Gpon технология. Описание технологии GPON

На сегодняшний день единственно правильным способом освоения частного сектора является технология PON . При условии, что в частном секторе больше чем 20-30 абонентов, это самый правильный и уже самый дешевый подход к решению такой задачи. Самые сложные вопросы возникают уже на этапе рождения самой идеи. Выбор производителя? Как спроектировать сеть так, чтобы в будущем было меньше забот и хлопот? Как правильно выбрать пассивное оборудование?

В данной статье мы предлагаем рассмотреть один из подходов к построению сети в частном секторе. Провайдер, который нам помогает в данной статье, пожелал остаться анонимным. При этом его стаж эксплуатации GEPON сети превышает три года.

Начнем с того, что в недалеком прошлом было выбрано станционное и абонентское оборудование производства «Элтекс». На тот момент это решение было самым работоспособным. На высоте техническая поддержка. Многие баги дописывались уже в полевых условиях, но здесь больше плюсов, чем минусов. За непродолжительное время оператор смог добиться той работы оборудования, какая была нужна. Сейчас это уже довольно известный производитель GEPON и GPON оборудования и в дополнительном упоминании не нуждается.

За три года провайдер попробовал множество подходов к построению сети, использовал различный , сплиттеры с разными коэффициентом деления и в разных исполнениях, перебрал пару муфт и, наконец, пришел может не к идеальному, но максимально оптимальному решению.

На станционной стороне располагается оптический линейный терминал OLT LTE-2X или LTE-8X (в зависимости от количества абонентов и расположению ближайшей АТС к ним). Для провайдеров, кто только решает начать использовать технологию, оптимальней взять LTE-2X - здесь есть все, что нужно: два порта PON 2.5G по 64 абонента на порт, а также 4 комбинированных порта 1G c шасси под SFP 1.25G, которые при необходимости можно с агрегировать в один канал. Если же компания уверена в себе и имеет достаточное количество абонентов то, выгодней взять LTE-8X - 8 портов PON общей емкостью до 512 абонентов, уже есть два порта 10G, ну и так же 4 комбо.

Для примера рассмотрим станционный терминал OLT LTE-2X. Наш оператор-консультант использует и LTE-2X и LTE-8X.

При использовании сразу двух портов, их лучше коммутировать на 8-ми портовый кросс с SC/APC-адаптерами. В кросс заходит 8-ми волоконный кабель ОПЦ-8А-4
На всем участке от OLT до drop’a (drop-кабель - последний участок до абонента) используем 8-ми волоконный кабель. Удобно, всегда есть запас, никогда не перепутаешь. Кабель всегда есть на складе у поставщиков. Тут вопросов вообще нет. При желании сэкономить, можно на самом длинном участке использовать ОПЦ-4А-4.

Изначально первый ввод в частный сектор осуществлялся в жилом доме управляющего или в доме охраны, но от такого решения компания решила избавиться. Здесь одни минусы: согласование, расположение в доме, подвод кабеля, вывод кабеля, полноценный доступ к своему шкафчику. Очень неудобно. В век новых технологий, самое правильное здесь — уменьшать размеры пассивного оборудование. А так как из пассивного оборудования только сплиттер, размеры которого сейчас не превышают треть карандаша, все удобно укладывается в одну муфту.

Первую муфту желательно использовать с запасом по количеству входящего и выходящего кабеля. У многих уже сложились свои вкусы на те или иные мутфы, здесь главное, чтобы можно было работать с девятью 8-ми волоконными оптическими кабелями. 8-ми волоконный кабель имеет небольшие размеры и без стального троса легко входит два или три кабеля в один ввод.

Не забываем, что у нас два рабочих волокна в кабеле - две линии PON.

Оптическое деление сигнала в волокне осуществляет пассивный оптический сплиттер. Небольшая конструкция сплиттера позволяет уложить его в ложемент на сплайс-кассете и закрепить монтажными стяжками. У сплиттера один (редко два) вход и восемь выходов. Деление сигнала происходит равномерно на всех абонентов.

(Прим.: Всем абонентам PON - пакеты передаются широковещательно от OLT и воспринимаются в OTN в соответствии с MAC - адресом; на стороне абонентов все ONT синхронизируются от общего времязадающего источника и каждому ONT выделяется определенный временной домен).

