Что означает pon. Технология GPON

Технология PON

PON (Passive optical network) — технология пассивных оптических сетей.

Одна из главных задач, стоящих перед современными телекоммуникационными сетями доступа - так называемая проблема «последней мили», предоставление как можно большей полосы пропускания индивидуальным и корпоративным абонентам при минимальных затратах.

Суть технологии PON заключается в том, что между приемопередающим модулем центрального узла OLT (Op tical line terminal) и удаленными абонентскими узлами ONT (Optical network terminal) создается полностью пассивная оптическая сеть, имеющая топологию дерева. В промежуточных узлах дерева размещаются пассивные оптические разветвители (сплиттеры) - компактные устройства, не требующие питания и обслуживания. Один приемопередающий модуль OLT позволяет передавать информацию множеству абонентских устройств ONT. Число ONT, подключенных к одному OLT, может быть настолько большим, насколько позволяет бюджет мощности и максимальная скорость приемопередающей аппаратуры.

Рис. 1. Архитектура PON сети

Для передачи прямого и обратного каналов используется одно оптическое волокно, полоса пропускания которого динамически распределяется между абонентами, или два волокна в случае резервирования. Нисходящий поток (downstream) от центрального узла к абонентам идет на длине волны 1490 нм и 1550 нм для видео. Восходящие потоки (upstream) от абонентов идут на длине волны 1310 нм с использованием протокола множественного доступа с временным разделением (TDMA).

Для построения PON используется топология «точка - многоточка» и сама сеть имеет древовидную структуру. Каждый волоконно-оптический сегмент подключается к одному приемопередатчику в центральном узле (в отличие от топологии «точка - точка», что также дает значительную экономию в стоимости оборудования. Один волоконно-оптический сегмент сети PON может охватывать до 32 абонентских узлов в радиусе до 20 км для технологий EPON / BPON и до 128 узлов в радиусе до 60 км для технологии GPON. Каждый абонентский узел рассчитан на обычный жилой дом или офисное здание и в свою очередь может охватывать сотни абонентов. Все абонентские узлы являются терминальными, и отключение или выход из строя одного либо нескольких абонентских узлов никак не влияет на работу остальных.

Центральный узел PON может иметь сетевые интерфейсы ATM, SDH (STM-1), Gigabit Ethernet для подключения к магистральным сетям. Абонентский узел может предоставлять сервисные интерфейсы 10/100Base-TX, FXS (2, 4, 8 и 16 портов для подключения аналоговых ТА), E1, цифровое видео, ATM (E3, DS3, STM-1c).

Рис.2. Сравнение технологий

Тестирование PON сети

При тестировании сети PON оператора обычно волнуют два основных вопроса:

• Реальное затухание в оптической линии между центральным узлом и абонентским устройством (действующим или готовящимся к подключению).
• Местоположение проблемного участка, если реальное затухание в линии оказалось выше ожидаемого (расчетного или опорного).

Для ответа на первый вопрос достаточно провести простые измерения с помощью оптического тестера. Второй вопрос более сложен и требует применения оптического рефлектометра (OTDR) , а также определенного опыта расшифровки рефлектограмм.

Как правило, желательно, чтобы все необходимые измерения могли проводиться на работающей сети PON без отключения абонентов (кроме, возможно, тестируемого). Такое тестирование осуществляется на нерабочей длине волны с применением дополнительных устройств (волновых мультиплексоров DWDM, фильтров), чтобы излучение измерительной аппаратуры не вносило помех в полезный сигнал. Как уже упоминалось, в сети PON для прямого канала (от центра к абонентам) используется длина волны 1490 или 1550 нм (для видео), для обратного - 1310 нм. Для тестирования сети PON обычно используют длину волны 1625 нм.

Излучение измерительной аппаратуры (тестера, рефлектометра) вводится в волокно сразу после OLT с использованием волнового мультиплексора (DWDM). Это излучение способно вызвать помехи на оптическом приемнике абонентского устройства, поэтому перед каждым абонентским устройством ONT необходимо установить фильтр. Для того чтобы можно было проводить тестирование без отключения сети, волновой мультиплексор и фильтры должны быть стационарно включены в оптический тракт, (см. Рис. 3).

Рис. 3. Схема подключения волнового мультиплексора и фильтров к PON

Для измерения затухания в оптической линии между OLT и ONT используется оптический тестер на 1625 нм. Передатчик тестера подключается к свободному концу волнового мультиплексора на OLT. Приемник тестера подключается к свободному концу волокна перед фильтром, (см. Рис. 4).

Рис. 4. Измерение затухания с отключением абонентского устройства

Можно измерять затухание и без отключения абонентского устройства. Для этого на ONT нужно использовать не фильтр, а волновой мультиплексор, как на центральном узле, (см. Рис. 5).

Рис. 5. Измерение затухания без отключения абонентского устройства

Затухание на длине волны 1625 нм несколько выше, чем на 1550 и 1490 нм (в среднем на 10%). Поэтому тестирование затухания на длине волны 1625 нм дает оценку сверху для затухания на рабочих длинах волн. Если эта оценка укладывается в допустимый бюджет (23 дБ), то затухание на рабочих длинах волн заведомо удовлетворяет требованиям по бюджету. Если затухание на длине волны 1625 нм превышает допустимое значение, то для точного определения затухания на рабочих длинах волн необходимо провести перерасчет на основе паспорта оптического кабеля.

