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!

PON (пассивные оптические сети) — это семейство быстро развивающихся, перспективных технологий широкополосного мультисервисного доступа по оптическому волокну. Суть технологии PON вытекает из ее названия и состоит в том, что ее распределительная сеть строится без использования активных компонентов: разветвление оптического сигнала в одноволоконной оптической линии связи осуществляется с помощью пассивных разветвителей оптической мощности — сплиттеров.

Индекс "х " подразумевает под собой технологии GPON, GePON и так далее.

GePON vs GPON

На сегодняшний день большое распространение получили 2 технологии PON-а и производители телекоммуникационного оборудования предлагают устройства под:

GPON (Gigabit PON) - ITU G.984;
GEPON (Gigabit Ethernet PON) - IEE 802.3ah.

Основные отличия GPON от GEPON заключаются в большей полосе нисходящего потока (DownStream, DS) у GPON: 2.5G против 1.25G у GEPON. А также, отличающейся структурой кадров: в GEPON она максимально похожа на Ethernet, а у GPON более сложная, и больше напоминает SDH.
Есть еще одна разновидность PON: TurboGEPON. Это нестандартизованная технология (в её основе лежит IEEE 802.3ah). Основное отличие от GEPON — увеличенная полоса DS до 2.5G.

В GEPON пакеты Ethernet передаются в своем исходном формате по сети PON. В сети GPON для передачи данных требуется два уровня инкапсуляции. Во-первых, информационные потоки телефонных сетей (TDM, E1/T1) и Ethernet-кадры «упаковываются» в кадры GEM (GTC Encapsulation Method) с переменной длиной полезной нагрузки, которые имеют GFP-подобный формат (Generic Frame Procedure, ITU-T G.7401). Во-вторых, ячейки ATM и кадры GEM совместно инкапсулируются в кадры GTC, которые в итоге передаются по сети PON. В технологии GEM осуществляется фрагментация кадров, которая отсутствует в технологии GEPON, что уменьшает эффективность использования полосы пропускания.

Ниже приведена сравнительная таблица основных характеристик двух самых распространенных стандартов:

	GPON	GEPON
Услуги		полный пакет услуг (интернет, телефония, ТВ)
Структура уровней	ячейки ATM и кадры GEM (включающие кадры Ethernet и TDM)	кадры Ethernet (включающие TDM)
Скорости передачи	DS: 2,5Gbps US: 1,2Gbps	DS: 1.2Gbps US: 1.2Gbps
Максимальное число ONT (ONU) на 1 порт OLT	64 (128)	32 (64)
Доступ к среде		множественный доступ с временным уплотнением; осуществляется с помощью управляющих кадров
Обнаружение и активация ONT (ONU)		автоматическое обнаружение новых ONT (ONU).
Несущие для ниcходящего (DS)	DS: 1480-1500нм	DS: 1480-1500нм
Несущие для восходящего (US)	US: 1260-1360нм	US: 1260-1360нм
Несущие для КТВ	1550нм	1550нм
Коррекция ошибок FEC		Возможна, позволяет работать на меньшем уровне чувствительности приемника и увеличить число ONT (ONU)
Шифрование данных	AES-128 шифрование полезной нагрузки GEM-кадра и ATM-ячейки	AES-128 шифрование полезной нагрузки Ethernet-кадра

Плюсы и минусы двух технологий

Плюсы и минусы	GPON	TurboGEPON
Стандарт	+ Полностью стандартизированная технология (рекомендация ITU-T G.984);	- Технология без стандарта (в основе лежит стандарт IEEE 802.3ah);
Цена	- Более высокая стоимость, нежели GEPON;	+ Более низкая цена OLT;
Канал	+ Использование линейного кода NRZ без избыточности («честные» 2.5G);	- Использование избыточного линейного кода 8B/10B («чистая» полоса меньше на ~20%).
Конфигурация оборудования	- Более сложное конфигурирование оборудования.	+ Сравнительно простая настройка оборудования;

Основные вопросы проектирования пассивной оптической сети

Использование оптического волокна на сети абонентского доступа стало возможным благодаря развитию технологий пассивных оптических сетей (PON - Passive Optical Network), в качестве которых используются в настоящее время две разновидности:

• GPON — продолжение технологии BPON, стандарт ITU-T G.984.1—G.984.3.
• GEPON — продолжение технологии EPON, стандарт IEEE 802.3ah.

В качестве топологии абонентского доступа по технологии PON, сегодня мы рассматриваем построение оптической сети с использованием пассивных оптических разветвителей (сплиттеров).

Применение технологии PON для построения сетей абонентского доступа в городах России является наиболее приемлемым решением с учетом плотности городских жилых застроек, разновидности и типов домов, состояния инфраструктуры технической эксплуатации, линейно-кабельных сооружений (например, кабельной канализации).

Особенности построения оптической сети абонентского доступа

Принципы проектирования и строительства оптической сети абонентского доступа имеют схожие черты с построением абонентской сети на кабеле с медными жилами.

Учитывая недостаточный уровень проработанности нормативной базы, регламентирующей вопросы построения абонентской сети на базе новой технологии с применением оптического кабеля, следует максимально использовать существующие наработки построения аналогичной сети на кабеле с медными жилами.

Основными особенностями построения абонентского доступа на оптическом кабеле и при использовании технологии PON являются:

• необходимость аккуратного обращения с волокном при работе с ним;
• наличие требований к специальной профессиональной подготовке специалистов службы эксплуатации, касающейся вопросов прокладки, укладки, ремонта оптических кабелей как непосредственно на линии связи (в кабельных колодцах, на опорах ВЛС), так и на различных распределительных устройствах;
• необходимость разработки особого механизма проведения аварийно-восстановительных и профилактических работ, методики измерений, ведения паспортизации и технического учета;
• использование специального подхода к применению и размещению распределительных устройств в жилых домах;
• требования к наличию особых навыков расчетов емкостей кабелей и параметров затуханий, оптимального распределения оптических разветвителей и их размещения в распределительных устройствах.

Вместе с тем, принципы системного подхода при построении магистральных и распределительных участков оптической сети должны оставаться неизменными и включать учет концентрации и перспективы развития жилых кварталов, оптимальной привязки к АТС, особенностей существующих трасс кабельной канализации (или ВЛС), применения различных методов резервирования сети.

