, как последние из-за отсутствия у них устаревшей инфраструктуры могут превзойти первые в принятии и внедрении новых сетевых технологий.
История и развитие технологий PON
Технологии пассивных оптических сетей (PON) претерпели значительную эволюцию с момента их появления в 1990-х годах. Первоначально разработанные для использования возможностей оптоволокна с высокой пропускной способностью, технологии PON изменили телекоммуникации, обеспечив эффективный и масштабируемый широкополосный доступ без необходимости использования активных компонентов в распределительной сети.
Первой итерацией технологии PON стал PON с асинхронным режимом передачи (APON), который заложил основу для будущих разработок по использованию ячеек ATM для передачи данных. На смену APON пришел Broadband PON (BPON), который представил мультиплексирование с разделением по длине волны (WDM) для нисходящей передачи и расширил спектр услуг, включив в него доступ к Ethernet и распространение видео [13].
Ethernet PON (EPON), ратифицированный стандартом IEEE 802.3ah в 2004 году, ознаменовал собой значительный прогресс за счет использования стандартных кадров Ethernet и поддержки симметричных скоростей передачи данных 1 Гбит/с. Простота, экономичность и совместимость EPON с существующей инфраструктурой Ethernet сделали его популярным выбором для сетей, ориентированных на передачу данных, а также сетей с полным набором услуг для передачи голоса, данных и видео. Стандарт 10G-EPON, представленный позже, еще больше расширил эти возможности, поддерживая асимметричные скорости передачи данных 10 Гбит/с в нисходящем направлении и 1 Гбит/с в восходящем направлении [21].
Гигабитная PON (GPON), более совершенная версия BPON, стала фактическим стандартом для развертывания оптоволокна до дома (FTTH) благодаря более высокой пропускной способности и эффективному использованию оптоволокна. GPON работает со скоростью нисходящего потока 2,4 Гбит/с и восходящей скоростью 1,2 Гбит/с, используя длины волн 1490 нм и 1310 нм соответственно. Эта технология поддерживает максимальное соотношение разделения 1:128, что позволяет одному волокну обслуживать множество конечных пользователей [3].
Таблица 1.
Характеристики
Конфигурация GPON XGPON XGSPON
Максимальная скорость загрузки 2.488 Гбит/с 9.953 Гбит/с 9.953 Гбит/с
Максимальная скорость выгрузки 1.244 Гбит/с 2.488 Гбит/с 9.953 Гбит/с
Максимальная дистанция 37 миль (60 км) 62 мили (100 км) 62 мили (100 км)
Максимальное соотношение разделения 1:128 1:256 1:256
Эволюция продолжилась с появлением XG-PON и XGS-PON, представляющих поколение технологий PON со скоростью 10 Гбит/с. XG-PON поддерживает нисходящий поток 10 Гбит/с и восходящий поток 2,5 Гбит/с, а XGS-PON предлагает симметричные скорости 10 Гбит/с в обоих направлениях. Эти достижения удовлетворяют растущий спрос на приложения с высокой пропускной способностью, такие как потоковое видео 4K и облачные сервисы, и имеют решающее значение для перспективных оптоволоконных сетей [3,13].
Заглядывая в будущее, развитие технологий PON 25G и 50G обещает еще большую пропускную способность и эффективность. Стандарт 25G-EPON, сочетающий в себе оптику IEEE 25G с уровнем XGS-PON, призван облегчить интеграцию с существующими сетями. Между тем, 50G-PON, стандартизированный ITU-T, призван удовлетворить растущие потребности транзитной сети 5G и других приложений с высокой пропускной способностью [3].
Рисунок 1. Эволюция стандартов PON
Можно сказать, что технологии PON постепенно развивались, чтобы удовлетворить растущие требования к пропускной способности и качеству обслуживания. Каждое поколение, от APON до новейшего 50G-PON, представило инновации, которые повышают масштабируемость, эффективность и возможности оптических сетей, прокладывая путь к следующей эре цифровой связи.