Измерение в PON с помощью оптического тестера позволяет получить реальное значение затухания на участке от OLT до ONT, но не дает ответа на вопрос, где находится проблемный участок, если это затухание оказалось выше ожидаемого (расчетного или опорного). Для локализации проблемного участка используется более сложное устройство - оптический рефлектометр (OTDR).

Рефлектометр с тестовым модулем на 1625 нм подключается к свободному концу волнового мультиплексора на OLT, (см. Рис. 6). Излучение рефлектометра распространяется по дереву PON и за счет отражения на препятствиях и обратного рассеивания в оптическом волокне частично поступает обратно на вход рефлектометра. Таким образом, снимается рефлектограмма дерева PON - график затухания в линии в зависимости от расстояния. Каждый пик или скачок затухания на этом графике соответствует определенному элементу сети, либо событию в волокне.

Рис. 6. Снятие рефлектограммы дерева PON

Методика тестирования сети PON с использованием рефлектометра заключается в следующем. После каждого изменения топологии сети (подключения нового абонента, замены сплиттера и т.п.) снимается опорная (эталонная) рефлектограмма, соответствующая нормальному состоянию сети. При обнаружении проблем в сети (например, если затухание, измеренное оптическим тестером, оказалось выше расчетного) снимается новая рефлектограмма, которая сравнивается с опорной. Новые события на рефлектограмме локализуют местоположение проблемного участка, (см. Рис. 7).

Рис. 7. Анализ новых событий на рефлектограмме.

С помощью рефлектометра можно вести мониторинг сети PON и обнаруживать деградации волокна еще до того, как возникнут проблемы. Для этого необходимо регулярно (например, раз в неделю) снимать рефлектограмму сети и сравнивать ее с опорной рефлектограммой. При появлении любых отклонений и тем более новых событий на рефлектограмме необходимо анализировать их возможные причины и при необходимости проводить адекватные профилактические мероприятия.

Или Gigabit PON стала внедряться относительно недавно. Разберемся, что стало предпосылками появления технологии GPON, какие у неё перспективы, а также сравним её с конкурирующими технологиями - PON и GEPON.

В 2014 году будет отмечаться 45-летие первого компьютерного сеанса связи, проведенного в США на расстоянии около 640 км. Это событие считается началом зарождения Интернета. Правда, предшествующая Всемирной паутине сеть ARPANET в то время была доступна очень узкому кругу людей и организаций. Подключение же к ней «посторонним» счастливчикам, обладающим компьютерами, стало возможно только в 1991 году. И лишь появление в 1993 году веб-браузера NCSA Mosaic обеспечило предпосылку взрывного роста мировой интернет-аудитории. Так что история «массового Интернета» на текущий 2013 год насчитывает всего 20 лет.

В первое десятилетие развития глобальной сети среди пользователей, обращавших внимание на такой показатель как «пропускная способность канала связи (скорость передачи данных в битах)» или связанную с ним характеристику «полоса пропускания», были «считанные единицы» людей, знакомых с теоретическими основами радиотехники. А сегодня о «скоростях в Интернете» рассуждают все. И все хотят иметь в распоряжении «высокоскоростной Интернет».

Почему именно высокоскоростной? И где тот предел, с которого можно считать доступ в Интернет «высокоскоростным»?

У массового пользователя скорость Интернета ассоциируется, прежде всего, с интервалами времени загрузки «тяжелых» видео-, музыкальных и графических файлов, количество которых в Сети растет в геометрической прогрессии, да и сами они «укрупняются». Корпоративным потребителям онлайн-услуг (а с недавнего времени еще и «облачных») нужна высокая скорость реакции на запросы в используемых системах управления бизнесом.

Значит, высокоскоростной Интернет - это насущная необходимость, а не прихоть (как для «юзеров», так и для компаний). «Граница» же, с которой начинается высокоскоростной Интернет, на сегодняшний день, по мнению специалистов, проходит на уровне 10 Мб/c.

«Оптика» вытесняет «медь»

Всемирная компьютерная сеть начала развиваться на базе существующих телефонных линий с использованием технологий xDSL. Самая «продвинутая» разновидность этого «медного» семейства — модемная технология ADSL2+ обеспечивает скорость входящего потока 24 Мб/с (исходящего — 1,2 Мб/с). В настоящее время она является безусловным лидером по количеству подключений во всех странах мира. Однако «медные» линии связи, проложенные десятки лет назад, устаревают как физически, так и морально и постепенно заменяются оптическими сетями FTTx, использование которых позволяет на два порядка повысить скорость обмена информацией в Интернете. А в недалекой перспективе - еще больше.

В последнее пятилетие процесс замены медных кабельных трасс на оптические нарастает и, по расчетам аналитиков, еще через пять лет соотношение «оптика/медь» в телекоммуникациях кардинально изменится в пользу «оптики».

Архитектура FTTx (Fiber to the x) представляет собой отрезок оптоволоконной линии связи, подключенный с одной стороны к приемопередающей станции OLT (Optical Line Terminal - оптический линейный терминал), установленной у оператора, а с другой - к приемопередающим модулям абонентов - ONT (Optical Network Terminal) или ONU (Optical Network Unit) .

ONT - терминал индивидуального пользования (его также называют оптическим модемом), устанавливаемое в квартире. ONU - предназначено для установки в распределительном шкафу многоквартирного дома и имеет несколько портов для подключения компьютеров, телевизоров, телефонов, находящихся в соседних квартирах.