Схема организации связи

Проектирование сети PON начинается с определения сетевых узлов, на которых будет размещено активное оборудование и от которых будет строиться кабельная сеть до квартир абонентов.

АТС содержит сетевой узел, район обслуживания которой, в основном, определяется и зоной охвата сетью PON. Активное шлюзовое оборудование PON, в качестве которого выступает OLT (OLT—Optical Line Terminal), связывает оконечное оборудование абонентов с сетью Интернет с другими медиаконтентами для организации услуги передачи голоса, данных и видео (услуга Triple Play).

Входные порты PON оборудования OLT подключаются к оптическому кроссу ODF OLT с помощью оптических шнуров (патч-кордов) или оконцованных микрокабелей (предтерминированных кабелей).

Оптический кросс предназначен для распределения кабелей по направлениям, перекроссировки (коммутации) и соединения со станционным оптическим кабелем через сплайс-пластины (кассеты и боксы для сварных соединений). Как правило, оптический кросс располагается в том же помещении АТС (ЛАЦ, кросс), где и размещается стойка с OLT.

На участке сети PON от АТС до оптического распределительного шкафа (ОРШ), находящегося в зоне обслуживания АТС, производится магистральное распределение волокон. В распределительной сети PON от ОРШ до оконечных устройств абонентов (ONT, ONU) связь осуществляется через пассивные оптические разветвители (сплиттеры PLC), которые устанавливаются в оптических распределительных коробках (ОРК) или/и в оптических распределительных шкафах (ОРШ).

На сети может быть использована как одноуровневая (однокаскадная) схема включения разветвителей без последовательного включения сплиттеров друг за другом, так и многокаскадная схема с последовательным размещением разветвителей. Количество уровней каскадирования зависит, в основном, от суммарного вносимого затухания разветвителей, коэффициента ветвления PON интерфейсов оборудования OLT и требований к полосе пропускания для каждого абонента. Чем меньше уровней каскадирования разветвителей, тем проще сеть абонентского доступа и, соответственно, больше возможностей быстрого устранения неисправностей, повышения качества связи за счет исключения возможных переходных искажений при передаче сигналов через несколько разветвителей. С другой стороны, каскадирование позволяет более гибко и оптимально расположить распределительные устройства и кабели, т.е. оптимально построить распределительную сеть.

Абонентский узел ONT (ONT(ONU) — Optical Network Terminal (Unit)) содержит входной оптический интерфейс PON и может иметь различные выходные интерфейсы: FXS, FXO, 10/100/1000 Base-T, E1, BRI, RF.

Наличие указанных интерфейсов абонентских терминалов, технология и ресурсы полосы пропускания позволяют использовать сеть PON и для подключения различных ведомственных сетей и корпоративных клиентов.

Исходные данные для проектирования сети PON

Перед началом производства проектных работ от оператора связи (Заказчика) должны быть получены следующие данные, касающиеся принципиальных решений по построению пассивной части сети PON:

• данные по районам или адресный список жилых домов для проникновения технологией PON, согласования с владельцами домов;
• данные по проценту охвата абонентов технологией PON в жилых домах (для существующих домов и домов нового строительства процент охвата может быть различным), необходимость офисов, ведомственных предприятий, расположенных в жилых или отдельных зданиях;
• данные (если имеются), касающиеся потребности в широкополосном доступе (например, заявки на ADSL линию);
• выбор технологии PON (GPON, GEPON) и производителя активного оборудования OLT.
• данные по энергетическому бюджету (затуханию) интерфейсов PON активного оборудования OLT;
• выбранная схема включения разветвителей (одноуровневая или каскадная), общий коэффициент ветвления разветвителей, выбор конкретных типов разветвителей и места их установки;
• выбранные типы оптических коннекторов: LC, SC и другие (желательно LC/APC, SC/APC) ;
• решение по максимальной емкости магистрального и распределительного оптических кабелей;
• список производителей — поставщиков пассивных устройств и компонентов, в том числе, оптического кросса высокой плотности для установки на АТС;
• выбранные поставщики кабельной продукции и оптических муфт и их типа.

Вопросы установки и подключения активного оборудования

Возможность работы сети на новой оптической технологии с учетом мощности существующего оборудования сети передачи данных, сетевой топологии и наличия медиаконтентов, необходимости модернизации структуры или дооборудования, рассматриваются, как правило, отдельным проектом.

Для увязки активного оборудования с пассивной частью сети важно определиться с местом установки OLT на АТС.

Выбор места установки на АТС оборудования OLT производится исходя из решений минимального расстояния от оптического кросса, оптимального подключения к интерфейсам сети передачи данных и к системе электропитания и заземления, удобства обслуживания персоналом.

Вопросы проектирования магистральной сети PON

Магистральная сеть абонентского доступа является основным элементом всей пассивной сети. Правильный выбор системы построения сети и ее топологии, определение условий и принципов организации доступа позволят оптимизировать затраты на развитие сети в дальнейшем.

Вопросы проектирования магистральной сети PON связаны со следующими основными положениями:

• топология построения магистральной сети;
• максимальная емкость магистральных кабелей. Тип кабеля;
• способы резервирования на магистральной сети;
• способ прокладки магистрального кабеля по зданию АТС;
• выбор и монтаж оптических муфт;
• выбор и монтаж оптического распределительного шкафа ОРШ. Комплектация ОРШ.

Вопросы проектирования распределительной сети PON

В распределительную сеть PON входят:

• участок сети от ОРШ до кабельного ввода в жилой дом — схемы расположения распределительных участков сети PON;
• каблирование и размещение распределительных устройств непосредственно в жилом доме — схемы кабельных вводов сети PON.

Вопросы проектирования распределительной сети касаются следующих положений:

• размещение оптических распределительных коробок (ОРК) по подъездам и этажам;
• размещение ОРК в подъездах домов;
• размещение и включение разветвителей;
• прокладка кабеля в жилых домах и способы его защиты;
• выбор распределительного кабеля;
• способы резервирования распределительной сети.

Абонентская проводка — участок кабельной сети от ОРК до оптических розеток в квартире абонента, обычно, не входит в состав рабочих чертежей проекта и производится силами оператора связи по мере подключения абонентов. Но в проекте должен рассматриваться способ подключения абонентов (патч-корды, пигтейлы или оптические шнуры, защита на лестничной клетке, монтаж в ОРК и в оптической розетке) и размещение абонентского терминала ONT в квартире.