Проблемы интеграции аналогового телевидения в сети PON
Интеграция услуг аналогового телевидения (ТВ) в пассивные оптические сети (PON) представляет собой ряд технических проблем, которые необходимо тщательно решить, чтобы обеспечить бесперебойное предоставление услуг. Хотя технологии PON значительно продвинули широкополосный доступ за счет использования высокой пропускной способности и низкой задержки оптоволокна, включение услуг аналогового телевидения в эти сети требует всестороннего понимания обеих технологий и их потенциальных точек конфликта.
Одной из основных проблем является разница в типах и частотах сигналов, используемых аналоговым телевидением и интернет-услугами. Аналоговые телевизионные сигналы, традиционно передаваемые на длине волны около 1550 нм, требуют высокой
степени целостности сигнала, чтобы избежать ухудшения качества. Эта длина волны отличается от длин волн, используемых для интернет-услуг, обычно 1330 нм для восходящей передачи и 1490 нм для нисходящей передачи [12,21].
Серьезным техническим препятствием является отражение и рассеивание аналоговых телевизионных сигналов на концах оптоволокна и в разъемах. Аналоговые сигналы очень чувствительны к отражению, особенно на перпендикулярных краях волокна, что может привести к ухудшению сигнала и эффектам двоения в передаваемых телевизионных изображениях [14]. Эти отражения необходимо тщательно контролировать за счет использования разъемов с угловым физическим контактом (APC) и других оптических компонентов, предназначенных для минимизации потерь и отражения сигнала.
Более того, требование аналогового телевидения к высокому уровню сигнала и минимальной задержке создает еще одну проблему. Архитектуры PON, будучи пассивными, полагаются на разветвители без питания для распределения сигналов по нескольким конечным точкам. Такая установка может привести к значительным потерям сигнала, что приведет к необходимости использования оптических усилителей для усиления телевизионного сигнала без ущерба для интернет-услуг [18].
Еще одним важным аспектом является необходимость синхронизации и точности синхронизации между телевидением и интернет-сервисами. Сигналы аналогового телевидения требуют точной синхронизации для поддержания качества сигнала, особенно в сценариях с использованием нескольких разветви-телей и передачей на большие расстояния. Пассивная природа разветвителей PON может усложнить это требование, что приведет к потенциальным проблемам с синхронизацией сигнала и джиттером синхронизации [21].
С точки зрения управления сетью, оптический линейный терминал (OLT) должен эффективно обрабатывать потоки данных аналогового телевидения и Интернета. OLT служит центральным центром управления, контролирующим поток данных и распределяющим полосу пропускания. Обеспечение того, чтобы OLT мог удовлетворить особые требования аналогового телевидения, включая более высокую пропускную способность для видеосигналов и меньшую задержку, наряду со стандартными интернет-услугами, имеет важное значение для поддержания качества обслуживания [7].
Решения для интеграции аналогового телевидения в сети PON
Интеграция аналогового телевидения в пассивные оптические сети (PON) требует инновационных решений для уникальных проблем, возникающих при объединении этих различных технологий. Учитывая сложность этой интеграции, необходимо несколько ключевых стратегий и технологических адаптаций для обеспечения эффективного и высококачественного предоставления услуг.
Одним из эффективных решений является использование технологии RF over Glass (RFoG) (рис. 2). RFoG адаптирует традиционные радиочастотные (РЧ) сигналы для совместимости с оптоволоконной инфраструктурой. Этот подход преобразует радиочастотные сигналы в оптические сигналы, которые затем передаются через PON и преобразуются обратно в радиочастотные сигналы на стороне абонента. Этот метод позволяет сосуществовать аналоговому телевидению и цифровым службам передачи данных без значительных помех. RFoG особенно полезен, поскольку он использует существующую инфраструктуру PON, сводя к минимуму необходимость обширных модификаций [18].
