Gpon порты. Что такое GPON? GPON - Gigabit-capable Passive Optical Networks – гигабитная пассивная оптическая сеть

В современном мире в сфере цифровых коммуникаций огромную популярность завоевала GPON технология. Она считается наиболее перспективной во всем мире, ее развитие в таких странах, как США, Япония, Корея, и в Евросоюзе было стремительным. Во многих городах России количество абонентов сети исчисляется сотнями тысяч. Что такое GPON технологии? В данной статье мы попытаемся найти ответ на этот вопрос.

GPON технология: назначение и технические характеристики

Расшифровывается эта аббревиатура как гигабайтные пассивные оптические системы. GigabitPON (GPON) - технология, которая подразумевает построение широкополосных сетей мультисервисного доступа. Она предоставляет по оптическому кабелю с гарантированным качеством различные услуги: интернет, телевидение и телефонию. GPON технология предусматривает проведение оптоволоконного кабеля прямо в квартиру или частный дом, это гарантирует постоянную высокую скорость подключения к сети интернет. В результате абонент получает весь потенциал оптоволоконного кабеля, в отличие от технологии ADSL, при которой канал выделяется на один многоквартирный дом и делится между всеми пользователями. GPON оборудование позволяет обеспечить скорость доступа к сети интернет от 10 Мбит/с до 2,5 Гбит/с. Для подключения абонента к GPON необходимо установить модем ONT (Optical Network Terminal), который имеет встроенный Wi-Fi, что позволяет заходить в интернет с любого устройства. Цифровая телефония по GPON технологии позволяет подключить несколько телефонных номеров. Также доступны дополнительные услуги: телеметрия, видеонаблюдение, охранно-пожарная сигнализация.

Достоинства GPON технологии

К преимуществам данной технологии относятся следующие:

Оптоволокно заводится непосредственно к абоненту;

Канал имеет высокую пропускную способность;

Возможность одновременного подключения с одного устройства несколько услуг;

Отсутствует промежуточное оборудование на участке от абонента до АТС (свитчи и прочее);

В оптоволоконном кабеле нет электричества, в результате ему не страшно воздействие влаги, а для пользователя не существует опасности удара электрическим током.

Недостатки

К минусам GPON технологии можно отнести только то, что оптоволоконный кабель довольно чувствителен к перегибам, поэтому категорически не рекомендуется прокладывать его по квартире, укладывать в плинтусы. В таком случае кабель может сломаться либо снизится его пропускная способность. Проблему могут создать и домашние животные, которые прямо-таки неравнодушны к GPON технологиям.

Заключение

Услуги GPON технологии имеют широкий спектр использования с точки зрения потребительских характеристик и функциональных возможностей. Эта технология удобна для пользователя, она стабильна и перспективна. Но есть один момент, который необходимо учесть будущему абоненту. По неписаным правилам модем монтируют возле отверстия, через которое затянули оптоволокно, тем самым сокращается протяженность линии. Соответственно, необходимо предусмотреть наличие розетки 220 В рядом с установкой оптического терминала.

Во время путешествий по глобальной паутине для каждого пользователя критически важными являются такие характеристики, как скорость передачи данных и отсутствие «разрывов».

Обеспечить эти требования позволяет соединение по технологии xPON. Аббревиатура расшифровывается как «Passive optical network», то есть пассивные оптические сети. Новая методика зародилась из PON, которая гарантировала широкополосный мультисервисный доступ посредством оптоволоконных кабелей. В отличие от предшественника связь отличается большей мощностью, это позволило объединить все устройства, которые получают сигнал по одному каналу в «цифре». То есть каждому потребителю (офису, квартире, общественному учреждению) выделяется собственное волокно. От одного узла могут отделяться максимум 64 линии, каждая из которых заканчивается специальной розеткой. К ней подсоединяется один модем, который и обеспечивает связью все аппараты: настольный компьютер, планшеты, смартфоны, телевизор, SIP-телефон и т.д.

Какие преимущества дает линия xPON?

По сравнению с традиционными способами новая методика имеет массу плюсов:

высокая скорость передачи данных – от 100 Mb/s и выше;
удобство в использовании – дополнительные сервисы (антивирусная защита, родительский контроль и прочие) настраиваются провайдером;
возможность выбора – абонент самостоятельно определяет количество подключаемых аппаратов и другие параметры соединения;
стабильное качество – оно не зависит от расстояний до распределительных пунктов.