Для подключения (до) 64 абонентов на одну линию PON необходима связка из сплиттеров 1/8 плюс еще 8 штук 1/8. Там где плотность домов высокая, рекомендуется использовать оптический бюджет по максимуму и подключать по 64 абонента на ветку. Там, где абонентов не много, можно включать сплиттеры и другого коэффициента деления. Здесь надо ориентироваться по местности.

В первой муфте коммутируем на сплиттер одну жилу от кабеля, пришедшего со станции, и подключаем восемь аналогичных кабелей, которые уже расходятся в нужных направлениях по частному сектору. В первой муфте не предполагается переключение, и в целях экономии бюджета мощности используем сварку волокна. Вторую нетронутую PON - линию можно включить в любой из последующих кабелей, в тот, который ближе всего к следующей части абонентов или туда, где по прогнозам будет больше всего подключений.

На этапе проектирования не возможно на сто процентов знать, где и кто захочет подключится. Со временем могут быть освоены новые участки земель, возведены новые дома и следовательно новые абоненты. Поэтому рекомендуется делать запас кабеля на столбе в таких вот «участках». Тогда можно всегда воткнуть новую муфту и вытащить абонентов или даже отправить одну из жил в другое направление. Запас кабеля в цене ничего не стоит, зато выгоды в перспективе получается гораздо больше от своего рода мобильности в выделении волокон.

Итак, доходим до первых абонентов. И здесь используем унифицированный сплиттер 1/8. Все также, кабель вошел, коммутация со сплиттером и т.п. Рекомендуется на последнем участке использовать специальные муфты FTTH. Данные муфты отличаются своей дешевизной и удобством. Там есть от двух до трех вводов для линейного кабеля и 4/8/16 выводов для кабелей FTTH (или drop - кабелей). А также, в муфте можно использовать сварку или кроссировку разъемными соединениями. В этом случае можно скоммутировать сразу все выводы на кросс-панель. В качестве drop - кабеля используем кабель ОПЦ-4А-4. Сейчас на рынке уже большое множество FTTH кабелей по самым доступным ценам, и использовать их возможно. Но сейчас мы разбираем конкретный кейс, который уже проверен! Кабель ОПЦ-4А-4 удобен в использовании, и при подходе к дому и разводке удаляется стальной прут и можно зайти в помещение. По помещению чаще всего разводка осуществляется по договоренности с абонентом, так как ему будет лучше. К примеру, это может быть переход на патчкорд и установка ONT в любой из комнат.

Перейдем к важным плюсам работы с технологией PON, которые надо учитывать при строительстве. Мы уже рассказали про запас кабеля и мобильное выделение абонентов. Как этого добиться? Благодаря тому, что 8-ми волоконный кабель практически пустой, во второй муфте проще «завернуть» обратно несколько абонентов и выделить их на любой из обратных участках, где заранее сделан запас на столбе. Это важное преимущество, которое экономит достаточно много дорогостоящих ресурсов, которые могут возникнуть при подключении новых абонентов.

Пользуясь этими казалось бы простыми советами можно довольно экономично и качественно построить сеть GEPON (или GPON, кому какая больше нравится) с минимальными вложениями как на начальном этапе, так и на этапе развития сети.

Каждый в праве сам выбирать путь развития своей сети, но наш консультант, используя технологию с пассивным разделением сигнала еще не разу не пожалел. Из названия самой технологии вытекают и ее преимущества. Если учитывать такие моменты, как организация размещения активного оборудования в помещении в частном секторе, заземление по всем стандартам, гарантированное питание и гораздо больше по количеству и наименованию оборудования, то технология PON выше на голову.

Для того, чтобы начать строить и подключать вам понадобиться примерно 70% от стоимости первой спецификации. Абонентские устройства можно покупать по мере прироста абонентов.

За предоставленный материал благодарим участника проекта «новые-сети.рф» Сергея К.

