Технология GEPON

В данном материале пойдет речь о технологии и оборудовании для организации пассивных оптических сетей - Passive Optical Network, PON. Основными отличиями PON от классических оптических каналов связи являются использование для агрегации трафика пассивного оборудования - оптических сплиттеров - и высокая плотность портов.

Не секрет, что требования потребителей к скорости доставки информации из Интернет растут по экспоненте. Сегодня в крупных городах 10 Мбит/с являются совершенно обычным делом. Причины этого процесса остаются неизменными уже давно - передача голоса и видео, мультимедиа, телевидение (в последнее время также и в версии высокого разрешения). Только вот битрейты постоянно возрастают.

Существенную часть затрат любого провайдерского проекта несет кабельная инфраструктура. Причем здесь учитывается не только стоимость кабеля, но и его прокладки, которая в случае работы в уже существующей инфраструктуре может быть очень велика. И конечно хочется чтобы вложения работали долго, не требовали частых обновлений и имели хороший запас по нужным параметрам. С этой точки зрения оптические каналы связи сегодня это наиболее производительный и «дальнобойный» способ обеспечения сетевого соединения устройств. При этом классическая архитектура предполагает топологию «точка-точка», когда каждая линия имеет свои выделенные порты с каждой стороны, а при необходимости создания «ответвлений» требуется установка активного оборудования в узле. Так что наиболее удачно она может использоваться для одиночных линий большой протяженности.

Однако в некоторых ситуациях более удобной может оказаться древовидная топология, которая интересна с точки зрения масштабируемости и сниженной общей длины прокладываемых кабелей. Как раз для подобных проектов и подходит PON. В России сети этого типа появилась уже достаточно давно, более пяти лет назад.

А рост числа подключенных пользователей и старт первых российских проектов класса волокно в каждый дом (Fiber To The Home, FTTH), основанных на PON, показывает, что технология прижилась и у нас.

Структура сети PON

Сеть PON состоит из нескольких элементов - коммутатора на узле связи, линий связи с пассивными сплиттерами в узлах сети и модемов на стороне абонентов. К каждому модему поступают все пакеты от коммутатора, а во время передачи используется временное мультиплексирование кадров.

Передача данных в прямом канале

Передача данных в обрантом канале

Компания ZyXEL предлагает сегодня оборудование стандарта EPON (IEEE 802.3ah), называемого также GEPON.

В настоящий момент оборудование участвует в нескольких проектах, а также в тестированиях у провайдеров по всей России. Именно о нем и пойдет дальше речь. Отметим что другие стандарты рассматриваемого типа сетей отличаются скоростными и другими техническими характеристиками.

Коммутатор позволяет по одному волокну (одному порту) подключить до 32 или даже 64 абонентов. Общая скорость передачи данных (которая делится между абонентами) составляет 1,25 Гбит/с. Дальнейшее развитие EPON уже в ближайшие годы предлагает также переход на скорости 10/1 Гигабит/с и 10/10 Гигабит/с. В следующем году ожидается принятие рабочей версии стандарта 10G EPON, а уже в 2010 году могут стартовать первые пилотные проекты.

C задержкой в два-три года планируется переход на 10-гигабитные скорости и технологии GPON.

Для приема и передачи используются лазеры с разной длиной волны - 1490 нм для передачи и 1310 для приема. При необходимости возможно добавление в канал и аналоговых кабельных телевизионных каналов (100 и более), которые модулируются лазером на 1550 нм. В зависимости от конкретной схемы сети и использованного оборудования, общая протяженность канала может составлять до 20 км.

Мультисервисная сеть на базе технологии GEPON

Кабель прокладывается от порта коммутатора в виде дерева. Сплиттеры, устанавливаемые в узлах, чрезвычайно неприхотливы - не требуют электропитания, настройки и управления, термошкафов, недороги и очень компактны. Это позволяет размещать их, например, в уже имеющихся телефонных распределительных шкафах.

Сплиттер

Простейшие оконечные устройства представляют собой конвертеры оптика-кабель со встроенным фильтром MAC-адресов. В случае использования телевидения, в модем устанавливается еще один приемник, а на телевизор выводится обычный высокочастный кабель.