Стоит отметить, что xPON или имеет и определенные недостатки. К числу последних относятся сложности в процессе монтажа. К минусам можно отнести и то, что в случае обрыва отключаются сразу все устройства.

Как устроены оптоволоконные сети по этой технологии?

Схема состоит из следующих элементов: абонентский узел со всем необходимым оборудованием, распределительный шкаф и розетка для подключения модема. Кабели протягиваются к домам, где подключаются к устанавливаемым в подвалах зданий шкафам. Затем к каждому абоненту протягивается собственное волокно, которое фиксируется в специальном гнезде. Такую схему подключения используют многие отечественные и зарубежные интернет-провайдеры.

Информационные структуры в последний десяток лет шагнули очень далеко вперёд – сегодня уже никого не удивишь безлимитным широкополосным интернетом на скоростях 10Mbps и более. Современное сетестроение достаточно быстро вышло за пределы городов – активно развивается магистральное сетестроение. И если с магистралями всё более-менее понятно (проложили - продаём), то в городах сейчас наблюдается иная ситуация: идёт жёсткая борьба за потребителей провайдерских услуг. Города полностью поделены на сектора, которые целиком контролирует конкретный провайдер. В таких условиях процесс расширения клиентской базы серьёзно затрудняется тем фактом, что, выражаясь простым языком, клиенты закончились. Можно конкурировать только путём повышения качества обслуживания (в том числе и использование технологии FTTx, а конкретно – FTTB и FTTH), но и тут конкуренция уже невозможна – любой, даже самый маленький провайдер, в состоянии проложить волокно до подъезда. В итоге все столкнулись с такой проблемой: «Подключать некого, расширяться некуда».

Но на самом деле ситуация не так плоха, как кажется, ведь человек – животное очень своеобразное и живёт везде, в том числе и за городом. Сёла, посёлки, деревни – клиентов предостаточно, и все хотят (в сравнении с мобильными или спутниковыми аналогами) быстрый, качественный и относительно дешёвый интернет (а также телевидение и телефон, и, желательно, в одной коробке). Проблемами подключения таких клиентов является удалённость их от основных коммутационных узлов и, как следствие, дороговизна подключения и серьёзные проблемы с поддержкой сетевой инфраструктуры удалённого района в рабочем состоянии.

Многими провайдерами была предпринята попытка применить уже устоявшуюся модель FTTH (Fiber To The Home) «городского типа» для обеспечения пользователей своими услугами – кидаем многоволоконный кабель, ставим активное оборудование – всё работает. Только дорого, неудобно и боязно – промежуточное оборудование стоит где попало, омываемое дождями, ветрами, съедаемое насекомыми и засиженное птицами. Кроме того, активное сетевое оборудование подвержено влиянию двух факторов, которые не подвержены никакой статистике и логике: грозы и любители попользоваться кусачками. И всё бы удобно решалось строительством служебных помещений, но дорого, проблемно (со стороны бюрократии) и не всегда возможно. И тут на сцену сетестроения вышла альтернативная технология PON, дремавшая до поры до времени на полках.

PON (англ. Passive Optical Network – 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, мало волокон, отсутствие промежуточного активного оборудования, нулевое (ну, почти нулевое) влияние погодных условий, удобная WDM система передачи данных от «фабрики по производству интернета» к клиенту и обратно по одному волокну. Активное оборудование в этой сети имеется только на стороне провайдера (в чистой, сухой и прохладной серверной стойке) и на стороне абонента (на чердаке, в прихожей, на старом-добром столбе и проч.). Идеально как для удалённых малонаселенных пунктов, так и для городского частного сектора.

1.2 Виды PON.

Ещё во времена, когда все силы лучших умов наших соотечественников были направлены на «распил» Сверхдержавы, группой из нескольких европейских телекоммуникационных компаний был создан консорциум для реализации идеи множественного доступа по одному волокну, получивший название FSAN (Full Service Access Network). 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:

ITU - T G .983

APON (ATM Passive Optical Network);

BPON (Broadband PON);

ITU-T G.984

GPON (Gigabit PON);

IEEE 802.3ah

EPON/GEPON (Ethernet PON);

IEEE 802.3av

10GEPON (10 Gigabit Ethernet 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. Есть еще EPON, который уже тоже никому не интересен (100Mbps сейчас хватит разве что для десятка пользователей, а оборудование по цене не сильно отличается от старшего собрата GEPON). В итоге остаётся только GEPON, который на сегодняшний день соответствует требованиям большинства провайдеров для подключения удалённых абонентов (скорость передачи «туда» и «обратно» составляет 1Gbps, при этом, на одном волокне могут находиться до 64 оконечных устройств сети).