Расчеты затухания оптической сети PON

Расчеты затухания выполняются для оптической линии от подключения волокна на активном оборудовании (на передатчике) до самого удаленного абонента (на приемнике). В пассивной сети PON источниками потерь являются:

• полное затухание в оптическом волокне: зависит от его длины и коэффициента затухания волокна на определенной длине волны.
• полные потери в сростках (сварные соединения): зависят от потерь в каждом сростке и их общего количества.
• полные потери в соединителях (разъемные соединения): зависят от потерь в каждом соединителе и их общего количества.
• потери в разветвителях волокон: зависят от коэффициента разветвления.
• штрафные потери (потери на изгибы кабелей при прокладке).

Сумма всех потерь, возникающих на участке оптической сети, представляет собой энергетический бюджет затухания. Кроме того, при расчетах следует учитывать и эксплуатационный запас (дополнительные сростки и волоконные вставки при проведении ремонтных работ).

Изделия и компоненты пассивной оптической сети

К основным изделиям и компонентам пассивной оптической сети относятся:

• оптические кабели магистральной, распределительной сети и абонентской проводки;
• оптический кросс высокой плотности для установки на АТС (ODF OLT);
• оптические распределительные шкафы (ОРШ);
• оптические распределительные коробки (ОРК);
• оптические абонентские розетки (РА);
• оптические разветвители (сплиттеры);
• мультиплексоры WDM и аттенюаторы;
• различные патч-панели и аксессуары.

Заключение

Перспективы дальнейшего развития сети во многом определяются грамотным подходом при стратегическом планировании внедрения сети PON.

Масштабное развитие сети обусловлено степенью эффективности работы опытных зон построения сети PON.

Сегодня специалисты ООО «Фоксес-ком», накапливая позитивный опыт в области разработки проектов по построению сетей PON, открыты для совместной работы с операторами связи с целью определения оптимальных решений и построения современных и качественных сетей, способных удовлетворять любые потребности пользователей в перспективе.

Нормативные документы

ТКП 206 - 2009 (02140) Правила технической эксплуатации линейно-кабельных сооружений абонентских линий местных телефонных сетей
ТКП 212 - 2010 (02140) Правила проведения измерений магистральных, внутризоновых и местных волоконно-оптических линий передачи

Измерение пассивных оптических сетей в процессе строительства

На этапе построения PON необходимо производить следующие измере ния:

Входной контроль;
- строительно-монтажные.

Входной контроль параметров компонентов сети проводится перед нача лом строительства. Производится проверка соответствия параметров волоконно-оптического кабеля (ВОК), шнуров, оптических разветвителях и других устройств заявленным значениям.

Строительно-монтажные измерения включают в себя:

Двунаправленное измерение ORL (Optical Return Loss) - затухание отражения в оптическом волокне;
- двунаправленное измерение оптических потерь между двумя оконечными точками;
- двунаправленное снятие характеристик линии.

На смонтированной PON, ORL должно быть более 32 дБ. Однако, на этапе строительства рекомендуется принимать общий уровень ORL для смонтированной сети PON не менее 40 дБ, что позволит избежать деградации сигна ла в будущем. Для тестирования инфраструктуры PON требуется обеспечить точки под ключения соответствующих измерительных приборов. Эти точки должны быть обо рудованы разъемными соединениями.

Точки возможного подключения измерительных приборов показаны на рисунке

В оптической распределительной коробке (ОРК) подключение измерительных приборов возможно только в слу чае использования в них разъемных соединений. Тестирование линии «точка-точка» должно выполняться на каждом по строенном сегменте PON. В частности, после прокладки магистрального ВОК до подключения активного оборудования и сплиттеров должно проводиться тестирова ние всех ОВ между выходами оптического кросса высокой плотности (ODF - Optical Distribution Frame) на АТС и их окончаниями в смонтированном оптическом распределительном шкафу (ОРШ). Измерения затухания необходимо проводить в обоих направлениях на трех длинах волн: 1310, 1490 и 1550 нм. Определение потерь и обратных отражений на портах сплиттера произ водится после его установки в ОРШ. Тестирование «точка-точка» должно быть вы полнено между каждым выходным портом сплиттера и OLT. В случае установки этажных ОРК тестирование должно быть проведено между каждым абонентским окончанием в ОРК и OLT. При строительстве рекомендуется производить двунаправленное снятие характеристик линии, т. е. рефлектограмму смонтированной PON со сплиттером от станции до абонента. Рефлектограмма должна отображать следующие параметры: оптические потери линии на трех длинах волн, ORL. Все измеренные параметры PON должны соответствовать расчетному значению.

Приемо-сдаточные измерения

Приемо-сдаточные измерения оптических параметров пассивной оптиче-ской сети проводятся в следующем объеме:

Измерение оптической мощности на выходе передающих устройств;
- измерение затухания в оптическом линейном тракте.

Измерение оптической мощности на выходных портах оптических передатчиков и на входных портах оптических приемников OLT и ONT проводят непосредственно в момент пусконаладочных работ на этом оборудовании. Измерение оптической мощности передатчиков в ODF после WDM мультиплексора производится на длине волны 1490 нм (излучатель OLT) и на 1550 нм (передатчик телевизионных сигналов). При несоответствии полученных значений проектным данным проводят измерения непосредственно на выходе обоих передатчиков, а также на выходе оптического усилителя. Также измеряют мощности на входе оптических приемников OLT и ONT.

Мощность на выходе WDM мультиплексоре измеряют прибором, имеющим встроенные фильтры для раздельного измерения каждой длины волны, т. к. обычный измеритель мощности покажет некоторую суммарную величину, не характеризующую разные передатчики. Фотодетектор обладает достаточно хорошей широкополосностью и детектирует всю падающую оптическую мощность в диапазоне длин волн 1200÷1650 нм. Однако, чувствительность фотодетектора на разных длинах волн неравномерна.

Также проводят измерения общего затухания для всех ветвей PON. При получении значения потерь выше расчетного, проводят измерения величины потерь сигнала в отдельных точках сети. При отсутствии калиброванного источника излучения в виде отдельного прибора для измерения затухания в различных точках PON можно использовать передатчик OLT (на 1490 нм) или оптический передатчик телевизионного сигнала (на 1550 нм). Считая их излучение практически непрерывным, сначала измеряют уровень мощности на выходе передатчика, а затем - в заданной точке сети. Разность этих уровней (в дБ) и покажет затухание измеряемого участка сети.

