Технология строительства сетей gpon

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Гибадуллин Р.Ф., Никитин А.П., Перухин М.Ю.

На услуги, такие как IP телевидение (IPTV) и просмотр высококачественного видео через Интернет, требуется высокая пропускная способность Интернет канала. В технологиях ADSL, XDSL есть некоторые ограничение по длине кабеля и пропускной способности канала. В статье предлагается использование оптического кабеля (FTTx) для решения этой проблемы. Также рассматривается Gigabit PON и дается анализ сетевой архитектуры, механизмов передачи и бюджета мощности в системах GPON . Целью работы является анализ построения сети на основе технологии GPON .

Похожие темы научных работ по компьютерным и информационным наукам , автор научной работы — Гибадуллин Р.Ф., Никитин А.П., Перухин М.Ю.

Текст научной работы на тему «Построение сети на основе технологии gpon»

Р. Ф. Гибадуллин, А. П. Никитин, М. Ю. Перухин

ПОСТРОЕНИЕ СЕТИ НА ОСНОВЕ ТЕХНОЛОГИИ GPON

Навивная технология для строительства сетей FTTH в частном секторе

Ключевые слова: сети передачи данных, PON,GPON.

На услуги, такие как IP телевидение (IPTV) и просмотр высококачественного видео через Интернет, требуется высокая пропускная способность Интернет канала. В технологиях ADSL, XDSL есть некоторые ограничение по длине кабеля и пропускной способности канала. В статье предлагается использование оптического кабеля (FTTx) для решения этой проблемы. Также рассматривается Gigabit PON и дается анализ сетевой архитектуры, механизмов передачи и бюджета мощности в системах GPON. Целью работы является анализ построения сети на основе технологии GPON.

Keywords: data network, PON, GPON.

For services such as IP television (IPTV) and view high-quality video over the Internet it is required high bandwidth Internet channel capacity. There are some limitation on the length of the cable and bandwidth in the technology aADSL, XDSL. It is proposed to use an optical cable (FTTx) to solve this problem. This article discusses the Gigabit PON and analyzes network architecture, power budget and transmission mechanisms in the GPON system.

Технология пассивных оптических сетей (PONs, Passive Optical Networks) начинает свое развитие с 1995 г., когда группа из семи компаний (British Telecom, France Telecom, Deutsche Telecom, NTT, KPN, Telefonica и Telecom Italia) основала консорциум (FSAN, Full Service Access Network). Целью организации является разработка основ для стандартизации технологии PON и активное выведение ее на рынок для Ethernet и IP-трафика.

У исследовательской группы 15 ITU-T появилась серия базовых рекомендаций, которые более подробно обсуждаются ниже.

G.984.1 — это документ, в котором описана архитектура, а также изложены основные эксплуатационные характеристики и требования к производительности GPON-систем. В соответствии с G.984.1 при определенных условиях можно осуществлять также передачу информации на дальние расстояния (60 км) и обеспечивать высокую степень разветвления (128 абонентских узлов ONU), что выходит за рамки возможностей PON-систем.

Принцип работы сетей PON

Основы технологии GPON

Оборудование для передачи данных по технологии GPON состоит только из оптической линии, которое ориентировано на OLT (c англ.optical line terminal) и оптические сетевые устройства ONU (с англ. optical network unit) [1]. На рис. 1 показана логическая архитектура сети с вариантами использования различных типа кабелей и оборудования.

Начиная с главного устройств, только одно одно-режимное оптическое волокно проходит через оптический разветвитель (сплиттер), который делит оптическую мощность на n частей. Число разделения оптического сигнала может варьироваться от 2 до 64. При этом дальность передачи сигнала может достигать до 20 км (см. рис. 2).

Стандарты GPON позволяют выбирать различные скорости приёма и передачи данных. Например, на передачу данных от 1,2 Гбит/с и выше 2,4 Гбит/с, на загрузку 1,9 Гбит/с и выше 2,4 Гбит/с.

Диапазон рабочих длин волн 1480-1500 нм для передачи и 1260-1360 нм для приёма данных. В дополнение этого диапазон длин волн 1550-1560 нм может использоваться для распространения видео.

Прямая коррекция ошибок (БЕС) — математический метод обработки сигналов, который кодирует данные таким образом, что ошибки могут быть обнаружены и исправлены. В БЕС избыточная информация передается вместе с исходной информацией.

Количество избыточной информации очень мало и не влияет на работу устройств. БЕС приводит к увеличению бюджета линии связи приблизительно 3-4 дБ (dB). Таким образом, может поддерживаться высокая скорость передачи и большее

расстояние от OLT к ONU, а также большее количество разветвлений на одно дерево PON.

Трафик контейнеры (T-CONT) используются для управления полосой исходящего потока данных в GPON [2]. Контейнеры в первую очередь используется для улучшения пропускной способности исходящего канала. ONU посылает трафик, используя один или несколько контейнеров, которые позволяют реализовать QoS (англ. quality of service — качество обслуживания) для исходящего потока данных.

Есть пять типов контейнеров, которые могут быть назначены для пользователей:

1) гарантирует фиксированное распределение пропускной способности для чувствительного ко времени приложениям (VoIP);

2) гарантирует фиксированное распределение пропускной способности для нечувствительных ко времени приложениям;

3) минимум гарантированной полосы пропускания плюс дополнительные негарантированные;

4) динамическое распределение без какой-либо гарантированной пропускной способности;

5) смешивание все типов.

