Волокно в каждый дом: как это работает. Технология Gpon Ростелеком — что нужно знать
Технология GEPON
В данном материале пойдет речь о технологии и оборудовании для организации пассивных оптических сетей - Passive Optical Network, PON. Основными отличиями PON от классических оптических каналов связи являются использование для агрегации трафика пассивного оборудования - оптических сплиттеров - и высокая плотность портов.
Не секрет, что требования потребителей к скорости доставки информации из Интернет растут по экспоненте. Сегодня в крупных городах 10 Мбит/с являются совершенно обычным делом. Причины этого процесса остаются неизменными уже давно - передача голоса и видео, мультимедиа, телевидение (в последнее время также и в версии высокого разрешения). Только вот битрейты постоянно возрастают.
Существенную часть затрат любого провайдерского проекта несет кабельная инфраструктура. Причем здесь учитывается не только стоимость кабеля, но и его прокладки, которая в случае работы в уже существующей инфраструктуре может быть очень велика. И конечно хочется чтобы вложения работали долго, не требовали частых обновлений и имели хороший запас по нужным параметрам. С этой точки зрения оптические каналы связи сегодня это наиболее производительный и «дальнобойный» способ обеспечения сетевого соединения устройств. При этом классическая архитектура предполагает топологию «точка-точка», когда каждая линия имеет свои выделенные порты с каждой стороны, а при необходимости создания «ответвлений» требуется установка активного оборудования в узле. Так что наиболее удачно она может использоваться для одиночных линий большой протяженности.
Однако в некоторых ситуациях более удобной может оказаться древовидная топология, которая интересна с точки зрения масштабируемости и сниженной общей длины прокладываемых кабелей. Как раз для подобных проектов и подходит PON. В России сети этого типа появилась уже достаточно давно, более пяти лет назад.
А рост числа подключенных пользователей и старт первых российских проектов класса волокно в каждый дом (Fiber To The Home, FTTH), основанных на PON, показывает, что технология прижилась и у нас.
Структура сети PON
Сеть PON состоит из нескольких элементов - коммутатора на узле связи, линий связи с пассивными сплиттерами в узлах сети и модемов на стороне абонентов. К каждому модему поступают все пакеты от коммутатора, а во время передачи используется временное мультиплексирование кадров.
Передача данных в прямом канале
Передача данных в обрантом канале
Компания ZyXEL предлагает сегодня оборудование стандарта EPON (IEEE 802.3ah), называемого также GEPON.
В настоящий момент оборудование участвует в нескольких проектах, а также в тестированиях у провайдеров по всей России. Именно о нем и пойдет дальше речь. Отметим что другие стандарты рассматриваемого типа сетей отличаются скоростными и другими техническими характеристиками.
Коммутатор позволяет по одному волокну (одному порту) подключить до 32 или даже 64 абонентов. Общая скорость передачи данных (которая делится между абонентами) составляет 1,25 Гбит/с. Дальнейшее развитие EPON уже в ближайшие годы предлагает также переход на скорости 10/1 Гигабит/с и 10/10 Гигабит/с. В следующем году ожидается принятие рабочей версии стандарта 10G EPON, а уже в 2010 году могут стартовать первые пилотные проекты.
C задержкой в два-три года планируется переход на 10-гигабитные скорости и технологии GPON.
Для приема и передачи используются лазеры с разной длиной волны - 1490 нм для передачи и 1310 для приема. При необходимости возможно добавление в канал и аналоговых кабельных телевизионных каналов (100 и более), которые модулируются лазером на 1550 нм. В зависимости от конкретной схемы сети и использованного оборудования, общая протяженность канала может составлять до 20 км.
Мультисервисная сеть на базе технологии GEPON
Кабель прокладывается от порта коммутатора в виде дерева. Сплиттеры, устанавливаемые в узлах, чрезвычайно неприхотливы - не требуют электропитания, настройки и управления, термошкафов, недороги и очень компактны. Это позволяет размещать их, например, в уже имеющихся телефонных распределительных шкафах.
Сплиттер
Простейшие оконечные устройства представляют собой конвертеры оптика-кабель со встроенным фильтром MAC-адресов. В случае использования телевидения, в модем устанавливается еще один приемник, а на телевизор выводится обычный высокочастный кабель.