1.3 Принцип действия GEPON.

Как уже писалось выше, GEPON – полноценная 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 свитч со всеми вытекающими отсюда функциональными возможностями, имеющий Uplink порты (для подключения себя любимого к L3 роутеру) и Downlink порты (для клиентских нужд). OLT от орденоносного китайского производителя BDCOM, например, имеет 2 оптических гигабитных Uplink порта, 2 «комбо» гигабитных Uplink порта (2 оптических + 2 медных), и 4 гигабитных Downlink PON порта. 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) – полноценный VLAN 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 «подпортом» своего порта, имеющим свои порты, то есть соблюдается следующая иерархия: Порт OLT -> № ONU -> порт ONU.

Между клиентом и провайдером располагается пассивная оптическая сеть, которая имеет топологию дерева и её производные. Основными компонентами пассивной оптической сети является оптическое волокно и сплиттеры (англ. Splitter - разделитель), работающие в режиме «разветвитель» в направлении провайдер->клиент и в режиме «смеситель» в обратном направлении. Несомненным преимуществом пассивного оборудования является его независимость от питания и простота в эксплуатации (не надо ничего настраивать): «Один раз поставил – всю жизнь пользуюсь».

Рисунок 1 – Принципиальная схема включения PON

Пассивная оптическая сеть является разделяемой между многими абонентами средой , поэтому со стороны OLT действует TDM (англ. Time Division Multiplexing – Временное Мультиплексирование), а со стороны ONU – TDMA (англ. Time Division Multiple Access – Множественный Доступ С Разделением По Времени). При этом нисходящий поток (им мы будем называть поток от OLT к ONU) передаётся на длине волны 1490нм, а восходящий (поток от ONU к OLT) – на длине волны 1310нм. Сделано это для того, чтобы оставить место для CATV (аналоговое телевидение), которое также можно пустить по дереву PON до абонента. Передатчики CATV вещают на длине волны 1550nm или 1310nm, но производители GEPON оборудования заняли длину волны 1310nm для UpStream, чтобы максимально удешевить клиентское устройство (лазеры, излучающие на длине волны 1310nm намного дешевле лазеров, излучающих на длине волны 1550nm).

Стоимость лазерных GEPON приёмо-передатчиков достаточно высокая по отношению к их Ethernet-собратьям, и не случайно: они очень мощные. Оптический бюджет GEPON-системы (разность между мощностью излучателя и предельной чувствительностью приёмника) около 30дБ (для ONU этот показатель находится в диапазоне 25-30дБ, для OLT – 32-37дБ)! Этого бюджета хватит на то, чтобы «пробить» более 100 км стандартного оптического волокна! Однако, PON-деревья в глубину достигают обычно 10-15 км, имея предел по глубине в районе 20км. Связано это с тем, что делители вносят в линию огромное затухание (от 3-х до 22-х дБ), обеспечивая ветвление и экономя 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 ZYXEL не будет работать с ONU от HUAWEI, или OLT от HUAWEI не будет раскрывать весь свой потенциал при работе с ONU от BDCOM).

Следует отдельно рассмотреть технологию обмена данными между ONU и OLT:

любая ONU вещает только в момент времени, отведённый для нее OLT;
для любой ONU в сети OLT определяет временной промежуток, в течение которого ONU может вещать;
вновь подключённая ONU взаимодействует с OLT по протоколу MPCP (англ. Multi-Point Control Protocol – Протокол Управления Многоточечным Обменом);
любая ONU не может связываться с другими ONU без участия в связи OLT`а. Все пакеты для любого адресата централизованно обрабатывает одно устройство в сети – OLT.

Рисунок 2 – Распределение временных промежутков между ONU

MPCP . Этот протокол базируется на двух сообщениях Ethernet: GATE и REPORT . Сообщение GATE посылается от OLT к ONU и используется для присвоения временного домена. Сообщение REPORT используется ONU для информирования OLT о своем состоянии (заполненность буфера и т.д.), чтобы помочь ему принять правильное решение о выделении временного домена. Как GATE, так и REPORT-сообщения являются кадрами управления MAC (тип 88-08).