Для защиты информации возможно использование шифрования (AES128) всех передаваемых пакетов. Технология не допускает прямого общения отдельных абонентов, находящихся на одном порту коммутатора - данные от одного абонента могут попасть к другому только через GEPON-коммутатор, который ретранслирует потоки данных восходящего потока на длине волны 1310 нм в нисходящий поток на длине 1490 нм. Дополнительным плюсом с точки зрения безопасности является использование на линии исключительно пассивного оборудования, затрудняющего перехват.

Из положительных сторон PON нужно отметить:

• 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 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.

Оборудование

Линейка продуктов GEPON у ZyXEL состоит из трех коммутаторов и трех модемов. Младшая модель коммутатора - - имеет восемь портов GEPON и восемь соответствующих им Gigabit Ethernet (обратите внимание, что именно гигабитных, устройства с меньшей скоростью к ним подключить нельзя). К каждому оптическому порту можно подключить до 32-х модемов в итоге получив 256 абонентов на устройство. Все коннекторы расположены на лицевой стороне устройства - 8xPON, 8xGigabit, консольный, 10/100BaseT внесетевого управления и питание. Здесь же есть и кнопка сброса устройства. Все порты имеют набор индикаторов для определения текущего статуса. У есть встроенный гигабитный L2+ коммутатор (неблокируемая коммутация с пропускной способностью 24 Гбит/с, скорость коммутации кадров 17,8 млн. пак/с) и четыре совмещенных порта 1000Base-T/SFP. Такой вариант можно использовать для резервирования канала - при одновременном подключении двух разъемов (SC и RJ45) работает оптика, а в случае аварии в оптическом канале происходит автоматическое переключение на медь. Питание и консольный порт у этой модификации находятся на задней панели. Данные модели выполнены в стандартном 1U корпусе и рекомендуются для использования в быстрорастущих сетях. Самой производительной моделью является модульный . В его 4,5U корпусе предусмотрено место для установки до шестнадцати OLC-2301. Каждый такой линейный модуль имеет порт GEPON и совмещенный порт 1000Base-T/SFP. В шасси также устанавливается управляющий модуль и блок питания с двойным резервированием. Линейный модули допускают горячую замену, что положительно сказывается на удобстве обслуживания сети и надежности предоставления услуг. Максимально OLT-2300 может поддерживать 512 абонентов. Все оптические модули коммутаторов рассчитаны на дальность работы 20 км.

OLT-1308

Последние обновления прошивок моделей OLT-1308/OLT-1308H позволяют работать на одном канале не 32, а 64 абонентам, что существенно снижает стоимость одного подключения. Для OLC-2301 такой возможности пока нет.

Шасси OLT-2300

Все GEPON-коммутаторы поддерживают протоколы STP/RSTP и механизмы приоритезации трафика и организации виртуальных сетей (включая Port Based и 802.1Q). Эффективность многоадресных рассылок обеспечивается поддержкой IGMP v.2, IGMP proxy, IGMP snooping и MVR. Для управления предусмотрены порты RS-232 и 10/100Base-TX. Настраивать коммутаторы можно через Web-интерфейс (поддерживается SSL, предусмотрена установка до пяти аккаунтов, примеры скриншотов - , , ), telnet, SSH, FTP или консольный порт. Номера портов всех сервисов можно изменить. Возможно ограничение доступа по IP-адресам. Web-интерфейс имеет встроенную систему помощи.

Устройство автоматически находят все подключенные абонентские модемы и позволяет назначить им специфические профили. Они включают в себя настройки скорости, фильтрации, VLAN, приоритетов и другие параметры. Допускается использование протокола аутентификации 802.1x.

Коммутаторы также позволяют следить за физическим состоянием - проверяются температуры, скорости вращения вентиляторов, напряжения. Для больших сетей будет полезной поддержка коммутаторами проколола SNMP и совместимость с EMS системой управления NetAtlas. Кроме того, возможно объединение устройство в кластеры для общего управления.

