PON технология доступа в интернет от Ростелекома. Технология PON - что это

GPON - Gigabit-capable Passive Optical Networks – гигабитная пассивная оптическая сеть. Впервые о технологии PON заговорили в 1990-х годах прошлого века, когда несколько ведущих европейских операторов, включая British Telecom и France Telecom, объединились в консорциум для разработки технологии множественного доступа по одному волокну. Так появилась технология, отличительной особенностью которой является использование для объединения трафика пассивных оптических разветвителей (сплиттеров), не требующих питания и обслуживания.

На сегодняшний день GPON позволяет провести оптоволоконный кабель в квартиру и предоставить полосу пропускания до 1 Гбит/с, что в 100 раз превышает возможности ADSL-доступа. Реализация технологии GPON обеспечивает предоставление по одному волокну услуги Triple-Play: Internet, VoIP, IPTV; а высокая скорость передачи обеспечивает возможность просмотра нескольких каналов HDTV одновременно. Новая сеть позволяет совершать местные телефонные звонки по технологии IP-телефонии.

GPON (Gigabit PON) - перспективный стандарт PON ITU G.984 (2005). Транспортный протокол - GFP (generic framing protocol). Нисходящий поток - 1490 нм, 2,4 Гбит/с или 1,2 Гбит/с. Восходящий поток - 1310 нм, 1,2 Гбит/с или 622 Мбит/с.

Архитектуру сети доступа GPON (Gigabit PON) можно рассматривать как органичное продолжение технологии APON. При этом реализуется увеличение как полосы пропускания сети PON, так и эффективности передачи разнообразных мультисервисных приложений. Стандарт GPON ITU-T Rec. G.984.3 GPON был принят в октябре 2003 года.

В 2008 году принят стандарт GPON ITU G.984.6 (2008), с поддержкой до 128 абонентов на дерево на расстоянии до 60 км.

Компания Тералинк предлагает оборудование GPON Alphion, соответствующее стандарту G.984.6.

Технология GPON способствует эволюции телевидения от широковещательного (multicast) до персонального (unicast, Video-on-Demand) с качеством HDTV практически для всех абонентов. Видеоканал в HDTV качестве занимает до 20 Мбит/с, то есть 1,2 Гбит/с для 64 абонентов в сегменте PON, что вдвое меньше ширины нисходящего канала в GPON (2,5 Гбит/с).

GPON предоставляет масштабируемую структуру кадров при скоростях передачи от 622 Мбит/с до 2,5 Гбит/c, поддерживает как симметричную битовую скорость в дереве PON для нисходящего и восходящего потоков, так и ассиметричную и базируется на стандарте ITU-T G.704.1 GFP (generic framing protocol, общий протокол кадров), обеспечивая инкапсуляцию в синхронный транспортный протокол любого типа сервиса (в том числе TDM). Исследования показывают, что даже в самом худшем случае распределения трафика и колебаний потоков утилизация полосы составляет 93% по сравнению с 71% в APON .

Если в SDH деление полосы происходит статично, то GFP (generic framing protocol), сохраняя структура кадра SDH, позволяет динамически распределять полосу.

Технология GPON дает:

Высокоскоростной Интернет на скорости до 1 Гб/с.

Новейшее интерактивное IP-телевидение, которое даст возможность не только смотреть более 60 спутниковых и эфирных каналов цифрового телевидения с высоким разрешения формата HDTV, но пользоваться интерактивными сервисами: заказать запись фильма и просмотреть его после эфирного показа, просмотреть телепередачу, трансляция которой уже состоялась, заказывать фильм из видеотеки

Качественную связь с возможностью подключения как обычного, так и IP –телефона с расширенным набором функций, неограниченное количество номеров по одной линии и сохранение номера при переезде. Используя услуги IP-телефонии можно значительно экономить на звонках в другие города.

Сеть GPON обеспечит высококачественную телефонную связь с возможностью подключения современного IP-телефона с расширенным набором функций, неограниченное количество номеров по одной линии и сохранение номера при переезде. Самым широким кругом абонентов наверняка будет востребовано и другое преимущество IP-телефонии - возможность существенно сэкономить на международных и междугородних звонках.