ONT и ONU преобразуют оптические сигналы, поступившие от OLT, в электрические (направляемые, например, в компьютеры, телевизоры, телефоны), а также выполняют обратное преобразование электрических сигналов, поступивших от терминалов пользователей, в оптические, которые отправляются в OLT.

Если в отрезок оптической линии внедрить сплиттеры (пассивные разделители сигнала, поступающего от OLT) и к их выходам подключить ONT, то такой переход от одноволоконной структуры FTTx к древовидной приведет к образованию пассивной оптической сети - PON (Passive Optical Network).

Работа PON состоит в организации множественного доступа через одно оптоволокно посредством временного мультиплексирования (Time Division Multiplexing Access - TDMA) и частотного разделения трактов приема и передачи (Wavelength-Division Multiplexing - WDM). Мультиплексоры WDM, работающие в составе OLT и ONT, разделяют прямой (входящий) и обратные (исходящие) сигналы, транслируемые на разных длинах волн (прямой - 1,49 мкм, обратный - 1,31 мкм). К этим потокам может быть добавлен сигнал кабельного телевидения, передаваемый на длине волны 1,55 мкм.

Первые ростки технологий PON появились около 15 лет назад, и за прошедшее время Международным союзом электросвязи (МЭС) выпущено пять стандартов передачи данных по оптоволокну. Активное оборудование, выпущенное в соответствии с требованиями этих стандартов, обеспечивает скорости от 155 Мб/с до 2488 Мб/с. Об особенностях этих стандартов будет рассказано ниже, а пока что подчеркнем, что общими для всех разновидностей технологий PON достоинствами являются возможности простого наращивания абонентской базы, ее обслуживания и модернизации, а также низкие (по сравнению с «медными» технологиями) эксплуатационные затраты.

GPON: движущая сила стандарта

Первый стандарт семейства PON - APON (ATM PON) был утвержден МЭС в конце 1998 года и уже в следующем году американские и японские операторы связи приступили к строительству пассивных оптических линий. Передача данных по этому стандарту осуществляется на базе протокола ATM, описывающего способ коммутации и мультиплексирования, основанный на передаче данных в виде ячеек фиксированного размера (ячеек ATM). Скорость передачи данных - 155 Мб/с.

Внесение в APON новых технологий, в частности, динамического назначения полосы в зависимости от приложений, поддержки протоколов SDH, FE, GE, SDI PAL, El, E/FE и телефонии, обеспечило дополнительную функциональность в областях трансляции речи, разнообразного видеоконтента и телевещания (первое появление в PON третьей длины волны). Что и обусловило утверждение «дочернего» стандарта APON - BPON (Broadband PON). При этом скорость передачи данных повысилась до 622 Мб/с.

Следующим «звеном в цепочке» APON - BPON стал стандарт GPON (Gigabit- capable Passive Optical Network) , реализация которого обеспечивает работу сети как в симметричном, так и в асимметричном режимах. Чаще используется второй режим, при котором скорость передачи данных в прямом потоке достигает 2,488 Гб/с, а в обратном - 1,244 Гб/с (обычно эти числа округляют и говорят о 2,5 Гб/с и 1,25 Гб/с).

Обычно к оптическому модему (ONT) сети стандарта GPON домашний ПК подключается либо по витой паре, либо по беспроводной связи (Wi-Fi). В ONT также есть порты для подключения телевизора и VoIP-телефона.

Базовым протоколом в технологии GPON стал GFP (Generic Framing Protocol), хотя используются также рекомендации TDMA, SDH, Ethernet, ATM.

Параллельно с совершенствованием PON-технологий в мире происходило развитие оптических сетей Ethernet и достижения этой коммуникационной «ветви» в области высокоскоростной передачи данных были использованы в стандарте EPON (Ethernet PON), который был разработан на базе протокола MPCP (Multi-Point Control Protocol), осуществляющего управление множеством узлов. А его улучшенная версия - GEPON (Gigabit EPON) по своим характеристикам и возможностям сегодня уступает только безусловному лидеру PON-технологий - GPON.

Что «бросается в глаза» в приведенном мини-обзоре технологий, используемых в пассивных оптических сетях? - То, что различия в их функциональности обусловлены главным образом тем, какие протоколы передачи данных положены в основу стандартов.

GPON и GEPON: простая арифметика

Если известны числовые показатели (или даже описания), выражающие какие-либо характеристики объектов, которые нужно сравнить, то такое сравнение произвести довольно просто, размещая соответствующие числа в строку или в столбик. И сразу же будет видно, «кто кого лучше». Проведем такое сравнение GPON и GEPON.

Итак, скорость передачи в прямом потоке у GPON - 2,5 Гб/с, а у GEPON - 1,25 Гб/с.

Максимальное число абонентских узлов на одно волокно у GPON - 64, а у GEPON - 16, что обуславливает более низкую стоимость порта на одного абонента в оптическом терминале оператора, произведенном по стандарту GPON, и значительно меньшее потребление электроэнергии станционным оборудованием, чем при использовании операторского оборудования стандарта GEPON.

Загруженность полосы пропускания по технологии GPON - не менее 93%, а по GEPON - не более 60%. Это различие обусловлено тем, что в активном оборудовании GPON, используется технология фрагментации кадров GEM (GTC Encapsulation Method), повышающая эффективность использования полосы пропускания. В технологии же GEPON такого инструмента нет.

Вот и вся «простая арифметика», объясняющая популярность GPON.

