Технология pon что это такое
PON Сеть: Понимание OLT, ONU, ONT и ODN
PON (Passive Optical Network, пассивные оптические сети) – технологии широкополосного мультисервисного доступа по оптическому волокну. В этой статье мы хотим предоставить основную информацию о сетях PON, которые включают в себя базовые компоненты и связанные с ними технологии, такие как OLT, ONT, ONU и ODN.
Типовая структура PON сети
Классическая PON сеть состоит из:
1. Центрального станционного устройства OLT (Optical Line Terminal), которое служит для агрегации потоков оптических сетей (деревьев);
2. Распределительной оптической сети ODN (Optical Distribution Network), состоящей из:
(a) Магистрального оптического фидера (волокна);
(b) Распределяющих оптических волокон (ветвей) дерева PON сети;
(c) Сплиттеров, разветвляющих оптический сигнал на ветви оптического дерева;
(d) Оконечных отводных абонентских кабелей (Drop-окончаний), которые в зависимости от типа оконечного абонентского устройства и количества каскадов сплиттеров на сети могут быть оптическим волокном, кабелями Ethernet, xDSL, E1;
3. Оконечных абонентских устройств ONU (Optical Network Unit) или ONT (Optical Network Terminal), которые в зависимости от их типа могут устанавливаться в распределительном шкафу, в здании, в помещении абонента и предоставляют конечным абонентам различные порты доступа в зависимости от типа и модели устройства: Ethernet, иногда VDSL – основной вид порта, дополнительно — кабельного телевидения, подключения телефона, Е1;
4. Системы управления сетью AMS (Access Management System), которая служит для управления и мониторинга оборудованием PON.
Основный вид технологии PON
В настоящее время существует три основных вида PON: Гигабитная пассивная оптическая сеть (Gigabit Passive Optical Network — GPON) и пассивная оптическая сеть Ethernet (Ethernet Passive Optical Network — EPON). Но независимо от типа, PON имеют одинаковую базовую топологию.
EPON – Ethernet Passive Optical Network (пассивная оптическая сеть Ethernet) — устаревшая технология, основанная на стандарте IEEE 802.3ah (принят в 2004 году). Такие сети, в основном, рассчитаны на передачу данных со скоростью прямого и обратного потоков 1000 Мбит/с на основе IP-протокола для 16 (или 32) абонентов (скорость на абонента – более 30 Мбит/с при 32 ONT).
GPON – Gigabit Passive Optical Network (гигабитная пассивная оптическая сеть) — современная технология (стандарт G.984), которая продолжает активно развиваться. Скорость, предусматриваемая протоколом определяется значениями в 622 Мбит/c или 1,25 и 2,5 Гбит/с (для 32 ONT полоса на абонента – более 70 Мбит/с). Так же увеличивается максимальная нагружаемость единичного волокна точками приема и достигает значения 128 абонентов на волокно на расстоянии до 20км (с возможностью расширения до 60км). Появляется возможность варьирования скорости передачи прямого и обратного потока в дереве PON.
GEPON (Gigabit Ethernet PON), которое также относится к стандарту IEEE 802.3ah. Дальность передачи в таких системах достигает 20км. Для прямого потока используется длина волны 1490 нм, 1550 нм резервируется для видео приложений. Обратный поток передается на 1310 нм. Во избежание конфликтов между сигналами обратного потока применяется специальный протокол управления множеством узлов (Multi-Point Control Protocol, MPCP)
Основные преимущества технологии PON
Компоненты сети PON
PON состоит из оптического терминала (Optical Line Termination — OLT) в офисе компании связи и ряда оптических сетевых блоков (Optical Network Units — ONUs) вблизи конечных пользователей. Система сети (Gigabit Ethernet Passive Optical Network — GEPON) обычно состоит из оптического терминала (OLT) в центральном офисе провайдера и ряда оптических сетевых блоков (ONU) или оптических терминалов (ONT) вблизи конечных пользователей. Также оптическая распределительная сеть (optical distribution network — ODN) используется для передачи между OLT и ONU/ONT.
Оптический терминал (OLT)
OLT (англ. Optical Linear Terminal — Оптический Линейный Терминал) устанавливается на стороне провайдера и представляет из себя управляемый коммутатор уровня L2 или L3 со всеми вытекающими отсюда функциональными возможностями. OLT имеет Uplink порты — для соединения с внешними источниками данных (интернет, ТВ, телефония) и Downlink порты — для сети PON. Оптические терминалы OLT эффективно работают на дистанциях до 120 км по системе точка — точка, однако наиболее часто максимальное расстояние на местности не превышает 20 км, что объясняется древовидной структурой сети, в итоге работающей по системе точка много точек.