Динамическое распределение полосы пропускания

Динамическое распределение полосы пропускания (DBA) метод, который позволяет быстро менять полосу пропускания пользователя на основе текущего трафика. DBA контролируется OLT, который распределяет объем полосы пропускания для ONU. Это работает только на передачу данных.

Для того чтобы определить, какой приоритет назначить ONU, OLT должен знать информацию о загруженности контейнеров, которые связаны с ONU. ONU с трафиком передает значение статуса контейнеров, в котором указывается, сколько пакетов осталось в буфере данных.

После того, как OLT получает эту информацию, он может перераспределить приоритет различным ONU в зависимости от загруженности. Когда ONU не передает и не принимает информацию, он переходит в режим ожидания, отправляя пустую ячейку данных, показывая, что его буфер пуст. Это информирует OLT, что приоритет для этого контейнера может быть присваиваться другим контейнерам. Если ONU имеет длинные очереди ожидания в буфере, то OLT может назначить несколько контейнеров к этому ONU.

Основной особенностью GPON является то, что при загрузке, данные передаются всем ONU, и каждый ONU выделяет время, когда данные принадлежат ему (как TDM). Из-за этого, некоторые несанкционированные пользователи могут перепрограммировать свой собственный ONU и перехватить все данные, предназначавшиеся другим ONU, которые подключены к этому OLT. Для передачи GPON использует соединение типа точка-точка поэтому весь трафик защищен от прослушивания. При передаче вся конфиденциальная информация может быть отправлена от-

крытым текстом. Таким образом, в GPON используется рекомендация G.984.3, в котором описывается механизм использование информационной безопасности для того, чтобы пользователям был доступ только к данным, которые предназначенные только для них. При кодировании используется алгоритм шифрования Advanced Encryption Standard (AES) [3]. Его размер равняется 128, 192, и 256 байт, что делает ключи шифрования крайне трудными к лобовой атаке. Ключ может периодически меняться, не нарушая поток информации в целях повышения безопасности [4].

Защита в GPON применяется для повышения надежности функционирования сети доступа. Оно рассматривается в качестве дополнительного механизма, так как его реализация зависит от бюджета компании. Существуют два типа защиты, автоматическое переключение и принудительное. Первый срабатывает при обнаружении неисправности, например, при потери сигнала, потери кадра или ухудшении сигнала. Второй при глобальным изменении, например замена оптического волокн.

Передача данных в GPON

GPON использует GEM (GPON Encapsulation Метод) в качестве способа, который инкапсулирует данные в GPON. Хотя и любой тип данных может инкапсулироваться, фактически это зависит от служебной ситуация. GEM обеспечивает ориентированную на соединение связь. Этот метод основан на модифицированной версии рекомендации ITU-T.

Входящий трафик транслируется из OLT ко всем ONU. Каждому ONU необходимо учитывать только кадры, предназначенные для него. Длительность кадра при исходящем потоке данных составляет 125 мкс. вне зависимости от пропускной способности сети в нисходящем потоке (1,244 Гбит/с или 2,488 Гбит/с). Таким образом, кадр при скорости 1,244 Гбит/с состоит из 19440 байтов, а при скорости 2,488 Гбит/с — из 38880 байтов.

Длина PCBd одинакова для обеих скоростей и зависит от числа блоков распределения, имеющих один и тот же идентификатор Allocation-ID в одном кадре. Формат кадра представлен на рис. 3.

ЛОи PLCAIAi PLSu DBRu X Payload X DBRu Y Pilcad Y | ; >[pL0u DBRu 1 Paytead l

Для исходящего трафика используется TDMA, который контролируется OLT. OLT назначает определенный временной интервал, когда ONU делает запрос на передачу данных. Формат кадра представлен на рис.4.

T-CONT — механизм для исходящего потока QoS, в то время как методы обслуживания такого же типа CoS.

При исходящих данных полоса пропускания для ONU зависит не только от типа трафика конкретного ONU, но и от шаблонов трафика на других ONU в сети. Когда среда делится разными ONU, любая передача данных в ONU по собственной инициативе приведет к столкновению и повторной передаче, вызывая понижение производительности.

Таким образом, эта общая среда создана для множественных соединений точка-точка между ONU и OLT путем использования TDMA. OLT, являясь центральной точкой, сообщает о пропускной способности для каждого ONU. На основе шаблона трафика на всех ONU он предоставляет доступ к ONU в фиксированном слоте относительно кадра исходящего потока данных. Исходящий трафик кадр можно рассматривать как разделенный на различные типы контейнеры. В GPON определены пять типов.

Тип-1. T-CONT сервис основан на периодических не запрошенных разрешениях на предоставление фиксированного распределения полезной нагрузки или мощности требованиям фиксированной полосы пропускания. Это статический тип T-CONT, не обслуживающийся DBA.

Тип-2. T-CONT предназначен для переменной битовой скорости с ограниченной задержкой и требованиями к колебаниям как в передаче видео и голоса по IP.

Тип-3. T-CONT предназначен для гарантированной задержки.

Тип-4. T-CONT — для максимально возможного трафика.

Тип-5. T-CONT комбинируется из двух или более других четырех типов, определенных выше, и в этом случае индивидуальная пропускная способность и назначение производятся на ONU (см. рис. 5).

GPON поддерживает два метода инкапсуляции: метод ATM и метод инкапсуляции GPON (GEM). При использовании GEM весь трафик отображается в сети GPON в виде общей процедуры формирования кадров SONET/SDH (GFP). GEM поддерживает встроенную передачу голоса и данных без дополнительного ATM или уровня инкапсуляции IP (см. рис. 6). GPON поддерживает скорость исходящего потока 2.5 Гбит/с и скорости всходящего потока от 155 Мбит/с до 2.5 Гбит/с.