GPON: кабели внутридомовой разводки

Сеть GPON состоит из магистральных и распределительных линий связи. Протяженность магистральных трасс GPON в настоящее время достигает 20 км (в ближайшие годы разработчики технологии GPON обещают увеличить максимальную длину магистрального оптоволокна до 60 км). Магистральные участки прокладываются (подробнее о прокладке оптоволоконного кабеля ) с использованием традиционных методов воздушной или подземной прокладки оптических кабелей с защитной оболочкой, которая обеспечивает долговечность эксплуатации кабельной линии в условиях повышенной влажности и перепада температур.

Для распределительной инфраструктуры GPON, создаваемой, например, в пределах многоквартирного дома, применяются дроп- и райзер-кабели. Особенностью «этажных» дроп-кабелей, предназначенных для ответвления оптической линии от подвесного распределительного кабеля, является предоставляемая их конструкцией возможность «гибкой» трассировки с малыми радиусами изгиба.

Райзер-кабели, применяемые для вертикальной межэтажной разводки, содержат 6-12 оптических волокон, которые легко укладываются в кассетах, а для их сварки требуется существенно меньшее время, чем при сварке оптических волокон других видов кабелей.

GPON: скорость эволюции нарастает

Преимущества стандарта GPON по сравнению с другими разновидностями технологий PON были неоспоримы уже с момента его утверждения в 2003 году. Однако к 2010 году в России пользователей ШПД на основе GPON «набралось», по данным компании J’son & Partners Consulting, всего 80 тысяч. Основным барьером к большему росту, как это почти всегда случается с продуктом, появившимся на рынке, была высокая цена активного оптического оборудования. В последние несколько лет цены на станционные приемопередатчики и абонентские оптические модемы заметно снизились, благодаря чему к началу 2017 года (по прогнозам аналитиков той же компании) количество российских пользователей GPON приблизится к 6 млн, то есть за семилетку увеличится почти в 75 раз!

PON - что это такое?

PON - это, по сути, технология абонентского множественного доступа посредством одного волокна с применением временного мультиплексирования (TDM) и разделения частотного трактов приёма/передачи (WDM). PON - от аббр. Passive Optical Network, что переводится, как пассивная оптическая сеть.

Каков принцип работы PON сети?

Все абоненты сети PON присоединены к провайдерскому оборудованию по 1-ому волокну. Передача вместе с приёмом происходят на разных длинах волн. Для того, чтобы абонентские сигналы не смешивались в волокне, каждому отдельному абонентскому устройству всегда выделяется определённый квант времени, в период какого оно может передавать сигнал.

Какие преимущества у PON перед FTTx?

Технология PON имеет такие преимущества:

• Активное оборудование используется минимально;
• Кабельная инфраструктура минимизирована;
• Стоимость обслуживания считается низкой;
• Присутствует возможность интеграции с кабельным ТВ;
• Отличная масштабируемость;
• Абонентские порты имеют высокую плотность.

Какой показатель скорость передачи информации поддерживается PON технологией?

Предложенная GEPON технология фактически работает со скоростью 1.25 Г, но вместе с тем, 0.25 Г - это избыточные данные используемые для кодирования канала. Выходит, что реальная скорость будет - 1Г.

Что за оборудование нужно для создания PON сети?

OLT (от аббр. Оптический Линейный Терминал) - свитч L2, оснащённый Uplink портами (чтобы подключаться к коммутатору L3), затем - Downlink порты (для создания сети PON ). Например, OLT BDCOM P3310 обладает 2-мя оптическими, 2-мя медными и 2-мя «комбо» 1Г Uplink портами и наконец, 4-мя оптическими 1Г Downlink портами.

ONU (от аббр. Оптическая Сетевая Единица) - отличный свитч VLAN компактного размера. Стандартно ONU оснащён 1-им оптическим 1Г портом (Uplink) и одним 1Г, либо 4-мя 0.1Г медными портами (Downlink). Есть модели ONU c 8-ью, 16-ью и 24-мя портами и модель с приёмником CATV.

Сплиттер (Разветвитель) - это устройство, которое работает в разветвительном режиме в направлении "провайдер - клиент" и в смесительном режиме в обратном направлении.

Модуль SFP OLT - является специальным трансивером для сетей PON. Важное отличие от стандартных модулей SFP - большая мощность и кодирование канала.

Как создаётся сеть PON?

Сеть PON , как правило представляет собою древовидную топологию, либо топологию «шина». Конечные устройства абонентов ONU соединяются к порту OLT -а посредством сплиттеров (к 1-ому порту OLT -а возможно подключать не больше 64-ёх ONU ). Отсюда вытекает, что для создания базовой сети PON на 64 абонента требуется 1 OLT , затем 1 модуль SFP OLT , 64 ONU и наконец, несколько сплиттеров (количество последних зависимо от типа топологии).

Какую дистанцию поддерживает сеть PON ?

SFP OLT модули поддерживают работу на дистанцию - 120 км (тип сети "точка-точка"), но поскольку, традиционно сеть PON имеет древовидную структуру (точка-много-точек), то максимальная дистанция работы PON , из-за разветвления на сплиттерах волокна, будет составлять около 20 км.

Какое количество абонентов возможно подключить к сети PON?

При строительстве сети PON - хорошим тоном будет использование одной ONU - одним абонентом. В таком случае количество абонентов будет - 256 на один OLT . При желании к ONU возможно подключать Свитч. Тогда количество абонентов ограничивается только размером самой таблицы MAК адресов OLT , плюс - ONU . Дальше представлены размеры MAК таблиц для OLT и отдельных ONU : OLT P3310- 8192, ONU P1004B- 1024, ONU P1501B - 64, ONU P1504B- 2048.

