Технология GPON

Введение

В последние годы технологии доступа в интернет значительно эволюционировали, и одна из самых популярных технологий, используемых для предоставления высокоскоростного интернета, — это GPON (Gigabit Passive Optical Network). В этой статье мы рассмотрим основные аспекты технологии GPON, включая её преимущества / недостатки, схемы реализации и практические применения.



Что такое GPON?

Определение и принцип работы

Технология GPON — это пассивная оптическая сеть, позволяющая передавать данные на высоких скоростях, использующая оптические волокна. Несмотря на технические сложности, принцип работы заключается в использовании одного оптического волокна для подключения множества абонентов.
Особенно стоит обратить внимание на термин «пассивная оптическая сеть» - это говорит о том, что на участке от Провайдера до Абонента отсутствуют активные элементы.



Основные компоненты GPON

• ONT (Оптический сетевой терминал) — устройство на стороне клиента (преобразователь оптического сигнала в электрический – такой своеобразный медиа конвертер).
  
  
  
  
  
  
• OLT (Оптический линковый терминал) — устройство на стороне провайдера. (Управляет потоками данных для абонентов).
  
  
  
  
  
  
• PON Splitter — делитель, который распределяет сигнал между несколькими абонентами.
  
  
  
  
  
  
• Разводка сети – по типу древовидной структуры (оптика).

Преимущества технологии GPON
Высокая скорость передачи данных

GPON обеспечивает скорость передачи данных до 2,5 Гбит/с на одну линию, что значительно превышает возможности традиционных DSL и кабельных технологий.

Экономичность

Поскольку GPON использует пассивные компоненты, затраты на оборудование и обслуживание значительно ниже (плюс для провайдера).

Масштабируемость

С помощью GPON можно легко добавлять новых абонентов без значительных затрат на инфраструктуру.

Схемы реализации GPON
Типичные схемы подключения

• Точка к точке (Point-to-Point) - прямая линия между OLT и ONT.
  
• Точка многоточия (Point-to-Multipoint) - одно OLT обслуживает множество ONT через PON Splitter.

GPON-сеть включает в себя центральную станцию, которая может обслуживать 4, 8, 16 или больше сегментов, или лучей. Затем следует оптическая распределительная сеть, организованная по классическому древовидному принципу, где ветви представлены оптическими волокнами, а разветвления осуществляются с помощью пассивных оптических делителей мощности, известных как сплиттеры. На концах этих "ветвей", словно плоды на дереве, располагаются абоненты, у которых установлены оконечные оптические терминалы (ONU или аналогичные устройства). Согласно спецификациям производителей, один сегмент может поддерживать до 128 абонентов; следовательно, центральная станция с 8 сегментами способна одновременно обслуживать до 1024 абонентов.



Такое эффективное сосредоточение абонентских подключений в одном оптическом волокне достигается за счет одновременного использования методов частотного (FDM) и временного мультиплексирования (TDM), аналогичных тем, что применяются в сотовых сетях.

Метод частотного мультиплексирования предполагает прием и передачу данных для всех абонентов в рамках одного волокна, но с использованием различных длин волн. Временное мультиплексирование реализуется с помощью протоколов LTE, позволяющих головной станции и абонентским терминалам функционировать как единая система. В процессе работы система разделяет IP-пакеты, принимая и передавая только те данные, которые предназначены конкретному получателю, в то время как остальные пакеты отбрасываются.

Сегмент GPON можно представить как общую шину передачи данных, на которой все устройства имеют доступ друг к другу. Абонентские устройства извлекают из общего потока только те пакеты, которые адресованы им. Вся система функционирует на скорости до 2,4 гигабита в секунду в режиме отправки и приема данных.

На стороне головной станции оптическое «дерево» подключается к специальному модулю SFP PON, в то время как на стороне абонентов терминалы оснащены оптическим разъемом непосредственно в устройстве.

Eще одно схематичное изображение:



Стандарты

Технология GPON стандартизирована в рамках рекомендаций ITU-T серии G.984. Ключевые параметры:

• скорость передачи — до 2,488 Гбит/с в нисходящем направлении и 1,244 Гбит/с в восходящем направлении;
  
• максимальная дальность — до 20 км без усиления сигнала.

Примеры успешных внедрений

• Городские сети - множество городов внедрило технологию GPON для улучшения доступа к интернету.
  
• Сельские районы - GPON помогает обеспечить доступ к высокоскоростному интернету даже в отдалённых населённых пунктах.

Немного о минусах решения

С ростом абонентов на одной оптической линии (сегменте) до 100+ происходит деградация качественных показателей. (увы но это мультиплексированная уплотненная среда передачи данных 2,4 гигабита в секунду (за минусом всех IPTV – отнимаются от общего канала).
Используемая оптика – сама по себе вещь хрупкая, для прокладки и ремонта требует квалификации. Самому абоненту не получится с ней управиться.
Ну и ONT все равно переведет сигнал либо в Ethernet, либо в Wi-Fi (все тот же гигабитный порт).
В конечном счете решение принимает сам абонент, взвесив все плюсы и минусы.

Заключение

GPON является надежным и эффективным решением для обеспечения высокоскоростного интернета. Понимание его принципов и преимуществ поможет как провайдерам, так и конечным пользователям максимально использовать его возможности. Мы надеемся, что данная статья была полезна для вас и поможет в вашем исследовании технологии GPON.