Типичная PON подсоединяет одно волокно от OLT к нескольким устройствам оптоволоконной сети ONU. Соединение точка-много точка между OLT и несколькими ONU достигается благодаря использованию одного или нескольких пассивных разветвителей.

В середине PON находится пассивный оптический разветвитель. Это устройство имеет один вход и несколько выходов. Как правило, количество выходов равно 2П (например, 2, 4, 8 и т.д.), а оптическая мощность распределяется равномерно между выходами. По правилу оптическая мощность на каждом выходе уменьшается по отношению к входу на коэффициент n х 3.5 дБ (10xlog2n = n* 10*log2; 0.5 дБ добавляются для включения потерь в разветвитель).

Оптический разветвитель является двунаправленным устройством. Из-за этого его иногда называют разветвителем/сплиттером. Оптический сигнал затухает на ту же величину ~ (пх3.5 дБ) для обоих направлений.

Потери при разветвлении

Одним из ключевых параметров для каждого FTTH-проектировщика сети является достижимый промежуток между центральным офисом и абонентами, другими словами, максимальный оптический бюджет системы. Оптический бюджет состоит из затухания от соединителей, волокна передачи и оптических разветвителей. Оптический раз-ветвитель на сегодняшний день является самым требовательным компонентом с точки зрения потерь (потери от типичного 1х32 оптического раз-ветвителя могут составлять от 17 дБ до 18 дБ).

Архитектура и расчёт параметров сети

При построении сетей GPON в большинстве случаев используются OLT и клиентские устройство ONU. Оптическая распределенная сеть ODN

представляет собой оптическую среду, которая подключена к OLT. В неё входят оптические волокно, оптические делители, разъёмы и т.д. Основными преимуществами сетей GPON над другими уже существующими сетями, являются скорость передачи данных, а также возможность передавать данные на большие расстояния. Чтобы все это работало правильно, надо при построении учитывать многие нюансы.

Основной характеристикой оптической сети является затухании. Авторами экспериментально установлено, что затухание происходит из-за того, что в ODN устройство забирает себе часть сигнала, также затухание сигнала может происходить из-за неправильного монтажа.

Дальность передачи данных зависти от мощности передатчика и приемника. Большинство организации выбирают оборудование, которое позволяет поддерживать скорость 1,244 Гбит/с. Для этой скорости рабочий бюджет оборудования составляет 22-23 дБ. Далее будет предложен примерный расчёт оптического бюджета на основе характеристик оборудования.

Расчет оптического бюджета (P) при построении PON дерева можно произвести по следующей формуле:

P=FCA*L+SL+SP, где FCA -затухание оптического волокна дБ/м, L-длина волокна; SL = затухание сигнала в соединениях волокна; SP = затухание сигнала в сплиттерах.

Допустим, мы будем использовать длину волны 1550 нм. Рассчитаем примерную длину передачи данных:

23дБ -SL-2* 0.5дБ — 2 * 0.5дБ

В таблице 1 представлены примерные значения затухания для различных оптических устройств[6].

Таблица 1 — Значения затухания оптических устройств

Устройство Затухание на 1 км

Волокно 1310 нм 0.1-0.2 дБ

Волокно 1550 нм 0.3 дБ

Оптический коннектор 0.3 дБ

Сплиттер 1:2 3 дБ

Сплиттер 1:4 7 дБ

Сплиттер 1:8 10 дБ

Сплиттер 1:16 13 дБ

Рассчитаем оптическую мощность и уровень сигнала на основе реальной сети. Схема сети изображена на рисунке 7. Общая длина оптической трассы 9982 метра. Тестирование проводилось на оборудование Raisecom КСОМ 5508. Мощность SFP +3дБм[5]. Рассчитаем оптический бюджет и сравним с реальными показателями на оборудовании. Данные будем заносить в таблицу 2.

Из полученных данных видно, что показатели могут отличаться. Эти расхождения можно объяснить тем, что оптический канал очень чувствителен и потери могут возникнуть вследствие неправильной сварки оптического волокно или неправильно монтажа. Допустимое значение расхождения не должно

превышать 10%. Максимальное значения сигнала, при котором оптическое оборудование будет работать корректно равно -30дБм. Для правильного построение сети необходимо предварительно рассчитать оптический бюджет и производить замеры сигнала на каждом участке сети.

Таблица 2 -Сравнение показателей сигнала в дБм

Номер Расчетные по- Реальные пока-

Onu казатели затели

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

Для сравнение при использования технологии DSL максимальная скорость достигает 20 МБ/c при максимальной дальности кабеля 5 км. Анализ в статье показал, что характеристики GPON несколько раз больше.

Хотя есть и свои недостатки, например, оптический кабель очень чувствителен к изгибам, дороговизна оборудования, во многих случаях клиентские устройства не поддерживают скорость, которую им предоставляет провайдер.

GPON поддерживается и старыми сетями, при этом обладая огромным техническим потенциалам.

GPON имеет самую лучшую поддержку из всех PON для гетерогенных сетей. Наиболее важным преимуществом GPON является адаптационный слой на основе GFP, который способен поддерживать любую услугу вне зависимости от того, является ли она ориентированной на пакет или на схему.

3. Гибадуллин Р.Ф., Новиков А.А., Хевронин Н.В., Перу-хин М.Ю. Разработка параллельного модуля генерации

защищенной картографической базы данных // Вестник Казан. технол. ун-та. — 2016. — № 10. — С.102-105.