1. Типовая структура PON-сети

Классическая PON-сеть состоит из:

Центрального станционного устройства OLT (Optical Line Terminal), которое служит для агрегации потоков оптических сетей (деревьев);
Распределительной оптической сети ODN (Optical Distribution Network), состоящей из:
- Магистрального оптического фидера (волокна);
- Сплиттеров, разветвляющих оптический сигнал на ветви оптического дерева;
- Распределяющих оптических волокон (ветвей) дерева PON-сети;
- Оконечных отводных абонентских кабелей (Drop-окончаний), которые в зависимости от типа оконечного абонентского устройства и количества каскадов сплиттеров на сети могут быть оптическим волокном, кабелями Ethernet, xDSL, E1;
Оконечных абонентских устройств ONU (Optical Network Unit) или ONT (Optical Network Terminal), которые в зависимости от их типа могут устанавливаться в распределительном шкафу, в здании, в помещении абонента и предоставляют конечным абонентам различные порты доступа в зависимости от типа и модели устройства: Ethernet, иногда VDSL - основной вид порта, дополнительно - кабельного телевидения, подключения телефона, Е1;
Системы управления сетью AMS (Access Management System), которая служит для управления и мониторинга оборудованием PON.

Рис.1. Типовая схема PON-сети.

2. Преимущества технологии PON

Технология PON имеет ряд перечисленных ниже неоспоримых преимуществ перед другими технологиями:

Невысокая стоимость построения сети. Технология реализует возможность подключения через одно оптоволокно большого количества абонентских терминалов, что способствует значительной экономии волокон.
Низкие расходы на эксплуатацию и техническое обслуживание сети. Преимущество обусловлено использованием пассивного оборудования в распределительной сети.
Возможность постепенного наращивания сети. Ввод новых узлов не оказывает влияния на действующую сеть.
Перспективность создания распределительной инфраструктуры. Строительство оптической распределительной сети закладывает хорошую и долговременную основу для дальнейшего развития и предоставления в будущем любых мультимедийных услуг с практически неограниченной полосой пропускания
Надежность. Использование меньшего числа активных элементов в сети обеспечивает ее надежность, а кроме того, способствует как снижению чувствительности к влиянию смежных линий связи, так и уменьшению воздействия на них.
Высокая гибкость. Построение распределительной сети по технологии PON требует применения всего лишь одного оптического волокна, а не пучка волокон, как при использовании других оптоволоконных технологий. Благодаря этому можно строить сеть по шинной или древовидной топологии, что весьма выгодно с экономической точки зрения. Гибкость технологии позволяет использовать ее в любых сетевых конфигурациях семейства FTTx.
Возможность оказания услуг Triple Play с предоставлением видео по любой модели: в виде услуг кабельного телевидения (рис.2) или в виде услуг IPTV (рис.3).

Рис.2. Предоставление услуг кабельного видео.

Рис.3. Предоставление IPTV.

3. Технологи передачи информации

Для предоставления услуг связи абоненту используется технология WDM (Wavelength Division Multiplexing), когда сигналы к абоненту и от абонента передаются на разных длинах волн (1490нм и 1310нм соответственно). Для некоторых типов ONU/ONT, имеющих отдельный выход для телевизионного видеосигнала, возможно «подмешивание» в оптическое волокно телевизионного видеосигнала кабельного телевидения на отдельной длине волны 1550 нм.

Рис.4. Общая структура работы PON-сети.

Для каждого направления передачи (к абоненту и от абонента) используется технология временного разделения каналов для каждой длины волны. Описание этих технологий представлено на рис. 5 и 6.

Рис.5. Передача информации по направлению к абоненту.

Рис.6. Передача информации по направлению от абонента.

В вышеуказанных случаях всем абонентам выделяется равная фиксированная гарантированная полоса пропускания канала связи в каждом направлении. Здесь необходимо отметить, что в настоящее время используются в основном 2 стандарта PON-сетей:

GPON (Gigabit PON), транспортный протокол GFP (generic framing protocol). Нисходящий поток - 1490 нм, 2,4 Гбит/с., восходящий поток - 1310 нм, 1,2 Гбит/с.;
GEPON (Gigabit Ethernet PON), транспортный протокол - Ethernet. Нисходящий поток - 1490 нм, 1,2 Гбит/с., восходящий поток - 1310 нм, 1,2 Гбит/с.

Оборудование стандарта GPON имеет в двое большую полосу пропускания канала связи в направлении к абоненту по сравнению с GEPON и больше приспособлено для передачи TDM-трафика (имеет порты Е1).