Для защиты информации возможно использование шифрования (AES128) всех передаваемых пакетов. Технология не допускает прямого общения отдельных абонентов, находящихся на одном порту коммутатора - данные от одного абонента могут попасть к другому только через GEPON-коммутатор, который ретранслирует потоки данных восходящего потока на длине волны 1310 нм в нисходящий поток на длине 1490 нм. Дополнительным плюсом с точки зрения безопасности является использование на линии исключительно пассивного оборудования, затрудняющего перехват.
Из положительных сторон PON нужно отметить:
- минимальное использование активного оборудования;
- минимизация кабельной инфраструктуры;
- низкая стоимость обслуживания;
- возможность интеграции с кабельным телевидением;
- хорошая масштабируемость;
- высокая плотность абонентских портов.
В тоже время при рассмотрении технологии нужно учесть и ее особенности, особенно в сравнении с линиями «точка-точка»: разделяемая между абонентами полоса пропускания, общая среда может не подойти клиенту с точки зрения безопасности, пассивные сплиттеры затрудняют диагностику оптической линии, возможно влияние неисправности оборудования одного абонента на работу остальных, меньшая выгода в случае реализации на этапе строительства.
Оборудование
Линейка продуктов GEPON у ZyXEL состоит из трех коммутаторов и трех модемов. Младшая модель коммутатора - - имеет восемь портов GEPON и восемь соответствующих им Gigabit Ethernet (обратите внимание, что именно гигабитных, устройства с меньшей скоростью к ним подключить нельзя). К каждому оптическому порту можно подключить до 32-х модемов в итоге получив 256 абонентов на устройство. Все коннекторы расположены на лицевой стороне устройства - 8xPON, 8xGigabit, консольный, 10/100BaseT внесетевого управления и питание. Здесь же есть и кнопка сброса устройства. Все порты имеют набор индикаторов для определения текущего статуса. У есть встроенный гигабитный L2+ коммутатор (неблокируемая коммутация с пропускной способностью 24 Гбит/с, скорость коммутации кадров 17,8 млн. пак/с) и четыре совмещенных порта 1000Base-T/SFP. Такой вариант можно использовать для резервирования канала - при одновременном подключении двух разъемов (SC и RJ45) работает оптика, а в случае аварии в оптическом канале происходит автоматическое переключение на медь. Питание и консольный порт у этой модификации находятся на задней панели. Данные модели выполнены в стандартном 1U корпусе и рекомендуются для использования в быстрорастущих сетях. Самой производительной моделью является модульный . В его 4,5U корпусе предусмотрено место для установки до шестнадцати OLC-2301. Каждый такой линейный модуль имеет порт GEPON и совмещенный порт 1000Base-T/SFP. В шасси также устанавливается управляющий модуль и блок питания с двойным резервированием. Линейный модули допускают горячую замену, что положительно сказывается на удобстве обслуживания сети и надежности предоставления услуг. Максимально OLT-2300 может поддерживать 512 абонентов. Все оптические модули коммутаторов рассчитаны на дальность работы 20 км.
OLT-1308
Последние обновления прошивок моделей OLT-1308/OLT-1308H позволяют работать на одном канале не 32, а 64 абонентам, что существенно снижает стоимость одного подключения. Для OLC-2301 такой возможности пока нет.
Шасси OLT-2300
Все GEPON-коммутаторы поддерживают протоколы STP/RSTP и механизмы приоритезации трафика и организации виртуальных сетей (включая Port Based и 802.1Q). Эффективность многоадресных рассылок обеспечивается поддержкой IGMP v.2, IGMP proxy, IGMP snooping и MVR. Для управления предусмотрены порты RS-232 и 10/100Base-TX. Настраивать коммутаторы можно через Web-интерфейс (поддерживается SSL, предусмотрена установка до пяти аккаунтов, примеры скриншотов - , , ), telnet, SSH, FTP или консольный порт. Номера портов всех сервисов можно изменить. Возможно ограничение доступа по IP-адресам. Web-интерфейс имеет встроенную систему помощи.
Устройство автоматически находят все подключенные абонентские модемы и позволяет назначить им специфические профили. Они включают в себя настройки скорости, фильтрации, VLAN, приоритетов и другие параметры. Допускается использование протокола аутентификации 802.1x.