4. Гибадуллин Р.Ф., Новиков А.А., Смирнов И.Н., Пе-рухин М.Ю. Управление доступом и защита беспроводной передачи картографической информации // Вестник технол. ун-та. — 2016. — № 8. — С.105-109.

Источник: cyberleninka.ru

Оптоволоконная сеть по технологии GPON – достойная замена медного кабеля

Обеспечение высокоскоростного доступа к Сети с возможностью передавать большие объёмы данных – главная характеристика, которая позволяет провайдеру успешно конкурировать на рынке интернет-услуг. Подробнее узнаем о технологии GPON, её преимуществах и недостатках, возможностях самостоятельного подключения.

GPON: описание технологии

Сегодня популярны несколько типов подключения, которые условно делят на проводные и беспроводные. GPON — это современнейшая проводная технология доступа к Сети интернет. Провайдер благодаря использованию пассивной оптической сети может предоставлять доступ в интернет со скоростью до 1 Гбит/сек., о чём говорит расшифровка аббревиатуры – Gigabit Passive Optical Network. Канал симметричен, а конфигурация графа по описанию схожа с деревом, где на вершинах стоят сплиттеры – пассивные разветвители.

Технология предусматривает получение по одному кабелю двух-трёх услуг связи. За счёт высокой скорости оптоволокна GPON можно одновременно смотреть ТВ-каналы с высоким разрешением, загружая фильмы из Сети, заниматься интернет-сёрфингом на планшете. Принцип работы технологии предусматривает, что количество подключенных устройств на скорость не оказывает влияния.

К квартире от общего кабеля прокладывают отдельный оптический. Его подключают к специальному терминалу, устанавливаемому в жилище абонента. Через устройство и происходит подключение всех услуг — интернета, телевидения и телефона. Поскольку встроен Wi-Fi-модуль в терминале GPON, не нужен роутер, чтобы подключить к Сети любое устройство без проводов.

Монтаж терминала проводят максимально близко к отверстию, через которое проложен кабель. Из-за хрупкости последнего провод легко повредить, а восстанавливать дорого. При выборе места для монтажа учитывают доступность розетки для терминала. После установки проводят настройку заказанных услуг.

Пропускная способность сети

Общая метрическая характеристика равна 1 Гбит/сек. Но она не означает, что абонент получит доступ с такой скоростью. Важный фактор, который влияет на показатель, – мощность роутера. Как правило, скорость обмена данными, получаемая абонентом, – 500 Мбит/сек. Для примера: при таком значении фильм в высоком разрешении, который весит около 7-8 Гб, удастся скачать за 5 минут.

Цифровое ТВ

Технология GPON предоставляет услуги телевидения в формате высокого разрешения. Количество каналов зависит от выбранного пакета. Все цифровые. Качество картинки стабильно даже при использовании интернета сразу тремя-четырьмя людьми. При наличии двух-трёх телевизоров цифровое ТВ будет доступно на всех.

Телефонная связь

Оптоволокно обеспечивает чистый звук, без посторонних шумов, прерываний. Функционал зависит от аппарата: возможна отправка сообщений, если устройство поддерживает опцию. Абоненту доступны настройка переадресации, ожидания и удержания звонка, конференц-связь.

Оборудование для подключения

У абонента сотрудники провайдера устанавливают оптический терминал ONT – специальный модем. У маршрутизатора, предназначенного для передачи данных по оптоволокну, в качестве Uplink-порта выступает оптический разъём. Это основное отличие от обычного роутера. В остальном они выполняют одинаковые функции: через него абонент подучает доступ к Сети с персонального компьютера, ноутбука, планшета, с помощью встроенного Wi-Fi модуля подключает телевизор.

Помимо разъёма для подсоединения оптического кабеля, у терминала четыре Ethernet- и два FXS-порта для подсоединения телефонных аппаратов и. Распространены терминалы для оптоволоконной технологии следующих производителей:

• Huawei (HG8245, HG8247);
• ZTE (ZXHN F660);
• Eltex (NTP-RG-1402GC-W, NTU-2V);
• SERCOM (RV6699, RV6688BCM).

Самостоятельное подключение: возможно или нет

Абонент не сможет подключиться сам. Отмечают такие причины:

1. Оптоволоконный кабель в дом или квартиру прокладывают монтажники провайдера. Они установят розетку, из которой коммутационным шнуром подключат терминал.
2. Станционные OLT-терминалы работают только с определённым списком поддерживаемых ONT-роутеров. При самостоятельной покупке высока вероятность, что абонент приобретёт неподдерживаемое устройство – оно на линии работать не будет.
3. Большинство операторов связи, предоставляющих доступ в Сеть по оптоволоконной технологии, внедрили систему автоматической настройки абонентских модемов — ACS. Но если устройство не входит в список поддерживаемых, то отрегулировать автоматически его не получится.

Достоинства и недостатки

Оптические кабели обеспечивают мощный канал передачи данных, в сравнении с медными. Он даёт возможность на высокой скорости загружать файлы из Сети, подключить цифровое ТВ, охранные сигнализации, видеонаблюдение, телеметрию.