Однако бывают случаи, когда:

Часть абонентов не осуществляет в текущий момент прием/передачу информации или отключены (не пользуются услугами связи), в результате имеется «простой» полосы канала связи;
Различным абонентам требуется различная полоса пропускания канала связи;
Некоторым абонентам временно требуется повышенная полоса пропускания канала связи.

Для решения подобных вопросов и более эффективного использования полосы пропускания канала связи предусмотрена возможность динамического изменения полосы пропускания. Описание технологий статического и динамического выделения полосы пропускания канала связи представлены на рис. 7 и 8.

Рис.7. Статическое выделение полосы пропускания.

Рис.8. Динамическое выделение полосы пропускания.

4. Построение PON-сети

4.1. Технологии построения абонентского доступа

В зависимости от места размещения оборудования ONU/ONT по отношению к непосредственному жилищу абонента различают различные технологии FTTx построения PON-сетей. Описание технологий FTTx представлено на рис.9.

Рис.9. Описание технологий FTTx.

Для технологий FTTB, FTTCab, FTTK, FTTH (в случае установки ONU/ONT в подъезде) возможно использование многопортовых ONU/ONT (в настоящее время до 24 портов).

При построении PON-сетей необходимо также учитывать различие в параметрах в зависимости от типа используемой технологии передачи информации (GEPON или GPON), представленных в табл.1:

Таблица 1. Сравнение параметров GEPON/GPON.

4.2. Оптические кабели

В сетях PON преимущественно используют одномодовые волокна, обеспечивающие передачу сигналов на большие расстояния. Классификация одномодовых волокон задается рекомендациями серии G.65x МСЭ-Т. Кроме того, характеристики таких волокон специфицированы в документе ISO/IEC 11801 (классы OS1 и OS2).

Наиболее широкое распространение в сетях связи получило классическое волокно с несмещенной дисперсией (рекомендация МСЭ-Т G.652). Характеристики этого волокна оптимизированы для работы во втором окне прозрачности (1310 нм), где оно имеет очень низкую дисперсию. Кроме того, это волокно может использоваться в третьем (1550 нм) и даже в четвертом окне прозрачности (1625 нм). Существует волокно с несмещенной дисперсией, в котором удален так называемый гидроксильный пик между вторым и третьим окнами прозрачности. Его создание открыло новые возможности для повышения эффективности технологии спектрального уплотнения WDM. Характеристики волокна без гидроксильного пика определены в рекомендациях МСЭ-Т G.652.C и G.652.D.

Рост интереса к проектам FTTx привел к появлению рекомендации G.657, в которой указаны характеристики волокон с низкими потерями на изгибах. При построении сети доступа и внутридомовой инфраструктуры вероятность резких изгибов кабеля гораздо выше, чем при строительстве магистралей: вспомним тесноту уличных монтажных шкафов и технологических помещений, а также зачастую не слишком высокую квалификацию монтажников, работающих на последней миле. Волокна для сетей доступа должны быть более устойчивы к изгибам, чем волокна магистральных кабелей, что и зафиксировано в рекомендации G.657. Поэтому для выполнения монтажа внутри помещений абонента рекомендуется использовать оптические кабели с волокном типа ClearCurve, отвечающие требованиям рекомендации G.657 МСЭ-Т, их можно резко изгибать без существенного ухудшения их характеристик, что очень важно при монтаже кабелей в квартирах.

4.3. Сплиттеры и каплеры

Обычные сплиттеры делят оптический поток, «не вникая» в то, каковы длины волн его составляющих. Существует два основных типа сплиттеров – сплавные и планарные.

Сплавные сплиттеры выполнены по технологии FBT (Fused Biconical Taper) - два волокна с удаленными внешними оболочками сплавляют в элемент с двумя входами и двумя выходами (2:2), после чего один вход закрывают безотражательным методом, формируя сплиттер 1:2. Можно обеспечить разделение мощности и в других пропорциях, например 20:80 (20% мощности сигнала идет в одно плечо, 80% – в другое), но в сетях PON, как правило, применяют сплиттеры 50:50. Правда, на практике при делении сигнала всегда возникает некая погрешность, в результате которой в одно плечо уходит чуть больше мощности, скажем 51%. Последовательным соединением сплавных сплиттеров 1:2 можно получить элементы с большими коэффициентами деления, но обычно у выполненных по этой технологии сплиттеров коэффициент деления не превышает 1:8.

