Conectado mediante tecnología pon. Tecnología GPON. Descripción de la tecnología GPON. Principio de funcionamiento de PON. El principio de conexión a Rostelecom.

El intenso desarrollo de la industria de las telecomunicaciones, impulsado por la necesidad de transmitir volúmenes cada vez mayores de información, ha llevado a la necesidad de mejorar las redes de comunicación, incluidas las redes de acceso de abonados. Hoy podemos observar la etapa de convergencia de las redes de comunicación. En redes convergentes para proporcionar varios tipos Los servicios utilizan redes multiservicio unificadas centradas en el tráfico de paquetes. Proporcionar servicios de banda ancha de alta calidad requiere que el proveedor tenga una red de acceso de suscriptores de alta velocidad.

La fibra óptica se utiliza cada vez más como medio de transmisión para redes de acceso de abonados por cable. Los cables ópticos, a diferencia de los eléctricos, tienen una serie de ventajas: alto rendimiento, baja atenuación de la señal, alta inmunidad a interferencias electromagnéticas externas, tamaño y peso pequeños. Entre las tecnologías de acceso óptico, el grupo de tecnologías más popular es FTTx. Las tecnologías FTTx se dividen según la construcción de la red en redes ópticas activas AON y redes ópticas pasivas PON. La principal diferencia entre estas tecnologías es que una red óptica pasiva, a diferencia de una activa, no requiere suministro de energía para los nodos intermedios de la línea de abonado. Como resultado, una red óptica pasiva será más fiable y económica de operar. Otras ventajas importantes son el bajo costo de construcción de la red y la posibilidad de su expansión gradual. Estas ventajas permitirán ampliar red existente y atraer nuevos suscriptores. Por tanto, la tecnología PON es de particular interés en términos de ampliar el alcance de las redes de banda ancha.

Las redes de acceso óptico tienen varias opciones de construcción. La topología en “estrella” con conexiones punto a punto (P2P, punto a punto) implica conectar cada suscriptor con una fibra separada al nodo de acceso. La topología en "estrella" se utiliza cuando los suscriptores están densamente ubicados en el área de la central telefónica. Esta topología se caracteriza por un número mínimo de divisores ópticos y una única ubicación de instalación. La desventaja obvia de esta topología es la presencia gran cantidad Fibras y transmisores ópticos. Las ventajas de esta topología: facilidad de mantenimiento, mediciones operativas y detección de ubicaciones de fallas en la línea. Esta topología se caracteriza por una alta confiabilidad, ya que la rotura de una de las fibras no afectará el funcionamiento de toda la red.

La topología de tipo “árbol” se utiliza cuando los suscriptores se encuentran en diferentes ubicaciones. La distribución óptima de potencia entre diferentes ramas se decide seleccionando los coeficientes de división de los divisores ópticos. La topología de árbol es flexible en términos de potencial desarrollo y expansión de la base de suscriptores. Dependiendo de la necesidad de suministro de energía para los nodos intermedios, las topologías se distinguen entre “árbol con nodos activos” y “árbol con nodos pasivos”. Cada topología tiene sus propias ventajas y desventajas.
Cuando se utiliza una topología de “árbol con nodos activos”, cada suscriptor está conectado a un conmutador, que a su vez está conectado por fibra al nodo de acceso. El interruptor es un equipo activo, es decir, requiere energía. Si no hay suministro de energía, los suscriptores conectados al conmutador perderán el acceso a la red. Sin embargo, esta solución se adapta bien al estándar Ethernet y es relativamente económica.

Una topología de árbol P2MP (punto a multipunto) utiliza una fibra troncal que se divide entre todos los suscriptores mediante un divisor pasivo. Cada usuario se conecta al divisor mediante una fibra separada. A un puerto de nodo de acceso se puede conectar todo un segmento de la arquitectura de árbol, que cubre decenas de suscriptores. Los nodos intermedios están equipados con divisores completamente pasivos que no requieren suministro eléctrico ni mantenimiento. Las ventajas de la arquitectura PON incluyen la ausencia de necesidad de suministro de energía en los nodos intermedios, la alta escalabilidad de la red y el ahorro en fibras y transmisores ópticos en el nodo central. La escalabilidad de la red le permite conectar tantos suscriptores nuevos como lo permita el presupuesto de energía óptica.

Principio de funcionamiento de la red PON.

La base de la tecnología PON es la estructura lógica P2MP punto a multipunto. A un puerto del nodo central se puede conectar todo un segmento de fibra óptica con una arquitectura en forma de árbol, que cubre muchos suscriptores. En los nodos intermedios del árbol, se instalan elementos pasivos intermedios (divisores). Los divisores están diseñados para dividir la potencia de una señal óptica en una proporción determinada.

Propósito de los bloques de circuitos:

• El nodo OLT central es un dispositivo de red que se encuentra en el nodo de acceso, recibe datos de las redes troncales a través de interfaces SNI y forma un flujo descendente hacia los suscriptores a lo largo del árbol PON.
• El nodo de suscriptor ONT es un dispositivo de red que está ubicado en el lado del suscriptor, recibe y transmite datos al OLT en longitudes de onda de 1550 nm y 1310 nm, respectivamente, convierte los datos y los transmite a los suscriptores a través de interfaces UNI.
• Splitter es una red multipuerto óptica pasiva que distribuye el flujo radiación óptica en una dirección y combina este flujo en la dirección opuesta.

La idea principal de la arquitectura PON es utilizar solo un módulo transceptor en el nodo OLT central para transmitir y recibir datos de múltiples nodos de suscriptores de ONT.

El número de nodos de suscriptores ONT conectados a un módulo transceptor OLT depende del presupuesto de energía y velocidad máxima equipo transceptor. Para la transmisión de flujo directo (saliente) de OLT a ONT, se utiliza una longitud de onda de 1550 nm. Al transmitir flujos de datos inversos (ascendentes) desde los nodos de suscriptores de ONT a OLT, se utiliza una longitud de onda de 1310 nm. Los multiplexores WDM integrados en los equipos OLT y ONT separan los flujos ascendentes y descendentes.