Взаимодействие операторов электросвязи при предоставлении услуг PON

Возможные точки взаимодействия операторов электросвязи при совместном использовании PON приведены на рисунке

Точка присоединения 1 - предоставление оператором А оператору Б возможности предоставления абоненту услуг по передаче голоса, данных, IP-телевидении в канале пере дачи данных оператора А;
Точка присоединения 2 - предоставление оператором А оператору Б возможности предоставления абоненту услуг по трансляции телевизионных программ в цифровом канале передачи данных оператора А;
Точка присоединения 3 - выделение оператором А оператору Б отдельных ОВ в ма гистральном кабеле оператора А;
Точка присоединения 4 - предоставление оператором А оператору Б распредели тельного и абонентского участков оператора А, либо выделение оператором А (собственни ком либо владельцем распределительного участка) оператору Б отдельных ОВ в распреде лительном кабеле.

Оператор А является основной эксплуатирующей организацией PON, оператор Б - арендующим оператором.

Проблемы при построении PON и методы их решения.

Расчёт оптического бюджета мощности и бюджета потерь.

Для того, чтобы грамотно построить дерево PON, необходимо учитывать, в первую очередь, оптические потери, привносимые пассивным оборудованием. Теоретически, PON может покрыть территорию радиусом 20км. Практически - всё зависит от бюджета потерь на конкретной ветви дерева. Для расчётов необходимо руководствоваться самыми худшими показателями затуханий, чувствительности и мощности излучения передатчиков.

Стандартно при расчётах используют таблицы затуханий для сплиттеров, принимают 0.05дБм затухание на сварке, 0.36дБм/км затухание в волокне на длине волны 1310нм (для 1550нм затухание в волокне равно 0.22дБм/км), затухание на механическом соединении принимают равным 0.5дБм, затухание на перегибе варьируется от 0.15дБм до 7дБм и более (эту позицию необходимо измерять прибором на месте).

Далее, необходимо мысленно «пройти» уже готовый проект, выделяя и суммируя места, в которых имеются элементы, привносящие затухания в линию. К полученному значению добавить затухание на волокне на всём протяжении от самого дальнего абонента до OLT. Таким образом, можно подсчитать бюджет потерь в PON.

Следующий шаг - расчёт оптического бюджета мощности, но его можно принять равным 30дБм (производитель гарантирует оптический бюджет мощности, равный30дБм). Всё, что свыше 30дБм - необходимо тестировать.

Если бюджет потерь ниже бюджета мощности - дерево будет работоспособно, в противном случае возможны проблемы.

Отдельно следует отметить, что при расчёте PON, в котором используется CATV и сварные делители, следует учитывать, что телевизионный сигнал имеет мощность от 7дБм (сформированный дешёвыми маломощными моделями) до 24дБм (дорогие передатчики или EDFA усилители), а на телевизионный приёмник (отдельный или в составе ONU) этот сигнал должен прийти с минимальной мощностью -12дБм . Поэтому, используя сварные делители, следует быть предельно осторожным и каждый раз перед новым подключением пересчитывать дерево PON для того, чтобы убедиться, у каждого абонента сигнал одинаковый и не выходит за пределы чувствительности телевизионного приёмника.

Слабый сигнал у клиента.

Если при установке ONU (или её повторном включении/перезагрузке со стороны клиента) она не смогла зарегистрироваться в сети - велика вероятность того, что повреждён волновод на направлении клиента и сигнал затухает выше расчётного (и уж точно выше оптического бюджета PON). Повреждение может быть связано как с некачественной сваркой или случайным перегибом волокна на узле деления, так и со злоумышленниками.

Для решения этой проблемы нужно, в первую очередь, проверить состояние всех ONU на абонентском делителе, к которому подключена и проблемная ONU. ONU позволяет производить мониторинг уровня сигнала на своём приёмнике,а также мощность своего передатчика, отсылая эти данные на OLT по запросу . Если проблема есть у всех абонентов - двигаться в сторону родительского узла дерева, расширяя радиус поиска и проверяя, на каком уровне «вложения» существует проблема.

Как только будет найден делитель, у которого есть некий проблемный выход, а остальные - рабочие, считайте, что проблема решена. С вероятностью 95% эта проблема находится на ветви, связывающей два узла: родительский полурабочий и дочерний нерабочий. Эту линию достаточно просто «просветить» рефлектометром, если PON построена на коннекторах, и совсем непросто сделать это, если дерево «сварное» (режем кабель, навариваем коннектор, светим рефлектометром, а потом всё чиним).

Перед всеми вышеизложенными «приседаниями» необходимо проверить ONU на вменяемость лазерного приёмо-передатчика (мало ли что?).

Неконтролируемое излучение в дереве на длине волны 1310нм.

Случаются ситуации, когда ONU вышла из строя (бывает крайне редко) и непрерывно излучает в пассивную сеть на длине волны 1310нм, или недобросовестный пользователь включил в дерево вместо своей ONU медиаконвертер, излучающий на той же длине волны (1310нм). В этих случаях (как в случае аппаратного сбоя, так и в случае вредительства) эффект один: излучение постоянно присутствует в восходящем потоке дерева, не давая возможности другим ONU передавать данные к OLT. Как результат - дерево не функционирует.

Есть два варианта решения проблемы. Первый - обходить ногами каждый дом в надежде найти неисправность или чудом выявить злоумышленника. Этот вариант придётся воплощать в жизнь, если PON построена методом сваривания всего, что хоть отдалённо похоже на волокно. Если клиентов хотя-бы 20, то проблему можно решать неделями.

Второй вариант, который используют те, кто построил PON с использованием коннекторов - локализация излучения путём последовательного отключение ветвей дерева от «корня» к «листьям». Последовательность действий следующая:

На корневом делителе отключать (и для верности проверять на наличие излучения) хвосты, идущие «вниз» по дереву;

Повторять до тех пор, пока проблема не локализуется до самого последнего (дальнего/нижнего в иерархии) делителя - дальше всё понятно. Отключаем последовательно клиентские соединения на данном делителе, пока не найдём источник излучения.

Умышленное повреждение кабеля.

Иногда случается, что кабель режут конкуренты - популярный во все времена метод борьбы за клиентов. Но чаще (особенно в отдалённых районах) кабель режут местные жители с целью наживы.