Еще одно достоинство технологии GPON - возможность бесперебойной работы охранных систем индивидуальных домов и квартир.

Ко всему прочему, оптоволоконный кабель устойчив к электромагнитным воздействиям, не является источником электромагнитных волн, привлекателен по массово-габаритным параметрам и защищен от несанкционированного доступа. Инфраструктура GPON отличается крайней неприхотливостью и безопасностью: не требует электропитания и может быть смонтирована в любом, даже неприспособленном помещении.

В начале августа 2010 года «Сибирьтелеком» приступил к предоставлению услуг Интернет по современной технологии в Иркутске. Данным проектом компания открыла для абонентов новые возможности высокоскоростного Интернета - GPON позволяет обеспечивать пропускную способность сети до 1 Гбит/с. Технология пассивных оптических сетей GPON позволяет увеличить пропускную способность сети в 100 раз выше, чем при технологии ADSL, обеспечивает высокое качество передачи видеосигнала с предоставлением новых сервисов. Сеть строится с помощью пассивных делителей оптической мощности (сплиттеров), не требующих питания и обслуживания. Особенностью технологии является 100% оптический канал от АТС до квартиры или офиса клиента, что позволяет повысить качество передачи сигнала (голоса, данных, видео) и в десятки раз увеличить скорость передачи данных.

Многие российские пользователи выходят в интернет, пользуясь преимуществами одной из новейших технологий связи - GPON. Инфраструктуру, выстраиваемую на базе данного стандарта, активно используют ведущие российские и мировые телекоммуникационные компании. Каковы особенности данной технологии? Каковы ее преимущества перед конкурентными решениями?

Основные факты о технологии

Что такое технология GPON, подключение к которой приобретает массовый характер во многих крупных городах России? Данный канал связи представляет собой пассивного типа оптоволоконную сеть, способную обеспечивать доступ в интернет на очень высокой скорости - в сотни мегабит/сек. При этом данная технология позволяет провайдеру предоставлять для абонента большое количество смежных сервисов - IP-телефонию, цифровое телевидение и т.д. Многие эксперты полагают, что в аспекте предоставления доступа в интернет GPON - самая перспективная технология.

Дело в том, что в отличие от многих других технологий связи цифровые данные при использовании технологии GPON передаются не через металлический проводник, а посредством светового канала. Это, как правило, на микроскопические доли секунды быстрее. Но в масштабе крупного города или региона разница в скорости обмена данными может быть весьма заметной. Также передача светового импульса, как правило, требует меньших энергозатрат, чем трансфер сигнала через металлический провод. Этим, как считают многие эксперты, обусловлен ряд факторов, предопределяющих экономическую эффективность технологии GPON.

Максимальная длина оптоволоконного кабеля, в рамках которого может передаваться устойчивый сигнал, - 20 км, разрабатываются технологии, которые могут позволить увеличить этот показатель до 60 км. Глобальное распространение GPON-технологии началось в середине 90-х, тому способствовали консолидированные усилия нескольких ведущих мировых телекоммуникационных компаний.

Тарификация

Каковы предлагаемые современными российскими провайдерами, задействующими GPON, тарифы? Все, конечно, зависит от конкретного региона РФ и города. Как правило, в европейской части России интернет намного дешевле, вне зависимости от используемой технологии связи, чем на Дальнем Востоке. Но если брать тарификацию по регионам Средней полосы, то можно ориентироваться примерно на такие значения.

Мегабиты недорого

За доступ в интернет со скоростью порядка 10-12 мегабит/сек провайдер запросит около 300-400 рублей в месяц. Если пользователю понадобится больший ресурс, например, 20-25 мегабит, это обойдется примерно в 500-700 рублей. Закономерность в определении "формулы" тарифа примерно следующая - чем дороже месячная абонплата, тем меньше обходится стоимость отдельно взятого "мегабита".