Коммутаторы также позволяют следить за физическим состоянием - проверяются температуры, скорости вращения вентиляторов, напряжения. Для больших сетей будет полезной поддержка коммутаторами проколола SNMP и совместимость с EMS системой управления NetAtlas. Кроме того, возможно объединение устройство в кластеры для общего управления.
В настоящий момент моделей со встроенными инжекторами КТВ у ZyXEL нет. Впрочем, для микширования сигнала ТВ в оптический канал можно использовать внешние сплиттеры и медиаконвертеры коаксиал/оптика.
ONU-631HA
Первой моделью абонентского GEPON-модема является . Он работает в режиме моста, прост в обслуживании и управляется исключительно со стороны провайдера по специальному протоколу. Для пользователя он предлагает стандартный порт Gigabit Ethernet. Предусмотрено две модификации модемов - с индексами -11 и -12. Первая работает на расстояниях до 10 км, а вторая - до 20 км. Корпус выполнен из темного пластика, на передней панели есть несколько индикаторов (питание, PON, LAN, скорость LAN, дуплекс). На задней стороне расположены два сетевых порта (оптический и медный) и вход блока питания (12 В 1,5 А). Данная модель позиционируется для подключения корпоративных абонентов и выносов операторской сети.
ONU-634HA
Вторая модель более интересна для подключения домашних пользователей - имеет встроенный централизованно управляемый 4-портовый коммутатор с привязкой VLAN 802.1Q к портам Fast Ethernet. Как и 631-й она полностью настраивается со стороны провайдера, что сокращает затраты на обслуживание. Также сейчас существуют семплы ONU-634FA - четыре сетевых порта и выход кабельного телевидения, позволяющий напрямую подключить к GEPON-модему обычный телевизор.
ONU-634FA
| Рекомендованные цены на оборудование GEPON | ||
| Модель | Стоимость ($) | Стоимость на абонента ($) |
| ONU-631HA-11/12 | 372/454 | 372/454 |
| ONU-634HA-11/12 | 388/502 | 388/502 |
| OLT-1308 | 23 939 | 47 |
| OLT-1308H | 23 283 | 46 |
| OLT-2300M/OLC-2301HA-12 | 1 317/2 670 | 90 (на 512 абонентов) |
Для построения сети также потребуются сплиттеры (примерная стоимость - от 400 руб за 1×2 до 4000 руб за 1×8, существуют и модели 1×32), оптический одномодовый кабель (стоимость сравнялась с ценой кабеля UTP: цены на одволоконный кабель начинаются с 7-8 рублей за метр) и коннекторы (от 100&ndsah;140 рублей за одно соединение).
Тестирование описанного оборудования в составе коммутатора OLT-1308 и модемов ONU-631A проводилось на тестовой площадке компании ZyXEL с использованием тестового пакета Ixia Chariot. Результаты при одновременной работе одного, двух и трех клиентов приводятся в таблице (пакеты максимального размера, Мбит/с). Модемы подключались к одному из портов коммутатора через один сплиттер. Видно, что в случае максимальной нагрузки, скорости равномерно распределяются по всем клиентам. Отметим и высокую эффективность передачи данных, включая режим работы нескольких клинетов - суммарная скорость практически совпадает с максимально возможной.
В целом можно отметить, что технология не сложна в настройке и эксплуатации и работает согласно спецификациям. Скорости соответствуют знакомым по медным гигабитным сетям.
Выводы
Технология GEPON может успешно применяться для организации оптических каналов каналов связи до абонента и особенно эффективна в случае наличия ограничений на прокладку кабелей и установку активного оборудования на линии. Эффективность данного решения зависит от многих факторов и однозначно сказать, что это лучший вариант конечно нельзя, все определяется конкретными требованиями заказчика. Тем не менее, произведенные оценки позволяют сделать вывод, что уже сегодня в некоторых случаях себестоимость подключения по оптике домашних абонентов может не превышать 500 долларов.
Что касается описанного оборудования, то компания ZyXEL предлагает сегодня полную линейку GEPON-устройств, позволяющую создавать оптические сети любого масштаба со всеми необходимыми системами управления и технологиями повышения надежности.