WDM es multiplexación por división de longitud de onda. Esta tecnología le permite combinar varios canales de información a través de una fibra óptica. En este caso, cada canal tiene su propia frecuencia. La tecnología WDM se basa en el hecho de que cuando la luz se transmite en diferentes longitudes de onda, no se produce interferencia mutua en la fibra. Cada longitud de onda representa un canal óptico en la fibra. La transmisión saliente se transmite a todos los suscriptores conectados a la OLT. Cada nodo abonado de la ONT lee los campos de dirección para seleccionar del flujo general la información que le corresponde. Los nodos de abonado transmiten en la misma longitud de onda y, para evitar intersecciones de señales, utilizan el método de acceso múltiple por división de tiempo TDMA. Cada ONT tiene su propio calendario individual de transmisión de datos, teniendo en cuenta ajustes de latencia. El protocolo TDMA MAC resuelve este problema.

Directamente en las instalaciones del abonado se instala un terminal óptico ONT que también es una pasarela de acceso al domicilio. Cuando se utiliza un terminal de transporte óptico unificado ONT, la configuración del componente de transporte no está vinculada a los servicios. De esta forma, la posterior configuración del servicio se realizará en la pasarela de acceso a la vivienda.

Al construir una red óptica, se utiliza un esquema de división de señal óptica de dos etapas. En el lado de la estación se instala un divisor con una relación de división de 1:2. En la entrada de la casa, se instala un divisor con una relación de división de 1:32 en el gabinete de distribución óptica, que asegura la distribución de la señal óptica entre los suscriptores del edificio residencial. Vale la pena señalar que en casas con una pequeña cantidad de suscriptores se utilizan otros esquemas de distribución de señales ópticas:

• 1:4 – primer nivel, 1:16 – segundo nivel
• 1:8 – primer nivel, 1:8 – segundo nivel

Las tecnologías de redes ópticas pasivas permiten la convergencia de varios servicios. Cuando se utiliza PON, es posible proporcionar servicios de acceso a Internet, telefonía y televisión. La prestación de servicios integrales se implementa mediante equipos de abonado. Para organizar el acceso a los servicios NGN se utiliza un modelo de servicio híbrido, como se muestra en la figura.

Se inicia una sesión PPPoE en el equipo del suscriptor (PC). La ONT está configurada en modo de funcionamiento puente. Router de banda ancha acceso remoto BRAS finaliza la sesión PPPoE. Para organizar el acceso a Internet, a cada adaptador PPPoE virtual en el equipo del suscriptor se le asigna su propia dirección IP pública, que se enruta a Internet.

Para organizar los servicios Triple Play se organizan tres VLAN privadas virtuales. El tráfico de acceso a Internet se transmite dentro de la primera VLAN. La segunda VLAN transporta tráfico para servicios de IPTV y VoD. La tercera VLAN organiza la transmisión de servicios de telefonía analógica e IP. El terminal de abonado ONT compara el identificador del puerto a través del cual está conectado el equipo del abonado y el identificador correspondiente a la VLAN.

Se conecta un teléfono analógico a través del puerto FXS, que emula una extensión de la interfaz PBX. Para evitar la retransmisión de tráfico de multidifusión, el proceso de espionaje IGMP está habilitado en el equipo OLT. Las pasarelas de acceso IPTV y VOD, así como un Softswitch flexible, brindan acceso a servicios de televisión y telefonía, respectivamente.

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tecnología PON

PON (red óptica pasiva)— tecnología de redes ópticas pasivas.

Uno de los principales desafíos que enfrentan las redes modernas de acceso a las telecomunicaciones es el llamado “ última milla", proporcionando tanto ancho de banda como sea posible a suscriptores individuales y corporativos a un costo mínimo.

La esencia de la tecnología PON es que entre el módulo transceptor del nodo OLT central (Opterminal de línea tical) y nodos remotos de abonado de la ONT (Terminal de red óptica) Se crea una red óptica completamente pasiva con una topología de árbol. Los divisores ópticos pasivos están ubicados en los nodos intermedios del árbol: dispositivos compactos que no requieren energía ni mantenimiento. Un módulo transceptor OLT permite transmitir información a múltiples dispositivos de suscriptores de ONT. El número de ONT conectados a un OLT puede ser tan grande como lo permita el presupuesto de energía y la velocidad máxima del equipo transceptor.

Arroz. 1. Arquitectura de red PON

Para transmitir los canales directo e inverso se utiliza una fibra óptica, cuyo ancho de banda se distribuye dinámicamente entre los suscriptores, o dos fibras en caso de redundancia. El flujo descendente desde el nodo central hasta los suscriptores tiene una longitud de onda de 1490 nm y 1550 nm para video. Las transmisiones ascendentes de los suscriptores se producen a una longitud de onda de 1310 nm utilizando el protocolo de acceso múltiple por división de tiempo (TDMA).

Para construir una PON, se utiliza una topología punto a multipunto y la propia red tiene una estructura de árbol. Cada segmento de fibra óptica está conectado a un transceptor en el nodo central (a diferencia de una topología punto a punto, que también proporciona ahorros significativos en los costos de equipo. Un segmento de fibra óptica de la red PON puede cubrir hasta 32 nodos de suscriptores dentro un radio de hasta 20 km para tecnologías EPON / BPON y hasta 128 nodos dentro de un radio de hasta 60 km para tecnología GPON. Cada nodo de suscriptor está diseñado para un edificio residencial o de oficinas ordinario y, a su vez, puede cubrir cientos de suscriptores. Todos los nodos de abonado son terminales, y el apagado o fallo de uno o más nodos de abonado no afecta de ninguna manera el funcionamiento de los demás.

El nodo PON central puede tener interfaces de red ATM, SDH (STM-1) y Gigabit Ethernet para conectarse a redes troncales. El nodo de suscriptor puede proporcionar interfaces de servicio 10/100Base-TX, FXS (2, 4, 8 y 16 puertos para conectar TR analógicos), E1, video digital, ATM (E3, DS3, STM-1c).