Оптические сетевые блоки (ONU)
ONU (от англ. Optical Network Unit.) — Оптическая сетевая единица. Это фактически — активная часть PON, расположенная на абонентской стороне. Представляет из себя, свитч VLAN с одним оптическим Гигабитным PON портом и парой (зависимо от самой модели) медных портов 100Mбит/с или 1Гбит/с (зависимо от самой модели).
Оптический терминал (ONT)
ONT (англ. Optical Network Terminal — Оптический Сетевой Терминал) — Архитектура оптической сети предполагает наличие модуля центрального узла, сокращенно называемого OLT, устройств ONU и ONT. В пассивной сети ONT роутер играет важнейшую роль. Удаленный узел ONT c wifi применяется как клиентское оборудование в сценариях FTTH. Для того чтобы подключать внешние устройства оптический ONT имеет Ethernet и FXS-порты, разъем для оптического кабеля, Wi-Fi.
Оптическая распределительная сеть (ODN)
ODN — это оптическая распределительная сеть. ODN является участком сети между оптическим линейным терминалом (OLT) и оптическим сетевым модулем (ONU) и включает в себя магистральный, распределительный и абонентский участки кабеля, а также все необходимые соединители и пассивные устройства. Ко всему прочему, ODN является важнейшим путем передачи данных сети PON, и ее качество напрямую влияет на производительность, надежность, и масштабируемость PON.
Измерения в FTTx PON / GPON сетях
В процессе строительства сетей FTTx PON необходимо выполнять четыре основных измерения:
В процессе ввода в эксплуатацию сетей FTTx PON необходимо выполнять два основных измерения:
Настройка оборудования
Блог о модемах, роутерах и gpon ont терминалах.
Технология подключения GPON и xPON — что это такое?!
Подключение GPON на сегодняшний день является самым современным, быстрым и надёжным, среди всех вариантов подключения широкополосного доступа в Интернет, доступных обычным пользователям за разумные деньги. Я ждал его пришествия в наш город почти 10 лет. Именно тогда, в далёком уже 2010 году, IT-тренер из компании Huawei рассказывал нам, что будущее за технологией xPON и она уже активно внедряется в столице нашей страны. И вот теперь пассивная оптическая сеть наконец-таки добралась и до нашей глубинки. Сейчас в нашей области активно строят PON два провайдера — Ростелеком и Сибирский медведь. Есть информация, что этим же начинается заниматься и Дом.ru, но про это у меня информация очень скудная. Что же это за технология и в чём её основные преимущества?! Давайте разбираться.
Технология xPON — оптика в дом
Аббревиатура PON расшифровывается, как Passive Optical Network и в переводе на русский язык означает «пассивная оптическая сеть». При этом xPON — это всё семейство технологий, связанных с мультисервисным широкополосным доступом через оптическое волокно.
Если смотреть глазами обычного пользователя, то xPON — это тонкий желтенький оптический кабель, который приходит в дом или квартиру, принося с собой высокоскоростной Интернет, телевидение и телефон.
Интересный факт! Многие люди, подключенные обычным сетевым Ethernet-кабелем по технологии FTTB ошибочно считают, что что у них тоже подключение по оптике. На самом деле ВОЛС идёт до коммутатора в подъезде, а дальше уже сеть разведена обычной витой парой!
А вот если взглянуть на всё глазами кабельного провайдера, то технология xPON — это ведущая на сегодня технология предоставления услуг ШПД для абонентов любого сегмента — от обычных квартир и домов, до крупных корпоративных клиентов. Какие её основные плюсы?
Ключевые преимущества xPON:
Главная цель любого современного оператора связи — это уйти от меди по максимуму. Тем более, что в последние годы стоимость строительства ВОЛС (Волоконно-Оптических Линий Связи) и соответствующего оборудования значительно снизилась. Таким образом отказ от медного кабеля стал экономически целесообразным. Например, Ростелеком с 2020 года фактически запретил у себя строительство медных линий. На этот же путь встаёт и Дом.ru. Отдельно можно выделить компанию «Сибирский Медведь» которая сразу начала со строительства пассивных оптических сетей.
Основные недостатки xPON:
К сожалению без ложки дёгтя не обошлось. Как и у любой другой, у технологии xPON есть и ряд минусов, которые для небольших Интернет-провайдеров становятся непреодолимым препятствием.
Именно затраты на модернизацию существующей или строительство новой сети кластерами, закупку специального оборудования и подготовку квалифицированного персонала мешают многим провайдерам начать стройку PON-сетей. Особенно это касается регионов.