Существует два режима работы MPCP : автодетектирование (инициализация) и нормальный режим RTT (англ. Round Trip Time – время от момента посылки запроса до момента получения ответа) и MAC-адреса этого ONU. Нормальный режим используется для присвоения временных доменов всем инициализируемым 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):

SOP (англ. Start Of Packet) – 1 байт, указывает на начало кадра;
Резервное поле, 4 байта;
LLID (англ. Logical Link Identificator) – 2 байта, указывает индивидуальный идентификатор узла EPON. Остается открытым вопрос: сколько идентификаторов может иметь абонентский узел ONU – один или несколько? LLID требуется для эмуляции соединений точка-точка и точка-мультиточка в сети EPON. Первый бит поля указывает режим передачи кадра (unicast или multicast). Остальные 15 бит содержат индивидуальный адрес узла EPON;
CRC (англ. Сircle Redundancy Check) – 1 байт, контрольная сумма по преамбуле (стандарт P802.3ah).

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:

DA (англ. Destination Address) – 6 байт, указывает MAC-адрес станции назначения. Это может быть единственный физический адрес (unicast), групповой адрес (multicast) или широковещательный адрес (broadcast);
SA (англ. Source Address) – 6 байт, указывает MAC-адрес станции отправителя;
L/T (англ. Length/Type) – 2 байта, содержит информацию о длине или типе кадра;
Поле данных, переменной длины;
PAD (наполнитель) – поле используется для дополнения кадра до минимального размера;
FCS (англ. Frame Check Sequence) – 4 байта, контрольная сумма кадра, вычисленная с использованием циклического избыточного кода;
OpCode (англ. Optional Code) – 2 байта, уточняет тип управляющего кадра. Существуют две категории управляющих кадров, отличающиеся значением этого поля: сообщения GATE, генерируемого OLT, и сообщения REPORT, генерируемого ONU;
TS (Time Stamp) – 4 байта, содержит временную метку отправителя;
message – 40 байтов, собственно в этом поле содержится служебная информация, необходимая для работы протокола MPCP.

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:
- ONU «слушает линию»;
- OLT получает пакет стандарта IEEE 802.3 от вышестоящего устройства и модифицирует его под стандарт IEEE P802.3ah;
- OLT отсылает пакет конкретному адресату (ONU);
- Все ONU получают пакет, но только адресат оставляет его себе – остальные пакет отбрасывают;
- ONU модифицирует пакет стандарта IEEE P802.3ah под стандарт IEEE 802.3 и отдаёт его клиентскому ПК;
- ONU с клиентского ПК, модифицирует их из стандарта IEEE 802.3 под стандарт IEEE P802.3ah и буферизирует;
- OLT разрешает передачу данных конкретной ONU;
- ONU вещает определённое количество времени, а затем замолкает и снова «слушает» линию;
- OLT получает от ONU пакет стандарта IEEE P802.3ah, модифицирует его под стандарт IEEE 802.3, после чего передаёт его вышестоящему устройству.

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.

В классическом FTTH для подключения, например, 256 абонентов в частном секторе необходимо 256 оптических волокон. 256 волокон – это много очень толстых и дорогих кабелей, а также целый мешок проблем, связанных с их прокладкой, коммутацией и прочей невыносимой рутиной.

Для того, чтобы по этим волокнам «ходил» траффик, нужно N свитчей: N-1 свитчей доступа (к ним будут подсоединяться абоненты) и один для агрегации траффика со свитчей доступа. Для решения текущей задачи, например, известных всем D-Link DES 3200-28F нужно 11 штук (это на доступ), D-Link DGS 3120-24SC нужен один (это на агрегацию). Добавьте ко всему этому SFP модули, медиаконвертеры, а также проблемы с питанием всех этих устройств (а вы как думали?!), размещением (да-да, под крышей, в тепле и сухости!) и администрированием – и головная боль уже не проходит.

А теперь представьте всё это не в городских условиях (где любой чердак – это почти серверная, а любой подвал – тихая гавань для вывода оптики), а в суровых условиях частного сектора (без вездесущих силовых линий, без развитой канализационной инфраструктуры, без свободных помещений под размещение активного оборудования)! А если посчитать, сколько волокна лежит мёртвым грузом (вывели одно волокно из 8-миволоконного кабеля, отправили его до абонента, а дальше это волокно используется не чаще, чем происходят солнечные затмения) – становится грустно и руки опускаются.

При использовании GEPON для этой же задачи необходимо всего 4 волокна, один OLT c SFP модулями (8 штук, из них 4 на Ethernet UpLink, 4 на PON DownLink), 256 ONU (по одной каждому клиенту, питаются они прямо от клиентской розетки и все счастливы), а также набор сплиттеров и PON-боксы (или муфты) для работы с кабелем и размещением в них этих самых сплиттеров, а иногда и самих ONU. Работа администратора будет сводиться только к управлению OLT’ом (ONU логически являются «продолжением» GEPON-портов OLT). Питание – только на стороне абонента и в серверной. Всё проще, не правда ли?