Плюсы и минусы условно делят на блоки:

Характеристика

Описание

Для подключения всех услуг хватит одного провода, который не свисает с потолка и не тянется через весь дом. Ремонт не портят многочисленные отверстия под множество проводов

Оптоволокно обеспечивает мощный канал для обмена данными за счёт установки специального терминала. Скорость до 500 Мбит/сек остаётся стабильной при работе 2-4 устройств. Модем, выполняющий и функции роутера, справляется с маршрутизацией информации

У сети защита от помех. На GPON не оказывают влияние роутеры, расположенных рядом квартир, радиоволны. Поскольку сеть пассивная, на ней нет оборудования, которое может выйти из строя и нуждается в мониторинге

Нет необходимости самостоятельно покупать роутер. Провайдер предоставляет доступ через устройство, которое выполняет функции и модема, и маршрутизатора. Оптоволокно выгодно с точки зрения потребления электроэнергии. При использовании медного кабеля требуется подключать в розетки модем, маршрутизатор, телефон. При GPON запитывают только терминал.

Оплату за телекоммуникационные услуги проводить удобнее – за всё абонент платит в личном кабинете одним кликом. Помимо оптимизации счетов, доступен ряд пакетных тарифов. Абонент может выбрать оптимальный для себя, в зависимости от пожеланий к скорости интернета, количеству каналов цифрового ТВ

Надёжная защита данных, за которую отвечает передаваемый сигнал – его сложно перехватить

Помимо преимуществ, у технологии GPON есть и недостатки. Абоненты выделяют такие:

1. Нельзя выбрать терминал. Таких устройств нет в розничной продаже, но для подключения оптоволокна подходят только они – ONT.
2. Хрупкость кабеля.
3. Необходимость в розетки рядом с точкой ввода.
4. Сложность и дороговизна удлинения кабеля.

Благодаря применению технологии GPON интернет становится дешевле, надёжнее. На участке от АТС до абонента больше нет энергопотребляющих коммутаторов и переключателей, которые ломаются, требуют управления.

Читать также

Источник: provayder.net

Технология GPON в многоквартирных домах – будущее интернет-провайдинга или маркетинговый пузырь?

Всех приветствую. Это текст от первого лица. Пишет Дмитрий Козменко.

Прежде всего хочу подчеркнуть, что мы, сочинский провайдер «Бизнес-Связь», в течение пяти лет успешно используем технологию пассивной оптической сети в городе Сочи и прилегающих посёлках. На данный момент у нас работает более тридцати головных станций GPON, обслуживающих несколько тысяч абонентов.

Мы знакомы с технологией не понаслышке, участвовали в закрытых тестированиях, дебажили прошивки вместе с разработчиками как самих устройств, так и чипсетов. То есть технологию GPON мы, разумеется, используем в работе. Однако там, где есть возможность, работаем с классической схемой по «витой паре».

И нам почему-то никогда не приходило в голову брать месседж про GPON в каких бы то ни было маркетинговых завлекаловках абонентов или же в качестве какого-то нашего совершенно особенного конкурентного преимущества. Потому что, если разобраться внимательно и в деталях, абонентам технология GPON как шла, так и ехала. А тот факт, что многие провайдеры позиционируют использование GPON как сильное продуктовое преимущество для абонентов – это выглядит странно. Если не сказать, что выглядит очковтирательством немножк☺.

Сегодня на российском рынке широко представлены линейки GPON следующих производителей: Huawei, Qtech, Bdcom, Элтекс. Статья написана с учётом опыта работы с этими железками как собственного, так и коллег.

И чтоб два раза не вставать, хочу предостеречь читателей от покупки GPON-терминалов подешевле на Алиэкспрессе и т. п. Хоть технология и имеет общее название, но протоколы внутри неё в подавляющем большинстве случаев проприетарные, то есть абонентский терминал одного производителя не будет работать с головной станцией другого производителя. Нам в техподдержку абоненты иногда приносят какую-то дичь, купленную в интернете, и просят настроить. Увы, это просто выброшенные деньги. Вендоры защищают свои позиции на рынке и основную прибыль всё-таки получают на абонентских терминалах, продаваемых в большом количестве, а не на «голове», которую готовы уступить операторам с большой скидкой. Никто из них не захочет, чтобы с его станцией были совместимы дешёвые абонентские ноунеймы.

Но мы отвлеклись, вернёмся к теме. Какие же преимущества даёт технология GPON, почему операторы массово её внедряют, а маркетологи расхваливают? А расхваливают они примерно вот так:

Современная технология подключения GPON обеспечивает стабильность и высочайшее качество соединения, не зависящее от общей сетевой нагрузки и внешних факторов. GPON — это современный скоростной стандарт, принятый в Европе и мире.

Провайдер (такой-то) подключит для Вас безлимитный широкополосный доступ по суперскоростной технологии GPON. Предлагаем широкий диапазон скоростей, начиная от 20-ти и заканчивая нереально быстрыми 500-ми Мбитами/сек!

Каждый абонент… получает выделенный оптоволоконный канал. Его высокая пропускная способность является залогом стабильной скорости на протяжении суток, а качество связи остается высоким благодаря передовым технологиям.

GPON-интернет от провайдера (такого-то) — это максимум комфорта для каждого пользователя!
Подключайте выбранный тариф БЕСПЛАТНО и будьте уверены: скорости домашнего интернета останутся стабильными днем и ночью.

GPON (гигабитная активная пассивная сеть) — стремительно развивающаяся технология, предоставляющая услуги мультисервисного доступа с гарантированно высоким качеством по единому оптоволоконному кабелю. Она предполагает прокладку современного кабеля от АТС до квартиры абонента, исключая по пути любое активное оборудование. В промежуточных узлах размещаются сплиттеры (оптические разветвители), не требующие обслуживания и питания. Это позволяет добиться для канала высокой пропускной способности и, соответственно, подключить по одной линии несколько услуг.