А что такое GPON?
10 лет назад скорость доступа в Интернет в нашем городе в среднем была 5-10 Мбит/сек. За это время технологии ушли далеко вперёд, а значит растут и потребности пользователей. Большое количество домашних гаджетов, цифровое телевидение в 4К, устройства умного дома — всё это требует всё более широкого канала в Интернет. По обычной витой паре это можно сделать, но есть ряд технических сложностей и ограничений. И вот тут вперёд шагнул GPON. Как я сказал выше, технология «PON» — это пассивные оптические сети, а вот литера «G» означает, что скорость в этой сети уже измеряется в гигабитах. Так, например, в Москве уже достаточно давно Ростелеком и МГТС предлагают тарифы на 300, 500 и даже 1000 Мбит/с. И всё это за достаточно разумные деньги!
Схема построения сети GPON
Для общего понимания работы пассивных оптических сетей я покажу Вам простую схему построения сети GPON. Первым идёт станционный терминал OLT (Optical Line Terminal). Это отправная точка сети, которая подключена к коммутатору агрегации или опорному маршрутизатору оператора связи.
В зависимости от количества кластеров OLT может иметь разную портовую ёмкость. Как Вы видите — есть и крупные коммутаторы, на несколько плат, и помельче, вплоть до 4-8 портовых. Один порт станционного терминала может обслуживать до 128 абонентских ONT-терминалов.
Далее идут сплиттеры — SPL. Как правило они делятся на два каскада. Первый — это распределительный шкаф, который ставится на кластер, а второй — дроп-муфта. Да, белые и чёрные коробки, которые висят в частном секторе на столбах — это и есть дроп-муфты. Вот так они выглядят снаружи:
А внутри у него порты сплиттера второго каскада, в которые уже монтёры включают абонентские линии, идущие в дома с помощью специального дроп-кабеля.
На стороне абонента ставится оптическая розетка и в неё, с помощью специального патч-корда ШОС подключается оконечный ONT-терминал, который предоставляет провайдер в аренду или продаёт при заключении договора:
ONT-терминалы могут быть двух типов. Либо это так называемая PON-розетка, у которой всего пара LAN-портов, либо — полноценный оптический роутер с Wi-Fi. Так же, у терминала есть 2 режима работы:
Прозрачный мост используется в том случае, когда за терминалом ставится WiFi-роутер и с него осуществляется подключение к Интернету. Подробнее про это я уже рассказывал здесь — ссылка.
Особенности технологии о которых стоит знать
И в завершение поста я хочу рассказать о нескольких моментах, которые стоит знать пользователям GPON. Это позволит избежать множества проблем.
1. Оптические кабели и патч-корды не любят острых углов и перегибов. Иначе увеличивается затухание на линии, может пропадать сигнал и загорится лампочка LOS на терминале.
повреждение кабеля gpon
2. Если Вы повредили оптический кабель, то без специального оборудования срастить его не получится. Люди пытаются скручивать его изолентой, использовать скотч-локи, переходники и т.п. Всё это впустую! Нужен либо специальный сварочный аппарат, либо другой, не менее дорогой прибор, позволяющий соединить концы шнура с помощью гильз. Иначе — никак!
3. Если у Вас большой дом или квартира, то не стоит брать ONT-роутер с WiFi. Практически все эти терминалы на момент написания статьи не могут похвастаться большой зоной покрытия и хорошим качеством беспроводной сети. Лучше поставить PON-розетку типа Huawei HG8120H или ZXHN F612 и к ней уже подключить хороший роутер с мощными внешними антеннами, либо это будет уже mesh-система.
4. Сегодня во многих филиалах Ростелекома, а так же у некоторых других операторов связи внедрены разнообразные системы, с помощью которых настройка ONT-терминала выполняется удалённо оператором провайдера. Пользователю при этом полноценного доступа к веб-интерфейсу не предоставляется. Он может только поменять имя и пароль сети Wi-Fi и на этом всё. Для полноценного доступа нужно знать пароль суперпользователя.
5. Можно ли использовать свой терминал, а не покупать тот, что предоставляет провайдер. В принципе — можно. Лично я купил на Авито почти новый терминал всего за 400 рублей и пользуюсь. Но тут всё упирается в станционный OLT-терминал. Не все OLT и ONT совместимы. Например, станционные терминал Eltex по умолчанию работают только с абонентскими терминалами Eltex и всё. Если провайдер не купил лицензий на устройства других производителей, то они работать не будут. Так что все подобные эксперименты Вы выполняете на свой страх и риск!
Помогло? Посоветуйте друзьям!