Кроме того, следует учитывать тот факт, что на уже построенной схеме PON легко и просто запустить аналоговое TV (Рисунок 5):

Рисунок 5 – Применение PON в качестве среды для использования CATV

Итак, положительные стороны PON:

Минимальное использование активного оборудования;
Минимизация кабельной инфраструктуры;
Низкая стоимость обслуживания;
Возможность интеграции с кабельным телевидением;
Хорошая масштабируемость;
Высокая плотность абонентских портов.

В тоже время, при рассмотрении технологии GEPON, нужно учесть и ее особенности, особенно в сравнении с линиями «точка-точка»: разделяемая между абонентами полоса пропускания (общая среда может не подойти клиенту с точки зрения безопасности), пассивные сплиттеры затрудняют диагностику оптической линии, возможно влияние неисправности оборудования одного абонента на работу остальных, меньшая выгода в случае реализации на этапе строительства.

Рисунок 2 – Распределение временных промежутков между ONU

Для поддержки присвоения временных доменов с помощью OLT, группой IEEE 802.3ah был разработан протокол MPCP . Этот протокол базируется на двух сообщениях Ethernet: GATE и REPORT . Сообщение GATE посылается от OLT к ONU и используется для присвоения временного домена. Сообщение REPORT используется ONU для информирования OLT о своем состоянии (заполненность буфера и т.д.), чтобы помочь ему принять правильное решение о выделении временного домена. Как GATE, так и REPORT-сообщения являются кадрами управления MAC (тип 88-08).

Существует два режима работы MPCP : автодетектирование (инициализация) и нормальный режим . Режим автодетектирования используется для детектирования вновь подключенных ONU и определения RTT (англ. Round Trip Time – время от момента посылки запроса до момента получения ответа) и MAC-адреса этого ONU. Нормальный режим используется для присвоения временных доменов всем инициализируемым 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 P 802.3 ah ) и управляющего кадра IEEE P 802.3 ah представлена ниже (Рисунок 3):

В экономически развитых странах эта технология уже давно широко распространена. Интенсивно развиваться она начала с еще далеких 90-х годов.

На стремительное внедрение технологии в странах Европы, а также в Японии и Соединенных Штатах в значительной мере повлияла ее высокая скорость передачи данных по сети, надежность и низкие эксплуатационные затраты.

Сегодня и в городах РФ некоторые провайдеры тоже предоставляют своим абонентам доступ к услугам связи посредством этой прогрессивной технологии, благодаря которой только по одному кабелю становится возможно одновременное использование телефонии, интерактивного телевидения и высокоскоростного интернета.

Описание технологии

Отвечая на вопрос: «Что такое GPON?», во-первых, следует отметить ее возможности.

Технология предоставляет по одному каналу связи одновременно несколько сервисов, при этом обеспечивается высокая скорость обмена информацией, что особенно актуально во время трансляции звука и видео.

Во-вторых, будет целесообразно ознакомиться с расшифровкой некоторых аббревиатур. Работа пассивной оптической сети или сокращенно «PON» (Passive Optical Network) заключается в обеспечении мультидоступа посредством единственного оптоволоконного провода через мультиплексирование трактов приема-передачи.

PON технологии быстро усовершенствовались и для обеспечения высокоскоростной передачи информации был разработан стандарт Ethernet PON, а вскоре вышла его модернизированная версия Gigabit EPON, которая сейчас уступает лишь гигабайтным пассивным оптическим системам, то есть кратко «GPON».

Расшифровка этой аббревиатуры на английском языке выглядит следующим образом: Gigabit capable Passive Optical Network.

Плюсы и минусы

Технология предусматривает применение светового канала для передачи информации по оптоволокну.

Именно это обстоятельство накладывает некоторые минусы, хотя преимущества технологии с лихвой перекрывают сопутствующие недостатки.

GPON предусматривает прокладку оптоволокна непосредственно в жилище абонента и позволяет достигать скорости работы в мировой паутине до 2,5 kbps.

Чтобы подключиться клиенту требуется установить оптический терминал или на языке оригинала «Optical Network Terminal» — сокращенно ONT. Его обычно предоставляет сам провайдер.