Маркетологи высказались. Давайте теперь посмотрим на факты. Технология GPON была стандартизирована ITU-T ещё в 2008 году. Но прорыва тогда не случилось по ряду причин (глюкавость и дороговизна оборудования). Второе рождение этой технологии пришлось на 2013-2014 годы.

Предлагаю, основываясь на имеющемся практическом опыте, вкратце пробежаться по тем преимуществам, которые реально даёт GPON.

Экономия. На сегодняшний день метр качественного медного UTP-5e стоит 15-17 рублей, метр качественной распределительной оптики — 4 рубля.

Коммуналка. Оператору не требуется арендовать места под узлы связи и компенсировать расходы на электроэнергию в каждом многоквартирном доме (далее МКД). А ещё монтажнику при подключении нового абонента не надо производить телодвижений на узле, искать ключи от чердака, и т. д. и т. п.

Максимальное расстояние абонентской линии. Для «витой пары» максимальная длина гигабитного подключения, по нашему опыту, составляет 100 метров. Для оптического подключения по GPON — 20-40 км. То есть можно одной головной станцией обслужить несколько МКД, целый квартал.

Энергонезависимость. Поскольку вся трасса от головной станции до абонента является пассивной, то и наличие электропитания требуется только на узле оператора и у абонента. При этом вся территория между ними может быть обесточена местными электросетями, или ЖЭКами, или безумными электриками, и вообще находиться во мраке ночи.

Малый размер. Внутриобъектовый кабель диаметром 3 мм гораздо легче просунуть в забитых межэтажных шахтах старых МКД, чем пучок «витухи»; ведь в классической схеме каждому абоненту нужна отдельная «витуха», а у GPON – одно волокно на «шину» и сплиттеры на этажах.

Являясь оператором, мы разворачиваем GPON, когда заходим в пригород: коттеджные посёлки, частный сектор, дачные кооперативы и т. д. В общем, там, где сеть строится на опорах (слово «столбы» энергетики жутко не любят), потребители размазаны по большим площадям, а сплиттеры удобно помещаются в кабельные муфты. Тут все преимущества этого решения проявляются в полный рост: и длина трассы, и энергонезависимость, и экономия. По сути, на таких территориях решению GPON нет реальной альтернативы.

GPON-сеть состоит из головной станции на 4, 8 и более сегментов, или лучей; далее идёт оптическая распределительная сеть, построенная по классической древовидной схеме, где ветки — это оптические волокна, а разветвления — пассивные делители оптической мощности (сплиттеры). На концах этих «веток», как яблоки, висят абоненты, у которых установлены оконечные оптические терминалы (ONU или подобные). На один сегмент, согласно спецификации производителей, приходится до 128 абонентов; то есть одна головная станция на 8 сегментов способна обслуживать одновременно 1024 абонента. Головная станция на примере ELTEX LTP8x:

Происходит такое концентрирование абонентов в одном волокне благодаря одновременному применению принципов частотного и временно́го мультиплексирования (FDM+TDM) — так же, как в сотовых сетях. Частотное: приём и передача ко всем абонентам идут в одном волокне, но на разных длинах волн.

Временно́е: благодаря протоколам мультиплексирования LTE головная станция и абонентские терминалы работают как единая система, разбирая IP-пакеты из общей шины, транслируя через себя нужные, и отбрасывая пакеты, предназначенные другим получателям. По сути, сегмент GPON — это общая шина передачи данных, где все видят всех, и из которой абонентские устройства «выдёргивают» пакеты, предназначенные им. Работает вся эта конструкция на скоростях 2,4 гигабита в секунду upstream/downstream. На стороне головной станции оптическое «дерево» стволом включается в специальный модуль SFP PON. На абонентской стороне терминалы имеют непосредственно оптический разъём «на борту».

Схематично сеть GPON можно изобразить так:

Но если у GPON столько преимуществ, и если это такая прогрессивная и замечательная технология, почему же все операторы поголовно на неё не переходят, по крайней мере, при строительстве новых сетей в МКД?

А вот тут я вам расскажу про подводные камни.

Для начала давайте обратимся к скрижалям. Вот как описаны характеристики пропускной способности GPON, согласно рекомендации RFC-G.984.1:

7 Bit rate
Basically, GPON aims at transmission speeds greater than or equal to 1.2 Gbit/s. Accordingly,
GPON identifies two transmission speed combinations as follows:
• 1.2 Gbit/s up, 2.4 Gbit/s down;
• 2.4 Gbit/s up, 2.4 Gbit/s down.

А теперь давайте повторим, какие же преимущества даёт GPON:

• Энергонезависимость по пути от узла связи до клиента;
• Длинное расстояние;
• Легче проходить межэтажные кабельные каналы;
• Дешёвые материалы.

Но секундочку, это всё преимущества для оператора связи, а где же преимущества для клиента? Хм, хм… а их нет.

То есть как нет? Да вот так. Ни одного реального технологического преимущества по сравнению с традиционной «витой парой» абоненту в многоквартирном доме технология GPON не даёт.

Мало того, с ростом абонентской базы на одном сегменте с пары-тройки до 100+ абонентов, деградация качественных показателей сети уровня доступа на базе GPON-технологии гарантирована. То есть возможна ситуация, когда такой «инновационный» оператор врывается в квартал МКД, двигает там других операторов, втирает доверчивым людям про то, что «оптика в каждую квартиру лучше, чем устаревшие медные провода», а по сути — переводит их с реально выделенных каналов в мультиплексированную, уплотнённую среду, которая ограничена потолком в 2,4 гигабита в секунду минус IPTV на всех, кто там в данный момент сидит и качает. Кстати, IPTV на 150-200 телеканалов — это примерно 600-700 мб/с, которые «отжираются» от общих на сегмент 2,4 гб/с.

