Технология подключения pon что это

Технология PON — что это такое и зачем она нужна?

Содержание

Содержание

Оптоволокно, бывшее раньше уделом провайдеров и крупных компаний, потихоньку становится доступным для рядовых пользователей. «Оптика» в квартирах и частных домах появилась благодаря технологии PON, позволившей снизить стоимость подключения до приемлемых для частного потребителя величин. Что же это за технология?

Что такое PON

PON («Passive Optical Network» — «пассивная оптическая сеть») представляет собой оптоволоконную сеть, в которой для доставки трафика конечному (терминальному) клиенту используются недорогие пассивные делители (сплиттеры).

Они не требуют электропитания, сложной настройки, обогреваемых шкафов и т. п.

В этом главное отличие от активных сетей, где перераспределение трафика к клиентам производится через активное устройство — маршрутизатор.

Такое решение позволило в разы сократить затраты на прокладку оптоволоконной сети. Низкая стоимость сплиттеров позволяет ставить их на магистраль возле каждого клиента, делая топологию сети ближе к шине с её минимальным расходом кабеля.

По сравнению с классической «звездой», затраты на кабель снижаются в разы. Особенно это заметно, когда клиенты не «кучкуются» в небольшом пространстве, а разнесены друг от друга на несколько десятков метров.

Чаще всего именно технологию PON следует благодарить жителям коттеджных поселков за быстрый Интернет. И не только Интернет — канал передачи в PON-сетях разделен на три диапазона: приема — с длиной волны 1490 нм, передачи — 1310 нм, и телевидения — 1550 нм. Поэтому обычно провайдер вместе с Интернетом предоставляет и IPTV.

Увы, ничто хорошее не достается даром. За низкую цену приходится платить:

Разновидности PON

Первые стандарты PON — APON и BPON — на сегодняшний день практически не используют. Десятигигабитные сети 10G xPON пока распространены слабо, так что пока выбор может быть только между двумя стандартами — GPON и GEPON (EPON). Первая — более современная и более скоростная, но оборудование для неё стоит дороже.

Конечные пользователи особой разницы между этими стандартами обычно не замечают. На скорость куда сильнее влияет загрузка подсетей, а различия в составе пакетов или, например, возможности передачи TDMA-трафика для обычного пользователя маловажны и неинтересны.

В перспективе сети GPON и GEPON заменят на десятигигабитные аналоги — 10G-PON и 10G-EPON. Эти стандарты разработаны уже 10 лет назад, но их повсеместное распространение сдерживают два фактора:

Вывод

PON — технология организации сети на основе оптоволокна, повысившая доступность Интернета для рядовых пользователей. Она способна обеспечить от 20 Мбит/с до 1 Гбит/с на клиентское устройство. Характеристики делают xPON-сети вполне конкурентоспособными и в городской среде, а за городом PON, несмотря на свои минусы, и вовсе может оказаться единственной технологией, способной обеспечить «быстрым» Интернетом всех желающих.

Источник

Что такое пассивная оптическая сеть (PON)

PON (Passive Optical Network, пассивные оптические сети) – технологии широкополосного мультисервисного доступа по оптическому волокну.

Суть технологии PON состоит в том, что ее распределительная сеть (преимущественно древовидной топологии) строится без использования активных компонентов: разветвление оптического сигнала по одноволоконной оптической линии связи осуществляется с помощью пассивных разветвителей оптической мощности – сплиттеров, которые не требуют электропитания, настройки и управления, термошкафов, недороги и очень компактны.

Существуют 3 основные технологии построения пассивных оптических сетей:

1. APON ( ATM PON)/ BPON (Broadband PON).

Технология APON предусматривает передачу в сети PON ячеек ATM со скоростью 155 Мбит/с в каждом направлении. Во избежание наложения данных, поступающих от разных абонентов, OLT направляло на каждый ONT служебные сообщения с разрешением на отправку данных.

Дальнейшее совершенствование технологии привело к созданию и принятию нового стандарта – BPON. В спецификации BPON скорость передачи была увеличена до 622 Мбит/с. Была добавлена новая функциональная составляющая протокола, включающая передачу разнообразных приложений (голоса, видео, данные), что позволило расширить функциональные возможности технологии для взаимодействия с абонентом. Еще одним усовершенствованием было расширение полосы частот (длин волн), на которых идет передача данных.