Терминал или как его привыкли называть в нашей стране модем-ONT уже оборудован модулем Wi-Fi, поэтому далее от аппарата шнуры по квартире протягивать нет необходимости.

Чтобы передать по специальному кабелю световой импульс, не расходуется так много энергии, как для обеспечения приема-передачи данных по металлическому проводнику.

Злоумышленникам такой сигнал перехватить довольно сложно, а также оптоволоконный кабель не боится электромагнитных помех. Это обуславливает надежность и качество связи.

Сеть GPON позволяет предоставить абоненту качественную телефонную связь с использованием IP-телефона, несколько номеров на единственной линии, а также при желании клиента можно сохранять номер после смены места жительства.

Из основных плюсов также следует отметить высокую пропускную способность и одновременное применение различных услуг.

Слово «пассивный» не зря используется в наименовании технологии. Оно подразумевает работу без применения промежуточной аппаратуры, то есть на линии между клиентом и станцией нет свитчей и тому подобного оборудования.

Как известно, любое устройство имеет привычку ломаться и его требуется периодически обслуживать, не говоря уже о том, что без подвода электроэнергии оно не работает. Из этих факторов складываются экономические преимущества GPON.

Так как в оптоволокне отсутствует электрическая энергия, нет опасности для абонента, пострадать от разряда тока, а также такой кабель абсолютно равнодушен к повышенной влажности.

Пользователь хорошо должен знать все недостатки технологии. Это поможет ему избежать неоправданных денежных расходов и сохранить личное психологическое здоровье, при этом не только свое, но и специалистов из сервисного центра провайдера.

Оптоволокно очень просто повредить путем механического воздействия на него. Даже незначительные локальные перегибы часто приводят к его повреждению, поэтому во избежание подобных рисков, рекомендуется от точки ввода в дом gpon устанавливать модем максимально близко.

Нередко небольшие передавливания кабеля, например, ножкой стула, приводили к снижению его пропускной способности. Обычно устройства монтируются прямо у входа в жилое помещение.

Провод должен быть расположен вне досягаемости домашними питомцами, так как кошки и особенно собаки чувствуют своим первостепенным долгом испытать прочность кабеля зубами.

Восстановление волокна либо его замена для абонента – это дорогостоящая процедура и все не гарантийные случаи лучше сразу пресечь на корню.

Главный минус, который обозначают инженеры, относится к экономическому вопросу окупаемости внедрения технологии. Инфраструктура из соответствующего оборудования и кабелей окупается только при наличии большого числа абонентов и срок окупаемости сравнительно велик.

Это приводит к внедрению GPON лишь в городах, а удаленным от них жителям приходится по — прежнему довольствоваться интернетом по устаревшей технологии передачи по медным проводам, благо, что телефонные кабели в России проложены почти повсеместно.

Оборудование GPON

Оборудование для подключения дает провайдер, например, сделать заявку в Ростелеком можно во многих городах РФ. Иногда аппаратура арендуется или приобретается пользователем с поддержкой подключения оптоволокна.

Поэтому нюансы требуется предварительно уточнять у поставщика услуг связи. Он также поможет в дальнейшем произвести грамотную настройку подключенных абонентских девайсов (ПК, ТВ, телефон, мобильные гаджеты и т.д.).

В дом клиента прокладывается кабель и устанавливается gpon оптический терминал, рядом с которым размещена электрическая розетка, от которой к прибору будет подано питание.

Этот терминал предназначен для преобразования оптоволоконного интерфейса в интерфейс «Ethernet».

Модели терминалов обладают различным функционалом, поэтому перед установкой следует уточнить возможность подключения устройств по Wi-Fi-каналу, IPTV, телефонию и т.п.

Как подключить?

Из-за недостаточной информированности пользователи часто крайне удивляются, узнав, что процедура подключения включает в себя сверление стены в квартире (иначе как осуществить ввод кабеля в помещение), установку оборудования (технически неосведомленные абоненты задают недоумевающий вопрос: «Зачем в доме устройство и кабельная разводка, ведь нужен интернет беспроводной?» и т.п.).

Кроме этого, если клиенту необходимо интерактивное ТВ, то требуется подключение специальной приставки. Некоторым нужно обеспечить работоспособность стационарного телефона и подключить охранную пожарную сигнализацию, видеонаблюдение.

Поэтому инструкция для решения вопроса, как подсоединить, зависит от каждого конкретного случая и пожеланий человека, заключившего договор с провайдером.