Наряду с совершенствованием сетевого оборудования у поставщика услуг интернета, а также его потребителя развиваются и модернизируются технологии изготовления линий передачи сигнала. Недавно возникшие пассивные оптические сети постепенно вытесняют линии передачи сигнала по медным проводам. Новую технологию активно внедряют основные операторы интернета.
Линии GPON «Ростелеком» проложены уже во многих крупных и малых населенных пунктах страны. Их отличает большая пропускная способность, высокая скорость передачи информации и надежность при эксплуатации.
Буквы PON в аббревиатуре означают «Пассивная оптоволоконная сеть», а первая буква G (гигабитная) определяет скорость обмена в сети, выполненной по этой технологии для передачи информации на огромных скоростях. Пассивными сети называют из-за отсутствия промежуточных усилительных (активных) узлов на пути передачи импульсной информации от провайдера до абонента и обратно.
При использовании технологии GPON «Ростелекома» обмен осуществляется по кабелю, состоящему из отдельных жил оптоволокна определенного количества, помещенных в оболочку из полиуретана. В зависимости от условий прокладки оптоволокно дополнительно защищается бронированной оболочкой из проволоки или металлической фольги.
Эта защита выполняется для устранения внешних механических воздействий на оптоволокно, а не для предотвращения влияния на линию электромагнитных воздействий. Оптоволокно к ним невосприимчиво. Весь обмен по оптической линии в «Ростелекоме» производится световыми импульсами. Рассмотрим, как работает технология PON.
В магистральном кабеле провайдера количество проводящих свет жил больше 100. Для создания разветвленной сети применяют пассивные сплиттеры (оптические делители), разветвляющие общий кабель «Ростелекома» на отдельные «ручейки». Каждый из них впоследствии также способен делиться через собственный сплиттер для обеспечения информацией определенного количества абонентов провайдера «Ростелеком».
Сплиттеры не имеют в своем составе активных компонентов для функционирования, что не требует подвода к ним сети питающего напряжения. Такое построение определяет высокую степень надежности оптоволоконной «Джипон»-сети. При возникновении обрывов от внешнего воздействия работоспособность восстанавливается применением сварки по специальной технологии, выполняемой обученным персоналом «Ростелекома».
Оптоволокно на сегодняшний день способно обеспечить передачу световых импульсов без потери качества информации на расстояние до 20 км без дополнительного усиления.
Преимущества оптоволокна
По сравнению с линиями, использующими для обмена информацией металлические медные жилы, обычной витой паре Ethernet свойственны следующие достоинства:
Недостатки оптоволокна
Выявлены некоторые минусы оптоволоконных линий:
- хрупкость материала среды распространения света, которым является кварц, подобный стеклу;
- повышенные требования к квалификации персонала, проводящего монтаж оптоволокна, применением сотрудниками специального инструмента;
- невозможность провести ремонт линии в случае возникновения обрыва (приходится вырезать и заменять целый участок оптоволокна);
- потеря стеклом прозрачности в процессе длительной эксплуатации, появление микротрещин в его структуре;
- использование ограниченной номенклатуры аппаратуры, способной принимать и декодировать сигнал, переданный с использованием оптоволокна GPON.
Принцип подключения к «Ростелекому»
В разных регионах действия оператора техническая служба «Ростелекома» производит доставку интернета GPON с использованием разных схем подключения. В случае применения FTTH оптоволокно проводится непосредственно в каждую квартиру абонентов. В жилой зоне устанавливается устройство, преобразующее сигнал от «Ростелекома» в понятный интерфейс Ethernet. Оно имеет название ONT – «Оптический терминал».
Исходя из свойств оптоволокна при прокладке кабеля, выбирается путь, имеющий минимальное количество изгибов, особенно под острыми углами. Значит, внутри помещения его протяженность ограничивается. Монтажники-инсталляторы «Ростелекома» размещают новое устройство в непосредственной близости от ввода оптоволокна в жилую зону потребителя. Так как терминал для своего функционирования требует питания напряжением сети переменного тока через адаптер, абонент обеспечивает наличие домовой розетки в месте установки терминала. Прокладку Ethernet-кабелей до участников проводной домашней локальной сети производит пользователь по своему усмотрению.