В чём отличие OLT-ов AC, 2-AC, DCи 2-DC?

Буквы DC означают, что для работы OLT -а необходим источник энергопитания 36-72В постоянного энергонапряжения. Подобные OLT -ы необходимы, когда возникает проблема в организации электрического энергопитания в 220 В. Как альтернатива используется отдалённое энергопитание через слаботочные линии связи.

Буквы AC означают, что OLT электропитается от традиционной электрической сети 220 В. Пометка в виде цифры "2" говорит о количестве источников энергопитания: у этого OLT -а присутствует резервный источник энергопитания, какой включается мгновенно после аварийного сбоя первого.

Какие типы сплиттеров бывают?

Сами сплиттеры условно можно разделять по количеству выводов и по изготовительной технологии. Что касается количества выходных потоков, здесь сплиттеры бывают: x2, x3, x4, x6, x8, x12, x16, x24, x32, x64, x128. Касаемо изготовительной технологии, то сплиттеры разделяются на сварные и планарные. Ещё сплиттеры делятся по коннекторному типу: обычные (SC/UPC) и для CATV специальные (SC/APC).

В чём же различие между сплиттерами сварными и планарными?

Сплиттеры , которые мы назвали сварными - бывают не равноплечими, а именно: делят сигнал между выходами не равномерно (к примеру 5/95, 10/90 … 45/55, 50/50). Сплиттеры планарные - всегда будут равноплечие и обладают более предсказуемыми затуханиями на каждом выходе, потому что имеют эффективную изготовительную технологию. К тому же, планарные сплиттеры - широкополосные, а сварные - обладают всего 3-мя окнами прозрачности (1310, 1490 и 1550 нм.).

При каких ситуациях используются сварные сплиттеры?

При ситуации, когда, к примеру, необходимо разделить сигнал по 2-ум направлениям, где до одного конечного пункта, допустим, дистанция - 2 км, а к другому - 8 км. В таком случае вполне можно применять сварной сплиттер 20/80. Сплиттеры сварные ещё используют для создания топологии «шина».

Что будет лучшим: сваривать сплиттеры или быть может - использовать коннекторы SC?

В такой ситуации получим палку о двух концах. Одна сторона - сварка даёт затухание в 10-ть раз меньше (0.05 дБ), нежели соединение SC (0.5 дБ). Другая сторона - коннекторы SC предоставят возможность оперативно искать поломки в сети подключая измерительные приборы. Можно найти такой себе компромисс: Uplink сваривать на сплиттерах, а Downlink соединять коннекторами SC. Тут уже каждый пусть решает сам.

Оптический бюджет - что это такое?

Данная фраза понимается, как разница между лазерной мощностью на OLT -е и приёмной чувствительностью на ONU .

Возможно ли разветвить сеть PON на 128-мь ONU? (когда оптический бюджет это разрешает).

Нет. Даже пусть сигнальная мощность позволит разветвить сеть повторно, OLT всё равно имеет ограничение в количестве подключённых ONU на физическом уровне. Подключать более 64-ёх ONU можно, но OLT всё равно зарегистрирует лишь 64 из них.

Как передать по сети PON -- CATV?

На стороне OLT -а нужно установить CATV трансмиттер и затем усилитель CATV, которые работают на длине волны 1550нм. На стороне OLT -а необходимо применять CWDM колбу на 1550нм. для ввода сигнала CATV в волокно. Все прочие сплиттеры обязательно должны быть с SC/APC коннекторами. На абонентской стороне может быть установлена ONU с приёмником CATV, либо отдельный приёмник CATV.

Возможно ли использовать SFP CWDM 1490нм. модуль вместо SFP PON?

Невозможно. Даже несмотря на то, что самим CWDM 1490нм., модулем используется та же длина волны, что и SFP PON , у этих модулей разные алгоритмы кодирования канала.

По технологии PON, какую скорость Интернета можно предоставить абонентам?

Если абонентами PON дерева (64-мя абонентами) будет одновременно скачиваться из Интернета большой объём информации, то на каждого абонента придётся канал в 16 Мбит/с. А если ещё учесть, что не все абоненты Интернетом пользуются одновременно, а те, что пользуются, не потребляют ресурс канала по максимуму, то на абонента даже может приходиться до 50-ти Мбит/с, иногда даже выше.

Почему не допустимо, чтобы на сигнал ONU был меньше -26 дБм?

Всё дело в том, если на одной/нескольких ONU - сигнальный уровень будет очень слабым (< -26 дБм), то появляется большая вероятность возникновения ошибок в пакетной передаче с таких ONU . В приведённом случае OLT растрачивает кванты времени на то, чтобы дать ONU возможность отправить ещё раз пакет. Эти повторные запросы понижают эффективность пропускной способности сети.

Что нужно учитывать при расчёте PON дерева?

Чтобы правильно построить PON дерево, нужно учесть оптическую потерю, возникающие от пассивного оборудования. В теории, PON покроет территорию с радиусом 20 км. Практически всё зависит от бюджета потерь на определённой ветви дерева. Для верного расчёта лучше руководствоваться самыми убыточными показателями затуханий, мощности и чувствительности излучения передатчиков.

Медные порты в ONU выгорают?

PON дерево создано на оптическом волокне и, соответственно, не подвергается влиянию грозы, наводок. Проблема возникает только в случае, когда к одной ONU - медью подключены несколько пользователей, а сама ONU размещена на столбе. Подобные проблемы решаются путём включения буферного свитча, какой в случаях наводки. грозы принимает удар на себя.