В июле 2004 года специальная комиссия «Ethernet в первую милю» EFM (Ethernet in the first mile) комитета LMSC (LAN/MAN standards committee) IEEE создает стандарт 802.3ah, реализовав тем самым пожелания многих экспертов построить архитектуру сети PON, наиболее приближенную к широко распространенным в настоящее время сетям Ethernet.

Такие сети, в основном, рассчитаны на передачу данных со скоростью прямого и обратного потоков 1000 Мбит/с на основе IP-протокола для 16 (или 32) абонентов (скорость на абонента – более 30 Мбит/с при 32 ONT).

Исходя из скорости передачи, в статьях и литературных источниках часто фигурирует название GEPON (Gigabit Ethernet PON), которое также относится к стандарту IEEE 802.3ah. Дальность передачи в таких системах достигает 20км. Для прямого потока используется длина волны 1490 нм, 1550 нм резервируется для видео приложений. Обратный поток передается на 1310 нм. Во избежание конфликтов между сигналами обратного потока применяется специальный протокол управления множеством узлов (Multi-Point Control Protocol, MPCP)

Данная спецификация существенно расширяет возможности технологии по сравнению с предыдущими BPON и EPON.

GPON предполагает более эффективную обработку пакетов IP и кадров Ethernet. Скорость, предусматриваемая протоколом определяется значениями в 622 Мбит/c или 1,25 и 2,5 Гбит/с (для 32 ONT полоса на абонента – более 70 Мбит/с). Так же увеличивается максимальная нагружаемость единичного волокна точками приема и достигает значения 128 абонентов на волокно на расстоянии до 20км (с возможностью расширения до 60км). Появляется возможность варьирования скорости передачи прямого и обратного потока в дереве PON. GPON поддерживает трафик различного типа (TDM, SDH, Ethernet, ATM), а также развитые механизмы управления и защиты на уровне протоколов. Сеть работает в синхронном режиме с постоянной длительностью кадра.

Сравнительные характеристики технологий PON

Технические преимущества GPON перед EPON

Основные технические преимущества GPON перед EPON – более высокая скорость в нисходящем потоке и более эффективные механизмы для передачи трафика сетей с коммутацией каналов (TDM).

При равном коэффициенте разветвления на абонента сети GPON приходится вдвое большая скорость передачи в нисходящем потоке по сравнению с абонентом сети EPON.

При коэффициенте разветвления 1:32 абонент GPON получит полосу 73 Мбит/с, а абонент EPON – 30 Мбит/с; при распределении 1:64 соответственно – 36 Мбит/с и 15 Мбит/с.

В GPON поддерживается механизм регулировки уровней мощности, при котором центральный узел может заставить ONT изменить мощность передатчика на одно из трех значений. Информация о текущем уровне поступает от каждого ONT в восходящем потоке. В EPON на абонентском узле поддерживается только один уровень мощности.

Технология пассивных оптических сетей GPON позволяет увеличить пропускную способность сети, 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 клиента, что позволяет повысить качество передачи сигнала (голоса, данных, видео) и в десятки раз увеличить скорость передачи данных.

GPON предоставляет масштабируемую структуру кадров при скоростях передачи от 622 Мбит/с до 2,5 Гбит/c, и допускает системы как с одинаковой скоростью передачи прямого и обратного потока в дереве PON, так и с разной.

Общая структура пассивной сети передачи данных

Оптическая сеть ШПД по технологии GPON представлена на рисунке ниже состоит из трех основных частей:

1) Станционный участок;

2) Линейный участок ;

1) Станционный участок – это активное оборудование OLT, смонтированное на узле связи в помещении АТС.

2) Линейный участок – это волоконно-оптический кабель, шкафы, сплиттеры, коннекторы и соединители, располагающиеся на всем пространстве между станционным и абонентским участком.