Технология подключения GPON и xPON — что это такое?! : 4 комментария
У нас кстати весной начали подключать к GPON построил Ростелеком, подключение стоило 3600 их роутер стоит 6200, так же взял 8120 обошёлся около 900 рублей с доставкой, настроил ее мостом за ним стоит микротик. Плохо конечно что нет официальных sfp модулей, хотя на форумах по этому поводу есть информация.
Отказался от услуг ростелекома с постоянно дисконнектящей dsl технологией с 6 мбит скоростью. 4G стабильней работает с 20 мбит. Надеюсь когда-нибудь и в мою деревню доберется GPON.
ADSL — да, мучение. Это была переходная технология, которая в итоге надолго поселилась в глубинке.
Я тоже более года назад отказался от DSL перешёл на мобильного оператора, скорость в три раза выше чем проводного, а если нужны торенты то можно было бы качать при определенных настройках, в итоге пол года назад построили оптику, сейчас все работает отлично.
Технология GPON: что это и как подключиться
GPON — это технология подключения интернета, цифрового телевидения и IP-телефонии через один кабель. Её главное отличие от других технологий подключения услуг связи — высокая скорость передачи данных. Пропускная способность Gigabit PON составляет до 1 Гбит/с, а значит, загрузка фильма в HD-качестве займет не более пяти минут.
Расскажем подробнее о том, что из себя представляет технология, в чём ещё её преимущества и как можно подключиться.
Что такое подключение GPON
Gigabit PON — это разновидность оптоволоконной сети доступа, которая предусматривает прокладку кабеля прямо до квартиры абонента и позволяет получить по одному кабелю несколько услуг связи одновременно. Подключение через GPON интернет-провайдеры используют для перевода клиентов с устаревших медных телефонных линий на более скоростные и надёжные волоконно-оптические линии связи.
В чём суть. Раньше для передачи данных использовали электрический сигнал. Его передавали через медные кабели. У этого способа были недостатки, которые влияли на скорость и качество соединения.
Потом изобрели систему передачи сигнала с помощью света — волоконно-оптические линии связи. Скорость передачи данных увеличилась, стало можно использовать один кабель для подключения сразу нескольких услуг связи — интернета, ТВ и телефона. Разными услугами можно пользоваться одновременно: например, смотреть ТВ-каналы в формате высокого разрешения, загружая фильмы из Интернета. При этом качество и скорость передачи данных будут высокими, даже при подключении к сети нескольких устройств.
GPON — это аббревиатура от Gigabit-capable Passive Optical Networks, гигабитная пассивная оптическая сеть. «Пассивная» означает, что на участке распределительной сети от АТС до абонента нет коммутаторов и переключателей, которые ломаются, потребляют электроэнергию, нуждаются в настройке или управлении. Это делает сеть дешевле в обслуживании и надёжнее в эксплуатации.
Описание технологии GPON
От общего кабеля в квартиру протягивают персональный оптический кабель. Его подсоединяют к терминалу, модему типа ONT (Optical Network Terminal), который устанавливают в квартире. Через него происходит подключение всех услуг — интернета, телевидения и телефона. Модем имеет встроенный Wi-Fi, поэтому с любого устройства можно подключаться к сети без проводов.
Терминал устанавливают максимально близко к отверстию, через которое протянуто волокно. Кабель нежелательно тянуть далеко, потому что он очень хрупкий, а восстанавливать его сложно и затратно. Важное условие монтирования линии GPON в квартире — наличие рядом с дверью розетки для подключения модема. После установки терминала настраиваются услуги связи.
Как быстро интернет работает через GPON
1 Гбит/с — это общая пропуская способность сети. Она не означает, что технология гпон обеспечит вам интернет со скоростью 1 Гбит/с. Здесь многое зависит от мощности роутера. Но вы вполне можете рассчитывать на скорость передачи данных до 500 Мбит/с. Чтобы понять, много это или мало, представьте, что эта скорость почти в миллион раз выше скорости подключения, которая была в 90-х (56 килобит/с). На скачивание фильма в HD-качестве, который весит 7 гигабайт, теперь уходит не более пяти минут. В дальнейшем скорость будет увеличиваться.
Сколько ТВ-каналов можно подключить
Около двухсот, зависит от выбранного пакета. Все каналы цифровые, на качество картинки не влияет, сколько человек пользуются интернетом. Можно выбрать только те каналы, которые вам нравятся. Если в вашей квартире несколько телевизоров, цифровое ТВ будет доступно на всех.
Как улучшится телефонная связь
Звук будет чистым, без помех, а функций станет больше. Вы сможете настроить переадресацию, ожидание и удержание звонка, конференц-связь и даже отправлять сообщения, если ваш телефон поддерживает эту функцию.