Рисунок 2. Принцип работы RFoG
Мультиплексирование с разделением по длине волны (WDM) — еще одна важная технология, облегчающая интеграцию аналогового телевидения в сети PON (рис. 3). Используя разные длины волн для передачи в нисходящем направлении (1550 нм для аналогового ТВ) и в восходящем направлении
(1310 нм для данных), WDM гарантирует, что сигналы не мешают друг другу. Такое разделение позволяет обеим службам сосуществовать по одному и тому же волокну без ущерба для качества или пропускной способности любой службы [21].
Рисунок 3. Мультиплексирование с разделением по длине волны (WDM)
Для решения проблемы мощности и целостности сигнала необходимо использование оптических усилителей. Эти усилители усиливают аналоговый телевизионный сигнал, обеспечивая его достаточную мощность для достижения всех конечных точек в сети. Это особенно важно в сценариях, где сигнал должен распространяться на большие расстояния или проходить через несколько разветвителей, что может привести к значительным потерям сигнала [14].
Гибридные архитектуры PON, такие как PON с мультиплексированием по времени и длине волны
(TWDM-PON), предлагают еще одно жизнеспособное решение. TWDM-PON сочетает в себе преимущества мультиплексирования с разделением по времени и длине волны, позволяя нескольким сетям PON 10 Гбит/с одновременно работать по одному волокну (рис. 4). Эта установка может удовлетворить требования к высокой пропускной способности как аналогового телевидения, так и услуг высокоскоростного Интернета, что делает ее надежным решением для интеграции этих услуг в одной сети [14].
Рисунок 4. PON с мультиплексированием по времени и длине волны (TWDM-PON)
Кроме того, развертывание бесцветных оптических сетевых модулей (ONU) может еще больше упростить процесс интеграции. Бесцветные ONU используют одну и ту же оптическую несущую как для восходящей, так и для нисходящей передачи, что
упрощает конструкцию сети и снижает затраты. Этот подход также смягчает влияние модуляции нисходящего потока на данные восходящего потока, обеспечивая более стабильную и эффективную передачу сигнала [7].
Рисунок 5. Развертывание оптических сетевых модулей (ONU)
Таким образом, интеграция аналогового телевидения в сети PON может быть эффективно достигнута за счет развертывания технологии RFoG, использования WDM, внедрения оптических усилителей, принятия гибридных архитектур PON, таких как TWDM-PON, и использования бесцветных ONU. Эти решения в совокупности решают технические проблемы, связанные с объединением услуг аналогового телевидения и цифровых данных, обеспечивая высококачественное и надежное предоставление услуг.
Преимущества интеграции аналогового телевидения и интернет-услуг
Интеграция аналогового телевидения с интернет-услугами в пассивных оптических сетях (PON) предлагает множество преимуществ, которые значительно повышают как операционную эффективность, так и качество обслуживания. Такая связь не только оптимизирует использование ресурсов, но и использует преимущества, присущие оптоволоконной технологии, приводя к существенным улучшениям в различных аспектах.
Во-первых, интеграция этих услуг в единую инфраструктуру PON позволяет извлечь выгоду из экономической эффективности пассивных компонентов. В системах PON используются пассивные оптические разветвители, которые не требуют питания, что снижает как эксплуатационные расходы, так и сложность по сравнению с активными сетями. Эта экономическая эффективность дополнительно усиливается за счет способности одного оптического волокна поддерживать несколько пользователей посредством конфигураций «точка-многоточка», сводя к минимуму потребность в обширной инфраструктуре [9].
Использование мультиплексирования с разделением по длине волны (WDM) позволяет одновременно передавать аналоговое телевидение и интернет-услуги на разных длинах волн по одному и тому же волокну. Аналоговое телевидение обычно работает на длине волны 1550 нм, тогда как интернет-данные могут использовать длину волны 1330 нм и 1490 нм для восходящего и нисходящего трафика соответственно. Такое разделение гарантирует, что службы не мешают друг другу, обеспечивая высокую производительность и надежность для обоих [21].
Более того, интеграция способствует повышению качества и надежности услуг. Волоконная оптика по своей сути обеспечивает превосходную целостность сигнала и менее восприимчива к электромагнитным помехам, что обеспечивает более стабильную и качественную передачу как для телевидения, так и для интернет-услуг. Эта надежность имеет решающее значение для поддержания стабильного предоставления услуг в различных условиях окружающей среды [9].