Figura 2. Comparación de tecnologías

Pruebas de red PON

Al probar una red PON, a un operador normalmente le preocupan dos preguntas principales:

• Atenuación real en la línea óptica entre el nodo central y el dispositivo del abonado (en funcionamiento o preparándose para conectarse).
• La ubicación del área del problema, si la atenuación real en la línea resultó ser mayor de lo esperado (calculada o de referencia).

Para responder a la primera pregunta, basta con realizar mediciones sencillas con un comprobador óptico. La segunda pregunta es más compleja y requiere el uso de un reflectómetro óptico (OTDR), así como cierta experiencia en descifrar reflectogramas.

Como regla general, es deseable que todas las mediciones necesarias se puedan realizar en una red PON en funcionamiento sin desconectar a los suscriptores (excepto, quizás, el que se está probando). Estas pruebas se llevan a cabo en una longitud de onda no operativa utilizando dispositivos adicionales (multiplexores de longitud de onda DWDM, filtros) para que la radiación del equipo de medición no interfiera con la señal útil. Como ya se mencionó, en la red PON se utiliza una longitud de onda de 1490 o 1550 nm (para video) para el canal de ida (desde el centro hasta los suscriptores) y 1310 nm para el canal de retorno. Para las pruebas de redes PON, la longitud de onda normalmente utilizada es 1625 nm.

La radiación del equipo de medición (probador, reflectómetro) se introduce en la fibra inmediatamente después de la OLT mediante un multiplexor de longitud de onda (DWDM). Esta radiación puede provocar interferencias en el receptor óptico del dispositivo del abonado, por lo que se debe instalar un filtro delante de cada dispositivo ONT del abonado. Para poder realizar pruebas sin desconectar la red, el multiplexor de ondas y los filtros deben estar incluidos permanentemente en el camino óptico (ver Fig. 3).

Arroz. 3. Esquema de conexión del multiplexor de ondas y filtros a PON

Se utiliza un probador óptico a 1625 nm para medir la atenuación en el enlace óptico entre OLT y ONT. El transmisor del probador está conectado al extremo libre del multiplexor de forma de onda en el OLT. El receptor del probador está conectado al extremo libre de la fibra delante del filtro (ver Fig. 4).

Arroz. 4. Medición de atenuación con desconexión del dispositivo del abonado.

Puede medir la atenuación sin desconectar el dispositivo del suscriptor. Para hacer esto, no es necesario utilizar un filtro en la ONT, sino un multiplexor de ondas, como en el nodo central (ver Fig. 5).

Arroz. 5. Medición de atenuación sin desconectar el dispositivo del suscriptor.

La atenuación a una longitud de onda de 1625 nm es ligeramente mayor que a 1550 y 1490 nm (10% en promedio). Por lo tanto, probar la atenuación a 1625 nm proporciona una estimación superior de la atenuación en las longitudes de onda operativas. Si esta estimación cae dentro del presupuesto aceptable (23 dB), entonces la atenuación en las longitudes de onda operativas ciertamente satisface los requisitos presupuestarios. Si la atenuación a una longitud de onda de 1625 nm excede el valor permitido, entonces para determinar con precisión la atenuación a las longitudes de onda operativas es necesario volver a calcular basándose en la hoja de datos del cable óptico.

La medición en PON utilizando un probador óptico le permite obtener el valor de atenuación real en el área de OLT a ONT, pero no responde a la pregunta de dónde se encuentra el área problemática si esta atenuación es mayor de lo esperado (calculada o de referencia). Para localizar el área problemática, se utiliza un dispositivo más complejo: un reflectómetro óptico (OTDR).

Se conecta un OTDR con un módulo de prueba de 1625 nm al extremo libre del multiplexor de forma de onda del OLT (consulte la Fig. 6). La radiación del reflectómetro se propaga a lo largo del árbol PON y, debido a la reflexión sobre los obstáculos y la retrodispersión en la fibra óptica, regresa parcialmente a la entrada del reflectómetro. Por lo tanto, se toma un reflectograma del árbol PON: un gráfico de atenuación en la línea dependiendo de la distancia. Cada pico o salto de atenuación en este gráfico corresponde a un elemento o evento de red específico en la fibra.

Arroz. 6. Tomando un reflectograma del árbol PON.

La técnica para probar una red PON utilizando un reflectómetro es la siguiente. Después de cada cambio en la topología de la red (conexión de un nuevo suscriptor, reemplazo de un divisor, etc.), se toma un reflectograma de referencia (referencia) correspondiente al estado normal de la red. Si se detectan problemas en la red (por ejemplo, si la atenuación medida por el probador óptico resulta ser mayor que la calculada), se toma un nuevo reflectograma y se compara con el de referencia. Nuevos eventos en el reflectograma localizan la ubicación del área problemática (ver Fig. 7).

Arroz. 7. Análisis de nuevos eventos en el reflectograma.

Con un OTDR, puede monitorear su red PON y detectar la degradación de la fibra antes de que surjan problemas. Para ello, es necesario realizar periódicamente (por ejemplo, una vez a la semana) un reflectograma de la red y compararlo con el reflectograma de referencia. Cuando en el reflectograma aparecen desviaciones, y especialmente nuevos eventos, es necesario analizar sus posibles causas y, si es necesario, tomar las medidas preventivas adecuadas.

GEPON (Gigabit Ethernet PON)- una tecnología cada vez más popular para transmitir datos a través de una red de fibra óptica. Su esencia es una topología de árbol punto a multipunto, cuando solo se utiliza un canal de fibra óptica para construir una red para decenas y cientos de suscriptores.