В настоящий момент моделей со встроенными инжекторами КТВ у ZyXEL нет. Впрочем, для микширования сигнала ТВ в оптический канал можно использовать внешние сплиттеры и медиаконвертеры коаксиал/оптика.

ONU-631HA

Первой моделью абонентского GEPON-модема является . Он работает в режиме моста, прост в обслуживании и управляется исключительно со стороны провайдера по специальному протоколу. Для пользователя он предлагает стандартный порт Gigabit Ethernet. Предусмотрено две модификации модемов - с индексами -11 и -12. Первая работает на расстояниях до 10 км, а вторая - до 20 км. Корпус выполнен из темного пластика, на передней панели есть несколько индикаторов (питание, PON, LAN, скорость LAN, дуплекс). На задней стороне расположены два сетевых порта (оптический и медный) и вход блока питания (12 В 1,5 А). Данная модель позиционируется для подключения корпоративных абонентов и выносов операторской сети.

ONU-634HA

Вторая модель более интересна для подключения домашних пользователей - имеет встроенный централизованно управляемый 4-портовый коммутатор с привязкой VLAN 802.1Q к портам Fast Ethernet. Как и 631-й она полностью настраивается со стороны провайдера, что сокращает затраты на обслуживание. Также сейчас существуют семплы ONU-634FA - четыре сетевых порта и выход кабельного телевидения, позволяющий напрямую подключить к GEPON-модему обычный телевизор.

ONU-634FA

Для построения сети также потребуются сплиттеры (примерная стоимость - от 400 руб за 1×2 до 4000 руб за 1×8, существуют и модели 1×32), оптический одномодовый кабель (стоимость сравнялась с ценой кабеля UTP: цены на одволоконный кабель начинаются с 7-8 рублей за метр) и коннекторы (от 100&ndsah;140 рублей за одно соединение).

Тестирование описанного оборудования в составе коммутатора OLT-1308 и модемов ONU-631A проводилось на тестовой площадке компании ZyXEL с использованием тестового пакета Ixia Chariot. Результаты при одновременной работе одного, двух и трех клиентов приводятся в таблице (пакеты максимального размера, Мбит/с). Модемы подключались к одному из портов коммутатора через один сплиттер. Видно, что в случае максимальной нагрузки, скорости равномерно распределяются по всем клиентам. Отметим и высокую эффективность передачи данных, включая режим работы нескольких клинетов - суммарная скорость практически совпадает с максимально возможной.

В целом можно отметить, что технология не сложна в настройке и эксплуатации и работает согласно спецификациям. Скорости соответствуют знакомым по медным гигабитным сетям.

Выводы

Технология GEPON может успешно применяться для организации оптических каналов каналов связи до абонента и особенно эффективна в случае наличия ограничений на прокладку кабелей и установку активного оборудования на линии. Эффективность данного решения зависит от многих факторов и однозначно сказать, что это лучший вариант конечно нельзя, все определяется конкретными требованиями заказчика. Тем не менее, произведенные оценки позволяют сделать вывод, что уже сегодня в некоторых случаях себестоимость подключения по оптике домашних абонентов может не превышать 500 долларов.

Что касается описанного оборудования, то компания ZyXEL предлагает сегодня полную линейку GEPON-устройств, позволяющую создавать оптические сети любого масштаба со всеми необходимыми системами управления и технологиями повышения надежности.

xPON - это пассивная оптическая сеть, обеспечивающая многофункциональный широкополосный доступ в Интернет с качественным и надежным соединением на беспрецедентно высоких скоростях - до 2400 Мбит/с. По одному оптоволоконному кабелю, проведенному непосредственно в квартиру, абонент получает услуги передачи данных и телефонии с гарантированным качеством обслуживания.

На сегодняшний день xPON - самая прогрессивная и перспективная технология доступа в Интернет, способная обеспечить стремительно растущие потребности в скорости обмена информацией. xPON не только полностью отвечает современным требованиям, но и обладает ресурсами и потенциалом для обеспечения развития технологий связи в будущем.