Масштабируемость — еще одно существенное преимущество. Технологии PON, такие как GPON и XG-PON, поддерживают высокие коэффициенты разделения и значительную пропускную способность,
удовлетворяя растущую базу пользователей и растущие потребности в данных без капитального ремонта инфраструктуры. Эти технологии позволяют динамически распределять полосу пропускания, оптимизировать использование ресурсов в зависимости от спроса в реальном времени и обеспечивать эффективное предоставление услуг [22].
Унифицированное управление сетью также является важным преимуществом. Консолидировав телевизионные и интернет-услуги на единой платформе, операторы могут оптимизировать операции, уменьшив сложность управления отдельными инфраструктурами. Такой подход облегчает модернизацию и обслуживание сети, гарантируя, что система останется гибкой и адаптируемой к будущим технологическим достижениям. Например, интеграция технологий DOCSIS и PON обеспечивает плавный переход, улучшая функциональную совместимость и обеспечивая устойчивость сети к будущему [5].
Характеристики проектирования сети
Пассивная оптическая сеть (PON) в основном состоит из трех основных компонентов: терминала оптической линии (OLT), блока оптической сети (ONU) или терминала оптической сети (ONT) и оптической распределительной сети (ODN). Каждый компонент играет решающую роль в общей функциональности и эффективности сети [7].
OLT, расположенный в центральном офисе поставщика услуг, действует как центральный узел сети. Он управляет потоком данных между поставщиком услуг и конечными пользователями, поддерживая как восходящие, так и нисходящие коммуникации. OLT отвечает за отправку данных в ONU в широковещательном режиме и контролирует время и размер передачи данных от ONU для обеспечения эффективного использования полосы пропускания [7]. Более того, OLT объединяет различные услуги, включая IP-услуги и традиционные услуги TDM, в единую платформу, упрощая управление сетью и улучшая предоставление услуг [21].
ONU или ONT расположены в помещении конечного пользователя. Эти устройства преобразуют оптические сигналы, полученные по оптоволоконной сети, в электрические сигналы, которые могут использоваться абонентскими устройствами. ONU также агрегируют данные от нескольких конечных пользователей и передают их в восходящий поток на OLT, оптимизируя поток данных и уменьшая задержку. Гибкость ONU позволяет им подключаться с использованием различных сред, включая медную витую пару, коаксиальный кабель или оптоволокно, тем самым поддерживая разнообразные сценарии развертывания [7].
Оптическая распределительная сеть (ODN) является основой PON, обеспечивая физическую связь между OLT и ONU. ODN включает в себя такие компоненты, как фидерные волокна, точки распределения и пассивные оптические разветвители. Эти разветвители имеют решающее значение, поскольку
они разделяют оптический сигнал от OLT для обслуживания нескольких ONU, обеспечивая архитектуру «точка-многоточка». Использование пассивных сплиттеров, не требующих питания, существенно снижает эксплуатационные расходы и повышает надежность сети [18]. Качество и конструкция ODN напрямую влияют на производительность, масштабируемость и сложность обслуживания сети [4].
Мультиплексирование с разделением по длине волны (WDM) используется в сетях PON для облегчения сосуществования аналогового телевидения и интернет-услуг. Используя разные длины волн для разных услуг, например 1550 нм для аналогового телевидения и 1330 нм/1490 нм для интернет-данных, WDM гарантирует, что эти услуги не мешают друг другу, поддерживая высокую целостность сигнала и качество обслуживания [21]. Такой подход позволяет инфраструктуре PON поддерживать несколько услуг в одной оптоволоконной сети, повышая ее полезность и экономическую эффективность.
С точки зрения проектирования сети интеграция передовых технологий PON, таких как GPON, XG-PON и NG-PON2, обеспечивает более высокую пропускную способность и лучшую поддержку приложений с высоким спросом. Эти технологии используют улучшенные схемы модуляции и динамическое распределение полосы пропускания для оптимизации использования ресурсов, поддерживая как текущие, так и будущие потребности в услугах [7].
