pon loid что это

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

Pon loid что это

Но на самом деле ситуация не так плоха, как кажется, ведь человек – животное очень своеобразное и живёт везде, в том числе и за городом. Сёла, посёлки, деревни – клиентов предостаточно, и все хотят (в сравнении с мобильными или спутниковыми аналогами) быстрый, качественный и относительно дешёвый интернет (а также телевидение и телефон, и, желательно, в одной коробке). Проблемами подключения таких клиентов является удалённость их от основных коммутационных узлов и, как следствие, дороговизна подключения и серьёзные проблемы с поддержкой сетевой инфраструктуры удалённого района в рабочем состоянии.

Многими провайдерами была предпринята попытка применить уже устоявшуюся модель FTTH (Fiber To The Home) «городского типа» для обеспечения пользователей своими услугами – кидаем многоволоконный кабель, ставим активное оборудование – всё работает. Только дорого, неудобно и боязно – промежуточное оборудование стоит где попало, омываемое дождями, ветрами, съедаемое насекомыми и засиженное птицами. Кроме того, активное сетевое оборудование подвержено влиянию двух факторов, которые не подвержены никакой статистике и логике: грозы и любители попользоваться кусачками. И всё бы удобно решалось строительством служебных помещений, но дорого, проблемно (со стороны бюрократии) и не всегда возможно. И тут на сцену сетестроения вышла альтернативная технология PON, дремавшая до поры до времени на полках.

PON (англ. Passive Optical Network – пассивная оптическая сеть) – это быстроразвивающаяся, наиболее перспективная технология широкополосного мультисервисного множественного доступа по оптическому волокну, использующая волновое разделение трактов приема/передачи и позволяющая реализовать одноволоконную древовидную топологию «точка-многоточка» без использования активных сетевых элементов в узлах разветвления. Другими словами, мало волокон, отсутствие промежуточного активного оборудования, нулевое (ну, почти нулевое) влияние погодных условий, удобная WDM система передачи данных от «фабрики по производству интернета» к клиенту и обратно по одному волокну. Активное оборудование в этой сети имеется только на стороне провайдера (в чистой, сухой и прохладной серверной стойке) и на стороне абонента (на чердаке, в прихожей, на старом-добром столбе и проч.). Идеально как для удалённых малонаселенных пунктов, так и для городского частного сектора.

1.2 Виды PON.

Ещё во времена, когда все силы лучших умов наших соотечественников были направлены на «распил» Сверхдержавы, группой из нескольких европейских телекоммуникационных компаний был создан консорциум для реализации идеи множественного доступа по одному волокну, получивший название FSAN (Full Service Access Network). Целью FSAN была разработка общих рекомендаций и требований к оборудованию PON для того, чтобы производители оборудования и операторы могли сосуществовать вместе на конкурентном рынке систем доступа PON. Итогом работы FSAN стал ряд стандартов PON:

APON (ATM Passive Optical Network);

BPON (Broadband PON);

EPON/GEPON (Ethernet PON);

10GEPON (10 Gigabit Ethernet PON);

APON и BPON морально устарели еще при рождении, GPON не слишком развит из-за высокой (относительно GEPON) стоимости, а также из-за органического нежелания многих работать со скоростями 2.5G, 10GEPON пока находится в стадии разработки/отладки/испытаний. Есть еще EPON, который уже тоже никому не интересен (100Mbps сейчас хватит разве что для десятка пользователей, а оборудование по цене не сильно отличается от старшего собрата GEPON). В итоге остаётся только GEPON, который на сегодняшний день соответствует требованиям большинства провайдеров для подключения удалённых абонентов (скорость передачи «туда» и «обратно» составляет 1Gbps, при этом, на одном волокне могут находиться до 64 оконечных устройств сети).

1.3 Принцип действия GEPON.

Как уже писалось выше, GEPON – полноценная сеть, построенная на пассивных оптических составляющих на всём протяжении от провайдера к абоненту.