Как проверить возможность подключения по GPON вашей квартиры
Воспользуйтесь каталогом интернет-провайдеров. Посмотрите, работают ли с вашим домом МГТС (для абонентов из Москвы) или Ростелеком. В основном именно они обеспечивают замену медных проводов на оптоволокно. Если эти компании присутствуют в списке операторов, скорее всего к вашему дому уже протянут оптический кабель. Тогда вашу квартиру подключат быстро.
Ещё вы можете заказать бесплатную консультацию менеджера. Он расскажет, к какому провайдеру лучше обратиться, сколько будет стоить услуга.
Глава 1. Введение в технологию PON
1.1 Обзор технологии PON.
Начиная с 2000 года информационные технологии претерпели ряд серьезных изменений, ожидаемым следствием которых стало широкое внедрение Ethernet технологий и расширение абонентского канала доступа в мировую паутину. Как результат, началась гонка за скоростями и качеством обслуживания: сначала – медные сети с активными ретрансляторами по пути от провайдера к абоненту, потом – практически полный переход на ВОЛС и технологии семейства FTTX (FTTC, FTTB, FTTH).
На сегодняшний день абсолютно никого не удивишь «оптикой в дом» и скоростями доступа в Интернет порядка 30-100Мбит/с, а низкая стоимость подключения и демократичная ежемесячная абонплата делают проводные интернет-технологии популярными среди всех слоёв населения.
Исторически сложилось так, что Интернет-технологии впервые вышли из городов, и в них до сих пор сосредоточено «остриё» IT-индустрии: коаксиальные ТВ сети с доступом в Интернет (DOCSIS), медно-оптические FTTB сети с IPTV и IP-телефонией в качестве бонуса, CWDM и DWDM магистрали между отдельными районами города и на межгороде, беспроводные мобильные Интернет-технологии – потенциальному городскому абоненту есть из чего выбрать.
Предложений воспользоваться услугами Интернет-Сервис Провайдера в городе стало настолько много, что новый участник ИСП-сообщества просто не может «втиснуться» в уже сформировавшийся «конклав» предоставляющих сетевые услуги. В свою очередь, уже существующие в городах ИСП ведут серьезную борьбу за каждую «пятиэтажку» и за каждого абонента в ней (по крайней мере, на территории некоторых стран СНГ – точно).
Конечно, прошли времена, когда недобросовестные конкуренты вырезали чужой кабель километрами, перебивали магистральное волокно и втыкали иголки в коаксиал – сейчас борьба ведется честными методами (повышение качества обслуживания и скоростей, снижение абонплаты, создание локальных медиапорталов и т.д.). Но, как показывает практика, любой город уже давно поделен на сферы влияния ИСП (коих в каждом городе обычно минимум два), и новых абонентов в устоявшихся территориях добыть совсем непросто, особенно учитывая практически одинаковый набор и предлагаемое качество услуг.
Казалось бы – зачем что-то менять? ИСП существуют и исправно зарабатывают себе на хлеб, регулярно собирая дань со своих абонентов и периодически внедряя «что-нибудь этакое», что позволяет текущее законодательство и что конкуренты тут же повторяют.
Как показала практика на территории Украины, зарабатывать можно не только на хлеб, но и на достаточно толстый слой масла на нем – надо просто взглянуть в сторону родины этого самого масла, а именно – в загородные поселения (деревни, сёла, ПГТ, и даже городской частный сектор!).
В своё время украинские ИСП были приятно удивлены наличию огромного количества потенциальных абонентов в сельской местности и, поскольку свято место пусто не бывает, начали бодро строить классический FTTX в условиях отсутствия цивилизации. Но, как это обычно бывает, первопроходцы не учли наличие в сельской местности достаточного количества «граблей», которые встречались почти на каждом шагу:
И самое главное – слишком малое количество потенциальных абонентов на квадратный километр в сравнении с городом (как следствие – огромные затраты при прокладке многоволоконного кабеля на большие расстояния или головная боль при расчетах с целью экономии этого самого кабеля).
И вроде бы хочется новых абонентов, и вроде абоненты готовы платить невиданные в городе цифры за подключение, и даже оборудование готовы покупать и запитывать за свой счёт – но больно дорого выходит обслуживание FTTX в сельской местности.
Именно в этот сложный период, когда многие ИСП отрицательно мотали готовой и даже слушать не хотели про абонентов в ЧС и сёлах, на рынок вышла тогда еще совсем неизвестная технология PON, которая сейчас стоит вне конкуренции в столь жестких для систем передачи данных условиях.