Экономический эффект и преимущества
Объединение услуг аналогового телевидения и Интернета по оптоволоконным сетям дает значительные экономические преимущества, обусловленные неотъемлемыми преимуществами оптоволоконной технологии и эффектом от интеграции нескольких услуг в единую инфраструктуру.
Первоначальная причина экономии затрат и эффективность заключается в том, что оптоволоконные сети обеспечивают высокую пропускную способность и низкую задержку при передаче больших объемов данных, что очень важно как для телевидения, так и для интернет-услуг. Использование оптоволокна значительно сокращает потребность в нескольких параллельных инфраструктурах, снижая капитальные (CAPEX) и эксплуатационные (OPEX) расходы. Например, внедрение технологий мультиплексирования с разделением по длине волны (WDM) позволяет одновременно передавать несколько каналов данных по одной оптоволоконной нити, оптимизируя использование существующей инфраструктуры и снижая затраты, связанные с прокладкой дополнительных кабелей и обслуживанием [19].
Кроме того, переход от устаревших медных и коаксиальных кабельных систем к волоконной оптике позволяет существенно снизить энергопотребление и затраты на обслуживание. Волоконно-оптические кабели менее подвержены электромагнитным помехам и деградации сигнала на больших расстояниях, что приводит к сокращению количе-
ства усилителей сигнала и технического обслуживания [10]. Это повышает общую эффективность и надежность сети, что еще больше снижает эксплуатационные расходы.
Также данный способ дает заметное преимущество в ведении бизнеса, например, интеграция аналогового телевидения и интернет-услуг позволяет провайдерам предлагать пакетные услуги, что способствует повышению среднего дохода на одного пользователя (ARPU). Потребителям выгодно пользоваться услугами одного поставщика для удовлетворения различных потребностей, а провайдеры могут использовать возможности перекрестных продаж для повышения лояльности клиентов и снижения уровня оттока [1]. Кроме того, оптоволоконные сети поддерживают высокоскоростной доступ в Интернет, что позволяет предоставлять услуги премиум-класса, такие как потоковое вещание высокой четкости и 4K, облачные вычисления и онлайн-игры, которые могут стоить дороже и привлекать более состоятельных клиентов.
Если же рассматривать более широкие экономические последствия, то можно отметить тот факт, что развертывание оптоволоконных сетей для комбинированных аналоговых телевизионных и интернет-услуг может стимулировать местную экономику за счет привлечения предприятий, которым требуется высокоскоростное и надежное интернет-соединение. Расширение возможностей подключения может повысить производительность и инновации в различных секторах, от здравоохранения и образования до финансов и производства. Например, прокладка оптоволокна до дома (FTTH) может повысить стоимость недвижимости и привлечь новые инвестиции в жилые районы [10,17].
Кроме того, масштабируемость оптоволоконных сетей гарантирует, что они смогут удовлетворить будущий спрос без значительных дополнительных инвестиций. По мере роста использования интернета и потребления данных оптоволоконные сети можно модернизировать до более высокой пропускной способности, просто обновляя конечные точки, а не заменяя всю инфраструктуру, что обеспечивает перспективное решение, поддерживающее долгосрочный экономический рост [1].
Чтобы количественно оценить экономические выгоды, рассмотрим чистую приведенную стоимость (NPV) и рентабельность инвестиций (ROI) при развертывании комбинированной услуги по оптоволокну. Предположим, что первоначальные инвестиции I0 и ежегодная экономия на эксплуатации S за счет снижения затрат на обслуживание и энергию. Пусть R представляет собой дополнительный годовой доход от пакетных услуг и премиальных предложений. Тогда NPV можно рассчитать следующим образом:
R+S (1 + г)
1а
где Т - временной горизонт проекта и г - ставка дисконтирования.
NVP = El
Рентабельность инвестиций определяется следующим образом:
NVP
ROI = —— х 100% 'о
Подставляя значения из отраслевых данных, можно отследить финансовую жизнеспособность и привлекательность инвестиций в комбинированные услуги аналогового телевидения и интернета по оптоволоконным сетям.