На стороне провайдера устанавливается OLT (англ. Optical Linear Terminal – Оптический Линейный Терминал) – L2 свитч со всеми вытекающими отсюда функциональными возможностями, имеющий Uplink порты (для подключения себя любимого к L3 роутеру) и Downlink порты (для клиентских нужд). OLT от орденоносного китайского производителя BDCOM, например, имеет 2 оптических гигабитных Uplink порта, 2 «комбо» гигабитных Uplink порта (2 оптических + 2 медных), и 4 гигабитных Downlink PON порта. Управление OLT производится как через терминальный порт, так и с помощью всеми любимых протоколов типа SNMP, SSH и TELNET.

Рисунок 1 – Принципиальная схема включения PON

Стоимость лазерных GEPON приёмо-передатчиков достаточно высокая по отношению к их Ethernet-собратьям, и не случайно: они очень мощные. Оптический бюджет GEPON-системы (разность между мощностью излучателя и предельной чувствительностью приёмника) около 30дБ (для ONU этот показатель находится в диапазоне 25-30дБ, для OLT – 32-37дБ)! Этого бюджета хватит на то, чтобы «пробить» более 100 км стандартного оптического волокна! Однако, PON-деревья в глубину достигают обычно 10-15 км, имея предел по глубине в районе 20км. Связано это с тем, что делители вносят в линию огромное затухание (от 3-х до 22-х дБ), обеспечивая ветвление и экономя волокно.

Стоит отметить, что стандарт GEPON несколько отличается от привычного всем Ethernet структурой кадра, поэтому «не-GEPON» устройства в сети PON работать не будут. Мало того, стандарт IEEE 802.3ah был принят относительно недавно, и почти никто из производителей не соответствует ему на 100% (да многие и не особо хотят). В силу этого, отсутствует полная кросс-платформенная совместимость оборудования (например, OLT от ZYXEL не будет работать с ONU от HUAWEI, или OLT от HUAWEI не будет раскрывать весь свой потенциал при работе с ONU от BDCOM).

Следует отдельно рассмотреть технологию обмена данными между ONU и OLT:

Рисунок 2 – Распределение временных промежутков между ONU

Стандартные Ethernet кадры в PON немного модифицируются под специфику работы в разделяемой по принципу TDM среде, однако, OLT модифицирует выходящие пакеты так, что на выходе из PON получается стандартный Ethernet поток. В обратном направлении ситуация аналогичная. Структура стандартного Ethernet кадра (IEEE 802.3), PON кадра (IEEE P802.3ah) и управляющего кадра IEEE P802.3ah представлена ниже (Рисунок 3):

Рисунок 3 – Сравнение полей кадров IEEE 802.3 и IEEE P802.3ah

Преамбула стандартного кадра Ethernet (Рисунок 3а), модифицируется добавлением нескольких служебных полей (Рисунок 3б):

При выходе кадра из сети GEPON преамбула кадра преобразуется к стандартному виду – тег ликвидируется. Например, в прямом потоке OLT модифицирует преамбулу каждого входящего в PON кадра 802.3, в частности, в преамбулу добавляется специальный тег LLID. Этот тег извлекается соответствующим подуровнем на ONU, где происходит восстановление преамбулы. Узел ONU в нормальном режиме работы, т.е. когда уже зарегистрирован, обрабатывает только те кадры, в преамбуле которых идентификатор LLID совпадает с собственным LLID. Остальные поля кадра EPON совпадают с полями стандартного кадра Ethernet:

Более подробную информацию о логической работе PON можно получить на http://book.itep.ru.

OLT и ONU обеспечивают инкапсулирование данных в модифицированные Ethernet кадры стандарта IEEE P802.3ah, при этом используется канальное кодирование 8B/10B (8 пользовательских бит преобразуются в 10 канальных).