PON (англ. PassiveOpticalNetwork – пассивная оптическая сеть) – это быстроразвивающаяся, наиболее перспективная технология широкополосного мультисервисного множественного доступа по оптическому волокну, использующая волновое разделение трактов приема/передачи и позволяющая реализовать одноволоконную древовидную топологию «точка-многоточка» без использования активных сетевых элементов в узлах разветвления.
Другими словами, PON – это полностью пассивная сеть, построенная на оптическом волокне и не имеющая ничего, кроме «стекла», на пути следования Интернета от провайдера к абоненту. Всё активное оборудование вынесено в относительную безопасность жилых (и не очень) построек, а именно:
1.2 Виды PON.
В начале 90-х, когда внимание мирового сообщества было приковано к событиям на территории уже бывшего СССР, группой из нескольких европейских телекоммуникационных компаний был создан консорциум для реализации идеи множественного доступа по одному волокну, получивший название FSAN (FullServiceAccessNetwork). Целью FSAN была разработка общих рекомендаций и требований к оборудованию PON для того, чтобы производители оборудования и операторы могли сосуществовать вместе на конкурентном рынке систем доступа PON. Итогом работы FSAN стал ряд стандартов PON:
APON и BPON морально устарели еще при рождении, GPON не слишком развит из-за высокой (относительно GEPON) стоимости, а также из-за органического нежелания многих работать со скоростями 2.5G, 10GEPON пока находится в стадии разработки/отладки/испытаний.
В итоге остаются только GEPON и GPON, которые на сегодняшний день соответствуют требованиям большинства провайдеров для подключения удалённых абонентов: скорость передачи «вниз» и «вверх» составляет 1/1 Гбит/с или 2,5/1 Гбит/с (для GEPON и GPON соответственно), при этом, на одном волокне могут находиться до 64 оконечных устройств сети (для GEPON) и до 128 (для GPON). Однако, для не очень требовательного сельского абонента скорости, предоставляемой GEPON даже в периоды пиковой нагрузки сети, вполне достаточно, а цена оборудования (и, как следствие, подключения) ниже если не в разы, то достаточно значительно. Поэтому на данный момент технология GEPON является наиболее перспективной для расширения ИСП в направлении небольших/средних населенных пунктов, находящихся в пригороде и на значительном удалении от городов.
*Конечно, GPON представляет возможности запаса по скорости на каждого абонента, но к тому времени, когда эти скорости будут востребованы, уже достаточно широко будет распространен 10GPON, так что переплачивать за сомнительное резервирование на данный момент не имеет смысла*
1.3 Принцип действия GEPON.
Как уже упоминалось ранее, GEPON – древовидная сеть, построенная на пассивных оптических составляющих на всём протяжении от провайдера к абоненту.
На стороне провайдера устанавливается OLT (англ. Optical Linear Terminal – Оптический Линейный Терминал) – L2 или L3 свитч со всеми вытекающими отсюда функциональными возможностями, имеющий Uplink порты (обычно стандарта Ethernet) и Downlink порты (работающие в рамках стандартов IEEE 802.3ah).
В последнее время все производители GEPON оборудования имеют широкий модельный ряд головных станций (OLT), которые, в основном, отличаются количеством Downlink портов (непосредственно для подключения пассивных деревьев), количеством и скоростью Uplink портов (например, 1Гбит/с или 10Гбит/с) и программно-аппаратным функционалом (L2 или L3).
*например, китайская компания BDCOM имеет 3 линейки головных станций:
Управление OLT производится как через терминальный порт, так и с помощью всеми любимых протоколов типа SNMP, SSH и TELNET.
На стороне клиента устанавливается ONU (англ. Optical Network Unit – Оптическая Сетевая Единица), которую также иногда именуют ONT (англ. Optical Network Terminal – Оптический Сетевой Терминал) – специализированныйVLAN свитч небольшого размера. ONU от того же BDCOM стандартно имеет один оптический гигабитный порт и 4 медных (100Mbps или 1Gbps). Есть модели ONU с комбинированным оптическим портом для телевидения и данных, с портами для телефонии (SIP), с разным количеством медных портов, с Wi-Fi-адаптером, а также комбинации всех вышеперечисленных. Каждая ONU имеет встроенный фильтр MAC-адресов; при получении пакета ONU проверяет принадлежность пакета и, если пакет принадлежит не ей, отбрасывает его. Управление ONU происходит непосредственно с OLT, при этом OLT считает ONU своим собственным «удалённым портом».