Многие провайдеры предоставляют своим абонентам в бесплатное пользование необходимое оборудование. Более того, во многих случаях поставщик услуг доступа готов направить домой клиенту для настройки девайсов мастера, который также ничего не возьмет. То есть оплата за тариф - это фактически все расходы, которые возлагаются на абонента. По крайней мере, в таком формате предоставляется услуга на базе GPON от МГТС (отзывы многих абонентов содержат однозначно положительные оценки касательно данной опции) - одного из крупнейших и самых активно развивающихся в аспекте освоения новой технологии провайдеров России.

Сравнение с ADSL

До того как для организации доступа в стала активно распространяться, типовым стандартом связи, задействуемым российскими провайдерами, являлся ADSL-доступ. В принципе, и сейчас во многих городах он считается основным. Даже в российской столице многие абоненты подключены через него. Основные преимущества ADSL в сравнении с GPON состоят в том, что выход в интернет можно организовать на базе существующей телефонной линии.

Никаких дополнительных монтажных работ, как правило, производить не требуется. В свою очередь, ADSL, как правило, значительно проигрывает новой технологии по скорости. Если доступ в интернет при 20-25 мегабитах в секунду для GPON, скорее, норма, в случае с использованием ADSL - в большинстве случаев исключение.

Экономвариант

Вместе с тем в сравнении с показателями для GPON тарифы на интернет через ADSL, как правило, ниже. И это для многих пользователей выгоднее, поскольку им достаточно для выполнения большинства своих задач тех скоростей, что доступны при использовании более старой технологии, а именно - 3-5 мегабит в секунду. Этот показатель, в частности, позволяет комфортно загружать любые веб-страницы, просматривать видео, прослушивать музыку, общаться по Скайпу. Настройка GPON-соединения, с одной стороны, может быть несколько сложнее, чем соответствующие действия при работе с ADSL-каналом. Это может касаться как программной, так и аппаратной части. Однако, как мы уже сказали, во многих случаях провайдер снабжает своих абонентов соответствующими сервисами совершенно бесплатно.

Недостатки GPON

Какие недостатки рассматриваемой технологии отмечают эксперты? Некоторые специалисты, к примеру, считают, что заявленную скорость в 300 и более мегабит в секунду для физлиц достигать в большинстве случаев не удается. Просто потому, что основная масса модемов, адаптированных к пользованию оптоволокном в домашних условиях (и почти все - из тех, что предоставляются провайдерами бесплатно), чисто технологически не может передавать данные через Wi-Fi со скоростью выше 70-80 мегабит. В то время как многим московским пользователям целесообразно использовать подключение только в беспроводном формате. Хотя в некоторых заявлениях представителей МГТС GPON-доступ для столичных абонентов будет предоставляться через более современные Wi-Fi-модемы, в частности те, что работают на частоте в 5 ГГц. В то время как большинство текущих функционируют на 2,4 ГГц.

Экономический фактор

В числе отмечаемых экспертами недостатков экономического характера, которые свойственны сетям на базе GPON (отзывы многих это подтверждают), несмотря на низкие энергозатраты на передачу сигнала, необходимое для организации полноценной инфраструктуры оборудование стоит дорого и окупается довольно медленно. Поэтому, как считают эксперты, внедрять подобные технологии целесообразно тогда, когда провайдер уверен, что к GPON получится подключить достаточно большое количество клиентов. Вместе с тем, согласно подсчету ряда аналитиков, провайдеры, своевременно вложившиеся в модернизацию инфраструктуры связи, в частности в пользу перехода на GPON, могут впоследствии сократить эксплуатационные издержки, связанные с поддержанием функциональности сетей, в несколько раз.

Конкурентные решения

Какими могут быть альтернативы используемой МГТС GPON-технологии? В числе таковых эксперты отмечают стандарт DOCSIS, активно задействуемый другим московским провайдером - "Акадо". Данная технология предполагает "гибридное" использование оптоволоконных каналов - в части организации связи между серверами провайдера и домами абонентов, а также телевизионных кабелей, проложенных во многих столичных квартирах - как пользовательских участков соответствующей схемы предоставления доступа в интернет. Основное преимущество такой технологии перед GPON (отзывы многих пользователей "Акадо" акцентируют внимание именно на этом аспекте) - нет необходимости в проведении шумных монтажных работ в квартире.