El árbol de la red está construido de tal manera que la sucursal para el suscriptor esté separada del tronco principal lo más cerca posible de su ubicación. Utilizado para la separación distribuidor pasivo - divisor. Esto es fundamentalmente diferente de una topología de red de fibra óptica convencional, que es predominantemente una arquitectura punto a punto y cada rama de la línea requiere la instalación de equipos de red activos.

estructura GEPON

Para construir una red óptica pasiva, además de fibra óptica, se utiliza:

• OLT(Terminal de línea óptica): terminales de línea óptica que proporcionan comunicación entre la red PON y redes externas;
• Módulos OLT SFP para conexión PON, con mayor potencia y codificación de señal;
• ONU(Unidad de red óptica): la unidad de red final (módem) del suscriptor.
• Divisores- divisores pasivos en nodos de red.

La estructura de árbol de GEPON sugiere varias opciones de construcción, desde la más simple: 1 OLT, 1 módulo SFP OLT, 64 ONU y cantidad requerida divisores para derivación a “multitroncal”, cuando se pueden utilizar todos los puertos OLT, así como varios OLT o modelos multipuerto.

Diagrama de arquitectura de red GEPON:

La imagen también muestra claramente el método de transferencia de datos. Todos los paquetes salen del nodo central; en el punto final, cada ONU "toma" sólo el suyo, designado por un identificador.

En el camino de regreso, los paquetes de los suscriptores se recopilan en un canal. En redes PON se utiliza protocolo TDMA, cuando los paquetes de diferentes puntos se transmiten en diferentes momentos.

Además, se separa el tráfico entrante y saliente, así como el tráfico de televisión..

Esquema Estructura compleja GEPON:

Al diseñar diseños complejos de redes de fibra pasiva, es importante recordar que un canal no se puede dividir en más de 64 dispositivos de abonado y se debe tener en cuenta el presupuesto óptico del sistema.

Presupuesto óptico sistemas: la diferencia entre la potencia de transmisión del OLT y la sensibilidad de recepción de la ONU.

Distancia máxima, al que se puede extender una red óptica pasiva, teniendo en cuenta las pérdidas en el canal - 20 kilometros.

Número máximo de dispositivos de abonado, conectado a un “árbol” PON - 64 . Sin embargo, el número final de suscriptores puede ser mayor si se conecta un conmutador después de la ONU. Aquí las restricciones las imponen únicamente la tabla de direcciones MAC de OLT y ONU y, naturalmente, rendimiento canal.

Velocidad mínima por suscriptor- 16 Mb/s (1024 Mb/s en 64 ONU).

Equipos para la red GEPON.

Terminales de línea óptica - OLT

Estos dispositivos son conmutadores de segundo nivel equipados con puertos Uplink (para conectarse a fuentes de datos externas (Internet, TV, telefonía) y puertos Downlink (para la red PON).

Los terminales OLT se fabrican con las siguientes designaciones:

• CA: se utiliza una fuente de alimentación estándar de 220 V para alimentar el interruptor;
• CC: el terminal necesita una fuente de CC de 36-72 V;
• 2-AC 2-DC: la presencia de 2 fuentes de energía, la principal y una de respaldo instantánea.

Terminales de usuario (módems) - ONU

Dispositivos del lado del abonado, terminales ópticos, equipados con un puerto PON y uno o más, según modelo, puertos para conectar equipos de cliente. Hay modelos con salida de TV por cable.

Divisores

Dispositivos económicos, compactos y sencillos que no requieren suministro de energía, armarios calefactores, control ni configuración. Su la tarea principal- separación del tráfico en el camino del proveedor al abonado y mezcla del tráfico en el camino de regreso. Los hay soldados (con posibilidad de distribución desigual del tráfico) y planos (brazos iguales). Ramificación: de 1*2 a 1*128.

Desventajas de la tecnología

• Atenuación de la señal en cada nodo de rama. Como resultado, en una red con 64 ONU, la atenuación total puede superar los 20 dB.
• La necesidad de obtener el máximo rendimiento en todos los dispositivos. Aunque cada suscriptor individual recibe 16 Mbit/s, cada punto de red (ONU) está obligado a soportar el rendimiento máximo de GEPON de 1 Gbit/s.
• No es suficiente nivel alto seguridad de datos. Definitivamente, la tecnología no es adecuada para organizaciones financieras y similares.
• Dificultad de modernización. Para aumentar la capacidad de la red, puede que sea necesario reemplazar todo el cable en la red troncal.
• Interferencia en el funcionamiento de toda la PON con un dispositivo ONU defectuoso que transmite una señal luminosa continua en la dirección opuesta. Es posible proporcionar WathDog para controlar averías accidentales, pero es mucho más difícil prevenir las acciones de intrusos.
• Dificultad para detectar fallas. Los divisores, debido a su extrema simplicidad, no pueden ayudar a identificar la sección defectuosa de la red.

Ventajas de GEPON

• Consumo económico de cable óptico.. De hecho, la tecnología GEPON puede reducir la longitud de la infraestructura de cable casi tres veces.
• Falta de equipo activo. en los nodos de la red, lo que reduce significativamente los costos de su implementación y mantenimiento.
• Alta velocidad soportada- hasta 1 Gbit/seg.
• Distribución eficiente de la carga en el canal. Teóricamente, la velocidad para cada suscriptor será la capacidad del canal/número de suscriptores. De hecho, si algunos suscriptores no utilizan actualmente todo su ancho de banda de tráfico o no están conectados en absoluto, la velocidad de otros aumenta.

Como puede ver, GEPON tiene sus pros y sus contras. Sin embargo, la creciente popularidad demuestra que muchos todavía encuentran más ventajas.

En uno de nuestros próximos números: respuestas a Preguntas más frecuentes en relación con una red pasiva de fibra óptica.

Ampliar la audiencia de consumidores de servicios de Internet y, en consecuencia, de usuarios de redes de banda ancha, requiere la introducción de nuevas tecnologías. Las instalaciones de transmisión de datos deben aumentar periódicamente las líneas de comunicación, lo que obliga empresas de servicios actualizar los canales de información del transporte. Pero, además del crecimiento en el volumen de datos transmitidos, surgen problemas de otro tipo, que se expresan en el costo creciente de dar servicio a redes más masivas y ampliar la gama de necesidades de los usuarios finales. Uno de los métodos para la optimización general de las características es la tecnología PON, que también permite mantener el potencial de las redes para una mayor expansión de su potencia y funcionalidad.