Преимущества xPON

• Новый стандарт скоростей доступа в Интернет - от 25 Мбит/с до 2400 Мбит/с.
  • загрузка данных из Интернета - в 25 раз быстрее максимально возможной на ADSL;
  • выгрузка данных в Интернет - в 100 раз быстрее, скорость обратного канала до 500 Мбит/с.

• Высокое качество соединения без обрывов и помех.
• Предоставление всего ресурса оптического кабеля одному абоненту.
• Мультисервисный пакет услуг, подключаемых по одному кабелю: Интернет, Домашний телефон и Домашнее ТВ (с поддержкой HD).
• Единый счет для оплаты всех услуг.
• Возможность оплаты в кредит по системе «Плати потом».

Как работает xPON

Обеспечение доступа в Интернет по технологии xPON 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.

Технология xPON предусматривает прокладку оптоволоконного кабеля непосредственно в дом 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 xPON абоненту 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.

Перспективы развития

Сегодня с уверенностью можно сказать, что технология xPON 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. Видеонаблюдение, телеметрия, охранно-тревожная сигнализация и другие услуги с помощью технологии xPON становятся доступны для абонентов. Ресурсы технологии позволяют говорить о перспективах разработки и внедрения множества других услуг для лучшего качества жизни.

xPON в России и в мире

xPON 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.

Что такое GPON и как подключают абонентов

Так как потребности пользователей Интернета и цифровых технологий растут с каждым днем, западные провайдеры задумались - «Как можно предоставить абонентам высокоскоростной, практичный и недорогой в обслуживании, способ передачи цифровых данных?» И придумали GPON. Технология «PON» - пассивные оптические сети, «G» - гигабитные. Пассивные они потому, что на участке от АТС до абонента не используется никакого активного оборудования - индивидуальное оптическое волокно тянется прямо до дома клиента. За счет этого достигается невиданная ранее пропускная способность канала и, как следствие, возможность подключить несколько услуг по одной линии - телефон, телевидение, Интернет.

Если в Вашем поселке уже построена оптическая распределительная сеть, то у Вас есть возможность получить полностью оптоволоконную линию связи от оператора связи до абонента. Разумеется, если в кабеле еще остались свободные волокона. Вы делаете заявку, мы проверяем техническую возможность подключения и согласуем с Вами время монтажа. Сразу скажем, что в среднем на подключение уходит 2 дня. В первый день выполняются работы, связанные с оптикой - т.е. оптическое волокно вводится прямо в дом, устанавливается оптическая розетка, проверяется качество сигнала в линии. Все это занимает около 2х часов. На второ й день приезжает представитель компании - оператора связи, привозит необходимое оборудование и договор на оказание услуг связи. В некоторых поселках все операции возможно выполнить за один день.

Итак, Вам назначили монтаж, и вы стали обладателем маленькой оптической розетки, закрепленной на стене с внутренней стороны дома. И не обязательно - дома. По желанию абонента оптическую розетку мы можем установить и в техническом помещении.

В качестве устройства, которое будет преобразовывать оптоволоконный интерфейс в Ethernet-интерфейс, выступает оптический терминал - ONT. В зависимости от модификации, ONT может иметь функционал от минимального, до полноценного роутера, с возможность подключения WiFi, IPTV и телефонии. Терминал устанавливается в доме либо техническом помещении абонента, и подключается к сети 220в.

Как правило, ONT монтируют рядом с отверстием, куда затянули оптику, чтобы протяженность волокна по квартире была как можно меньше. Почему нельзя протянуть оптоволокно в глубь дома? Все просто - тонкий «проводок» крайне хрупок, чувствителен к различным изгибам, перегибам, давлению. От всех вышеперечисленных процедур оптоволокно просто ломается, сигнал в линии пропадает. Восстановление же волокна и/или его замена - очень трудоемкий процесс.

Связь между ONT и компьютером, а также между ONT и STB (если подключена услуга IPTV) осуществляется при помощи медного кабеля - UTP (витая пара).

Инсталляторы настраивают ONT и проверяют доступ в Сеть. Если никаких технический неполадок не возникает, абонент подписывает монтажникам договор (они привозят его с собой, если заявка на подключение оформлялась дистанционно) и наряды на установку.