Для предотвращения посягательств на кабельное имущество необходимо перед тем, как завести кабель в населённый пункт, объяснить местным кладоискателям, что «В этом чёрном кабеле драгоценных и иных редкоземельных металлов нет, а содержимое его непригодно даже на подвязку помидоров». По возможности, продемонстрировать населению кусок кабеля и его содержимое. От осмысленного вредительства это вряд ли убережёт, но отобьёт у некоторого количества владельцев бокорезов интерес.

Флуд.

Флуд - проблема любой городской сети. Чаще всего флудят устройства с подгоревшими портами, реже - пользовательские компьютеры, заражённые вирусами. Также преднамеренно флудить могут пользователи, которые выражают некий социальный протест (дипломатично назовём это именно так), или имеющие с неработоспособности сети некие выгоды. Основная проблема флуда - невозможность удалённо добраться до флудящего оборудования или логически локализовать источник.

Подгоревшие порты - проблема, в основном, городского типа, и к PON имеет лишь частичное отношение. Как известно, чем длиннее медный проводник, тем больше на него наводятся электромагнитные поля. Дерево PON построено на оптическом волокне и, как следствие, не подвержено влиянию наводок от грозы. Проблема может возникнуть только в том случае, если к одной ONU медью подключено несколько пользователей, территориально удалённых друг от друга.

С флудерами и вирусами тоже всё понятно: первые пользуются демократическими свободами, вторые пренебрегают всеми законами робототехники. Методы борьбы и с теми, и с другими известны, но для начала нужно локализовать вредоносную деятельность.

В PON всё просто. Как уже писалось выше, PON - система с централизованным управлением. Все потоки, исходящие от клиентов, приходят только на OLT. Только OLT может дать разрешение ONU передавать данные, и только OLT может запретить любые контакты ONU с внешним миром. Отсутствие активного оборудования в дереве PON значительно облегчает борьбу с флудом - не создаётся прецедентов с бесконечной пересылкой пакетов с неправильными контрольными суммами между двумя соседними узлами коммутации, отсутствует переполнение буферов там же.

OLT всегда подключён к вышестоящемунекому устройству (например, L3 роутер), поэтому доступ к нему есть всегда. Вышестоящее устройство не подвержено влиянию флуда от клиентов в дереве PON, поскольку OLT выделяет определённый квант времени каждой ONU и разрешает/запрещает ей вещание, а значит, ONU не может бесконтрольно «заваливать» порт OLT и вышестоящее устройство пакетами. Аналогичная ситуация происходит с бесконечно «гуляющим» траффиком по сети: его просто не будет, так как каждая ONU имеет доступ к своим соседям-клиентам только через OLT.

Процесс мониторинга сети (для логического обнаружения источника флуда) может быть организован с помощью зеркалирования оптического порта (на котором «висит» целое дерево) в медный и подключения медного порта к некоторому ПК, на котором установлен специализированный софт (например, TCPDUMP).

Кроме того, для защиты сети от вирусной активности, в которой присутствует бесконтрольное размножение MAC-адресов, в OLT присутствует функционал, запрещающий иметь конкретно взятой (или всем) ONU более чем N активных MAC-адресов одновременно.

Применение измерительного оборудования в PON.

Для измерения оптических показателей в PON лучше всего использовать самый простой оптический измеритель мощности (например, MT1113C). Его функциональных возможностей вполне хватает на то, чтобы измерить уровень входящего в дерево (или его ветвь) сигнала с одной стороны и уровень выходного сигнала с другой. Затухание на конкретно взятом промежутке посчитать в состоянии только специалист высочайшей квалификации (уровень образованности человека, способного вычислить А-Б, должен быть неимоверно высок - учтите это!), но с этим ничего поделать нельзя: раз уж залезли в Hi-Tech технологии, будьте добры, предоставьте работу с технологиями профессионалам!

Применение стандартного рефлектометра в PON ограничено пролётами между делителями (нахождение разрывов в ветви или проверка качества сварок). Всё дерево стандартный рефлектометр «просветить» не сможет - после первого делителя показания превратятся в «кашу». Следует также учитывать тот факт, что при измерении пролёта «снизу-вверх» по топологии дерева, в волокне не должно быть излучения, а значит, необходимо либо выключить модуль OLT (тем самым «положить» всё дерево), либо отключить конкретную ветвь дерева (недовольство отдельных клиентов очевидно). При измерении ветви дерева от узла до узла «сверху-вниз» (от корня к ветвям) проблемы с нежелательным излучением в волокне быть не должно - ONU «молчат» до тех пор, пока OLT не разрешит им вещание.

Стоит отметить, что на рынке существуют рефлектометры, умеющие «просвечивать» PON, но их может не оказаться в нужный момент под рукой.

Относительно недавно на рынке измерительного оборудования появился прибор, имеющий громкое название «проходной измеритель мощности». Данный прибор «врезается» в дерево PON и показывает мощность излучения, проходящего через него. Некоторыми продавцами этот прибор позиционируется как «панацея от всех проблем в пассивном дереве».

По сути, единственное, что выгодно отличает «проходной измеритель» от «просто измерителя» - это возможность измерить уровень выходного сигнала ONU.Помните«поток сознания» выше:«ONU «молчит», пока ей не разрешит вещать OLT...». А если кабель разрезан, то OLT не разрешит ей вещать никогда.

Нужны ли измеренные показатели мощности передатчика ONU? Теоретически - да, кто же не хочет знать о своей собственности всю подноготную?! Практически же без этих знанийвполне можно обойтись: если ONU не регистрируется в дереве, где уже есть исправно работающие ONU, то вариантов всего два.

Вариант №1 самый простой: плохой линк от абонентского делителя до абонента. Проверяется затухание на проблемном участке и сравнивается с показателями «шестого чувства». Если оно (чувство) подсказывает, что с линком есть проблемы - их надо устранить.

Если же с волокном всё в порядке - тогда вариант №2: ONU нерабочая. Да-да, бракованная! Да, даже китайские ONU (эталон качества во всем мире) иногда бывают с дефектом. В этом случае знание или незнание того, насколько плохо излучает передатчик ONU, никак не повлияет на решение о возврате нерабочего образца поставщику с целью замены его на рабочий.

Существует еще один метод измерения оптических сигналов в дереве PON. Он базируется на том факте, что каждая ONU умеет выдавать информацию на OLT о мощности своего передатчика и уровне сигнала на своём приёмнике. OLT, в свою очередь, может выдавать такую же информацию о своих оптических портах. С помощью этого функционала можно заниматься мониторингом уже работоспособного дерева.

Сложно представить жизнь современного человека без Интернета, причем с годами потребители телекоммуникационных услуг хотят иметь более качественное высокоскоростное соединение. О том, как предложить населению по-настоящему качественный Интернет, способный удовлетворить даже самых требовательных клиентов, задумались первыми на Западе. В то время как в России многие еще смутно представляли, что такое «мировая паутина», в Англии уже заговорили о гигабитной технологии «PON», или оптических пассивных сетях. В Российской Федерации занялся внедрением GPON Ростелеком, первым предложивший подключить по этой инновационной технологии сразу три услуги – Интернет, интерактивное телевидение и телефон.

Пообщавшись с соседями и знакомыми, по достоинству оценившими качество технологии GPON от Ростелеком, многие даже не представляют, с чем придется иметь дело. Поэтому мы вкратце расскажем, что это за технология, и какие преимущества она имеет. В первую очередь отметим, что технология эта пассивная, а в данном случае это означает, что на пути следования оптической линии Интернет от поставщика услуги к клиенту нет дополнительного активного оборудования.

Нельзя, конечно, сказать, что преград нет совсем, так как прямая прокладка дорогостоящего кабеля стоит очень дорого, просто в некоторых местах сигнал делится. Для этого используется специальное устройство – сплиттер, или оптический делитель, делящий оптоволокно Ростелекома на несколько линий. Остается невыясненным вопрос, как же такой долгожданный Интернет попадет к конечному потребителю, и какое оборудование для этого используется.

Оборудование для оптоволокна

Для преобразования сигнала в понятный нам Ethernet-интерфейс используют еще одно уникальное устройство – ONT, или оптический терминал. Устройства данного типа представлены в широком ассортименте, причем это может быть, как стандартный прибор с двумя Ethernet-портами и одним портом PON, так и полноценный роутер GPON Ростелеком, имеющий целый ряд преимуществ в виде:

• четырех гигабитных портов Ethernet;

Важно! Нулевой и первый порт используются исключительно для подключения высокоскоростного Интернета, а порты 3 и 4 используют для организации просмотра IP-телевидения.

• предусмотрены два разъема для IP-телефонии;
• есть возможность подключения интерактивного IPTV;
• раздача сигнала GPON от Ростелеком производится через Wi-Fi (стандарт 802.11n с пропускной способностью до 300 мегабит в секунду).

Пользователей «мировой паутины» скоростью в 100 Мбит/секунду уже не удивишь. С использованием оборудования GPON компании Ростелеком возможности Интернета будут в скором времени ограничиваться гигабайтами информации, полученной в секунду. Поддерживать такие высокие скорости, и особенно если речь идет о больших расстояниях передачи информации, может только оптический кабель. Причем оптика Ростелеком в квартиру попадает не через медный кабель, как в случае с полосой пропускания FTTH, а посредством деления сигнала при помощи специального оптического разделителя. После установки модема, тем не менее, вы столкнетесь с проблемой его настройки. Сделать это не сложно, воспользовавшись нашими советами.

Настройка модема

Оборудование, используемое поставщика телекоммуникационных услуг, представлено в широком многообразии, но первое, с чем вам придется столкнуться для организации качественного соединения оптоволокна и подключением Ростелеком, это выбор модема. Специалисты заверяют, что одним из преимуществ технологии GPON является ее универсальность, а в оптоволоконной системе будут корректно работать устройства любого производителя оборудования данной серии. Таким образом, исключается необходимость использования редкого дорогостоящего оборудования, что позволяет существенно снизить расходы на Интернет. Настройку маршрутизатора для GPON от Ростелеком может сделать любой, соблюдая определенную последовательность действий.

Как правило, настройка оборудования не требует наличия специальных знаний. При этом даже настраивать основные функции роутера вам не придется, так как это за вас уже сделал провайдер, но в случае, если вы купили оборудование в офисе Ростелеком. Если роутер куплен самостоятельно, придется поискать в сети Интернет подробную инструкцию о настройке устройства, так как порядок действий отличается в зависимости от производителя и модели. Проверить настройки модема вы можете в вэб-конфигурации, а для ONT-устройства РТК G PON ONT RFT620, чаще всего используемого РТК, это выглядит так:

• в адресной строке надо ввести адрес 192.168.1.254;
• в открывшемся окне вводятся ваши данные: имя пользователя и пароль;
• что касается настроек сети, то с ними вы можете только ознакомиться, а менять стандартные настройки от провайдера не стоит;
• далее включаем модуль Wi-Fi в сеть;
• изменяем настройки безопасности;
• устанавливаем статические или динамический IP-адреса.

Сложности могут возникнуть в случае, если вы используете некоторые модели маршрутизаторов с возможностью раздачи Wi-Fi, для которых придется настроить конфигурацию беспроводной сети. Для настройки соединения PPPoE вам предложат ввести логин и пароль, предоставленные при заключении договора на поставку услуг. Обычно на это не уходит много времени и все происходит без проблем, но в некоторых случаях без вмешательства службы поддержки не обойтись.

Преимущества технологии и возможные скорости

О том, что оптоволоконный Интернет провайдера Ростелеком имеет просто «выдающиеся» показатели по скорости, даже говорить не приходится — в это сложно поверить, но 1 Гбит/секунду это далеко не предел. Что касается других преимуществ «оптики», то особого внимания заслуживает следующее:

• Монтировать оптоволоконные линии гораздо проще, что уже оценили монтажники – в отличие от старых кабелей, оптоволокно в квартире не толще стержня шариковой ручки, причем крепится кабель самоклеящимися клипсами, которые не портят внешний вид помещения и легко снимаются, в случае необходимости.

Помните! Несмотря на эластичность и прочность, специалисты не рекомендуют делать изгиб под углом 90°, и это можно причислить к недостаткам системы. В углах допускается изгиб радиусом 25-50 миллиметров.

• Оптоволоконный кабель отличается высокой степень электробезопасностью, есть риск пострадать от лазерного излучения, но этого можно избежать, не заглядывая в разъем оптической розетки.
• Модем GPON от Ростелеком – это еще и хорошая экономия энергоресурсов, так как питается устройство от 12-вольтового элемента, а расходы на свет составляют порядка 30 руб. в месяц.
• Универсальность, так как теперь вы можете наслаждаться качественным цифровым оптико-волоконным телевидением, пользоваться интернетом и телефоном Ростелеком, и при этом квартира не будет загромождена многочисленными кабелями и розетками.

К сожалению, нет вечного оборудования и безупречных технологий, никто не застрахован и от проблем с оптоволоконными линиями. Первое, на что вы должны обратить внимание, если пропал сигнал – подключение терминала. Попробуйте подключить кабель напрямую, и если питание отсутствует, надо обратиться к специалистам. Узнать о причинах отключения и способах решения любой проблемы вы можете в технической службе. Чтобы облегчить решение многих технических вопросов и для получения своевременной информационной поддержки, специалисты Ростелеком предлагают завести на сайте поставщика услуг личный кабинет. В нем можно узнать наличие средств на счете, сменить тариф и оплатить услуги.

Тарифы на Интернет GPON

Для каждого региона цены разные!

Для многих пользователей вопрос стоимости телекоммуникационных услуг далеко не праздный, и в этом плане тарифы на оптоволокно от Ростелеком можно назвать «демократичными», учитывая ассортимент предлагаемых услуг. Пользователь, к слову, может сам выбирать услугу: домашний интернет, телевидение, стационарный или мобильный телефон, аренду терминала, при этом вы можете заказать отдельную услугу, а можете комбинировать пакеты. От ассортимента предложений, собственно, и зависят тарифы, а, согласно отзывам пользователей, они сегодня доступные. Стоит помнить также, что цены для каждого региона могут отличаться, а на официальном сайте РТК вы всегда можете познакомиться с акциями и выгодными предложениями.

	О технологии GPON GPON – это широкополосные сети мультисервисного доступа, где по одному кабелю предоставляются услуги интернета, телефонии и телевидения с гарантированным качеством обслуживания. GPON это ваш персональный оптоволоконный канал с возможностью пропускной способности до 1 Гб/сек.
GPON - настоящая революция в сфере телекоммуникаций! Технология активно развивается во всем мире, а число абонентов, в том числе и в России, растет стремительными темпами. Оптоволоконный кабель прокладывается в квартиру, что гарантирует высочайшее качество услуг и стабильность скоростей.
	Компания МТС объединилась с компанией МГТС, чтобы жители Москвы смогли по достоинству оценить самые передовые технологии в области связи. МТС – единственная телекоммуникационная компания, которая предлагает своим абонентам услуги домашнего Интернета и Цифрового ТВ с подключением на сетях GPON от МГТС.
Оборудование Модем ONT, необходимый для подключения, устанавливается в квартире пользователя, что позволяет подключать дополнительные услуги удаленно. Модем уже имеет встроенный Wi-Fi. Подключение ONT и само оборудование совершенно бесплатно для пользователей.

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.

Расширение аудитории потребителей интернет-услуг и, соответственно, пользователей широкополосных сетей требует внедрения новых технологий. Средства передачи данных должны регулярно повышать линий связи, что заставляет сервисные компании обновлять транспортные информационные каналы. Но, кроме роста объемов передаваемых данных возникают и проблемы иного рода, которые выражаются в увеличении стоимости обслуживания более массивных сетей и расширении спектра потребностей конечных пользователей. Одним из способов совокупной оптимизации характеристик является PON-технология, которая также позволяет сохранять потенциал сетей для дальнейшего расширения их мощности и функциональных возможностей.

Оптоволокно и технология PON

Новая разработка облегчает техническую организацию и дальнейшую эксплуатацию информационных сетей передачи данных, но достигается это во многом за счет достоинств привычных оптических линий. Даже сегодня на фоне внедрения высокотехнологичных материалов продолжается использование каналов, построенных на устаревающих телефонных парах и средствах xDSL. Очевидно, что сеть доступа на подобных элементах существенно проигрывает в эффективности волоконно-коаксиальным линиям, которые тоже нельзя рассматривать как что-то продуктивное по меркам сегодняшнего дня.

Альтернативой традиционным сетям и беспроводным давно выступает оптическое волокно. Но если раньше прокладка таких кабелей являлась непосильной задачей для многих организаций, то сегодня оптические компоненты стали гораздо доступнее. Собственно, и раньше оптоволокно использовалось для обслуживания рядовых абонентов, в том числе по Следующим этапом развития стала телекоммуникационная сеть, построенная на архитектуре Micro-SDH, открывшей принципиально новые решения. Как раз в этой системе и нашла свое применение концепция сетей PON.

Стандартизация сети

Первые попытки стандартизации технологии были предприняты еще в 1990-х годах, когда группа телекоммуникационных компаний задалась идеей на практике реализовать идею множественного доступа по единому пассивному оптоволокну. В результате организация получила название FSAN, объединив и операторов, и производителей сетевого оборудования. Главной же целью FSAN и было создание пакета с общими рекомендациями и требованиями к разработке технических средств PON, чтобы изготовители оборудования и провайдеры могли вместе работать в одном сегменте. На сегодняшний день пассивные линии связи, базирующиеся на технологии PON, организуются в соответствии с нормативами ITU-T, ATM и ETSI.

Принцип действия сети

Главная особенность идеи PON заключается в том, что инфраструктура работает на базе одного модуля, который отвечает за функции приема и передачи данных. Располагается этот компонент в центральном узле системы OLT и позволяет обслуживать информационными потоками множество абонентов. Конечным приемником выступает устройство ONT, которое, в свою очередь, также выступает передатчиком. Количество абонентских точек, подключенных к центральному модулю приема и передачи, зависит только от мощности и максимальной скорости используемой аппаратуры PON. Технология, в принципе, не ограничивает количество участников сети, однако для оптимального использования ресурсов разработчики телекоммуникационных проектов все же ставят определенные барьеры в соответствии с конфигурацией конкретной сети. Трансляция информационного потока от центрального приемно-передающего модуля к абонентскому устройству осуществляется при длине волны, составляющей 1550 нм. И напротив, обратные от потребительских устройств к точке OLT передаются с длиной волны порядка 1310 нм. Данные потоки стоит рассмотреть отдельно.

Прямые и обратные потоки

Основной (то есть прямой) поток от центрального модуля сети относится к широковещательным. Это значит, что оптические линии сегментируют общий поток данных, выделяя адресные поля. Таким образом, каждое абонентское устройство «читает» только информацию, предназначенную специально для него. Такой принцип распределения данных можно назвать демультиплексорным.

В свою очередь, обратный поток использует одну линию для трансляции данных от всех абонентов, подключенных к сети. Так используется схема множественного обеспечения доступа с разделениями по времени. Для исключения вероятности пересечения сигналов от нескольких узлов-приемников информации устройство каждого абонента имеет свое индивидуальное расписание по обмену данными с поправкой на задержку. Это общий принцип, по которому реализуется PON-технология в плане взаимодействия приемно-передающего модуля с конечными потребителями. Однако конфигурация схемы прокладки сетей может иметь разные топологии.

Топология «точка-точка»

В данном случае используется система P2P, которая может выполняться и для распространенных стандартов, и для особых проектов, предполагающих, к примеру, задействование оптических устройств. В плане безопасности данных абонентских точек интернет-соединение этого типа обеспечивает максимальную защищенность, возможную для подобных сетей. Однако прокладка оптической линии для каждого пользователя осуществляется отдельно, поэтому стоимость организации таких каналов существенно возрастает. В некотором роде, это не общая, а индивидуальная сеть, хотя центр, с которым работает абонентский узел, также может обслуживать и других пользователей. В целом же такой подход целесообразен для использования крупными абонентами, которым особенно важна безопасность линии.

Топология «кольцо»

Эта схема базируется на конфигурации SDH и наилучшим образом раскрывается в магистральных сетях. И наоборот, оптические линии кольцевого типа оказываются менее эффективными в эксплуатации сетей доступа. Так, при организации городской магистрали места расстановки узлов рассчитываются еще на стадии разработки проекта, однако сети доступа не дают возможности заранее оценить количество абонентских узлов.

При условии случайного временного и территориального подключения абонентов кольцевая схема может быть значительно усложнена. На практике подобные конфигурации нередко превращаются в изломанные схемы, имеющие множество ответвлений. Такое происходит, когда введение новых абонентов выполняется через разрыв существующих сегментов. Например, в линии связи могут формироваться петли, которые совмещаются в одном проводе. В результате появляются «ломаные» кабели, что в процессе эксплуатации снижает надежность сети.

Особенности архитектуры EPON

Первые попытки построить сеть PON, приближенную по степени охвата потребителей к технологии Ethernet, были предприняты в 2000 г. Платформой для разработки принципов формирования сетей стала архитектура EPON, а в качестве основного стандарта была введена спецификация IEEE, на основе которой были выработаны отдельные решения для организации сетей PON. Технология EFMC, к примеру, обслуживала топологию «точка-точка» с применением витой медной пары. Но сегодня эта система практически не используется в связи с переходом на оптоволокно. Как альтернатива, более перспективными направлениями по-прежнему остаются технологии на базе ADSL.

В современном виде стандарт EPON реализуется по нескольким схемам подключения, но главным условием его воплощения является использование волокна. Помимо применения разных конфигураций, технология подключения PON по стандарту EPON также предусматривает возможность использования некоторых вариантов оптических приемопередатчиков.

Особенности архитектуры GPON

Архитектура GPON позволяет реализовывать сети доступа на базе стандарта APON. В процессе организации инфраструктуры практикуется увеличение сети, а также создание условий для более эффективной передачи приложений. GPON представляет собой масштабируемую кадровую структуру, позволяющую обслуживать абонентов на скорости информационных потоков до 2,5 Гбит/c. При этом обратный и прямой потоки могут работать как на одном, так и с разными скоростными режимами. Кроме того, сеть доступа в конфигурации GPON может обеспечивать любую инкапсуляцию в транспортный синхронный протокол независимо от сервиса. Если в SDH возможна реализация исключительно статического деления полос, то новый протокол GFP в структуре GPON при сохранении характеристик кадра SDH дает возможность и динамического распределения полос.

Преимущества технологии

Среди основных преимуществ в схеме PON выделяют отсутствие промежуточных звеньев между центральным приемником-передатчиком и абонентами, экономность, легкость подключения и удобство в обслуживании. В немалой степени эти достоинства обусловлены рациональной организацией сетей. Например, интернет-соединение обеспечивается напрямую, поэтому выход из строя одного из смежных абонентских устройств никак не влияет на его работоспособность. Хотя массив пользователей, конечно, объединяется подключением к одному центральному модулю, от которого зависит качество обслуживания всех участников инфраструктуры. Отдельно стоит рассмотреть древовидную топологию P2MP, которая максимально оптимизирует оптические каналы. Благодаря экономному распределению линий приема и передачи информации данная конфигурация обеспечивает эффективность работы сети независимо от расположения абонентских узлов. В то же время допускается ввод новых пользователей без кардинальных изменений существующей структуры.

Недостатки сети PON

Широкому применению данной технологии пока еще препятствует несколько значимых факторов. В первую очередь это сложность системы. Эксплуатационные преимущества сети данного типа можно обеспечить только при условии изначального выполнения качественного проекта с учетом множества технических нюансов. Иногда выходом из положения становится технология доступа PON, которая предусматривает организацию простой типологической схемы. Но в этом случае следует готовиться к другому недостатку - отсутствию возможности резервирования.

Тестирование сети

Когда все этапы первичной разработки сетевой схемы пройдены и выполнены технические мероприятия, специалисты приступают к тестированию инфраструктуры. Одним из главных показателей качественно выполненной сети является показатель затухания на линии. Для анализа канала на предмет наличия проблемных зон используются оптические тестеры. Все измерения производятся на активной линии с применением мультиплексоров и фильтров. Масштабная телекоммуникационная сеть обычно тестируется с применением оптических рефлектометров. Но такое оборудование требует специальной подготовки от пользователей, не говоря о том, что расшифровкой рефлектограмм должны заниматься экспертные группы.

Заключение

При всех сложностях в переходе на новые технологии компании, предоставляющие телекоммуникационные услуги, быстро осваивают по-настоящему эффективные решения. Постепенно распространяются и непростые в техническом исполнении оптоволоконные системы, к которым относится и технология PON. «Ростелеком», к примеру, начал внедрять услуги нового формата еще в 2013 г. Доступ к возможностям оптических сетей PON первыми получили жители Ленинградской области. Что самое интересное, поставщик услуг обеспечил оптоволоконной инфраструктурой даже местные поселки. На практике это позволило абонентам пользоваться не только телефонной связью с доступом в интернет, но и подключаться к цифровому телевизионному вещанию.