GEPON (Gigabit Ethernet PON) — набирающая популярность технология передачи данных по оптоволоконной сети. Ее суть — в древовидной топологии точка-многоточка, когда для построения сети используется только один оптоволоконный канал для десятков и сотен абонентов. Дерево сети строится таким образом, чтобы ветка для абонента отделялась от основной магистрали как можно ближе к его расположению. Для разделения используется пассивный распределитель — сплиттер. Это в корне отличается от обычной топологии оптоволоконной сети, которая преимущественно имеет архитектуру точка-точка, и каждое разветвление линии требует установки активного сетевого оборудования.
Структура GEPON
Для построения оптической пассивной сети помимо оптоволокна используются:
- OLT (Optical Line Terminal) — оптические линейные терминалы, обеспечивающие коммуникацию сети PON и внешних сетей;
- Модули SFP OLT для подключения PON, с увеличенной мощностью и кодировкой сигнала;
- ONU (Optical Network Unit) — конечный сетевой блок (модем) у абонента.
- Сплиттеры — пассивные разветвители в узлах сети.
Древовидная структура GEPON предполагает различные варианты построения, от простейших — 1 OLT, 1 модуль SFP OLT, 64 ONU и необходимое количество сплиттеров для разветвления до «многоствольных», когда могут быть задействованы все порты OLT, а также несколько OLT или же многопортовые модели.
Схема архитектуры сети GEPON:
На картинке также наглядно показан способ передачи данных. От центрального узла уходят все пакеты, в конечном пункте каждый ONU «забирает» только свой, обозначенный идентификатором.
На обратном пути пакеты от абонентов собираются в один канал. В сетях PON применяется протокол TDMA, когда пакеты от разных точек передаются в разный момент времени.
Кроме того, разделяется входящий и исходящий трафик, а также трафик ТВ.
Схема сложной структуры GEPON:
При проектировании сложных схем пассивной оптоволоконной сети важно помнить, что один канал нельзя делить более чем на 64 абонентских устройства, и следует учитывать оптический бюджет системы.
Оптический бюджет системы — разница между мощностью передачи OLT и чувствительностью приема ONU.
Максимальное расстояние, на которое можно протянуть пассивную оптическую сеть, с учетом потерь на канале — 20 км.
Максимальное количество абонентских устройств, подключаемых к одному «дереву» PON -64. Однако конечное число абонентов может быть больше, если после ONU подключать коммутатор. Здесь ограничения накладываются только таблицей MAC-адресов OLT и ONU, и, естественно, пропускной способностью канала.
Минимальная скорость на 1 абонента — 16 Мб/сек (1024 Мб/сек на 64 ONU).
Оборудование для сети GEPON
Оптические линейные терминалы — OLT
Эти устройства представляют собой свитчи второго уровня, оснащенные портами Uplink — для соединения с внешними источниками данных (интернет, ТВ, телефония) и Downlink — для сети PON.
Вот, к примеру, модель Huatai OLT-1408
OLT-терминалы выпускаются с обозначениями:
- AC — для питания коммутатора используется стандартная электросеть на 220 В;
- DC — терминалу нужен источник постоянного тока 36-72В;
- 2-AC 2-DC — наличие 2-х источников питания, основного и мгновенно включающегося резервного.
Абонентские терминалы (модемы) — ONU
Устройства на стороне абонента, оптические терминалы, оснащенные одним PON-портом, и одним или несколькими, в зависимости от модели, портами для подключения клиентского оборудования. Существуют модели с выходом кабельного ТВ.
Сплиттеры
Недорогие компактные простые устройства, не требующие электропитания, термошкафов, управления и настройки. Их главная задача — разделение трафика на пути от провайдера к абоненту, и смешение трафика — на обратном. Бывают сварные (с возможностью неравномерного распределения трафика) и планарные (равноплечие). Разветвление — от 1*2 до 1*128.
Недостатки технологии:
- Затухание сигнала на каждом узле ветвления. В итоге в сети на 64 ONU общее затухание может превысить 20 ДБ.
- Необходимость максимальной пропускной способности всех устройств. Хотя каждый конкретный абонент получает от 16 Мбит/сек, каждая точка сети (ONU) вынуждена поддерживать максимальную пропускную способность GEPON — 1 Гбит/сек.
- Недостаточно высокий уровень безопасности данных. Технология определенно не подойдет для финансовых и подобных организаций.
- Сложность модернизации. Для того, чтобы увеличить пропускную способность сети, может потребоваться заменить весь кабель на магистрали.
- Помехи в работе всей PON при одном неисправном устройстве ONU, передающем непрерывный световой сигнал в обратную сторону. Можно предусмотреть WathDog для контроля случайных поломок, но гораздо сложнее предотвратить действия злоумышленников.
- Сложность обнаружения неисправностей. Сплиттеры, ввиду своей чрезвычайной простоты, неспособны помочь в определении сбойного участка сети.
Преимущества GEPON:
- Экономный расход оптического кабеля. Фактически, технология GEPON позволяет сократить протяженность кабельной инфраструктуры почти втрое.
- Отсутствие активного оборудования на узлах сети, что существенно снижает расходы на ее проведение и обслуживание.
- Высокая поддерживаемая скорость — до 1 Гбит/сек.
- Эффективное распределение нагрузки в канале. Теоретически скорость для каждого абонента будет составлять пропускную способность канала/ количество абонентов. Фактически же, если какие-то абоненты в данный момент используют не всю свою полосу трафика или не подключены вовсе — скорость у остальных увеличивается.
Как видим, GEPON имеет и свои плюсы, и свои минусы. Однако растущая популярность показывает, что многие находят все-таки больше плюсов.