а) Магистральный участок – это кабель, прокладываемый от кросса (ODF) на АТС в направлении территории с большой группой зданий (район, квартал) и завершающийся оптическим распределительным шкафом (ОРШ);

б) Распределительный участок – это кабель, выходящий из ОРШ и прокладываемый преимущественно внутри зданий вертикально по межэтажным стоякам.

3) Абонентский участок – это персональная абонентская разводка одноволоконным дроп-кабелем (реже двухволоконным) от элементов общих распределительных устройств до оптической розетки и активного оборудования ONT в квартире абонента (или до группового сетевого узла ONU, смонтированного в офисе корпоративного клиента).

Самым сложным и капиталоёмким является линейный участок, состоящий из множества разнообразного пассивного оборудования и большого количества строительно-монтажных работ, поэтому очень важно применение наиболее оптимальных методов его построения.

На сети может быть использована как одноуровневая (однокаскадная), так и многокаскадная схема с последовательным размещением сплиттеров.

Количество уровней каскадирования зависит от суммарного вносимого затухания сплиттеров, коэффициента ветвления PON интерфейсов OLT (у GPON это 1:32 или 1:64) и требований к полосе пропускания для каждого абонента.

Чем меньше уровней каскадирования сплиттеров, тем проще сеть абонентского доступа и, соответственно, больше возможностей быстрого устранения неисправностей, повышения качества связи за счет исключения возможных переходных искажений на многоступенчатой передаче сигналов. С другой стороны, каскадирование позволяет более гибко расположить распределительные устройства и кабели, т.е. оптимально построить пассивную распределительную сеть.

Источник

Технология GPON: описание, принцип работы, плюсы и минусы

Возможности, которые дает технология доступа GPON, около 30-ти лет назад считались бы фантастикой. Массовое подключение пользователей к сети интернет началось еще в 1993 году, когда на показатель пропускной способности канала мало кто обращал внимания. Сейчас ситуация изменилась кардинально, эта характеристика считается одной из определяющих.

Для рядового пользователя скорость интернета важна, потому что от нее зависит время загрузки тяжелых файлов (графических, музыкальных или видео), которых в сети становится все больше. Корпоративные потребители тоже обращают пристальное внимание на эту характеристику, потому что от нее зависит скорость реакции на запросы в системах управления бизнесом. Получается, что скоростной интернет – это назревшая необходимость, а не искусственно раскрученная идея.

Немного истории: от телефонных линий до интернета по технологии GPON

Сначала для обмена данными пользовались уже существующими медными телефонными линиями. Применять готовую инфраструктуру было удобно, но она обеспечивала скорость соединения не выше 24 Мб/с. Со временем этого стало недостаточно. На смену медным линиям связи пришли оптические, которые резко увеличили скорость обмена данными.

Архитектура оптических сетей выглядит следующим образом. С помощью оптоволоконного кабеля соединяют станцию оператора OLT с модулями абонентов ONT или ONU. Оба вида модулей – ONT и ONU – имеют одинаковое назначение: они преобразовывают оптические сигналы в электрические, которые корректно распознаются устройствами пользователя (компьютерам, телевизорам), а также наоборот.

Модули ONT отличаются от ONU тем, что первые предназначены для индивидуального использования, их устанавливают непосредственно в квартирах, а вторые размещают в многоквартирных домах, к ним подключают компьютеры, телевизоры, телефоны нескольких квартир.

Описанная архитектура получила название FTTx или полностью Fiber to the x (в переводе – оптическое волокно до х (икс)), она – одноволоконная. Однако ее можно преобразовать в более удобную и эффективную древовидную. Для этой цели на участке между приемопередающей станцией и модулями абонентов нужно использовать пассивные разделители сигнала – сплиттеры, к которым можно подключить ONT. В итоге сформируется пассивная оптическая сеть – PON или полностью Passive Optical Network.

Пассивная сеть отличается тем, что на участке между приемопередающей станцией оператора и абонентом не содержит коммутаторов, а также переключателей, которые потребляют энергию, а также могут ломаться. По этой причине они надежней в обслуживании.