Типовая скорость доступа, предоставляемая столичным абонентам сегодня, порядка 110 мегабит, однако технически данный показатель можно увеличить до 400, как отмечают многие эксперты.

Кабель или оптоволокно

Еще одно преимущество DOCSIS перед GPON (отзывы IT-специалистов подтверждают это) - значительно лучше защищен от возможных повреждений. Нередко бывает, например, что домовладельцы нечаянно наступают на оптоволокно, ставят мебель, провод от этого быстро выходит из строя. Часто это не "гарантийный случай" - мастер от провайдера, конечно, придет, но в этот раз не бесплатно. К тому же коаксиальный ТВ-кабель можно достаточно легко конфигурировать своими силами, исходя из удобства его размещения в квартире. Например, если образовалось два его отрезка, соединить их между собой можно простейшей муфтой. С оптоволокном в этом смысле, как правило, сложнее.

Новое противостояние гигантов

Другое решение, способое быть конкурентом GPON от МГТС (отзывы многих экспертов, по крайней мере, содержат позитивные оценки касательно его перспективности) - это технология FTTB. Ее задействует "Вымпелком" - структура, владеющая брендом "Билайн".

Кстати, можно отметить интересный факт: МГТС - это дочерняя структура другого российского оператора сотовой связи, МТС. GPON, конкурируя с FTTB, в некоторой степени продолжает противостояние МТС и "Билайн" на традиционных для себя рынках. Скорость доступа при использовании рассматриваемой технологии порядка 100 мегабит. При этом, как отмечают некоторые эксперты, технически есть возможность увеличить показатель до

Отметим также, что МГТС далеко не единственный российский поставщик услуг связи, задействующий перспективную оптоволоконную технологию. Активно подключает своих абонентов к интернету на базе GPON "Ростелеком", многие региональные провайдеры.

GPON и российский рынок связи

Рассмотрим, каковы маркетинговые аспекты внедрения GPON в России. Как мы уже отметили выше, одним из ведущих в РФ провайдеров, предоставляющих доступ в интернет, можно считать GPON от МГТС (отзывы об этой услуге в большом количестве встречаются на тематических порталах) - услуга, в рамках которой москвичи могут получить доступ в онлайн со скоростью порядка 300-500 мегабит/сек. Техническая возможность подключиться к сети с помощью новой технологии есть более чем у 3 млн абонентов российской столицы. При этом спрос на услугу подкрепляется не столько необходимостью в как таковой высокой скорости, как отмечают некоторые эксперты, сколько тем, что пользователи из РФ привыкли задействовать для выхода в интернет сразу несколько устройств - ПК, планшет, смартфон. Высока востребованность также и интернет-телевидения. Поэтому в совокупности московским пользователям нужна приличная скорость доступа, чтобы ресурсов канала хватало для каждого из используемых устройств.

Планы амбициозны

МГТС, дочерняя структура МТС, GPON-сети в аспекте максимальной географии присутствия по столице собирается развернуть к 2017 году. Есть данные, что соответствующий период, возможно, будет скорректирован - компания выполнит задачи быстрее, в 2015 году. Как рассчитывают в МГТС, кампания, связанная с переводом инфраструктуры доступа в интернет на GPON-технологию, окупит себя в течение 7 лет.

Технология GPON (отзывы многих IT-экспертов весьма положительны в данном аспекте) может стать эффективной базой для развертывания иных стандартов связи. Таких как, например, 4G-интернет в стандарте LTE. Здесь может сыграть роль как технологический, так и экономический аспект. Есть данные, что инфраструктуру GPON от МГТС (отзывы многих аналитиков рынка это подтверждают) собирается задействовать МТС, активно внедряющая 4G-стандарты. В заявлениях представителей этого бренда, озвученных в некоторых СМИ, есть тезис о том, что МТС станет единственным столичным оператором, который выстроит 4G-сеть полностью на базе оптоволоконных каналов.