Теперь давайте подробнее остановимся на формулировке «оптика в квартиру».

Во-первых, классические операторы IP-трафик тоже не в вёдрах таскают. Он передаётся точно такой же оптикой, только преобразовывается в электрический сигнал коммутатором в доме или подъезде, откуда в квартиру идёт «витой парой». Обычно расстояние такой «витой пары» у нас составляет 30-50 метров, но может доходить и до 100 метров.

На качество это не влияет, абонент получает свой честный гигабит на уровне доступа. При этом у абонента сохраняется возможность включить такую «витуху» как напрямую в комп, так и применить роутер, причём без привязки к производителю. А проблема с электропитанием решается применением коммутаторов с интегрированной АКБ. Изи, рил ток.

Во-вторых, сама по себе оптика — вещь непростая и требует квалификации. Её не так просто нарастить, перенести в другую комнату. Сам абонент этого сделать не сможет, ну, за редким исключением. А при чрезмерном изгибе — например, внутри плинтуса или вокруг балки перекрытия — могут начаться и затухание, и отражение. Если совсем «повезёт» — такое отражение может привести к деградации уровня сервиса во всём сегменте, куда данный абонент включен.

В-третьих, непосредственно оптику нельзя включить ни в один абонентский прибор: компьютер, ноут, планшет, телек, приставку — все они принимают либо электрический сигнал в виде Ethernet, либо Wi-Fi. В любом случае требуется некий преобразователь из оптики в электричество, который, в случае GPON, находится у абонента. На выходе из GPON-терминала в сторону абонентского оборудования (сюрприз!) — всё тот же гигабитный порт Ethernet.

Да, можно долго рассуждать о профилях трафика квартирных абонентов, о том, что никогда они не утилизируют свои каналы на 100 % и т. д. и т. п. Но в любом случае вывод один: ничего из разрекламированных «стабильности и высочайшего качества соединения, не зависящих от общей сетевой нагрузки и внешних факторов» GPON таким абонентам гарантировать не может, и никаких преимуществ по сравнению с нормально построенной «витой парой» он не даёт. И если применение GPON в «старом фонде» с забитыми шахтами и мемасными бабками «Не нужон нам ваш интернет!» ещё можно как-то понять, то «инноваторов», предлагающих ЭТО в новостройках, где ещё на стадии проектирования можно всё сделать грамотно и красиво, где по современным техническим регламентам кабельные шахты удобны для работы — вот этих ребят я решительно понимать отказываюсь.

А с учётом всего вышесказанного втирать доверчивым абонентам про «гарантированные 500 мб/с днём и ночью», «выделенный оптоволоконный канал», «передовую технологию», и при этом подключать этих абонентов на общую шину с десятками других абонентов, где на всё про всё лишь 2400 мб/с — это как продавать картошку-пюре в заводской столовой из общей огромной алюминиевой кастрюли под видом биологической углеводно-крахмальной массы, которая призвана наполнять клетки быстрой и дешевой энергией.

Или как предлагать поменять добротный, вместительный крузак на гоночный болид ручной сборки: быстрый, престижный, суперсовременный. С одной стороны, звучит круто, но только потом оказывается, что Вася, Маша и Виталик из соседнего подъезда норовят с тобой вчетвером в одноместный суперкар влезть. А потом и Мария Ивановна, соседка сверху, решит его перепарковать, потому что она тоже на него право имеет. Ну и, видимо, задумано, что пользователи, должны реагировать на GPON примерно так:

Но я утверждаю, что GPON в МКД — это выгодное для оператора, но невыгодное для клиента решение, имеющее только одно преимущество — чистый, незамутнённый совестью маркетинг. То есть когда других преимуществ для абонента (цена/качество) по факту нет — в бой идёт аргумент: «а зато мы вам оптику прямо в квартиру заводим».

Скажу больше — я даже понимаю, почему это происходит: ведь набор преимуществ у операторов связи и для клиентов, и друг перед другом совершенно ограниченный. Что здесь может быть? Скорость, стабильность работы, адекватность техподдержки, цены… ну может, ещё наберется 2-3 второстепенные вещи. При этом, чтобы оставаться на плаву и привлекать к себе внимание на очень конкурентном и давно поделенном рынке, чтобы заходить в новостройки и к корпоративным клиентам, нужно постоянно выдумывать какие-то дополнительные триггеры, вплоть до того, что доставать что-то «с кухни», чем пользуются все и давно, и позиционировать это как нечто фантастическое — ну в общем, как с GPON. Но я так же хорошо понимаю, что в конечном итоге и на длинных дистанциях решающую роль все равно сыграют не эти маркетинговые уловки, а то, как ты работаешь: честно или нет, дорого или дешево, стабилен ты в работе или твоя система постоянно сбоит, гибкий ты или нет и так далее. Вот на это я лично и делаю ставку, но тем не менее с большим интересом наблюдаю за ажиотажем вокруг GPON и гадаю, какой же новый маркетинговый месседж придет на смену этому ☺ Может, доживем до того, что начнём хвалиться более качественными нолями и единичками в двоичном коде? ☺

А что вы думаете по поводу GPON и его реальных преимуществах для операторов и абонентов? Согласны/не согласны с моими тезисами? Почему да, почему нет?