При подключении FTTB работниками «Ростелекома» оптоволокно прокладывается до здания или подъезда дома. В специальном защищенном коробе или боксе устанавливается промежуточная аппаратура преобразования светового потока в электрический сигнал. Поддержание ее в исправном состоянии, проведение профилактических работ возложено на службу техподдержки «Ростелекома». После процесса конвертации пришедший оптоволоконный интернет доставляется к потребителю по витым парам Ethernet-провода.
Оборудование для оптоволокна
Его можно приобрести в отделах продаж «Ростелекома» или взять в аренду с ежемесячной выплатой арендной платы. Возможен вариант покупки в рассрочку. При этом заключается соответствующий договор, оговаривающий все условия использования ONT.
Модель Eltex NTE-2 предлагалась «Ростелекомом» своим первым абонентам, подключенным к оптике по технологии GPON. Этот терминал обладает минимальным функционалом и способен использоваться в режиме прозрачного моста для одного стационарного компьютера (ПК) и одной телевизионной приставки STB при использовании IPTV на подключенном к ней телевизоре.
Терминал не имеет своего IP-адреса в сети, внутреннего программного обеспечения (ПО) и собственного интерфейса. В предлагаемом «Ростелекомом» образце отсутствует схема внутренней маршрутизации. Аппарат не имеет встроенного модуля беспроводной связи, не способен выполнять функции, как это делает wifi-роутер. Задача Eltex NTE-2 — преобразование оптического сигнала «Ростелекома» в сигнал Ethernet.
Создать полноценную домашнюю локальную сеть с помощью Eltex можно, если подключить дополнительный маршрутизатор Ethernet кабелем с двумя оконечными коннекторами RJ-45 к разъему Port 0 на задней панели терминала NTE-2. Другой RJ-45 разъем соединительного кабеля состыковывается с WAN-портом, используемым в паре с ним роутером.
По мере развития оптоволокна и PON-сетей «Ростелеком» наращивает линейку предоставляемых потребителю устройств. Одной из последних моделей является самонастраивающийся ONT NTP-RG-1402G-W. Аппарат имеет полный функционал, необходимый для создания домашней локальной сети. Имеется четыре Ethernet-порта, обеспечивающих гигабитную скорость. Два из них работают для высокоскоростного интернета «Ростелеком», другие два предназначены для работы IP-телевидения. Имеются еще два порта для подключения аппаратов IP-телефонии. Встроенный модуль беспроводной связи используется для создания точки доступа Wi-Fi-сети стандарта 802.11n на скоростях до 300 Мбит/с.
Настройки сетевого оборудования
При использовании ONT Eltex NTE-2 настройка интернет-соединения «Ростелекома» производится на компьютере, сетевая карта которого подключена Ethernet-кабелем с оконечными коннекторами RG-45 к разъему Port 0-терминала. Сетевая карта ПК настраивается на получение адресов IP и сервера DNS в режиме автомата.
Для того чтобы соединение произошло к интернету, сетевое подключение «Ростелекома» настраивается на PPPoE. Для него существует требование ввода при настройке данных из заключенного с провайдером договора: «Имя пользователя/пароль».
Таким путем приходится подключаться каждый раз при включении компьютера при желании посетить сайты интернета от «Ростелекома». О настройке беспроводного wifi-соединения не может быть и речи. Данный ONT просто не имеет такой функции.
В случае приобретения абонентом GPON от «Ростелекома» ONT NTP-RG-1402G-W придется вручную настраивать только сеть Wi-Fi. На аппаратуре провайдера уже присутствует виртуальный интерфейс пользователя, привязанный к MAC-адресу его оптоволоконного роутера. Настройки учетной записи производит системный администратор «Ростелекома». Ручная настройка Wi-Fi производится пользователем в интерфейсе роутера. Для входа в него на подключенном к LAN-порту ПК открывается используемый web-браузер.
В строку адреса вводится IP-address ONT, в зависимости от прошивки имеющий значение 192.168.1.1 или 192.168.0.1. Нажимается Enter на клавиатуре ПК. В окне авторизации записываются логин и пароль устройства по умолчанию: user/user, нажимается трафарет «Отправить».