GPON перспективнее?

Как считают некоторые аналитики, компании, которые задействуют технологию GPON - "Ростелеком", МГТС и другие провайдеры - получают в свое распоряжение ресурс, который обладает все же несколько большим потенциалом развития, чем при использовании большинства конкурирующих стандартов связи. Во многом это связано с тем, что уровень конкуренции в GPON-сегменте все же чуть ниже, чем, например, в среде провайдеров, задействующих FTTB-концепцию.

GPON на мировом рынке

Как технология доступа в интернет GPON (отзывы многих экспертов подтверждают это) в России распространена несколько менее выраженно, чем, например, в Западных странах. Хотя в последние годы провайдеры, ведущие деятельность в РФ, как полагают многие аналитики, сделали несколько серьезных шагов вперед, преодолевая возможное отставание от своих зарубежных коллег в освоении новой технологии. Вместе с тем можно отметить, что стандарты типа DSL до сих пор в числе самых активно задействуемых в мире. При этом глобальный рост GPON-подключений в последние несколько лет порядка 20% ежегодно.

Многие эксперты уверены: даже в самых технологически развитых странах нет единого мнения касательно того, какая из технологий ШПД наиболее эффективна. Во многих странах Азии и Ближнего Востока технология GPON внедряется весьма активно - в ряде государств она занимает более половины рынка в соответствующем сегменте связи. В Европе одной из лидирующих в аспекте внедрения GPON-стандартов признана Швеция. При этом, по оценке ряда аналитиков, российской рынок вполне способен достичь сопоставимых показателей, отражающих уровень внедрения новой технологии.

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

Распределительная сеть доступа PON основана на древовидной волоконно-кабельной архитектуре с пассивными оптическими разветвителями на узлах, представляет экономичный способ обеспечить широкополосную передачу информации. При этом архитектура PON обладает необходимой эффективностью наращивания узлов сети и пропускной способности, в зависимости от настоящих и будущих потребностей абонентов.

Суть технологии PON заключается в том, что между центральным узлом, обеспечивающим подключение к магистрали (SDH/ATM ), и абонентскими узлами создается полностью пассивная оптическая сеть древовидной топологии. В промежуточных узлах дерева размещаются компактные пассивные оптические разветвители (сплиттеры), не требующие питания и обслуживания

История

Специалисты отмечают, что разработка технологии PON началась в 80-х годах прошлого века в лабораториях British Telecom . Спустя несколько лет (в 1987 г.) в Великобритании были проведены тестовые испытания.

Первые шаги по стандартизации технологии PON (passive optical networks) были предприняты 1995 году, когда влиятельная группа из семи компаний (British Telecom, France Telecom, Deutsche Telecom, NTT, KPN, Telefoniсa и Telecom Italia) создала консорциум для того, чтобы претворить в жизнь идеи множественного доступа по одному волокну. Эта организация, поддерживаемая ITU-T, получила название FSAN (full service access network). Много новых членов, как операторов, так и производителей оборудования, вошло в неё в конце 90-х годов. Целью FSAN была разработка общих рекомендаций и требований к оборудованию PON для того, чтобы производители оборудования и операторы могли сосуществовать вместе на конкурентном рынке систем доступа PON. На сегодня FSAN насчитывает 40 операторов и производителей и работает в тесном сотрудничестве с такими организациями по стандартизации как ITU-T, ETSI и ATM форум.

В 1998 г. Международный союз электросвязи (ITU-T ) принял предложенную FSAN спецификацию ATM PON (APON ) в виде рекомендаций G.983.x , утвердив вскоре и спецификацию Broadband PON (BPON ). Начинается строительство пассивных оптических сетей в Японии и США.
В дальнейшем технология PON активно совершенствуется и развивается. Технология APON (G.983.1) предусматривает передачу в сети PON ячеек ATM со скоростью 155 Мбит/с в каждом направлении. В спецификации BPON скорость передачи увеличена до 622 Мбит/с, появляется возможность реализовать широкополосные сервисы, включая доступ по Ethernet и видео.
Развитие Ethernet привело в 2001 г. к началу работы над спецификацией Ethernet PON (EPON) на основе протокола управления множеством узлов (Multi-Point Control Protocol - MPCP ). Появляется еще одна разновидность PON — Gigabit PON (GPON ). Стандарт предусматривает номинальную скорость передачи 622 Мбит/c или 1,25 и 2,5 Гбит/с. а различного типа (TDM, SDH, Ethernet, ATM ), а также развитые механизмы управления и защита на уровне протоколов.