Источник: habr.com

Что такое технология GPON, ее плюсы и минусы

Возможности, открывшиеся с внедрением технологии GPON, 20-30 лет назад казались невероятными. 1993 – год, когда Интернет стал доступным множеству абонентов, но скорость доступа была вторичной величиной, мало кому была интересна пропускная способность канала. Нынешняя ситуация совершенно другая.

Потоковые сервисы, онлайн-игры, конференции в удаленном формате – все это требует высокой скорости соединения. Скоростной сетевой доступ сейчас – не блажь, а необходимость, без которой невозможно не просто приятное времяпрепровождение, но эффективное ведение бизнеса, управление информационными массивами. Обеспечить такой доступ помогает технология GPON.

Немного истории: развитие сетей связи и появление GPON

Первое время информационный обмен велся посредством существующих телефонных сетей, сформированных медными кабелями. Их пропускная способность ограничивалась 24 мегабитами в секунду, по современным меркам – крайне медленно. Ситуация изменилась с появлением оптоволоконных линий, за счет которых скорость возросла на порядки.

Архитектура ВОЛС предполагает соединение базовой станции провайдера (OLT) с абонентскими модулями ONT или ONU, задача которых – трансформация оптических сигналов в электрических, распознаваемых пользовательским устройством, будь то ПК, ноутбук или телевизионная панель. ONT – индивидуальный модуль, расположенный в квартире, ONU – коллективный, подъездный или домовой, соединенный с несколькими квартирами.

Обозначенная архитектура относится к одноволоконному типу, ее развитие – древовидный вариант. Модернизация построена на добавлении в сеть пассивных делителей сигнала, соединенных с ONT. Результат усовершенствования – пассивная оптико-волоконная сеть, PON. Ее особенность – отсутствие коммутаторов и переключателей между станциями провайдера и абонентов, что увеличивает надежность, отказоустойчивость, снижает расход энергии.

Изменение архитектуры позволило дать доступ к одной ВОЛС большему числу абонентов (технология «мультиплекс», когда несколько сигналов в рамках одного канала передается синхронно), разделения частот сигналов входа и выхода (используется одна линия, но у всех сигналов – своя частота).

Первым стандартом PON был APON со скоростью в 155 мегабит в секунду, вторым – BPON, 622 мегабита, GPON – наиболее технологичная версия, скорость исчисляется уже не мега-, а гигабитами.

Технология GPON в цифрах

GPON обеспечивает максимально эффективное использование сети, уровень загрузки доходит до 93 процентов, что обеспечивается фрагментацией кадров (метод GEM). Перечисленные цифры – основная причина активного распространения технологии.

GPON: разводка

Технология предполагает формирование сети на основе магистральных и распределительных линий передачи информации. Магистральные ВОЛС имеют протяженность, исчисляемую десятками километров, допустим воздушный или подземный монтаж.

Распределительная инфраструктура в жилой многоэтажке или на другом объекте формируется райзер- и дроп-проводами. Дроп-кабели необходимы для создания ответвлений от магистрали, конструктивно они на 100 % подходят для гибкой трассировки, когда радиусы изгиба минимальны. Райзер-провода нужны для вертикальной разводки между этажами, в оболочку заключены от 6 до 12 жил, удобны в монтаже, сварке.

Принципы подключения

От общей магистрали в квартиру каждого из абонентов заводят оптоволокно, подключаемое к узлу ONT. Визуально узел напоминает классический роутер, но на месте входа Ethernet находится оптический порт. Терминал обеспечивает доступ к огромному набору услуг, от Интернета до телефонии. Подключение ПК – прямое, смартфоны, ноутбуки и другие портативные устройства подключаются по беспроводным протоколам Wi-Fi.

Преимущества и недостатки

• Высокая скорость передачи данных, которой нельзя добиться применением иных способов подключения;
• Возможность одновременного подключения к терминалу 4 устройств, при этом, исключены потери скорости;
• Невосприимчивость к помехам даже при расположении рядом мощных источников электромагнитных волн;
• Универсальность терминала. Возможность подключения доступа к интернету, цифрового ТВ и телефонии;
• Безопасность. Передача сигнала по оптике почти на 100 % исключает перехват;
• Экономия. Оптика стоит в несколько раз дешевле меди, не требуются дополнительные источники питания, все сконцентрировано на терминалах, расположенных у провайдера и абонента. Сами услуги доступа оказываются дешевле, в сравнении с отдельным подключением ТВ, телефона. Снижаются и траты на электроэнергию со стороны абонента, так как питание нужно только модулю ONT, не придется расходовать его на несколько устройств, модем, роутер, телевизионную приставку;
• Удобство. В квартиру придется завести только один тонкий кабель (3 миллиметра в диаметре), не нужно сверлить множество отверстий, думать, как проложить несколько проводов без вреда для интерьера;
• Повышенная надежность. На линии связи отсутствуют дополнительные устройства, которые, в теории, могут выйти из строя. Это увеличивает отказоустойчивость.

Совсем без недостатков обойтись не удалось. В основном, касаются они конструкции оптоволоконного кабеля. Его минус – хрупкость, так что при монтаже рекомендовано использовать защитные пеналы, прокладывать в местах, где до него не доберутся дети или домашние питомцы. Также нельзя сгибать кабель, для витой пары такие нагрузки безопасны, а оптика окажется безнадежно повреждена. Последний отрицательный момент – высокая цена наращивания, так что нужно заранее просчитать, где будет установлен терминал, чтобы приобрести провод нужной длины.

Источник: www.techcult.ru