Во время подключения оптоволокно от жилья клиента до распределительного оборудования прокладывается в надежных коробах, обеспечивающих защиту хрупкого материала. В схеме подсоединения это ключевой момент.

Подключение ONT с ПК (при наличии интернет-услуги) и ONT с IPTV-приставкой (при наличии подключенной услуги интерактивного ТВ) выполняется посредством витой пары.

Единственное, что требуется от человека, решившего подключить GPON – это выбрать провайдера и, посетив его сайт либо по телефону, связаться с ним.

Далее уточнить возможность подключения, сообщив точный адрес и при положительном исходе подать заявку на подключение. Далее заключив договор с провайдером, встретить дома монтажников, которые установив терминал, настроят услуги связи.

Затем при желании абонента изменения услуг в них вносятся коррективы удаленно.

Интернет GPON

Технология GPON способна предоставить пользователю интернет со скоростью, достигающей 500 Mpbs, и это при одновременной работе нескольких устройств. На сеть нет негативного влияния радио и магнитных помех.

Интернет по Gigabit PON надежен, так как отсутствует активное оборудование на линии «Клиент-АТС», а значит, просто нечему выходить из строя.

Значение пропускной способности достигает 1 Gpbs, однако, слабым звеном в цепочке не редко становятся маршрутизаторы, у которых недостаточно мощности для трансфера такого объема виртуальных данных.

Конечно, характеристики в цифрах людям могут ничего не сказать, но даже значения в 0,5 Gpbs среднестатистическому пользователю больше чем достаточно, к примеру, при такой скорости скачать полнометражный кинофильм в HD-качестве можно за несколько минут, а такие файлы весят порядка семи гигабайт.

Тарифы

Российская Федерация - большая страна, протянувшаяся на тысячи километров с запада на восток. Необходимо отметить, что чем дальше на восток, тем дороже тарифы. Выгоднее подключать услуги Российских провайдеров, предлагающих GPON-тарифы, в городах в западной части страны, например, в Москве.

А вот дороже всех оптоволоконная связь обойдется гражданам, проживающим на Дальнем Востоке. Последние цены рекомендуется узнавать на официальном ресурсе поставщика услуг связи.

Популярным в РФ провайдером, предоставляющим интернет по оптоволокну, является РТК.

Например, для жителей городов центральной части страны в среднем провайдеру потребуется оплачивать ежемесячные услуги в размере 350 рублей, но это при минимальной скорости доступа. Тарификация провайдером подчиняется общепринятой формуле: «Чем больше абонент платит в месяц денег, тем удельно дешевле обходится каждый мегабит».

В тарификацию уже входят расходы на оборудование, предоставленной клиенту компанией. Учитывая этот факт, цены тарифов для пользователей оказываются оправданными.

Так МГТС предоставляет оборудование клиентам на бесплатной основе. Первоначальная настройка специалистами компании осуществляется безвозмездно.

Заключение

Технология привлекательна и универсальна, однако при отсутствии достаточной клиентской базы невыгодна, поэтому находит применение только в многоквартирных домах крупных городов.

Если пользователь проживает в частном секторе, удаленном от оптических коммуникаций, то провайдеру не выгодно тянуть инфраструктуру к нему.

Конечно, только если не договориться со всеми жителями загородного поселка и подключиться к высокоскоростному интернету коллективно.

GEPON (Gigabit Ethernet PON) - набирающая популярность технология передачи данных по оптоволоконной сети. Ее суть - в древовидной топологии точка-многоточка, когда для построения сети используется только один оптоволоконный канал для десятков и сотен абонентов.

Дерево сети строится таким образом, чтобы ветка для абонента отделялась от основной магистрали как можно ближе к его расположению. Для разделения используется пассивный распределитель - сплиттер . Это в корне отличается от обычной топологии оптоволоконной сети, которая преимущественно имеет архитектуру точка-точка, и каждое разветвление линии требует установки активного сетевого оборудования.

Структура GEPON

Для построения оптической пассивной сети помимо оптоволокна используются:

OLT (Optical Line Terminal) -оптические линейные терминалы, обеспечивающие коммуникацию сети PON и внешних сетей;
Модули SFP OLT для подключения PON, с увеличенной мощностью и кодировкой сигнала;
ONU (Optical Network Unit) - конечный сетевой блок (модем) у абонента.
Сплиттеры - пассивные разветвители в узлах сети.

Древовидная структура GEPON предполагает различные варианты построения, от простейших - 1 OLT, 1 модуль SFP OLT, 64 ONU и необходимое количество сплиттеров для разветвления до "многоствольных", когда могут быть задействованы все порты OLT, а также несколько OLT или же многопортовые модели.