Fibra óptica y tecnología PON

El nuevo desarrollo lo hace más fácil organización técnica y un mayor funcionamiento de las redes de datos de información, pero esto se logra en gran medida gracias a las ventajas de las líneas ópticas convencionales. Incluso hoy, en medio de la introducción de materiales de alta tecnología, continúa el uso de canales integrados en pares telefónicos obsoletos y medios xDSL. Es obvio que una red de acceso basada en tales elementos tiene una eficiencia significativamente inferior a las líneas de fibra coaxial, que tampoco pueden considerarse productivas según los estándares actuales.

La fibra óptica ha sido durante mucho tiempo una alternativa a las redes tradicionales e inalámbricas. Pero si antes el tendido de este tipo de cables era una tarea imposible para muchas organizaciones, hoy en día los componentes ópticos se han vuelto mucho más asequibles. De hecho, anteriormente la fibra óptica se utilizaba para dar servicio a suscriptores comunes, incluidos los siguientes: La siguiente etapa de desarrollo fue una red de telecomunicaciones construida sobre la arquitectura Micro-SDH, que abrió soluciones fundamentalmente nuevas. Es en este sistema donde el concepto de redes PON ha encontrado su aplicación.

Estandarización de la red

Los primeros intentos de estandarizar la tecnología se realizaron allá por los años 90, cuando un grupo de empresas de telecomunicaciones se propuso poner en práctica la idea del acceso múltiple a través de una única fibra óptica pasiva. Como resultado, la organización recibió el nombre de FSAN, que une tanto a operadores como a fabricantes de equipos de red. El objetivo principal de FSAN era crear un paquete con Recomendaciones generales y requisitos para el desarrollo de tecnología PON para que los OEM y los proveedores puedan trabajar juntos en el mismo segmento. Hoy en día, las líneas de comunicación pasiva basadas en tecnología PON están organizadas de acuerdo con los estándares ITU-T, ATM y ETSI.

Principio de funcionamiento de la red

La característica principal de la idea PON es que la infraestructura funciona sobre la base de un único módulo, que es responsable de las funciones de recepción y transmisión de datos. Este componente está ubicado en el nodo central del sistema OLT y le permite atender a muchos suscriptores con flujos de información. El receptor final es el dispositivo ONT, que, a su vez, también actúa como transmisor. La cantidad de puntos de abonado conectados al módulo central de recepción y transmisión depende únicamente de la potencia y la velocidad máxima del equipo PON utilizado. La tecnología, en principio, no limita el número de participantes en la red; sin embargo, para un uso óptimo de los recursos, los desarrolladores de proyectos de telecomunicaciones aún imponen ciertas barreras de acuerdo con la configuración de una red en particular. El flujo de información se transmite desde el módulo central de recepción y transmisión al dispositivo del abonado a una longitud de onda de 1550 nm. Por el contrario, los flujos de datos de retorno desde los dispositivos de consumo al OLT se transmiten a una longitud de onda de aproximadamente 1310 nm. vale la pena considerarlo por separado.

Flujos directos e inversos

La transmisión principal (es decir, directa) del módulo de red central se clasifica como transmisión. Esto significa que las líneas ópticas segmentan el flujo general de datos, resaltando los campos de direcciones. Por lo tanto, cada dispositivo de suscriptor "lee" solo información destinada específicamente a él. Este principio de distribución de datos se puede llamar demultiplexor.

A su vez, la transmisión inversa utiliza una línea para transmitir datos de todos los suscriptores conectados a la red. Esto utiliza un esquema de acceso múltiple por división de tiempo. Para eliminar la posibilidad de que las señales se crucen desde varios nodos receptores de información, el dispositivo de cada suscriptor tiene su propio programa individual para el intercambio de datos, ajustado al retraso. Este principio general, según el cual la tecnología PON se implementa en términos de interacción del módulo receptor-transmisor con los consumidores finales. Sin embargo, la configuración del diseño de la red puede tener diferentes topologías.

Topología punto a punto

En este caso se utiliza un sistema P2P, que puede implementarse tanto para estándares comunes como para proyectos especiales que impliquen, por ejemplo, el uso de dispositivos ópticos. En términos de seguridad de los datos de los puntos de abonado, una conexión a Internet de este tipo proporciona la máxima seguridad posible para este tipo de redes. Sin embargo, la instalación de una línea óptica para cada usuario se realiza por separado, por lo que el coste de organización de dichos canales aumenta significativamente. En cierto modo, no se trata de una red general, sino individual, aunque el centro con el que trabaja el nodo de abonado también puede dar servicio a otros usuarios. En general, este enfoque es apropiado para grandes suscriptores para quienes la seguridad de la línea es especialmente importante.

Topología de anillo

Este esquema se basa en la configuración SDH y se implementa mejor en redes troncales. Por el contrario, las líneas ópticas de tipo anillo resultan ser menos eficientes en el funcionamiento de las redes de acceso. Por lo tanto, al organizar una carretera urbana, la ubicación de los nodos se calcula en la etapa de desarrollo del proyecto, pero las redes de acceso no permiten estimar de antemano el número de nodos de suscriptores.

Bajo la condición de una conexión territorial y temporal aleatoria de los suscriptores, el circuito en anillo puede complicarse significativamente. En la práctica, estas configuraciones a menudo se convierten en circuitos rotos con muchas ramas. Esto sucede cuando se introducen nuevos suscriptores a través de una ruptura en los segmentos existentes. Por ejemplo, en una línea de comunicación se pueden formar bucles que se combinan en un solo cable. Como resultado, aparecen cables "rotos", lo que durante el funcionamiento reduce la confiabilidad de la red.