Стандарты

• ITU-T G.983
  • APON (ATM Passive Optical Network).
  • BPON (Broadband PON)
• ITU-T G.984
  • GPON (Gigabit PON)
• IEEE 802.3ah
  • EPON или GEPON (Ethernet PON)
• IEEE 802.3av
  • 10GEPON (10 Gigabit Ethernet PON)

Сравнительный анализ трех технологий APON, EPON, GPON

Принцип действия PON

Основная идея архитектуры PON — использование всего одного приёмопередающего модуля в OLT (optical line terminal) для передачи информации множеству абонентских устройств ONT (optical network terminal в терминологии ITU-T), также называемых ONU (optical network unit в терминологии IEEE) и приёма информации от них.

Число абонентских узлов, подключенных к одному приёмопередающему модулю OLT, может быть настолько большим, насколько позволяет бюджет мощности и максимальная скорость приёмопередающей аппаратуры. Для передачи потока информации от OLT к ONT — прямого (нисходящего) потока, как правило, используется длина волны 1490 нм. Наоборот, потоки данных от разных абонентских узлов в центральный узел, совместно образующие обратный (восходящий) поток, передаются на длине волны 1310 нм. Для передачи сигнала телевидения используется длина волны 1550 нм. В OLT и ONT встроены мультиплексоры WDM, разделяющие исходящие и входящие потоки.

Прямой поток

Прямой поток на уровне оптических сигналов, является широковещательным. Каждый абонентский узел ONT, читая адресные поля, выделяет из этого общего потока предназначенную только ему часть информации. Фактически, мы имеем дело с распределённым демультиплексором.

Обратный поток

Все абонентские узлы ONT ведут передачу в обратном потоке на одной и той же длине волны, используя концепцию множественного доступа с временным разделением TDMA (time division multiple access). Чтобы исключить возможность пересечения сигналов от разных ONT, для каждого из них устанавливается свое индивидуальное расписание по передаче данных c учётом поправки на задержку, связанную с удалением данного ONT от OLT. Эту задачу решает протокол TDMA MAC.

Топологии сетей доступа

Существуют четыре основные топологии построения оптических сетей доступа:

• «кольцо»
• «точка-точка»
• «дерево с активными узлами»
• «дерево с пассивными узлами»

Преимущества и недостатки

Преимущества архитектуры PON :

• отсутствие промежуточных активных узлов
• экономия оптических приёмопередатчиков в центральном узле
• экономия волокон
• лёгкость подключения новых абонентов и удобство обслуживания (подключение, отключение или выход из строя одного или нескольких абонентских узлов никак не сказывается на работе остальных).

Древовидная топология P2MP позволяет оптимизировать размещение оптических разветвителей исходя из реального расположения абонентов, затрат на прокладку ОК и эксплуатацию кабельной сети.
К недостатку можно отнести возросшую сложность технологии PON и отсутствие резервирования в простейшей топологии дерева.

На сегодняшний день существует множество примеров успешного построения масштабных коммерческих проектов на базе PON . Это позволяет оценить потенциал EPON (Ethernet PON)/GPON (Gigabit PON ) технологий, которые могут стать в ближайшее время настоящим «мейнстримом» в отрасли.