Как можно определять оптические показатели линии?

Чтобы определить затухания в линии можно использовать специальные рефлектометры для PON (они существенно дороже обычных), либо оптическими тестерами. Когда сеть уже выстроена, то самым простым решением для проверки уровней сигналов - будет использование специальных команд командного интерфейса OLT -а.

2 ONU могут ли напрямую общаться друг с другом?

Не могут. Каждая операция по обмену информацией между ONU происходит через OLT .

ONU других торговых марок будут ли работать с OLT BDCOM P3310?

Нет. ОNU с OLT - это нечто единое целое и представляет из себя систему коммутации. В работе рекомендуется применять оборудование от одного производителя (в некоторых случаях кроссбрендовая взимосовместимость конечно возможна).

OLT BDCOM P3310B поддерживает - DHCP snooping (Option 82)?

Конечно. Но для эффективной работы Option 82 ONU конечно должны поддерживать эту функцию. На текущий момент Option 82 поддерживает только ONU P1504B модель.

Защищена ли сеть PON от флуда?

Используемые технологии TDM и TDMA являются гарантией сетевой защиты от флуда и широковещательной рассылки.

Как можно вывести сеть PON из рабочего состояния?

Не считая очевидных методов (обрезание кабеля), дерево PON может прекратить функционирование, когда в нём появится постоянное излучение на 1310нм. Такое, крайне редко, происходит из-за поломки ONU или по вине злоумышленников, подсоединяющих к сплиттеру медиаконвертер на 1310нм.

Каждому из ONU портов в отдельности можно ли назначить VLAN ?

Стоит ли использовать сплиттеры для систем CWDM, DWDM?

Конечно. Подобные схемы построения возможны. Здесь нужно использовать планарные сплиттеры, потому что они являются широкополосными.

	О технологии GPON GPON в Москве – это широкополосные сети мультисервисного доступа, где по одному кабелю предоставляются услуги Интернета, телефонии и телевидения с гарантированным качеством обслуживания. GPON – это ваш персональный оптоволоконный канал с возможностью пропускной способности до 1 Гб/сек. Технология GPON предусматривает прокладку оптоволоконного кабеля непосредственно в квартиру абонента, а не ко всему зданию, что гарантирует постоянную скорость доступа в Интернет и исключает сбои в работе из-за перегрузки сети. Для подключения к технологии GPON абоненту бесплатно устанавливается модем – ONT (Optical Network Terminal), благодаря которому подключение всех услуг в дальнейшем происходит удаленно и в одном устройстве. Модем имеет встроенный Wi-Fi, по сети которого можно работать без проводов с любого устройства.
GPON – настоящая революция в сфере телекоммуникаций! Технология активно развивается во всем мире, а число абонентов, в том числе и в России, растет стремительными темпами. Оптоволоконный кабель прокладывается в квартиру, что гарантирует высочайшее качество услуг и стабильность скоростей.
	Компания МТС объединилась с компанией МГТС, чтобы жители Москвы смогли настроить роутер GPON и по достоинству оценить самые передовые технологии в области связи. МТС – единственная телекоммуникационная компания, которая предлагает своим абонентам услуги домашнего Интернета и Цифрового ТВ с подключением на сетях GPON от МГТС.
Оборудование Модем ONT, необходимый для подключения, устанавливается в квартире пользователя, что позволяет подключать дополнительные услуги удаленно. Модем уже имеет встроенный Wi-Fi. Подключение ONT и само оборудование совершенно бесплатно для пользователей.

Как работает GPON

Обеспечение доступа в Интернет по технологии GPON предполагает замену устаревших медных кабелей на более прогрессивные оптоволоконные, обладающие значительно большей пропускной способностью. Сигнал по такому кабелю проходит посредством светового, а не электрического импульса. Световой импульс проходит по стеклянному волокну, обеспечивая более надежный сигнал и высокую скорость при низких энергозатратах.

Настройка роутера GPON предусматривает прокладку оптоволоконного кабеля непосредственно в квартиру абонента, а не ко всему зданию, что гарантирует постоянную скорость доступа в Интернет и исключает сбои в работе из-за перегрузки сети. Для подключения к технологии GPON абоненту бесплатно устанавливается модем – ONT (Optical Network Terminal), благодаря которому подключение всех услуг в дальнейшем происходит удаленно и в одном устройстве. Встроенный в Wi-Fi-роутер позволяет работать без проводов с любого устройства.

Перспективы развития

Сегодня с уверенностью можно сказать, что технология GPON не только идет в ногу со временем, но и во многом опережает его, расширяя границы возможного. Новый стандарт скоростей позволит постоянно пополнять пакет предоставляемых услуг. Одной из главных причин, по которой стоит купить GPON, является получение круглосуточного доступа к видеонаблюдению, телеметрии, охранной сигнализации и другим услугам. Ресурсы технологии позволяют говорить о перспективах разработки и внедрения множества других услуг для лучшего качества жизни.

GPON в России и в мире

GPON стремительно развивается в США, Японии, Корее, ОАЭ и ряде европейских стран как наиболее перспективная технология доступа.

Россия пока отстает по процентным показателям охвата, однако динамика развития соответствует мировым тенденциям. В крупных российских городах, таких как Челябинск, Миасс и другие, количество абонентов исчисляется десятками тысяч, а в Санкт-Петербурге – сотнями тысяч человек.