Обсуждение
Эволюция сетевых технологий привела к тому, что развивающиеся страны, часто называемые странами «третьего мира», опережают своих развитых коллег в некоторых аспектах развертывания цифровой инфраструктуры. Этот парадокс возникает из-за отсутствия обширной устаревшей инфраструктуры в этих странах, позволяющей им быстрее и с меньшими затратами внедрять передовые технологии.
Одним из существенных факторов, способствующих этой тенденции, являются минимальные инвестиции в устаревшую инфраструктуру в этих регионах. В отличие от США, которые вложили значительные средства в старые типы сетей по всей Северной Америке, развивающиеся страны получили возможность сразу перейти к современным высокоскоростным технологиям. Это явление проявляется в быстром развертывании технологий мобильной и широкополосной связи во многих частях Африки и Азии. Например, системы мобильных платежей, такие как M-Pesa в Кении, произвели революцию в финансовых операциях в регионах с ограниченной банковской инфраструктурой, продемонстрировав, как мобильные технологии могут обойти традиционные барьеры и способствовать экономической инклюзивности [2].
Гибкости развивающихся стран в освоении новых технологий также способствуют международная поддержка и инвестиции. Инициативы таких организаций, как Международный союз электросвязи (МСЭ), направлены на расширение возможностей подключения в наименее развитых странах (НРС) посредством целевых инвестиций и технической помощи. Эти усилия имеют решающее значение для сокращения цифрового разрыва и обеспечения возможности участия этих регионов в глобальной цифровой экономике [11].
Напротив, Соединенные Штаты и другие развитые страны сталкиваются с серьезными проблемами в модернизации своих обширных и устаревших сетевых инфраструктур. Высокие затраты, связанные с модернизацией этих систем, и сложность замены устоявшихся технологий создают существенные препятствия на пути быстрой модернизации. В результате в этих странах зачастую наблюдается более медленный прогресс во внедрении сетевых технологий следующего поколения по сравнению с развивающимися странами [20].
Более того, переход к виртуализации и программно-определяемым сетям в развитых странах, хотя и является многообещающим, требует переходного периода, который может отложить немедленные выгоды. Например, интеграция технологий DOCSIS и PON в единую платформу предлагает долгосрочные преимущества, но также предполагает краткосрочные сложности и инвестиции [5].
Успех развивающихся стран во внедрении передовых сетевых технологий подчеркивает важность стратегических инвестиций и гибкости. Это также подчеркивает потребность в квалифицированных специалистах, способных разобраться в сложностях современных сетевых инфраструктур. Способность проектировать, развертывать и управлять этими передовыми системами имеет решающее значение как для развитых, так и для развивающихся стран, чтобы в полной мере использовать потенциал современных телекоммуникационных технологий.
Заключение
Интеграция аналогового телевидения и интернет-услуг в пассивных оптических сетях (PON) предлагает привлекательное решение для современных телекоммуникаций, сочетающее эффективность, экономичность и расширенное предоставление услуг. Этот подход решает уникальные задачи интеграции разнообразных услуг, используя такие технологии, как мультиплексирование с разделением по длине волны (WDM), для поддержания высокой целостности сигнала и предотвращения помех. Стратегическое использование пассивных компонентов в сетях PON значительно снижает эксплуатационные расходы и повышает надежность сети, что делает ее привлекательным вариантом как для развитых, так и для развивающихся регионов.
Интересно, что развивающиеся страны продемонстрировали поразительную гибкость в освоении этих передовых технологий. Не обремененные обширной устаревшей инфраструктурой, они перешли непосредственно к самым современным сетевым решениям, часто при международной поддержке, облегчающей этот переход. Это резко контрастирует с ситуацией в развитых странах, таких как США, где значительные инвестиции в устаревшую инфраструктуру усложняют и замедляют процесс модернизации.