Плюсы и минусы технологии GPON

Плюсы:

• Оптика проводится в квартиру абонента, соответственно, получается большая пропускная способность канала и, как следствие, возможность подключения нескольких услуг с одного абонентского устройства (телевидение, телефон, Интернет);
• Нет промежуточного активного оборудования на участке от АТС до абонента. Поэтому, если выключится электричество, хоть во всем поселке, а у вас есть альтернативный источник питания для оптического терминала и компьютера (как вариант - заряженный ноутбук или планшет), вы сможете пользоваться Интернетом без каких-либо проблем;
• Так как никакого электрического напряжения в оптике нет, то и воздействие влаги для волокна не страшно (конечно, в пределах разумного). А для абонентов нет опасности получить удар электрическим током.

Минусы:

• Волокно очень чувствительно к изгибам, поэтому не рекомендуется протягивать его по дому и укладывать в плинтуса. Даже если волокно не сломается при большом загибе, уровень сигнала сильно ухудшится, что приведет к снижению качества работы предоставляемых услуг

Постоянное развитие технологий позволяет подключать в квартиры интернет на все более высоких скоростях. Одним из способов такого подключения является технология Gpon, которая предлагается и компанией Ростелеком.

Gpon – общее описание работы

Пассивные оптические технологии (Pon) появились не очень давно, но уверенно вытесняют традиционные способы организации доступа в интернет, работающих по медным кабелям. Оптический кабель имеет огромные преимущества перед медным кабелем:

Префикс «G» предполагает, что подключение осуществляется на гигабитной скорости. Пассивной данная технология называется потому, что между узлом провайдера и конечным потребителем нет никакого активного сетевого оборудования, и оптика прокладывается непосредственно в квартиру клиента.

Никакого оборудования и не требуется, ведь длина оптического кабеля без дополнительного усиления сигнала до 20 км, а в ближайшее время ведутся разработки по увеличению магистрали до 60 км.

Подключение может осуществляться в синхронном и асинхронном режимах. Обычно провайдеры отдают предпочтение асинхронному режиму. Максимальная скорость ограничивается 2,5 Гб/с на прием, и 1,25 Гб/с на передачу информации.

Принцип подключения к Ростелеком

Для того, чтобы подключиться будущему абоненту необходимо обратиться в ближайший офис Ростелеком и оставить заявку. Подключить можно одну или несколько услуг на выбор:

• Интернет;
• Городская (стационарная) телефония;
• IP телевидение.

Любое подключение к провайдеру по проводам требует дополнительных затрат.

Те клиенты, которые ранее уже были подключены к Ростелекому по технологии ADSL, знают это на собственном опыте, новым абонентам об этом будет сказано при подаче заявки.

Основными трудностями является монтаж кабеля, который в силу специфических качеств не желательно сильно изгибать, поэтому обычно все оборудование устанавливается в прихожей. К оборудованию относят специальный ONT маршрутизатор, предназначенный для работы в оптоволоконных сетях, который можно арендовать непосредственно у провайдера или же купить самостоятельно. Желательно, чтобы в прихожей была смонтирована электрическая розетка. Подключение конечных устройств производится по обычной витой паре Ethernet, или через WiFi.

Схема сети Gpon предоставленная провайдером Ростелеком.

После того, как будут согласованы с клиентом технические вопросы, приобретен роутер, заключается договор на обслуживание. Производится монтаж и прокладка кабеля, и настройка маршрутизатора.

Настройка оборудования для подключения

Если маршрутизатор приобретается или арендуется у Ростелеком, то первоначальная настройка его производится при монтаже непосредственно работниками Ростелеком. В тех случаях, когда абонент занимается покупкой роутера сам или у него уже есть оборудование, то варианты конфигурации могут различаться в зависимости от модели и производителя сетевого оборудования, а также от его возможностей. В интернете можно найти достаточно информации с пошаговыми инструкциями, по которым можно провести настройку самостоятельно.