Подключить

Или Gigabit PON стала внедряться относительно недавно. Разберемся, что стало предпосылками появления технологии GPON, какие у неё перспективы, а также сравним её с конкурирующими технологиями - PON и GEPON.

В 2014 году будет отмечаться 45-летие первого компьютерного сеанса связи, проведенного в США на расстоянии около 640 км. Это событие считается началом зарождения Интернета. Правда, предшествующая Всемирной паутине сеть ARPANET в то время была доступна очень узкому кругу людей и организаций. Подключение же к ней «посторонним» счастливчикам, обладающим компьютерами, стало возможно только в 1991 году. И лишь появление в 1993 году веб-браузера NCSA Mosaic обеспечило предпосылку взрывного роста мировой интернет-аудитории. Так что история «массового Интернета» на текущий 2013 год насчитывает всего 20 лет.

В первое десятилетие развития глобальной сети среди пользователей, обращавших внимание на такой показатель как «пропускная способность канала связи (скорость передачи данных в битах)» или связанную с ним характеристику «полоса пропускания», были «считанные единицы» людей, знакомых с теоретическими основами радиотехники. А сегодня о «скоростях в Интернете» рассуждают все. И все хотят иметь в распоряжении «высокоскоростной Интернет».

Почему именно высокоскоростной? И где тот предел, с которого можно считать доступ в Интернет «высокоскоростным»?

У массового пользователя скорость Интернета ассоциируется, прежде всего, с интервалами времени загрузки «тяжелых» видео-, музыкальных и графических файлов, количество которых в Сети растет в геометрической прогрессии, да и сами они «укрупняются». Корпоративным потребителям онлайн-услуг (а с недавнего времени еще и «облачных») нужна высокая скорость реакции на запросы в используемых системах управления бизнесом.

Значит, высокоскоростной Интернет - это насущная необходимость, а не прихоть (как для «юзеров», так и для компаний). «Граница» же, с которой начинается высокоскоростной Интернет, на сегодняшний день, по мнению специалистов, проходит на уровне 10 Мб/c.

«Оптика» вытесняет «медь»

Всемирная компьютерная сеть начала развиваться на базе существующих телефонных линий с использованием технологий xDSL. Самая «продвинутая» разновидность этого «медного» семейства — модемная технология ADSL2+ обеспечивает скорость входящего потока 24 Мб/с (исходящего — 1,2 Мб/с). В настоящее время она является безусловным лидером по количеству подключений во всех странах мира. Однако «медные» линии связи, проложенные десятки лет назад, устаревают как физически, так и морально и постепенно заменяются оптическими сетями FTTx, использование которых позволяет на два порядка повысить скорость обмена информацией в Интернете. А в недалекой перспективе - еще больше.

В последнее пятилетие процесс замены медных кабельных трасс на оптические нарастает и, по расчетам аналитиков, еще через пять лет соотношение «оптика/медь» в телекоммуникациях кардинально изменится в пользу «оптики».

Архитектура FTTx (Fiber to the x) представляет собой отрезок оптоволоконной линии связи, подключенный с одной стороны к приемопередающей станции OLT (Optical Line Terminal - оптический линейный терминал), установленной у оператора, а с другой - к приемопередающим модулям абонентов - ONT (Optical Network Terminal) или ONU (Optical Network Unit) .

ONT - терминал индивидуального пользования (его также называют оптическим модемом), устанавливаемое в квартире. ONU - предназначено для установки в распределительном шкафу многоквартирного дома и имеет несколько портов для подключения компьютеров, телевизоров, телефонов, находящихся в соседних квартирах.

ONT и ONU преобразуют оптические сигналы, поступившие от OLT, в электрические (направляемые, например, в компьютеры, телевизоры, телефоны), а также выполняют обратное преобразование электрических сигналов, поступивших от терминалов пользователей, в оптические, которые отправляются в OLT.

Если в отрезок оптической линии внедрить сплиттеры (пассивные разделители сигнала, поступающего от OLT) и к их выходам подключить ONT, то такой переход от одноволоконной структуры FTTx к древовидной приведет к образованию пассивной оптической сети - PON (Passive Optical Network).

Работа PON состоит в организации множественного доступа через одно оптоволокно посредством временного мультиплексирования (Time Division Multiplexing Access - TDMA) и частотного разделения трактов приема и передачи (Wavelength-Division Multiplexing - WDM). Мультиплексоры WDM, работающие в составе OLT и ONT, разделяют прямой (входящий) и обратные (исходящие) сигналы, транслируемые на разных длинах волн (прямой - 1,49 мкм, обратный - 1,31 мкм). К этим потокам может быть добавлен сигнал кабельного телевидения, передаваемый на длине волны 1,55 мкм.

Первые ростки технологий PON появились около 15 лет назад, и за прошедшее время Международным союзом электросвязи (МЭС) выпущено пять стандартов передачи данных по оптоволокну. Активное оборудование, выпущенное в соответствии с требованиями этих стандартов, обеспечивает скорости от 155 Мб/с до 2488 Мб/с. Об особенностях этих стандартов будет рассказано ниже, а пока что подчеркнем, что общими для всех разновидностей технологий PON достоинствами являются возможности простого наращивания абонентской базы, ее обслуживания и модернизации, а также низкие (по сравнению с «медными» технологиями) эксплуатационные затраты.