Схема архитектуры сети GEPON:

На картинке также наглядно показан способ передачи данных. От центрального узла уходят все пакеты, в конечном пункте каждый ONU "забирает" только свой, обозначенный идентификатором.

На обратном пути пакеты от абонентов собираются в один канал. В сетях PON применяется протокол TDMA , когда пакеты от разных точек передаются в разный момент времени.

Кроме того, разделяется входящий и исходящий трафик, а также трафик ТВ .

Схема сложной структуры GEPON:

При проектировании сложных схем пассивной оптоволоконной сети важно помнить, что один канал нельзя делить более чем на 64 абонентских устройства, и следует учитывать оптический бюджет системы.

Оптический бюджет системы - разница между мощностью передачи OLT и чувствительностью приема ONU.

Максимальное расстояние , на которое можно протянуть пассивную оптическую сеть, с учетом потерь на канале - 20 км .

Максимальное количество абонентских устройств , подключаемых к одному "дереву" PON -64 . Однако конечное число абонентов может быть больше, если после ONU подключать коммутатор. Здесь ограничения накладываются только таблицей MAC-адресов OLT и ONU, и, естественно, пропускной способностью канала.

Минимальная скорость на 1 абонента - 16 Мб/сек (1024 Мб/сек на 64 ONU).

Оборудование для сети GEPON

Оптические линейные терминалы - OLT

Эти устройства представляют собой свитчи второго уровня, оснащенные портами Uplink - для соединения с внешними источниками данных (интернет, ТВ, телефония) и Downlink - для сети PON.

OLT-терминалы выпускаются с обозначениями:

AC - для питания коммутатора используется стандартная электросеть на 220 В;
DC - терминалу нужен источник постоянного тока 36-72В;
2-AC 2-DC - наличие 2-х источников питания, основного и мгновенно включающегося резервного.

Абонентские терминалы (модемы) - ONU

Устройства на стороне абонента, оптические терминалы, оснащенные одним PON-портом, и одним или несколькими, в зависимости от модели, портами для подключения клиентского оборудования. Существуют модели с выходом кабельного ТВ.

Сплиттеры

Недорогие компактные простые устройства, не требующие электропитания, термошкафов, управления и настройки. Их главная задача - разделение трафика на пути от провайдера к абоненту, и смешение трафика - на обратном. Бывают сварные (с возможностью неравномерного распределения трафика) и планарные (равноплечие). Разветвление - от 1*2 до 1*128.

Недостатки технологии

Затухание сигнала на каждом узле ветвления. В итоге в сети на 64 ONU общее затухание может превысить 20 ДБ.
Необходимость максимальной пропускной способности всех устройств. Хотя каждый конкретный абонент получает от 16 Мбит/сек, каждая точка сети (ONU) вынуждена поддерживать максимальную пропускную способность GEPON - 1 Гбит/сек.
Недостаточно высокий уровень безопасности данных. Технология определенно не подойдет для финансовых и подобных организаций.
Сложность модернизации. Для того, чтобы увеличить пропускную способность сети, может потребоваться заменить весь кабель на магистрали.
Помехи в работе всей PON при одном неисправном устройстве ONU, передающем непрерывный световой сигнал в обратную сторону. Можно предусмотреть WathDog для контроля случайных поломок, но гораздо сложнее предотвратить действия злоумышленников.
Сложность обнаружения неисправностей. Сплиттеры, ввиду своей чрезвычайной простоты, неспособны помочь в определении сбойного участка сети.

Преимущества GEPON

Экономный расход оптического кабеля . Фактически, технология GEPON позволяет сократить протяженность кабельной инфраструктуры почти втрое.
Отсутствие активного оборудования на узлах сети, что существенно снижает расходы на ее проведение и обслуживание.
Высокая поддерживаемая скорость - до 1 Гбит/сек.
Эффективное распределение нагрузки в канале . Теоретически скорость для каждого абонента будет составлять пропускную способность канала/ количество абонентов. Фактически же, если какие-то абоненты в данный момент используют не всю свою полосу трафика или не подключены вовсе - скорость у остальных увеличивается.

Как видим, GEPON имеет и свои плюсы, и свои минусы. Однако растущая популярность показывает, что многие находят все-таки больше плюсов.

В одном из следующих наших выпусков - ответы на частые вопросы относительно пассивной оптоволоконной сети.