Ростелеком предлагает своим клиентам несколько моделей ONT устройств, одно из которых G PON ONT RFT620. Это довольно удачная и универсальная модель, которая позволяет подключить к LAN до 4-х устройств, и неограниченное количество по беспроводной технологии, есть возможность просмотра потокового телевидения, и подключения до 2-х стационарных телефонов.

Все настройки осуществляются через веб конфигуратор. Для этого нужно набрать в браузере адрес «192.168.1.254 », и ввести имя и пароль пользователя: user/user. Никаких настроек интернета вбивать не нужно, это уже сделано провайдером. Необходимо просто настроить домашнюю сеть под свои нужды:

• включить беспроводной модуль WiFi;
• изменить настройки безопасности;
• установить статические или динамические IP адреса и пр.

Услуги и пакеты

Компания Ростелеком предлагает своим клиентам множество различных вариантов и пакетов услуг, самыми популярными из которых являются следующие:

• домашний интернет по оптоволоконной линии с выбором скорости подключения;
• интерактивное телевидение с более, чем 160-ю каналами;
• домашний стационарный телефон, с возможностью выбора тарифа на звонки;
• мобильная телефония;
• аренда ONT маршрутизатора по низкой цене.

Все эти услуги можно выбирать отдельно или комбинировать в пакеты. От выбора будет зависеть и месячная абонентская плата. Компания проводит постоянные акции и скидки, информацию о которых можно найти на их портале. Так же для каждого региона отдельно цена на услуги отличается.

Плюсы и минусы подключения по технологии Gpon

Подключение по GPON, как и любым другим способом имеет свои положительные и отрицательные стороны. К положительным можно отнести следующие:

• Кабель протягивается непосредственно между АТС провайдера и в квартиру пользователя, т.е. отсутствуют промежуточные узлы, что значительно повышает скорость передачи информации и стабильность сигнала.
• Сигнал в оптоволоконном кабеле передается не электрическими, а световыми импульсами. Это означает, что вообще нет никакой опасности получить травму от удара током.
• Возможность подключить сразу несколько услуг, через одно ONT устройство.

Есть, конечно, и недостатки в таком способе подключения:

• Оптический провод сильно боится резких перегибов, а это говорит о том, что сложно будет подвести его по квартире в дальние комнаты. Так же на кабель не рекомендуется ставить мебель и другие тяжелые объекты.
• Хотя в кабеле и нет ничего ценного для продажи, магистральные линии и разводка в подъездах постоянно подвергаются угрозам со стороны вандалов.
• По кабелю не передается электричество, поэтому и со стороны животных к нему присутствует повышенный интерес. Желательно прятать его в короба.

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.

Нам задают все больше вопросов о реализации, принципах работы этой сети и так далее.

Поэтому в ближайшее время мы опубликуем цикл статей о технологии PON, более подробно разбирающих эти нюансы. И начнем с основного: что это, чем хороши сети PON, и почему украинские поставщики, в основном, предлагают оборудование GEPON, а не GPON или EPON?

Что такое PON-технология?

Оптическое волокно предоставляет возможность передавать данные большого объема и с большой скоростью, в том числе такие требовательные к стабильности сигнала, как голос и видео. И это хорошо. Но оптический кабель стоит дорого, и выделять для каждого абонента отдельное волокно - непосильные траты для большинства провайдеров. И это плохо. Мало того, многие абоненты не используют весь потенциал выделенного оптоволокна, и большая его часть "простаивает".

Поэтому была разработана PON-технология - для максимально эффективного и экономного использования возможностей оптоволоконной сети. Основным преимуществом Passive optical network является организация подключения нескольких десятков абонентов к сети по ОДНОМУ оптоволокну . Реализовано это с помощью разделения передачи пакетов во времени (протоколы TDM и TDMA), а также разделения приема и передачи данных в разных волновых диапазонах.

Виды PON. Что выбрать: GEPON или GPON?

О прародителях современной PON - технологиях APON и BPON - уже нет смысла даже говорить. Низкая поддерживаемая скорость вкупе с довольно высокой ценой развертывания сети на их основе, - причина их ухода в прошлое. То же касается EPON, с ее 100 Мб/сек.