GPON: движущая сила стандарта

Первый стандарт семейства PON - APON (ATM PON) был утвержден МЭС в конце 1998 года и уже в следующем году американские и японские операторы связи приступили к строительству пассивных оптических линий. Передача данных по этому стандарту осуществляется на базе протокола ATM, описывающего способ коммутации и мультиплексирования, основанный на передаче данных в виде ячеек фиксированного размера (ячеек ATM). Скорость передачи данных - 155 Мб/с.

Внесение в APON новых технологий, в частности, динамического назначения полосы в зависимости от приложений, поддержки протоколов SDH, FE, GE, SDI PAL, El, E/FE и телефонии, обеспечило дополнительную функциональность в областях трансляции речи, разнообразного видеоконтента и телевещания (первое появление в PON третьей длины волны). Что и обусловило утверждение «дочернего» стандарта APON - BPON (Broadband PON). При этом скорость передачи данных повысилась до 622 Мб/с.

Следующим «звеном в цепочке» APON - BPON стал стандарт GPON (Gigabit- capable Passive Optical Network) , реализация которого обеспечивает работу сети как в симметричном, так и в асимметричном режимах. Чаще используется второй режим, при котором скорость передачи данных в прямом потоке достигает 2,488 Гб/с, а в обратном - 1,244 Гб/с (обычно эти числа округляют и говорят о 2,5 Гб/с и 1,25 Гб/с).

Обычно к оптическому модему (ONT) сети стандарта GPON домашний ПК подключается либо по витой паре, либо по беспроводной связи (Wi-Fi). В ONT также есть порты для подключения телевизора и VoIP-телефона.

Базовым протоколом в технологии GPON стал GFP (Generic Framing Protocol), хотя используются также рекомендации TDMA, SDH, Ethernet, ATM.

Параллельно с совершенствованием PON-технологий в мире происходило развитие оптических сетей Ethernet и достижения этой коммуникационной «ветви» в области высокоскоростной передачи данных были использованы в стандарте EPON (Ethernet PON), который был разработан на базе протокола MPCP (Multi-Point Control Protocol), осуществляющего управление множеством узлов. А его улучшенная версия - GEPON (Gigabit EPON) по своим характеристикам и возможностям сегодня уступает только безусловному лидеру PON-технологий - GPON.

Что «бросается в глаза» в приведенном мини-обзоре технологий, используемых в пассивных оптических сетях? - То, что различия в их функциональности обусловлены главным образом тем, какие протоколы передачи данных положены в основу стандартов.

GPON и GEPON: простая арифметика

Если известны числовые показатели (или даже описания), выражающие какие-либо характеристики объектов, которые нужно сравнить, то такое сравнение произвести довольно просто, размещая соответствующие числа в строку или в столбик. И сразу же будет видно, «кто кого лучше». Проведем такое сравнение GPON и GEPON.

Итак, скорость передачи в прямом потоке у GPON - 2,5 Гб/с, а у GEPON - 1,25 Гб/с.

Максимальное число абонентских узлов на одно волокно у GPON - 64, а у GEPON - 16, что обуславливает более низкую стоимость порта на одного абонента в оптическом терминале оператора, произведенном по стандарту GPON, и значительно меньшее потребление электроэнергии станционным оборудованием, чем при использовании операторского оборудования стандарта GEPON.

Загруженность полосы пропускания по технологии GPON - не менее 93%, а по GEPON - не более 60%. Это различие обусловлено тем, что в активном оборудовании GPON, используется технология фрагментации кадров GEM (GTC Encapsulation Method), повышающая эффективность использования полосы пропускания. В технологии же GEPON такого инструмента нет.

Вот и вся «простая арифметика», объясняющая популярность GPON.

GPON: кабели внутридомовой разводки

Сеть GPON состоит из магистральных и распределительных линий связи. Протяженность магистральных трасс GPON в настоящее время достигает 20 км (в ближайшие годы разработчики технологии GPON обещают увеличить максимальную длину магистрального оптоволокна до 60 км). Магистральные участки прокладываются (подробнее о прокладке оптоволоконного кабеля ) с использованием традиционных методов воздушной или подземной прокладки оптических кабелей с защитной оболочкой, которая обеспечивает долговечность эксплуатации кабельной линии в условиях повышенной влажности и перепада температур.

Для распределительной инфраструктуры GPON, создаваемой, например, в пределах многоквартирного дома, применяются дроп- и райзер-кабели. Особенностью «этажных» дроп-кабелей, предназначенных для ответвления оптической линии от подвесного распределительного кабеля, является предоставляемая их конструкцией возможность «гибкой» трассировки с малыми радиусами изгиба.

Райзер-кабели, применяемые для вертикальной межэтажной разводки, содержат 6-12 оптических волокон, которые легко укладываются в кассетах, а для их сварки требуется существенно меньшее время, чем при сварке оптических волокон других видов кабелей.

GPON: скорость эволюции нарастает

Преимущества стандарта GPON по сравнению с другими разновидностями технологий PON были неоспоримы уже с момента его утверждения в 2003 году. Однако к 2010 году в России пользователей ШПД на основе GPON «набралось», по данным компании J’son & Partners Consulting, всего 80 тысяч. Основным барьером к большему росту, как это почти всегда случается с продуктом, появившимся на рынке, была высокая цена активного оптического оборудования. В последние несколько лет цены на станционные приемопередатчики и абонентские оптические модемы заметно снизились, благодаря чему к началу 2017 года (по прогнозам аналитиков той же компании) количество российских пользователей GPON приблизится к 6 млн, то есть за семилетку увеличится почти в 75 раз!