Планарные сплиттеры выполнены помощью технологии PLC (Planar Lightwave Circuit), когда на полупроводниковой пластине формируется множество микроделителей 1:2, объединенных в сплиттер с нужным коэффициентом деления. Это позволяет изготавливать компактные и надежные сплиттеры с числом выходных волокон до 32. Планарные сплиттеры способны работать в более широком диапазоне температур (от -45°C до +85°C), чем сплавные (от -40°C до +75°C). Однако стоимость сплиттеров PLC выше стоимости сплиттеров FBT.

Сравнение технологий изготовления сплиттеров представлено на рис.10.

Рис.10. Технологии изготовления сплиттеров.

Сплиттер (мультиплексор) WDM – сплиттер с двумя выходами, способный делить оптические потоки с учетом их спектральных составляющих, часто называют каплером. Идея увеличения пропускной способности одного волокна за счет передачи по нему нескольких информационных каналов, каждый – на своей длине волны, активно используется при создании PON-сетей следующего поколения (WDM-PON).

Существует несколько основных технологий изготовления мультиплексоров WDM. Одна из простейших схожа со сплавной технологией FBT, применяемой при производстве обычных сплиттеров. При сплавлении волокон из-за различия диаметров модового пятна могут быть выделены различные длины волн, а каскадирование таких устройств позволяет выделить много длин волн. К преимуществам элементов WDM, изготовленных по технологии FBT, относится невысокая стоимость, низкое затухание и возможность работы в широком частотном диапазоне, к недостаткам – невысокая волновая изоляция.

Другая технология – Thin Film Filters (TFF) основана на изготовлении тонкопленочных фильтров с помощью ионно-лучевого напыления. Такой фильтр состоит из нескольких слоев специальных материалов (каждый со своим индексом отражения), и при прохождении через каждый слой отражается или передается сигнал с определенной длиной волны. Элементы WDM, построенные на основе TFF-фильтров, характеризуются низким уровнем затухания, дисперсии и отраженного сигнала, а также высокой волновой изоляцией.

Специалисты компании Инлайн Телеком Солюшнс успешно завершили проекты и сдали в коммерческую эксплуатацию решения, основанные на технологии GPON на базе оборудования Huawei (Китай) и ECI (Израиль) для компании Сибирьтелеком. В интересах компании Дальсвязь нами было проведено успешное тестирование оборудования GPON компании Alcatel.

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.

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

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

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

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

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

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

«Оптика» вытесняет «медь»

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

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

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

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

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

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

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

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

GPON: движущая сила стандарта

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

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

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

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

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

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

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

GPON и GEPON: простая арифметика

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

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

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

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

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

GPON: кабели внутридомовой разводки

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

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

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

GPON: скорость эволюции нарастает

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

Первый компьютерный сеанс связи произошел примерно 50 лет назад в Соединенных Штатах Америки. Расстояние между точками составляло 640 км. Данное событие дало начало зарождению «Глобальной паутины». Но до Интернета существовала другая сеть – ARPANET, доступная лишь избранному кругу предриятий и физических лиц. Посторонние владельцы компьютеров смогли подключаться к ней только с 1991 года. В 1993 году появился веб-браузер NCSA Mosaic. Его появление стало предпосылкой массового развития Интернета.

Но в скором времени одной лишь возможности доступа к сети пользователям стало недостаточно. Они хотели бы передавать и получать данные на высокой скорости. В связи с этим появились такие понятия, как «скорость передачи информации в битах» и «полоса пропускания».

Сегодня подключиться к сети Интернет возможно проводным или беспроводным способом. Относительно недавно в нашу жизнь стала внедряться проводная технология GPON и уже успела завоевать огромную популярность в области цифровых коммуникаций. Наиболее быстро она стала развиваться в Японии, Южной Корее, Соединенных Штатах Америки и странах Евросоюза. Да и в России уже насчитывается несколько сотен тысяч абонентов сети. Эксперты уверены, что это нововведение имеет широкие перспективы и может составить достойную конкуренцию технологиям GEPON и PON.

Технология GPON продвигается крупнейшими российскими провайдерами: Ростелеком, МГТС, Мегафон. Это говорит о том, что она пользуется большой популярностью. Давайте более подробно рассмотрим принцип ее действия.