Alcatel-Lucent, лидер мирового рынка широкополосного доступа, стал первой компанией, разработавшей систему GPON , полностью отвечающую спецификациям FSAN (Full Service Access Network). Решение Alcatel 7342 ISAM FTTU (fiber-to-the-user - оптоволокно до пользователя) поддерживает высокую скорость передачи данных, совместимость и качество услуг (QoS), которые необходимы для успешного внедрения услуг Triple Play. Решение Alcatel отлично подходит для удовлетворения пользовательского спроса на высокоскоростные широкополосные услуги, ориентированные на пользователя, особенно если эти оптические услуги предоставляются по цене, характерной для медных линий. В настоящее время Alcatel реализовала множество (более 85) проектов GPON в разных странах мира, в том числе для таких компаний, как Verizon (США), Ministry of Communications (Кувейт), Jonkoping (Швеция), Singtel (Сингапур), City Cable Shunan Corporation (Япония) и Казахтелеком (Казахстан).
В России с успехом внедряют технологию GPON такие компании как МГТС, Ростелеком и др.

Создание инфраструктуры доступа, которая способна не только эффективно поддержать текущие потребности оператора, но и сформировать надежную основу для успешного развития бизнеса и доставки абонентам мультимедийных услуг, требовательных к полосе пропускания, является сегодня одной из важнейших задач операторов.

Решение Alcatel GPON позволит компаниям-операторам обойти конкурентов и предложить заказчикам самую передовую технологию доступа.

Скорость, необходимая для обеспечения бесперебойной работы приложений, должна быть 1Гбит/с и выше. В скором времени ожидается, что провайдеры будут развивать оптическую инфраструктуру доступа для обеспечения широкого диапазона услуг. Последней тенденцией сейчас является технология пассивных оптических сетей, то есть GPON.

Расшифровывается эта аббревиатура как Gigabit Passive Optical Network или гигабитная пассивная оптическая сеть . GPON является разновидностью технологии PON, поэтому сначала объясним, что такое PON .

В главном офисе находится модуль OLT (Optical line terminal), а у абонентов ONT (Optical network terminal). В узлах установлены разветвители (Splitter), которые не нуждаются в обслуживании. Получается, что главные модуль имеет возможность пересылать данные большому количеству абонентов . Число абонентов , которые подключились к приемопередающему модулю, зависит только от мощности и максимальной скорости аппаратуры.

Пассивные оптические сети имеют множество модернизированных версий, которые охватывают решение различных задач. Одни эффективны для массового применения, другие - для корпораций.
Теперь немного истории. В 1980 году начали разрабатывать технологию PON в компании British Telecom. Позже были проведены тесты, и ведущие мировые специалисты в области связи начали разработку стандарта для технологии PON . В 1998 году принята спецификация ATM PON (APON) и началось строительство пассивных сетей на оптоволокне в Америке и Японии.

С каждым годом технология PON развивается. Первая спецификация APON позволяла двунаправлено передавать данные со скоростью 155 Мб/с. Позже появилась разновидность PON - BPON со скоростью до 622 Мб/с с доступом по Ethernet . В 2001 году началась разработка EPON (Ethernet PON) на основе протокола MPCP (протокол управления многоточечным обменом).

На данный момент технологии APON , BPON , EPON устарели и подробно рассматривать их не стоит. А вот технология GPON(Gigabit PON) является на сегодняшний день наиболее перспективной. Стандарт был принят в 2003 году. GPON обеспечивает двунаправленную, высокоскоростную передачу до 2.5 Гбит/с. Эта сеть высоко надежна за счет пассивных оптических разветвлителей в промежуточных узлах. Технология позволяет экономить оптоволокно, так как до 128 абонентов могут быть подключены на одном кабеле и находится на расстоянии десятков километров. Уровень безопасности сети высокий за счет технологий шифрования и обособленности каждого сервиса. GPON позволяет выбрать с какой скоростью необходимо передавать данные : одинаковой или разной. Даже если рассматривать самое неудачное распределение трафика , утилизация полосы составляет 93%, что гораздо выше,чем в предыдущих версиях технологии. Всем вышеперечисленным плюсам технологии можно противопоставить только один минус - ее возросшую сложность.

Что же ждет пассивные оптические сети в будущем? Потребности пользователей растут, и скоро существующие сети не смогут их удовлетворить, поэтому производители разрабатывают следующее поколение пассивных оптических сетей NG-PON . Разработчики стараются увеличить

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.