На странице общих настроек открываем вкладку Wi-Fi, в ней кликаем по пункту Basic. В его развернутом окне отмечаем галочками клетки включения беспроводного соединения и включения беспроводного мультикаста (WMF) для потокового IPTV. Затем придумываем имя сети и заносим его в поле SSID. В заключение выполняем команду «Применить» (Apply).
Для защиты сети от постороннего вмешательства выбираем во вкладке «Безопасность» (Security) параметры проверки аутентификации сети с выбранным именем — Mixed WPA2/WPA-PSK, а также тип шифрования информации: AES. В заключение прописываем индивидуально созданный пароль, состоящий из последовательности латинских букв и цифр числом не менее 8 и не более 15. Завершается настройка выполнением команды «Применить» (Apply).
Для активации введенных данных потребуется перезагрузка терминала. Она выполняется после выбора во вкладке «Обслуживание» (Management) пункта «Перезагрузка» (Reboot) c последующим выполнением команды «Перезагрузить».
Услуги и тарифы на интернет GPON
Пользователям, подключившимся по оптоволокну провайдера, доступен сервис Triple Play. Он включает в себя пакет услуг от «Ростелекома»:
В случае отказа абонента от какой-либо услуги «Ростелекома», оставшиеся продолжат работу без каких-то ограничений и потери качества. Использование моделей аппаратуры, рекомендованных провайдером, дает значительные преимущества его пользователям:
- бесплатную настройку «Ростелеком» при установке и обслуживании в дальнейшем;
- гарантию на используемые модели;
- гарантийный ремонт или полную замену в случае невозможности устранения неисправности;
- наличие возможности настройки дистанционно через контактный центр компании.
Все перечисленные привилегии теряются в случае несоответствия аппаратуры пользователя, не значащейся в списке рекомендованной провайдером. Устранение всех возникающих проблем решается абонентом за свой счет.
Пользователи интересуются, сколько стоит применение оптоволокна. Для ответа абоненту необходимо обратиться в отдел продаж «Ростелекома». Величина стоимости в плане расценки, тарифы, действующие в разных регионах, определяются только на основании документов регионального провайдера «Ростелеком». Общая тенденция такова: чем меньше населенный пункт и чем дальше он расположен на восток от центра России, тем большую плату вносят абоненты за пользование оптоволокном. Следует учесть, что компания проводит постоянные акции, используя результаты анализа данных по GPON.
О технологии GPONGPON – это широкополосные сети мультисервисного доступа, где по одному кабелю предоставляются услуги интернета, телефонии и телевидения с гарантированным качеством обслуживания. |
|
GPON - настоящая революция в сфере телекоммуникаций!Технология активно развивается во всем мире, а число абонентов, в том числе и в России, растет стремительными темпами. |
|
 |
Компания МТС объединилась с компанией МГТС,чтобы жители Москвы смогли по достоинству оценить самые передовые технологии в области связи. |
ОборудованиеМодем ONT, необходимый для подключения, устанавливается в квартире пользователя, что позволяет подключать дополнительные услуги удаленно. |
|
Как работает GPON
Обеспечение доступа в Интернет по технологии GPON предполагает замену устаревших медных кабелей на более прогрессивные оптоволоконные, обладающие значительно большей пропускной способностью. Сигнал по такому кабелю проходит посредством светового, а не электрического импульса. Световой импульс проходит по стеклянному волокну, обеспечивая более надежный сигнал и высокую скорость при низких энергозатратах.
Технология GPON предусматривает прокладку оптоволоконного кабеля непосредственно в квартиру абонента, а не ко всему зданию, что гарантирует постоянную скорость доступа в Интернет и исключает сбои в работе из-за перегрузки сети. Для подключения к технологии GPON абоненту бесплатно устанавливается модем - ONT (Optical Network Terminal), благодаря которому подключение всех услуг в дальнейшем происходит удаленно и в одном устройстве. Модем имеет встроенный Wi-Fi, по сети которого можно работать без проводов с любого устройства.