Между клиентом и провайдером располагается пассивная оптическая сеть, которая имеет топологию дерева и её производные. Основными компонентами пассивной оптической сети являются оптические волокна и оптические сплиттеры (англ. Splitter — разделитель), работающие в режиме «разветвитель» в направлении провайдер-клиент и в режиме «смеситель» в обратном направлении. Несомненными преимуществами пассивного оборудования являются его независимость от питания и простота в эксплуатации: будучи единожды установленным, пассивное оборудование нуждается лишь в периодической профилактике (часто лишь в виде визуального осмотра).
Рисунок 1 – Принципиальная схема включения PON
Поскольку пассивные оптические сети физически являются соединением со множественным доступом (точка-многоточка), в них необходимо разделять прямые и обратные потоки данных, а также координировать связь между множеством абонентских устройств и головной станцией. Для этого используется сразу две технологии для передачи данных в разделяемой между многими абонентами среде: временное и частотное мультиплексирование.
Временное Мультиплексирование (англ. TDM — TimeDivisionMultiplexing) действует со стороны OLT, который определяет, в какие моменты времени конкретному абонентскому устройству разрешено вещание в общую среду передачи данных. Со стороны ONU действует TDMA (англ. TimeDivisionMultipleAccess – Множественный Доступ С Разделением По Времени), согласно которому абонентское устройство подчиняется OLT.
В то же самое время во всей пассивной оптической сети действует технология WDM (англ. WavelengthDivisionMultiplexing – Мультиплексирование с разделением по длине волны), которая разносит прямой (нисходящий от OLT к ONU) и обратный (восходящий от ONU к OLT) потоки данных на разные длины волн (частоты). При этом нисходящий поток передаётся на длине волны 1490нм, а восходящий – на длине волны 1310нм. Сделано это для того, чтобы избежать коллизий («столкновения» прямого и обратного потоков на одной длине волны), а также оставить место для CATV (аналоговое телевидение), которое также можно пустить по дереву PON до абонента. Передатчики CATV вещают на длине волны 1550нм или 1310нм, но производители GEPON оборудования заняли длину волны 1310nm для UpStream, чтобы максимально удешевить клиентское устройство (лазеры, излучающие на длине волны 1310нм намного дешевле лазеров, излучающих на длине волны 1550нм).
Стоимость лазерных GEPON приёмо-передатчиков достаточно высокая по отношению к их Ethernet-собратьям, и не случайно: они очень мощные. Их мощности хватает на то, чтобы «пробить» более 100 км стандартного оптического волокна по прямой! Однако, PON-деревья в глубину достигают обычно всего лишь 10-15 км, имея предел по глубине в районе 20км. Связано это с тем, что пассивные оптические делители вносят в линию огромное затухание сигнала, обеспечивая при этом ветвление и экономя оптическое волокно.
Стоит отметить, что стандарт GEPON несколько отличается от привычного всем Ethernet структурой кадра, поэтому «не-GEPON» устройства в сети PON работать не будут. Мало того, стандарт IEEE 802.3ah был принят относительно недавно, и почти никто из производителей не соответствует ему на 100% (да многие и не особо хотят). В силу этого, отсутствует полная кросс-платформенная совместимость оборудования (например, OLT от D-Link не будет работать с ONU от ZTE, или OLT от HUAWEI не будет раскрывать весь свой потенциал при работе с ONU от BDCOM).
*На самом деле, совместимость разных производителей возможна, но не на 100%; траффик между OLT и ONU, возможно, будет «ходить», однако, полное управление OLT’ом «неродных» ONU никто не гарантирует.*
Следует отдельно рассмотреть технологию обмена данными между ONU и OLT:
Рисунок 2 – Распределение временных промежутков между ONU
Стандартные Ethernet кадры в PON немного модифицируются под специфику работы в разделяемой по принципу TDM среде, однако, OLT модифицирует выходящие пакеты так, что на выходе из PON получается стандартный Ethernet поток. В обратном направлении ситуация аналогичная. Структура стандартного Ethernet кадра (IEEE 802.3), PON кадра (IEEE P802.3ah) и управляющего кадра IEEE P802.3ah представлена ниже (Рисунок 3):
Рисунок 3 – Сравнение полей кадров IEEE 802.3 и IEEE P802.3ah
Преамбула стандартного кадра Ethernet (Рисунок 3а), модифицируется добавлением нескольких служебных полей (Рисунок 3б):
При выходе кадра из сети GEPON преамбула кадра преобразуется к стандартному виду – тег ликвидируется. Например, в прямом потоке OLT модифицирует преамбулу каждого входящего в PON кадра 802.3, в частности, в преамбулу добавляется специальный тег LLID. Этот тег извлекается соответствующим подуровнем на ONU, где происходит восстановление преамбулы. Узел ONU в нормальном режиме работы, т.е. когда уже зарегистрирован, обрабатывает только те кадры, в преамбуле которых идентификатор LLID совпадает с собственным LLID. Остальные поля кадра EPON совпадают с полями стандартного кадра Ethernet:
Более подробную информацию о логической работе PON можно получить на http://book.itep.ru.