Украинскому провайдеру остается выбрать между GEPON и GPON . Несмотря на похожие названия и высокую скорость, это разные стандарты. Картинка ниже это иллюстрирует: если в GEPON пакеты данных передаются без особых изменений, то в GPON это происходит сложнее, с двойной "упаковкой" в кадры GEM и GTC. Кроме того, в GPON используются ATM-ячейки, которых нет в GEPON.

GPON поддерживает скорость в 2.5 Гбит, предлагает эффективную передачу TDMA-трафика и имеет несколько других преимуществ. Но все они перечеркиваются стоимостью оборудования (гораздо выше, чем в GEPON) и более сложной его настройкой. Лишь небольшой сегмент провайдеров, обслуживающий крупных серьезных клиентов или строящий огромные разветвленные сети, может позволить себе такую сеть.

Большинство украинских телекоммуникационных компаний выбирают GEPON:

• пропускная способность такой сети отвечает стандартным современным требованиям (1 Гбит);
• оборудование для GEPON дешевле , чем для GPON и легче настраивается;
• по количеству подключаемых абонентов на 1 порт OLT (64) и максимальному радиусу сети (20 км) GEPON не уступает GPON.

Существует также технология 10GEPON, которая обещает скорость в 10 ГБит, но ее разработки все еще ведутся (с 2009 года).

Где можно протянуть PON (GEPON)?

Сети на основе PON-технологии универсальны. Они могут использоваться даже в тех условиях, когда невыгодно или нереализуемо организовать обычную оптоволоконную FTTH сеть или пробросить Wi-Fi линки.

Возьмем, к примеру, стандартную сеть на основе оптики, когда для каждого абонента выделяется отдельное волокно. Мы уже обсудили выше, что это невыгодно из-за стоимости самого кабеля. Добавьте к этому непременный атрибут такой сети - активное оборудование. Необходимо:

• Купить свитчи и поставить в каждое место доступа, плюс предусмотреть более мощный коммутатор на агрегацию. Цена на свитчи (даже самые непритязательные) на несколько десятков абонентов начинается где-то от 400 долларов.
• Оснастить SFP-модулями (они обычно не идут в комплекте к коммутаторам), медиаконвертерами и т. п.
• Где-то разместить, и это "где-то" должно быть теплым сухим помещением.
• Защитить от вандалов и воров (монтажный запирающийся шкаф или бокс).
• Позаботиться об электропитании и о резервном питании (или UPS), на случай отключения электроэнергии.
• Обеспечить настройку, мониторинг и сопровождение всего активного оборудования.

И если в условиях городской застройки это все хоть как-то реализуемо, то в частном секторе - маловероятно.

Для частного сектора отличное решение - Wi-Fi сети. Но здесь тоже могут быть камни преткновения: плотно "заселенный" эфир, отсутствие прямой видимости и тому подобное, когда выходом становится GEPON.

И кабельное телевидение в придачу

Подключение интернета по PON-технологии, помимо экономии на стоимости оптического волокна, имеет массу преимуществ:

Закупка активного оборудования сводится к минимуму. Фактически, вам нужно приобрести лишь одну головную станцию - OLT и абонентские терминалы-модемы (ONU). Причем цена последних может быть компенсирована абонентом в стоимости подключения.

Настройка и администрирование необходима будет только для OLT.

На всей протяженности GEPON используются только пассивные элементы - сплиттеры, которые не нуждаются в подаче питания и отапливаемом помещении.

В PON эффективно используется пропускная способность сети. Так как она является общей, то при бездействии одного или нескольких абонентов и снижении нагрузки на канал скорость возрастает у всех . Также пропорционально она и падает, однако ресурсов пропускной способности вполне достаточно даже при самой большой загрузке. Если мы поделим гигабит на 64 подключенных абонента (максимум), то каждому получается минимум 16 Мбит !

И дополнительный бонус - на основе GEPON можно предоставлять абонентам кабельное телевидение, используя ту же сетевую инфраструктуру. Передача данных ТВ ведется на другой длине волны.