Окончательный алгоритм работы сети PON после настройки выглядит следующим образом:
— ONU «слушает линию»;
— OLT получает пакет стандарта IEEE 802.3 от вышестоящего устройства и модифицирует его под стандарт IEEE P802.3ah;
— OLT отсылает пакет конкретному адресату (ONU);
— Все ONU получают пакет, но только адресат оставляет его себе – остальные пакет отбрасывают;
— ONU модифицирует пакет стандарта IEEE P802.3ah под стандарт IEEE 802.3 и отдаёт его клиентскому ПК;
— ONU с клиентского ПК, модифицирует их из стандарта IEEE 802.3 под стандарт IEEE P802.3ah и буферизирует;
— OLT разрешает передачу данных конкретной ONU;
— ONU вещает определённое количество времени, а затем замолкает и снова «слушает» линию;
— OLT получает от ONU пакет стандарта IEEE P802.3ah, модифицирует его под стандарт IEEE 802.3, после чего передаёт его вышестоящему устройству.

Алгоритм работы сети PON по преобразованию пакетов из одного стандарта в другой можно представить следующим образом (Рисунок 4):

Рисунок 4 – Алгоритм работы PON по преобразованию пакетов

1.4 Сравнение PON с классической FTTH схемой подключения абонентов.

В классическом FTTH для подключения, например, 256 абонентов в частном секторе необходимо 256 оптических волокон. 256 волокон – это много очень толстых и дорогих кабелей, а также целый мешок проблем, связанных с их прокладкой, коммутацией и прочей невыносимой рутиной.

Для того, чтобы по этим волокнам «ходил» траффик, нужно N свитчей: N-1 свитчей доступа (к ним будут подсоединяться абоненты) и один для агрегации траффика со свитчей доступа. Для решения текущей задачи, например, известных всем D-Link DES 3200-28F нужно 11 штук (это на доступ), D-Link DGS 3120-24SC нужен один (это на агрегацию). Добавьте ко всему этому SFP модули, медиаконвертеры, а также проблемы с питанием всех этих устройств (а вы как думали?!), размещением (да-да, под крышей, в тепле и сухости!) и администрированием – и головная боль уже не проходит.

А теперь представьте всё это не в городских условиях (где любой чердак – это почти серверная, а любой подвал – тихая гавань для вывода оптики), а в суровых условиях частного сектора (без вездесущих силовых линий, без развитой канализационной инфраструктуры, без свободных помещений под размещение активного оборудования)! А если посчитать, сколько волокна лежит мёртвым грузом (вывели одно волокно из 8-миволоконного кабеля, отправили его до абонента, а дальше это волокно используется не чаще, чем происходят солнечные затмения) – становится грустно и руки опускаются.

При использовании GEPON для этой же задачи необходимо всего 4 волокна, один OLT c SFP модулями (8 штук, из них 4 на Ethernet UpLink, 4 на PON DownLink), 256 ONU (по одной каждому клиенту, питаются они прямо от клиентской розетки и все счастливы), а также набор сплиттеров и PON-боксы (или муфты) для работы с кабелем и размещением в них этих самых сплиттеров, а иногда и самих ONU. Работа администратора будет сводиться только к управлению OLT’ом (ONU логически являются «продолжением» GEPON-портов OLT). Питание – только на стороне абонента и в серверной. Всё проще, не правда ли?

Кроме того, следует учитывать тот факт, что на уже построенной схеме PON легко и просто запустить аналоговое TV (Рисунок 5):

Рисунок 5 – Применение PON в качестве среды для использования CATV

Итак, положительные стороны PON:

В тоже время, при рассмотрении технологии GEPON, 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.

Рисунок 2 – Распределение временных промежутков между ONU

Стандартные Ethernet кадры в PON немного модифицируются под специфику работы в разделяемой по принципу TDM среде, однако, OLT модифицирует выходящие пакеты так, что на выходе из PON получается стандартный Ethernet поток. В обратном направлении ситуация аналогичная. Структура стандартного Ethernet кадра ( IEEE 802.3), PON кадра ( IEEE P 802.3 ah ) и управляющего кадра IEEE P 802.3 ah представлена ниже (Рисунок 3):

Источник

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