Características de la arquitectura EPON

Los primeros intentos de construir una red PON, similar en términos de cobertura al consumidor a la tecnología Ethernet, se realizaron en el año 2000. La arquitectura EPON se convirtió en la plataforma para desarrollar los principios de formación de redes, y la especificación IEEE se introdujo como estándar principal, en en base a las cuales se encuentran soluciones individuales para la organización de redes PON. La tecnología EFMC, por ejemplo, ofrecía una topología punto a punto utilizando cobre de par trenzado. Pero hoy en día este sistema prácticamente no se utiliza debido a la transición a la fibra óptica. Como alternativa, las tecnologías basadas en ADSL siguen siendo áreas más prometedoras.

En su forma moderna, el estándar EPON se implementa mediante varios esquemas de conexión, pero la principal condición para su implementación es el uso de fibra. Además del uso de diferentes configuraciones, la tecnología de conexión EPON PON también permite el uso de algunas opciones de transceptor óptico.

Características de la arquitectura GPON

La arquitectura GPON permite la implementación de redes de acceso basadas en el estándar APON. En el proceso de organización de la infraestructura, se practica aumentar la red, así como crear condiciones para una transferencia más eficiente de aplicaciones. GPON es una estructura de personal escalable que le permite atender a suscriptores con velocidades de flujo de información de hasta 2,5 Gbit/s. Al mismo tiempo, los flujos inverso y directo pueden operar al mismo modo o con diferentes modos de velocidad. Además, la red de acceso en una configuración GPON puede proporcionar cualquier encapsulación de protocolo de transporte síncrono independientemente del servicio. Si en SDH es posible implementar una división de bandas exclusivamente estática, entonces el nuevo protocolo GFP en la estructura GPON, manteniendo las características de la trama SDH, también permite distribuir bandas dinámicamente.

Beneficios de la tecnología

Entre las principales ventajas del esquema PON se encuentran la ausencia de enlaces intermedios entre el receptor-transmisor central y los suscriptores, la economía, la facilidad de conexión y la facilidad de mantenimiento. En gran medida, estas ventajas se deben a la organización racional de las redes. Por ejemplo, la conexión a Internet se proporciona directamente, por lo que la falla de uno de los dispositivos de abonado adyacentes no afecta de ninguna manera su rendimiento. Aunque la variedad de usuarios, por supuesto, se une mediante la conexión a un módulo central, del que depende la calidad del servicio de todos los participantes en la infraestructura. Por separado, vale la pena considerar la topología de árbol P2MP, que optimiza los canales ópticos tanto como sea posible. Gracias a la distribución económica de líneas para recibir y transmitir información, esta configuración garantiza un funcionamiento eficiente de la red independientemente de la ubicación de los nodos de los suscriptores. Al mismo tiempo, es posible introducir nuevos usuarios sin cambios fundamentales en la estructura existente.

Desventajas de la red PON

El uso generalizado de esta tecnología todavía se ve obstaculizado por varios factores importantes. En primer lugar, esta es la complejidad del sistema. Los beneficios operativos de este tipo de red solo se pueden lograr si inicialmente se realiza un diseño de alta calidad, teniendo en cuenta muchos matices técnicos. A veces la solución es la tecnología de acceso PON, que pasa por organizar un esquema tipológico sencillo. Pero en este caso, vale la pena prepararse para otro inconveniente: la falta de redundancia.

Pruebas de red

Cuando se hayan completado todas las etapas del desarrollo inicial de un diagrama de red y se hayan completado las medidas técnicas, los especialistas comienzan a probar la infraestructura. Uno de los principales indicadores de una red de alta calidad es el indicador de atenuación en la línea. Los probadores ópticos se utilizan para analizar el canal en busca de áreas problemáticas. Todas las medidas se realizan en la línea activa mediante multiplexores y filtros. Una red de telecomunicaciones a gran escala normalmente se prueba utilizando reflectómetros ópticos. Pero este tipo de equipo requiere una formación especial por parte de los usuarios, sin mencionar el hecho de que la decodificación de los reflectogramas debe ser realizada por grupos de expertos.

Conclusión

A pesar de todas las dificultades que plantea la transición a las nuevas tecnologías, las empresas que prestan servicios de telecomunicaciones están dominando rápidamente soluciones verdaderamente eficaces. Los sistemas de fibra óptica, que también incluyen tecnología PON, también se están extendiendo gradualmente. Rostelecom, por ejemplo, comenzó a introducir servicios de un nuevo formato en 2013. Los residentes de la región de Leningrado fueron los primeros en acceder a las capacidades de las redes ópticas PON. Lo más interesante es que el proveedor de servicios incluso ha proporcionado infraestructura de fibra óptica a las aldeas locales. En la práctica, esto permitió a los suscriptores utilizar no sólo comunicación telefónica con acceso a Internet, pero también conectarse a la transmisión de televisión digital.

tecnología GEPON

Este material discutirá la tecnología y el equipo para organizar redes ópticas pasivas. Óptica Pasiva Red, PON. Las principales diferencias entre PON y los canales de comunicación ópticos clásicos son el uso de equipos pasivos (divisores ópticos) para la agregación de tráfico y una alta densidad de puertos.

No es ningún secreto que las demandas de los consumidores por la velocidad de entrega de información desde Internet están creciendo exponencialmente. Hoy en día, en las grandes ciudades, 10 Mbit/s es algo totalmente normal. Las razones de este proceso no han cambiado durante mucho tiempo: transmisión de voz y vídeo, multimedia, televisión (últimamente también en versiones de alta definición). Pero las tasas de bits aumentan constantemente.

Una parte importante de los costes de cualquier proyecto de proveedor corre a cargo de la infraestructura de cable. Además, esto tiene en cuenta no sólo el coste del cable, sino también su instalación, que, si se trabaja en una infraestructura existente, puede resultar muy elevada. Y, por supuesto, quiero que las inversiones duren mucho tiempo, no requieran actualizaciones frecuentes y tengan un buen suministro de los parámetros requeridos. Desde este punto de vista, los canales de comunicación óptica son hoy la forma más productiva y de "largo alcance" de proporcionar conexiones de red entre dispositivos. Al mismo tiempo, la arquitectura clásica asume una topología "punto a punto", cuando cada línea tiene sus propios puertos dedicados en cada lado, y si es necesario crear "sucursales", la instalación de equipos activos en el nodo se requiere. Por lo tanto, se puede utilizar con mayor éxito para líneas únicas de larga distancia.