Перспективы развития
Сегодня с уверенностью можно сказать, что технология GPON не только идет в ногу со временем, но и во многом опережает его, расширяя границы возможного. Новый стандарт скоростей позволит постоянно пополнять пакет предоставляемых услуг. Видеонаблюдение, телеметрия, охранная сигнализация и другие услуги с помощью технологии GPON становятся доступны для абонентов. Ресурсы технологии позволяют говорить о перспективах разработки и внедрения множества других услуг для лучшего качества жизни.
GPON в России и в мире
GPON стремительно развивается в США, Японии, Корее, ОАЭ и ряде европейских стран как наиболее перспективная технология доступа.
Россия пока отстает по процентным показателям охвата, однако динамика развития соответствует мировым тенденциям. В крупных российских городах, таких как Челябинск, Миасс и другие, количество абонентов исчисляется десятками тысяч, а в Санкт-Петербурге - сотнями тысяч человек.
Подключить
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.
На сегодняшний день предоставление доступа в Интернет по технологии GPON — это один из самых прогрессивных методов подключения, так как он, в отличие от многих других, позволяет получить самые высокие значения скорости интернет-соединения, а современные оптоволоконные линии высокотехнологичны и надежны, что позволяет получать бесперебойную связь. К сожалению, не так много провайдеров в России осуществляют подключение по данной технологии. Один из ведущих поставщиков интернета по GPON - "Ростелеком". В этой статье мы рассмотрим ключевые особенности подключения оборудования по оптической линии.
Краткий обзор технологии GPON
GPON — это технология, которая позволяет получать доступ к услугам: Интернет, VOIP-телефония и цифровое телевидение по оптической линии. Все эти услуги подключаются при помощи одного оптического кабеля, который заводится непосредственно в квартиру.
При подключении по GPON используется следующее сетевое оборудование: OLT (оптический линейный терминал), который устанавливается на станциях провайдера и ONT (сетевой терминал, который ставится в квартире у абонента).
Оптический кабель в квартире находится один, а все коммуникации внутри помещения осуществляются посредством подключения абонентских устройств (Wi-Fi роутеров, компьютеров, телевизионных приставок, телефонных аппаратов) посредством сетевых кабелей к самому ONT.
Плюсы и минусы технологии GPON
Из плюсов можно отметить следующее:
- Один провод в квартире — это удобно. GPON-роутеры от "Ростелеком" поддерживают возможность подключения всех устройств, не создавая неудобств при построении сети внутри квартиры.
- Скорость интернет-соединения гораздо выше, чем при подключении по большинству других технологий.
- Работа сети не зависит от погодных условий.
- Высокое качество цифрового телевидения и телефонии.
- Использование современных моделей ONT позволяет сократить количество единовременно подключенных устройств, так как поддерживает работу по беспроводной сети.
Но и минусы у этой технологии также присутствуют:
- Оптическое волокно достаточно хрупкое, его легко повредить при ремонте или неаккуратном обращении.
- Если подключена сигнализация, телефония или другие важные сервисы, лучше озаботиться источником бесперебойного питания для терминала.
- Ограничены возможности проведения оптики в старые дома и частный сектор.
- Оптические терминалы отсутствуют в свободной продаже, поэтому, например, GPON ONT от "Ростелеком" в случае поломки самостоятельно заменить не удастся. Однако у провайдера есть техническая служба, которая занимается ремонтом и заменой отслужившего оборудования.
"Ростелеком" и оптические линии
Подключение по GPON от "Ростелеком" — это наиболее распространенная ситуация в России, поскольку другие провайдеры не так активно развиваются в этой области.
Сейчас подключение по оптической линии стало доступно почти во всех крупных городах, активно подключаются областные центры, модернизация сетей доходит даже до удаленных населенных пунктов и небольших поселков.
Это очень молодая технология, наблюдая, как она развивается, можно увидеть серьезные перспективы, охват подключаемых территорий увеличивается постоянно.
Состояние оптических сетей находится на высоком уровне, так как это новая технология, и в рамках подключения по GPON "Ростелеком" использует высококачественное оборудование, прошедшее международную сертификацию.
Несколько слов об оптических терминалах
Так как оптический терминал или ONT (Optical Network Terminal) — это основное сетевое оборудование, используемое при подключении Интернета по GPON от "Ростелеком", рассмотрим эти устройства подробнее.