Что такое GPON, как он устроен и как работает

Аббревиатура GPON расшифровывается как Gigabit Passive Optcal Network (гигабайтные пассивные оптические системы). С помощью данной оптической сети провайдер обеспечивает доступ к телефонии, телевидению и Интернету, скорость передачи данных которого составляет 1 ГБ в секунду. При этом скорость входящего канала равна скорости исходящего.

Установив оборудование GPON, вы сможете подключаться к Интернету со скоростью 10 Мбит/сек.-2,5 Гбит/сек. Подключение происходит через ONT модем со встроенным Wi-Fi. Это обеспечивает возможность захода в сеть с любого устройства.

Технология GPON позволяет одновременно использовать несколько телефонных номеров. Кроме этого, доступны следующие дополнительные услуги:

SIP-телефония;
охранно-пожарная сигнализация;
видеонаблюдение;
телеметрия;
цифровое интерактивное телевидение, включающее HD-контент.

По топологии GPON похож на древо. На его узлы устанавливаются пассивные разветвители, называемые сплиттерами. Специалисты заводят в частный дом, квартиру или офис абонента оптоволоконный кабель, устанавливают оптическую розетку и подсоединяют оптический модем, который правильнее называть GPON-терминалом.

По внешнему виду это устройство напоминает роутер Wi-Fi, но вместо Ethernet-разъема в нем используется внешний оптический порт стандарта SC. К этому маршрутизатору можно подключить следующие устройства:

телевизор;
ноутбук;
стационарный компьютер;
мобильный телефон;
планшет.

Данная технология позволяет клиенту пользоваться всем потенциалом оптоволоконного кабеля, обеспечивающего высокую скорость и качество передачи данных. К слову, при подключении Интернета по технологии ADSL на один многоквартирный дом выделяется один канал, который делится между всеми абонентами.

Оборудование

В настоящее время модемы для оптоволоконных сетей производят различные компании.

Самыми распространенными являются:

Huawei;
Eltex;
SERCOM.

Если перед вами стоит выбор, отдайте предпочтение модему HG8245 или HG8247 производства Huawei, поскольку эти устройства работают лучше всех. Оборудование других фирм имеет более низкое качество, что отражается на работе системы.

Достоинства и недостатки технологии GPON

Технология GPON на фоне небольшого количества недостатков имеет массу достоинств, за что пользуется большой популярностью.

Достоинства:

заведение оптоволокна непосредственно к пользователю;
высокая пропускная способность канала;
независимость оптоволокна от электромагнитных помех;
невозможность подключения к сети сторонних пользователей;
отсутствие проблем со стороны линейно-кабельной сети в часы пиковых нагрузок;
возможность одновременного подключения нескольких услуг с одного канала;
отсутствие промежуточного оборудования на участке т пользователя до АТС;
неподверженность воздействию влаги за счет отсутствия в системе электричества;
отсутствие опасности удара электротоком.

Недостатки:

чувствительность кабеля к перегибам;
возможность повреждения кабеля домашними животными при условии его укладки по полу.

Следующий момент относится не к недостаткам, а скорее к особенностям оптоволоконной сети. Чтобы сократить протяженность линии, специалисты устанавливают модем возле отверстия, через которое протянули оптоволокно. Поэтому здесь же необходимо расположить розетку на 220 Вольт. Ее установкой также могут заняться специалисты.

Несколько слов о монтаже. Осуществлять его должны только профессионалы.

Самостоятельно подсоединиться к сети GPON вы не сможете по нескольким причинам:

Во-первых, заводить в квартиру оптоволоконный кабель будут в любом случае специалисты провайдера.
Во-вторых, необходимо приобрести стационарный OLT-терминал, поддерживаемый ONT-роутером. Если вы ошибетесь с выбором, система работать не будет.
В-третьих, абонентские модемы, предоставляемые провайдерами, настраиваются автоматически, если они входят в перечень поддерживаемых. Самостоятельно вы не сможете настроить свои девайсы.

Подводя итог, можно сказать о том, что технология GPON несомненно является перспективной, поскольку предоставляет абонентам широкий спектр услуг. Наличие некоторых недостатков перекрывается теми достоинствами, которыми данная технология обладает. Но заниматься монтажом системы должны только специалисты.