Sin embargo, en algunas situaciones, una topología de árbol puede ser más conveniente, lo cual es interesante desde el punto de vista de la escalabilidad y de una longitud total reducida de los cables a tender. PON es adecuado para este tipo de proyectos. En Rusia, redes de este tipo aparecieron hace bastante tiempo, hace más de cinco años.

Y el aumento del número de usuarios conectados y el inicio de la primera proyectos rusos La fibra de primera clase hasta cada hogar (Fiber To The Home, FTTH), basada en PON, demuestra que la tecnología se ha arraigado en nuestro país.

Estructura de la red PON

Una red PON consta de varios elementos: un conmutador en el nodo de comunicación, líneas de comunicación con divisores pasivos en los nodos de la red y módems en el lado del abonado. Cada módem recibe todos los paquetes del conmutador y se utiliza la multiplexación de marcos de tiempo durante la transmisión.

Transmisión de datos en canal directo.

Transmisión de datos en el canal de retorno.

ZyXEL ofrece hoy equipos del estándar EPON (IEEE 802.3ah), también llamado GEPON.

Actualmente, el equipo está involucrado en varios proyectos, así como en pruebas con proveedores en toda Rusia. De esto es de lo que hablaremos a continuación. Tenga en cuenta que otros estándares de este tipo de red difieren en velocidad y otras características técnicas.

El conmutador le permite conectar hasta 32 o incluso 64 suscriptores a través de una fibra (un puerto). La velocidad total de transferencia de datos (que se divide entre suscriptores) es de 1,25 Gbit/s. Un mayor desarrollo de EPON en los próximos años también ofrece una transición a velocidades de 10/1 Gigabit/s y 10/10 Gigabit/s. EN el próximo año Se espera que se adopte la versión funcional del estándar 10G EPON y que los primeros proyectos piloto puedan comenzar en 2010.

Con un retraso de dos o tres años, está prevista la transición a velocidades de 10 gigabits y tecnologías GPON.

Para la recepción y transmisión se utilizan láseres con diferentes longitudes de onda: 1490 nm para transmisión y 1310 nm para recepción. Si es necesario, es posible agregar al canal canales de televisión por cable analógicos (100 o más), que están modulados por un láser de 1550 nm. Dependiendo del diseño específico de la red y del equipo utilizado, la longitud total del canal puede ser de hasta 20 km.

Red multiservicio basada en tecnología GEPON

El cable se tiende desde el puerto del interruptor en forma de árbol. Los divisores instalados en nodos son extremadamente sencillos: no requieren suministro, configuración ni control de energía, gabinetes de calefacción, son económicos y muy compactos. Esto permite colocarlos, por ejemplo, en armarios de distribución telefónica existentes.

Disidente

Los dispositivos finales más simples son los convertidores de fibra a cable con un filtro de direcciones MAC incorporado. Cuando se usa televisión, se instala otro receptor en el módem y se envía un cable de alta frecuencia normal al televisor.

Para proteger la información, es posible utilizar el cifrado (AES128) de todos los paquetes transmitidos. La tecnología no permite la comunicación directa entre suscriptores individuales ubicados en el mismo puerto del conmutador: los datos de un suscriptor pueden llegar a otro solo a través de un conmutador GEPON, que transmite flujos de datos ascendentes con una longitud de onda de 1310 nm a un flujo descendente con una longitud de onda de 1490 Nuevo Méjico. Una ventaja adicional desde el punto de vista de la seguridad es el uso de equipos exclusivamente pasivos en la línea, lo que dificulta la interceptación.

De aspectos positivos Es necesario tener en cuenta PON:

• uso mínimo de equipo activo;
• minimizar la infraestructura de cable;
• bajo costo de mantenimiento;
• posibilidad de integración con televisión por cable;
• buena escalabilidad;
• alta densidad de puertos de suscriptores.

Al mismo tiempo, al considerar la tecnología, es necesario tener en cuenta sus características, especialmente en comparación con las líneas punto a punto: el ancho de banda compartido entre suscriptores, el entorno común puede no ser adecuado para el cliente desde el punto de vista de la seguridad. Desde el punto de vista visual, los divisores pasivos dificultan el diagnóstico de una línea óptica, la influencia de un fallo puede ser el equipo de un abonado para el trabajo del resto, menos beneficio si se vende en la etapa de construcción.

Equipo

La línea de productos GEPON de ZyXEL consta de tres conmutadores y tres módems. El modelo de gama baja del conmutador tiene ocho puertos GEPON y ocho puertos Gigabit Ethernet correspondientes (tenga en cuenta que no se pueden conectar dispositivos Gigabit con velocidades más bajas a ellos). Se pueden conectar hasta 32 módems a cada puerto óptico, lo que da como resultado 256 suscriptores por dispositivo. Todos los conectores están ubicados en la parte frontal del dispositivo: 8xPON, 8xGigabit, consola, control fuera de red 10/100BaseT y alimentación. También hay un botón de reinicio del dispositivo aquí. Todos los puertos tienen un conjunto de indicadores para determinar el estado actual. Tiene un conmutador gigabit L2+ incorporado (conmutación sin bloqueo con un rendimiento de 24 Gbit/s, velocidad de conmutación de trama de 17,8 millones de paquetes/s) y cuatro puertos combinados 1000Base-T/SFP. Esta opción se puede utilizar para la redundancia de canales: cuando se conectan dos conectores (SC y RJ45) simultáneamente, la óptica funciona y, en caso de falla en el canal óptico, cambia automáticamente a cobre. La fuente de alimentación y el puerto de consola para esta modificación se encuentran en el panel trasero. Estos modelos se fabrican en una carcasa estándar de 1U y se recomiendan para su uso en redes de rápido crecimiento. El modelo más productivo es el modular. Su chasis de 4,5U proporciona espacio para hasta dieciséis OLC-2301. Cada uno de estos módulos lineales tiene un puerto GEPON y un puerto combinado 1000Base-T/SFP. El chasis también alberga un módulo de control y una fuente de alimentación redundante dual. Los módulos lineales son intercambiables en caliente, lo que tiene un efecto positivo en la facilidad de mantenimiento de la red y la confiabilidad de la prestación del servicio. El OLT-2300 como máximo puede admitir 512 suscriptores. Todos los módulos ópticos de los interruptores están diseñados para un alcance operativo de 20 km.

OLT-1308

Las últimas actualizaciones de firmware para los modelos OLT-1308/OLT-1308H permiten que 64 en lugar de 32 suscriptores operen en un canal, lo que reduce significativamente el costo de una conexión. Todavía no existe tal opción para OLC-2301.

Chasis OLT-2300

Todos los conmutadores GEPON admiten protocolos y mecanismos STP/RSTP para priorizar el tráfico y organizar redes virtuales (incluidos los basados ​​en puertos y 802.1Q). La eficiencia de las transmisiones de multidifusión está garantizada por la compatibilidad con IGMP v.2, proxy IGMP, snooping IGMP y MVR. Se proporcionan puertos RS-232 y 10/100Base-TX para control. Los conmutadores se pueden configurar a través de la interfaz web (se admite SSL, se pueden instalar hasta cinco cuentas, ejemplos de capturas de pantalla son , , ), telnet, SSH, FTP o el puerto de consola. Los números de puerto de todos los servicios se pueden cambiar. Es posible restringir el acceso por direcciones IP. La interfaz web tiene un sistema de ayuda incorporado.

El dispositivo encuentra automáticamente todos los módems de suscriptores conectados y le permite asignarles perfiles específicos. Incluyen configuraciones de velocidad, filtrado, VLAN, prioridades y otros parámetros. Se puede utilizar el protocolo de autenticación 802.1x.

Los interruptores también le permiten monitorear la condición física: se verifican las temperaturas, las velocidades del ventilador y los voltajes. Para redes grandes, los conmutadores se beneficiarán del soporte SNMP y la compatibilidad con el sistema de gestión NetAtlas EMS. Además, es posible combinar dispositivos en clústeres para una gestión general.

Por el momento, ZyXEL no dispone de modelos con inyectores CATV incorporados. Sin embargo, para mezclar la señal de TV en un canal óptico, puede utilizar divisores externos y convertidores de medios coaxiales/ópticos.

ONU-631HA

El primer modelo de módem GEPON de suscriptor es el . Funciona en modo puente, es fácil de mantener y está controlado exclusivamente por el proveedor mediante un protocolo especial. Para el usuario, ofrece un puerto Gigabit Ethernet estándar. Hay dos modificaciones de módems: con índices -11 y -12. El primero funciona a distancias de hasta 10 km y el segundo, hasta 20 km. La carcasa está hecha de plástico oscuro, en el panel frontal hay varios indicadores (potencia, PON, LAN, velocidad de LAN, dúplex). En la parte posterior hay dos puertos de red (óptico y de cobre) y una entrada de fuente de alimentación (12 V 1,5 A). Este modelo está posicionado para conectar suscriptores corporativos y extensiones de red de operadores.

ONU-634HA

El segundo modelo es más interesante para conectar usuarios domésticos: tiene un conmutador integrado de 4 puertos administrado de forma centralizada con enlace VLAN 802.1Q a puertos Fast Ethernet. Al igual que el 631, está totalmente configurado por el proveedor, lo que reduce los costes de mantenimiento. Ahora también hay muestras de ONU-634FA: cuatro puertos de red y una salida de TV por cable, que le permite conectar directamente un televisor normal a un módem GEPON.

ONU-634FA

Para construir una red también necesitarás divisores ( costo aproximado- desde 400 rublos por 1×2 hasta 4000 rublos por 1×8, también hay modelos 1×32), cable óptico monomodo (el costo es igual al precio de un cable UTP: los precios del cable de fibra comienzan en 7 -8 rublos por metro) y conectores (desde 100.140 rublos por conexión).

Las pruebas del equipo descrito como parte del conmutador OLT-1308 y los módems ONU-631A se llevaron a cabo en el sitio de pruebas de ZyXEL utilizando el paquete de pruebas Ixia Chariot. Los resultados para el funcionamiento simultáneo de uno, dos y tres clientes se muestran en la tabla (paquetes de tamaño máximo, Mbit/s). Los módems se conectaron a uno de los puertos del conmutador a través de un divisor. Se puede observar que en el caso de carga máxima, las velocidades se distribuyen uniformemente entre todos los clientes. También destacamos la alta eficiencia de la transferencia de datos, incluido el modo de funcionamiento de varios clientes: la velocidad total prácticamente coincide con la máxima posible.

En general, se puede observar que la tecnología no es difícil de configurar y operar y funciona según las especificaciones. Las velocidades corresponden a las habituales en las redes de cobre gigabit.

conclusiones

La tecnología GEPON se puede utilizar con éxito para organizar canales de comunicación óptica para el suscriptor y es especialmente eficaz si existen restricciones en el tendido de cables y la instalación de equipos activos en la línea. Eficiencia esta decisión Depende de muchos factores y está claro que es la mejor opción Por supuesto que no se puede, todo está determinado por los requisitos específicos del cliente. Sin embargo, las estimaciones realizadas nos permiten concluir que incluso hoy en día, en algunos casos, el coste de conectar a los abonados domésticos mediante fibra óptica no puede superar los 500 dólares.

En cuanto a los equipos descritos, ZyXEL ofrece hoy una línea completa de dispositivos GEPON que le permiten crear redes ópticas de cualquier escala con todos los sistemas y tecnologías de control necesarios para mejorar la confiabilidad.

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