Итак, оптический терминал - это сетевое оборудование, к которому подключается кабель, входящий в квартиру снаружи. Он оснащен несколькими LAN-портами, входом для оптоволокна, в некоторых случаях — встроенным Wi-Fi модулем и антеннами. Удобнее всего размещать ONT недалеко от входа в квартиру и не оставлять длинный кабель, ведущий к нему, поскольку оптику очень легко повредить, а ее замена это весьма трудоемкий процесс.
Модели GPON терминалов от "Ростелеком"
Используются оптические терминалы следующих производителей:
- Huawei;
- Atron;
- Sagemcom;
- Sercomm.
Некоторые терминалы GPON от "Ростелеком" оснащены функцией Wi-Fi роутера, другие же выполняют функции PON-розетки с двумя или четырьмя портами, тогда для подключения по беспроводной сети потребуется подключение дополнительного роутера.
Эти модели хорошо зарекомендовали себя в использовании, ассортимент подключаемых устройств постоянно расширяются, вводятся новые возможности. Например, не так давно введены в эксплуатацию ONT, которые могут работать с диапазоном беспроводных сетей в 5 HGz. К примеру, одно из устройств, поддерживающих данную возможность от "Ростелеком" — GPON ONT RV6699.
Существуют различные мнения, что лучше: использовать ONT со встроенным Wi-Fi модулем или подключать отдельный роутер. ONT, которые предоставляются компанией "Ростелеком" отвечают большинству пользовательских требований, зоны охвата достаточно для большинства квартир, скорость же по беспроводной сети обычно достигает средних значений. Если у вас повышенные требования к работе по беспроводной сети, стабильно подключается очень большое количество устройств или большая квартира, имеет смысл приобретение более мощного роутера.
Как настроить оборудование при подключении по GPON?
Настройка GPON у "Ростелеком", не производится пользователем, доступна только возможность настроить беспроводную сеть на некоторых терминалах. Административные права на доступ к ONT отсутствуют в связи со спецификой работы оборудования.
Чаще всего отдельные услуги привязаны к определенному порту на оптическом терминале, и изменить это обычно нет возможности, только в некоторых случаях это делается посредством технической поддержки. Что же может настроить пользователь?
Можно настроить Wi-Fi сеть, изменить название и пароль от сети, канал и другие параметры.
Если требуется более гибкая настройка, то лучше подключить свой роутер и настроить все необходимые параметры. В технической поддержке провайдера соответствующим образом изменят режим работы ONT, чтобы он выступал в качестве моста для передачи сигнала, а интернет-сессию будет обслуживать роутер посредством PPPoE-соединения. В этом случае ограничения, накладываемые на настройку ONT, никак не будут распространяться.
При подключении дополнительных устройств (телефонов, ТВ-приставок, охранной сигнализации) настройка ONT производится со стороны провайдера. Для этого в момент подключения выполняется звонок в соответствующий отдел технической поддержки. Этим, как правило, занимается непосредственно специалист, отвечающий за подключения.
Что думают пользователи?
Анализ отзывов о технологии GPON от "Ростелеком" показывает, что в основном пользователи выделяют возможность подключения по оптической линии как более надежную и удобную по сравнению с иными технологиями подключения.
В качестве достоинств абоненты отмечают скорость соединения, существенно более высокую, чем, к примеру, по ADSL. Бесперебойность работы вне зависимости от погодных условий высоко ценится жителями регионов, где частые ветра и грозы вызывают большие проблемы со связью.
Многие жители районов с новой застройкой, а также пригородов и удаленных районов, уточняют, что подключение по данной технологии для них в большем приоритете, чем остальные.
Подведем итоги
Итак, широкополосный доступ в Интернет по технологии GPON прочно вошел в нашу повседневную жизнь, хотя и появился сравнительно недавно. Подключение по этой технологии является достаточно надежным и удобным для пользователя, позволяет получать большое количество услуг и обеспечивает их качественное предоставление.
К сожалению, существуют регионы, где подключение по GPON пока достаточно проблематично в связи с особенностями построения магистралей, а также из-за проблем с доступностью населенных пунктов, что затрудняет возможности прокладки оптической сети. Но анализируя то, как расширились границы подключения по данной технологии за последние несколько лет, скоро, вероятно, будет подключено гораздо больше городов.