OLT и ONU обеспечивают инкапсулирование данных в модифицированные Ethernet кадры стандарта IEEE P802.3ah, при этом используется канальное кодирование 8B/10B (8 пользовательских бит преобразуются в 10 канальных).
Окончательный алгоритм работы сети PON после настройки выглядит следующим образом:
Алгоритм работы сети PON по преобразованию пакетов из одного стандарта в другой можно представить следующим образом (Рисунок 4):
Рисунок 4 – Алгоритм работы PON по преобразованию пакетов
1.4 Сравнение PON с классической FTTH схемой подключения абонентов.
Для классического FTTH характерно большое количество используемых волокон (по одному на каждого оптического потребителя, будь то конечный абонент или многоэтажка), что, в свою очередь, приводит к неэффективному использованию кабеля по принципу: чем более ёмкий кабель, тем более он неэффективно используется.
Например, четырехволоконный кабель, идущий к группе близко расположенных многоэтажек по канализационной шахте (по волокну на каждую), необходимо завести в подвал одной из них и разделать, ответвив одно волокно на оптического потребителя. Оставшиеся три волокна, несущих информационный сигнал, необходимо пустить по канализации до следующего дома. При этом кабель, проложенный от первой точки ответвления до второй, всё также четырехволоконный, просто одно волокно остаётся неиспользуемым. И так далее…
Конечно, можно постепенно снижать волоконность кабеля, прокладывая в более «узких участках менее ёмкие кабели, но, как показывает практика, это не очень удобно: держать несколько километровых бухт разной волоконности накладно уже при основной работе с 8-миволоконным кабелем, не говоря уже о более ёмких.
Опять же, недостатком FTTH даже в городе является большое количество промежуточных между провайдером и абонентами активных устройств доступа и агрегации – они потребляют электроэнергию, требуют регулярного обслуживания, чувствительны к перепадам напряжения, сильно зависят от температуры окружающей среды, влажности… Если все эти недостатки спроецировать на сельскую местность, где чердаки и подвалы, а также централизованная канализация и сеть питания доступны далеко не всегда, а также принять в расчет стандартные проблемы типа «свитч заглючил и не отвечает – надо перезагружать руками» — становится абсолютно неинтересно развивать ЧС и тянуть кабель в село.
Для решения вышеизложенных проблем идеально подходит технология GEPON, которая уже добрую пятилетку радует интернет-пользователей самых удаленных населенных пунктов на карте Украины.
При использовании GEPON на 64 абонента используется всего один оптический волновод, а четырехволоконного кабеля хватит, соответственно, на 256 абонентов. При этом абоненты могут находиться на достаточном удалении друг от друга и от ближайшего магистрального кабеля. Неиспользуемого волокна в кабеле при построении сети по технологии PON практически нет, а для эффективного развертывания пассивной оптической сети вполне достаточно основного (магистрального) кабеля на 4 или 8 волокон и абонентских «fiberdropcable», которые представляют собой защищенные патчкорды разной длины.
Однако, самым желанным плюсом пассивной оптической сети является отсутствие потребности в питании промежуточных между абонентом и провайдером узлов. Это сразу снимает ряд вопросов от энергопоставляющих компаний, пожарников и других проблемных инстанций. Этот же плюс можно эффективно использовать в сельской местности: промежуточные узлы, не привязанные к питанию, можно размещать где угодно, при этом значительная часть средств, идущая на поддержание бесперебойного питания, будет сэкономлена, также, как и средства, закладываемые на профилактику и ремонт любого активного оборудования в сети.
Немаловажным является и тот факт, что настройка всего активного оборудования GEPON, входящего в конкретную пассивную сеть, производится с одного устройства – головной станции (OLT). Это значительно упрощает работу системного администратора, позволяя наиболее эффективно находить и устранять неисправности, а также производить регулярное обслуживание сети.
Кроме того, в уже построенную пассивную сеть легко и просто запустить аналоговое TV (Рисунок 5):
Рисунок 5 – Применение PON в качестве среды для использования CATV
Итак, положительные стороны PON в сравнении с FTTH:
В тоже время, при рассмотрении технологии GEPON, нужно учесть и ее особенности, особенно в сравнении с линиями «точка-точка»: