Epon onu что это

Технология PON — что это такое и зачем она нужна?

Содержание

Содержание

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

Что такое PON

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

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

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

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

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

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

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

Разновидности PON

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

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

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

Вывод

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

Источник

Волокно в каждый дом: как это работает

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.

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.

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.

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.

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 — OLT-1308H — 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 OLT-1308 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 OLT-2300. 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.

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.

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 — 1, 2, 3), 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.

Вторая модель более интересна для подключения домашних пользователей — ONU-634HA 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.

Рекомендуемые розничные цены на оборудование представлены в таблице. Реальная рыночная стоимость может быть несколько ниже. Кроме того, для отдельных проектов компания может предложить специальные цены.

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.

Источник

EPON/GPON-сети. Очевиден ли выбор?

Проникновение интернета в городах миллионниках по данным ФОМ на начало 2015 года уже составляло 80%. Сетью охвачены жители практически всех многоквартирных домов. За бортом остаются лишь жители частного сектора. Для операторов связи именно освоение частных домохозяйств может стать вариантом расширения своей абонентской базы, однако и здесь все не так просто. Взять этот сегмент через FTTB-сети не так-то просто, DSL безнадежно устарел, Wi-Fi быстр и легален только в глянцевых проспектах. Зато xPON успел подешеветь буквально до неприличия. На нем и остановимся подробней.

Выгода использования xPON на сегодня очевидна, как никогда: с одной точки присутствия можно все дома подключить в радиусе нескольких километров без установки активных узлов связи. С резким снижением цены на технологию такой вариант становиться приемлемым для многих компаний.

Прежде чем останавливаться на вариантах использования xPON (примеры оборудования EPON или GPON), стоит подчеркнуть, что такие вендоры, как BDCOM, Eltex и HUAWEI уже давно предоставляют устройства, работающие на обеих ветках развития PON. Различие в ценниках, скоростях и возможностях между ними не принципиально. Разве что на EPON подключается до 64 абонентских устройств на порт, а GPON позволяет подключить 128 абонентов. При этом на рынке уже появились чипы для EPON, позволяющие включать до 128 ONU на порт. Сейчас решение есть только у Eltex в их TurboGepon, да и то, с отличиями от стандарта, однако относить данную особенность к реальным проблемам не имеет особого смысла.

И вот почему. Бюджет, полагающийся на решение со 128 ONU, должен отлично подходить для многоэтажек, но здесь есть свои нюансы. Типовой уровень проникновения обычно достигает 10-15%. При том заранее предсказать места появления абонентов невозможно. Тянуть же внутридомовую разводку к каждому новому клиенту персонально нельзя — PON очень чувствительна к качеству сварки и монтажа.

Рассмотрим схему разводки для типовой многоэтажки.

Схема с использованием оптического деления 1:128

Для того чтобы было комфортно использовать для EPON “деление на 128”, необходимо взять концевые делители с запасом — тогда квартирная емкость будет покрыта на 50%. Например, на этаж, где располагается 8 квартир ставится делитель на 4. При другом варианте ставим делитель на 8 через каждый этаж.

На уровне дома усредненная статистика все же даст результат — реально подключенных абонентов будет не более 25%, от числа квартир в доме, что дает 64 клиента с PON-порта. Порт GPON в этом случае останется загруженным только наполовину.

Частный сектор

Жилой сектор, застроенный малоэтажным строительством, в целом не имеет кардинальных отличий от многоэтажных домов. В качестве примера возьмем небольшой город Сысерть в Свердловской области. Частный сектор здесь составляет большую часть застройки. Разводка в этом районе сделана для покрытия с учетом проникновения 50%. В качестве магистрального используется восьмижильный кабель.

Буквально несколько лет назад подобные районы не привлекали внимание компаний. Низкая плотность вкупе с большими расстояниями делали строительство сети дорогим и нерентабельным. Сделать все сразу, с запасом как в многоквартирнике — долго и дорого. Поэтому работы ведутся от случая к случаю, разными кабелями и, что важнее, разными руками. Как следствие, оптический бюджет не выдерживает «деления на 128». А раз так, то при выборе между GPON и EPON, особой разницы нет.

Делители

Принципиальных отличий в многообразии делителей нет. Все они видны на рисунках ниже.

Приведем самые популярные модели и ориентировочные цены на них:

Как это выглядит в муфтах?

Вот так выглядит проходная муфта с установленным делителем первого уровня 1:8

Если имеется необходимость, то в муфте можно разместить два делителя. При таком раскладе включение близлежащих абонентов позволяет обойтись без распределительной коробки.

Вот пример с делителями первого уровня 1:8 и одновременно делителя второго уровня 1:8

Такое размещение подразумевает герметизацию вывода абонентских кабелей с помощью подручных средств.

Если использовать распределительную коробку, то все выглядит еще проще.

Вид подключения абонентских окончаний.

Пример подключения абонента с проходной муфты.

Скорость

Размер аппетита абонента по потреблению трафик существенно зависит от социального профиля. Понять насколько поможет таблица ниже.

Отдельно хотелось бы разобрать потребление трафика при пользовании услугой IPTV. Практически каждый оператор в среднем предоставляет своим абонентам 150-200 каналов. Суммарный трафик при этом легко достигает отметки в 1000 Мбит/c. Загрузка же на один PON-порт определяется только количество каналов, которые смотрит абонент с конкретного порта. Статистика говорит нам о том, что их количество не превышает 20. Доля “тяжелых” HD-каналов будет составлять примерно 50% от этого числа.

Битрейт для HD будем считать 15 Мбит/с, битрейт для SD-каналов — 5 Мбит/с. Посчитаем итоговое потребление: 10*15 + 10*5 =200 Мбит/с. Итоговое среднее потребление для одного PON-порта при 100% активности всех клиентов (с учётом включения с делением на 64) будет равна 64*4,5 Мбит/с + 200 Мбит/с=488 Мбит/с. При включении 128 клиентов — 128*4,5 Мбит/с + 200 Мбит/с= 776 Мбит/с. Это загрузка одного порта при самом оптимистичном сценарии, когда все клиенты подключены и активны.

Как видно из расчетов скорости, EPON вполне достаточно, а скорость GPON хоть и выше, но никакого реального преимущества нам не дает. Соответственно, и в этом случае никакой особой разницы между разновидностями технологии нет.

Первоначальные вложения

Как правило, сеть строится либо прокладкой магистралей с организацией точек деления клиентов, либо “ковровым” способом. При первом варианте узлы возникают хаотично и организуются монтажниками, выполняющими работы. Здесь много минусов. Один из них — это высокий уровень затухания. Выборка по 20 провайдерам позволяет сказать, что затухание при таком подходе колеблется от 24 до 30+ дБ при построении сети с делением 1:64. В таком случае получить работоспособную сеть с коэффициентом 1:128 будет вряд ли возможно.

Во втором случае в районе сразу же устанавливается оборудование, исходя из оптимистичного уровня проникновения. Это позволяет правильно организовать магистральный уровень, сделать качественный монтаж и получить реальное затухание близкое к расчетному. При таком варианте построения сети легко добиться деления 1:128 на один PON-порт.

При первом варианте строительства сети оборудование приобретается за счет денег, полученных за подключение абонента. Поэтому предпочтение будет отдаваться оборудования с низкой стоимостью. Какие же существуют решения с точки зрения цены?

Выбор между EPON и GPON в рублях

Сравнение цены проведем на примере четырехпортового решения. Сравнивать будем среднюю цену по рынку в рублях по состоянию на 1 ноября 2016 года.
EPON:

BDCOM P3310C с двумя БП и четырьмя SFP-модулями PX-20+, обойдется в

Eltex — LTP-4X с двумя БП и четырьмя SFP-модулями C+, обойдется в

Huawei – MA5608T c БП AC/DC, 8 GPON-портами с восемью SFP+ модулями C+ обойдется в

В качестве ONU/ONT будем рассматривать однопортовые модели, как самые бюджетные и востребованные.

BDCOM P1501C1 обойдется в

Eltex NTU-1 обойдется в

Huawei HG8310M обойдется в

Стоимость на одного клиента посчитаем по формуле Sкл=(Solt/Qp/N)+Sont, где:
Solt- стоимость OLT, Sont — стоимость ONT, Qp- количество PON портов, N – количество клиентов с одного PON порта.

Количество портов для Huawei будем считать равным 4, для приведения к единой конфигурации. Для наглядности результаты сведем в таблицу:

Из таблицы наглядно видно, что с точки зрения цены, EPON более выгоден по сравнению с GPON-решениями.

Учитывать перспективы

При строительстве xPON-сети нужно учитывать, что не все “железо” совместимо между собой. Именно поэтому некоторые вендоры запрещают использовать оборудование конкурентов вкупе со своим. Поэтому и по ряду других причин свой выбор лучше останавливать на оборудовании для которого совместная работа с альтернативным железом другой “фирмы” не станет камнем преткновения.

Отличный пример — это устройства EPON BDCOM. Совместимо с другими вендорами, поддерживающими спецификацию CTC 2. е, кто уже работал с OLT BDCOM, знают об альтернативных моделях ONU, которые успешно работают совместно с ОЛТ. Совместно с OLT Huawei успешно работают ONU от ZTE, Fiberhome и другие. На момент написания статьи OLT от Eltex не позволял работать с ONU сторонних производителей. Возможно, в будущем это измениться, но сейчас на это стоит обращать внимание.

Потребление трафика растет с каждым годом и момент, когда скорости xPON будет уже недостаточно, уже грядет. Впрочем на рынке доступны решения 10G xPON (под 10G xPON следует понимать XG-PON и 10G-EPON), позволяющие обеспечить 10G нисходящего и 2.5G восходящего трафика. Поскольку 10G xPON для работы использует другие длины волн, то возможен поэтапный перевод клиентов с xPON на 10G xPON. Распределения длин волн для разных поколений PON можно наглядно видеть на рисунке ниже.

Постепенный переход с xPON на 10G xPON возможен с установкой дополнительного OLT, поддерживающее 10G xPON или дополнительную плату (если вы используете шасси, например, Huawei). Сигнал с портов нового устройства при помощи фильтров добавить в существующую xPON сеть и раздать новые ONU, переводимым на 10G xPON клиентам. К сожалению, текущая цена на 10G xPON выше обычной почти в десять раз, что создаёт серьезные препятствия для массового внедрения. Поэтому, скорее всего, переход на 10G xPON в ближайшие пять лет возможен лишь многоэтажках.

Имеется в виду не “чистый” 10G xPON, а работа в совмещенном режиме. Это связано с тем, что 90% трафика генерируют 10% абонентов, поэтому экономически обосновано перевести на новый PON именно их, а также подключения юр. лиц. Также возможен вариант использовать 10G xPON на уровне агрегации. При таком раскладе вместо часто применяемого кольца с STP строится кольцо из двух независимых кабелей для получения схемы 1+1 (type B). Данный метод позволяет обеспечить энергонезависимое, двухлучевое подключение каждого коммутатора.

Несмотря на то, что в Китае начался массовый переход на XG-PON (что создает дефицит EML лазеров вот уже два года, который ощутили все, кто заказывает CWDM или DWDM модули свыше 40км) в России, на наш взгляд, перспективы использования 10G xPON в секторах малоэтажных и частных домов, в ближайшие 5 лет маловероятны. В данном сегменте стоимость оборудования наиболее важна и многократное увеличение цены неприемлемо. В случае нехватки скорости xPON, операторы предпочтут перейти на схему включения 32 пользователя на порт. Сделать это не меняя кабельную инфраструктуру поможет технология TWDM PON. Технология TWDM PON позволяет организовать несколько каналов PON в одном волокне, используя разные длины волн. Специально для этого выделяются диапазоны 1270-1280/1570-1580 нм, 1535-1540/1553-1558 и 1535-1540/1570-1580 нм.

Подводя итог под вышесказанным, попробуем разобраться, насколько справедливы некоторые распространённые утверждения:

Источник