Такая сеть обеспечивает доступ к одной оптоволоконной линии большому количеству пользователей за счет временного мультиплексирования (одновременной передачи нескольких сигналов в одном коммуникационном канале), а также частотного разделения входящего и исходящего сигналов (прием с передачей идут в одном волокне, но длины волн в нем различаются). Дополнительно к этим потокам можно добавить сигнал кабельного телевидения.

Для работы сетей PON сначала разработали стандарт APON, передавать данные можно было со скоростью до 155 Мб/с. Затем ему на смену пришел стандарт BPON, а скорость выросла до 622 Мб/с. Технология GPON – Gigabit-capable Passive Optical Network – стала следующим этапом развития стандартов.

Особенности технологии GPON

Подключение происходит следующим образом. От общего кабеля в каждую квартиру жилого дома заводят оптоволоконный кабель. Его подключают к терминалу (модулю ONT), который внешне похож на обычный роутер, но вместо Ethernet-разъёма у него оптический порт. Через этот терминал абонент получает сразу весь пакет услуг: интернет, цифровое телевидение и телефонную связь. Компьютеры подключают к нему напрямую, а ноутбуки, смартфоны – через Wi-Fi модуль. То есть все действия такие же, как при подключении к обычному роутеру.

При использовании технологии GPON общая пропускная способность сети достигает 1 Гб/с, однако это не означает, что абонент получит именно эту скорость. Многое зависит от мощности роутера, но на 500 Мб/с можно твердо рассчитывать. Такой скорости соединения достаточно, например, для скачивания фильма весом до 8 Гб за 5 минут.

Дополнительно можно подключить до двухсот каналов цифрового телевидения. Если телевизоров в квартире несколько, цифровое телевидение будет доступно на всех без потерь в качестве картинки.

Помимо этого, абонент получит качественную телефонную связь. Помех не будет, а количество функций увеличится: станет доступной переадресация, удержание звонка, конференц-связь, а также многое другое (функционал зависит от телефонного аппарата).

Плюсы и минусы технологии GPON

Из плюсов выделим следующие:

Помимо преимуществ, у технологии GPON есть некоторые недостатки. Они в основном связаны с оптоволоконным кабелем. Он обеспечивает высокую скорость соединения, но при этом достаточно хрупкий, поэтому размещать оптоволоконный кабель нужно так, чтобы он был недоступен для детей и домашних животных. Кабель категорически не рекомендуется перегибать, как это принято для витой пары – так его можно повредить. Удлинить уже заведенный в квартиру кабель тоже сложно и дорого, поэтому лучше просчитать все заранее.

Заключение

Переходить на GPON, если такое предложение есть, однозначно стоит. Технология обеспечивает мощный интернет-канал, поэтому к нему можно подключить больше услуг, ведь они не ограничиваются только цифровым телевидением и телефонной связью.

Оставьте свою электронную почту и получайте самые свежие статьи из нашего блога. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить

Источник

Мы уже публиковали обзорную статью о технологии PON и небольшой сборник частых вопросов по ней. Но в связи с расширением ассортимента оборудования для GEPON нам задают все больше вопросов о реализации, принципах работы этой сети и так далее.

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

Что такое PON-технология?

Виды PON. Что выбрать: GEPON или GPON?

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

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

Большинство украинских телекоммуникационных компаний выбирают GEPON:

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

GEPON или GPON? Что использовать? Что выгоднее ставить? Мы поможем с дилеммой, новинка ONU от LANTORG.

Где можно протянуть PON (GEPON)?

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

И кабельное телевидение в придачу

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

Настройка и администрирование необходима будет только для OLT.

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

Источник

Содержание:

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 (Optical 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).

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:

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).

0.4 дБ/км, 0.5 дБ на коннектор

0.03 дБ на точку сварки

3.5 дБ на сплиттер 1:2

7.2 дБ на сплиттер 1:4

10.7 дБ на сплиттер 1:8

14.4 дБ на сплиттер 1:16

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.

Основные преимущества технологии PON

Измерения в FTTx PON / GPON сетях

В процессе строительства сетей FTTx PON необходимо выполнять четыре основных измерения:

В процессе ввода в эксплуатацию сетей FTTx PON необходимо выполнять два основных измерения:

Источник