Более того, переход к виртуализации и программно-определяемым сетям в развитых странах представляет как возможности, так и проблемы. Хотя эти технологии обещают долгосрочные выгоды, их внедрение требует значительных инвестиций и периода адаптации. Напротив, быстрое внедрение технологий мобильной и широкополосной связи в развивающихся странах подчеркивает потенциал стратегических и гибких подходов к модернизации сетей.
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
Список литературы:
1. A Guide To Understanding Fiber-to-the-Home. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://www.m2optics.com/blog/a-guide-to-understanding-fiber-to-the-home
2. BBVA OpenMind. (2023). Mobile technologies for third world development. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://www.bbvaopenmind.com/en/technology/innovation/mobile-technologies-for-third-world-development/
3. Broadband Forum. (2023). The emerging PON technologies accelerating worldwide gigabit deployment. Retrieved from Broadband Forum. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://www.broadband-forum.org/the-emerging-pon-technologies-accelerating-worldwide-gigabit-deployment
4. CompTIA. (2023). What Is a Passive Optical Network. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://www.comptia.org/
5. CSI Magazine. (2022). DOCSIS and PON: A Unified Approach for Network Simplification and Broadband Expansion. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://www.csimagazine.com/csi/index.php
6. Datta D. Optical networks. - Oxford University Press, 2021.
7. FS Community. (2023). Decoding OLT, ONU, ONT, and ODN in PON Network. [Электронный ресурс] -Режим доступа: https://community.fs.com/article/abc-of-pon-understanding-olt-onu-ont-and-odn.html
8. Guo P. et al. WDM-MDM silicon-based optical switching for data center networks //ICC 2019-2019 IEEE International Conference on Communications (ICC). - IEEE, 2019. - С. 1-6.
9. Hitron Technologies. (2022). Key Advantages of PON Internet. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://www.hitrontech.com/
10. India's Telco and Infrastructure Groups: Fiber Optic Network Growth Essential. [Электронный ресурс] -Режим доступа: https://techblog.comsoc.org/2020/11/15/indias-telco-and-infrastructure-groups-fiber-optic-network-growth-essential/
11. ITU. (2023). Advancing digital connectivity in Least Developed Countries. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://www.itu.int/ru/Pages/default.aspx#/ru
12. Juniper Networks. (2023). What is a Passive Optical Network (PON)? [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://www.juniper.net/us/en/research-topics/what-is-pon.html
13. Multicom. (2023). The Evolution of PON Technology - It Never Stops! [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://www.multicominc.com/training/technical-resources/the-evolution-of-pon-technology-it-never-stops/
14. Niazi S.A. Integration of hybrid passive optical networks (PON) with radio over fiber (RoF) //RF systems, circuits and components. - IntechOpen, 2019.
15. Pg D.S. N. A. B. et al. Digital-twin-assisted Software-defined PON: A Cognition-driven Framework for Energy Conservation //2021 31st International Telecommunication Networks and Applications Conference (ITNAC). -IEEE, 2021. - С. 166-177.
16. Saliou F. et al. Coexistence in future optical access networks from an operator's perspective //Journal of Optical Communications and Networking. - 2024. - Т. 16. - №. 1. - С. A78-A88.
17. Switching to Fiber Internet: Factors to Consider | Glo Fiber. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://www.glofiber.com/en/blog/switching-to-fiber-internet
18. The FOA Reference for Fiber Optics. (2023). Fiber to the Home PON Types. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://www.thefoa.org/tech/ref/appln/FTTH-PON.html
19. The Future of Passive Optical Networks. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://effectphotonics.com/insights/the-future-of-passive-optical-networks/
20. UNCTAD. (2023). A few developing countries overperform on frontier technologies, but most lag behind. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://unctad.org/news/few-developing-countries-overperform-frontier-technologies-most-lag-behind
21. Wikipedia. (2023). Passive optical network. Retrieved from Wikipedia. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://en.wikipedia.org/wiki/Passive_optical_network
22. ZR Cable. (2022). A Comparative Analysis: WDM-PON vs GPON vs XG-PON. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://www.zrcable.com/
