Сравнение GPON и Ethernet

Нужен ли нам xPON и как он работает?

Как нам кажется, многие операторы не достаточно глубоко изучили тему xPON, не смотря на наличие большого количества информации рекламного и обучающего характера, наличествующей в Интернете. Впрочем, это не касается тех, кто своей сферой выбрал многоэтажки. В этом случае склонность к Ethernet вполне обосновала и xPON просто не требуется.
Однако для операторов, вынужденных углубляться в неизведанные просторы России, усыпанные коттеджными поселками и деревеньками, в которых не имеется покрытия сетей 3G/4G, вопрос «строить или не строить» – не стоит. Тем более что пользователи в большинстве своем в любой ситуации хотят видеть нечто вроде:

Ну и как бы им обеспечить что-то подобное?

Развитие материально-технической базы и снижение стоимости материалов (оптоволокна, конечно же) для монтажа Ethernet сняло большую часть проблем этой системы. А наличие огромного пласта информации в свободном доступе позволяет не останавливаться на особенностях сборки. Сложно представить оператора, ни разу не использовавшего что-то подобное, а вот с xPON сталкивались немногие.

В легендарном, но не очень далеком, прошлом xPON был придуман для операторов Америки. Его идея проста, как похожие на дерево оптические линии, на которые производится наложение передаваемых данных. Ничего более сложного по более - менее приемлемой стоимости тогда делать не имели и использовали TDM.

Длина волны, на которой идет излучение сигнала OLT – 1490 нм, а ONT работают на 1310 нм. В связи с особенностями конструкции (у нас здесь TDM) все ONU включают изучение только в определенные моменты времени. Как результат – они сложнее и дороже, чем постоянно излучающие медиаконвертеры Ethernet. Трансиверы для OLT – WDM 1490/1310 нм, а для ONT – наоборот, с Tx/Rx 1310/1490 нм. Длина волны 1550 нм выделена специально для KTB, наложить которое на оптическую сеть можно с помощью делителей 2xN или WDM - фильтров с соответствующими характеристиками.

Один OLT может легко поддерживать целый поселок клиентов. Типичный юнит, в который можно уложить огромный куст возможностей, выглядит примерно так:

Абоненту достается устройство с названием ONU/ONT. Данный коммутатор в типичном случае имеет Ethernet и оптический PON - порт. Дополняют комплект Wi-Fi, RF overlay и кое-что еще.

GPON и GEPON. Есть ли разница?

Стандартный ответ: Gigabit PON – ITU G.984, а Gigabit Ethernet PON – IEE 802.3ah. Что бы это значило?

Для начала картинка:

Далее можно пояснить словами. У GEPON более простая структура кадра, наиболее приближенная по виду к Ethernet, а у GPON – сложная, похожая на SDH.

Наиболее наглядно будет, скорее всего, сравнение по пунктам.

GPON

Плюсы:

Протоколы управления OMCI (TR-069) и все технологии стандартизированы.
Линейный код NRZ, применяемый здесь, дает чистое 2,5G.
Для передачи траффика TDM применяются более продуктивные механизмы.

К минусам стоит отнести заметно более высокую цену и сложную конфигурацию оборудования.

TurboGEPON

Плюсы:

Простота настроек.
Низкая цена.

К отрицательным свойствам причисляется отсутствие стандарта и отнесенный к избыточным линейный код, у которого «чистая» полоса меньше на двадцать процентов (8B/10B).

Что выгоднее и доступнее?

Главное достоинство GPON – совместимость, и при возможной равной цене он, конечно, предпочтительней. Однако дело еще и в производителе. Кое-кто из них (Huawei, ZTE) производят оборудование под оба решения. Но продукция Huawei GEPON в Россию просто не поступает. Ericsson делает только GPON, и то недавно продала решение группе Calix. Есть также компания Alcatel-Lucent и другие. GEPON объективно проще, и выпускается сейчас множеством китайских компаний, включая малоизвестные мелкие фирмочки, традиционно не отвечающие за качество произведенной продукции. В России понятие TurboGEPON связано с именем Элтекс, но поставки ведутся только крупным операторам типа Ростелекома.

Теперь, закончив ознакомительную часть, можно переходить к практике.

Мифы, легенды и сложности реализации

Может ли абонент испортить что-то в имеющей древовидную структуру сети (PON)? Вполне. Спокойную жизнь оператора и других абонентов «ветки» способен испортить медиаконвертер непрерывного излучения, например вот такой - SNR-CVT-1000SFP-V2, в комплекте с SNR-SFP-W34-20 (Tx/Rx 1310/1490nm). Если встроить его вместе с прочими ONT в одну сетку, тут же на OLT пропадает линк и все абоненты просто отвалятся.
Обязательно нужна EDFA для KTB, ведь у ONT чувствительность на несущей волне длиной 1550 нм всего -8 dBm, а вот на волне 1490 нм уже -29 dBm.
Все настройки и управление ведется удаленно. Через OLT идет перепрошивка, перезагрузка и т.д. ONU имеет возможность узнать расстояние до OLT. Это, а также поддержка DDMI позволяют собирать статистику и определять проблемные места удаленно. Достаточно знать схему размещения элементов сети
Данные по уровню сигнала абонентов
Технология FEC, она же Forward Error Correction. Что это такое, так ли необходимо и как работает? В теории процесс прямого корректирования ошибок представляет собой несколько этапов. Первое – при передаче данных происходит добавление избыточной информации к сообщению. Второе - в случае необходимости на ее основе ведется восстановление изначального содержания.

В DWDM (от 6 до 10 dBm в плюс для OSNR) это явление встречается часто, а в GPON – пока не попадалось, а в официальной документации ничего о FEC не пишут.

Данную технологию мы проверили на практике. Ниже описан выполненный опыт.

Порядок проведения:

Для ONT аттенюатор установил предел чувствительности, за которым замечаются интерфейсные ошибки.
Продолжение затухания, затем появление ошибок.
Начало работы FEC.
Второй съем данных об ошибках.
Подведение итогов.

Оборудование:

Генератор трафика для ONT и OLT (куда установлен SFP-W43-GPON-C+) – компьютеры в количестве 2 шт., с jperf.
Измеритель мощности - PMT-08C и DDMI.
Переменный аттенюатор - OVA-01.

Основной итог: FEC свою функцию - исправление пакетов с повреждениями - выполняет полностью.

Представленные ниже таблицы позволят отследить параметрические данные опыта:

максимальный предел мощности сигнала ONT при появлении ошибок: около -29 dBm.
Tx Power SFP OLT: +5.62 dBm.
аттенюатор дает затухание 34,80 dB.
мощность на ONT: -29,91 dBm.

DDMI

ONU – наличие ошибок и количество потерь.

OLT – показатели потерь и увеличение количества ошибок.

После включение FEC: количество передаваемых данных возрастает, как и объем исправленной информации, а также кодовых слов.

Оптимальный оптический бюджет и сплиттеры

Выбор оборудования и расчет оптического бюджета – особенно важный вопрос, в котором подбор оптимального решения затруднен наличием большого количества показателей, зависящих от места расположения абонента, условий прокладки кабелей, типа OLT и т.д.

Делители:

планарные PLS;
сварные FBT.

Недорогие приемопередатчики B+ класса подходят для абонентских устройств. Согласно их характеристикам (Tx Power: от 0 до +5dBm; Rx Sensitivity: -27dBm) подбирается такой же SFP в OLT. В итоге в обе стороны достигается показатель оптического бюджета в 27dB.

В случае использования делителей с коннекторами или многократного деления используют более дорогие SFP C+. Их повышенные ТТХ (Tx Power: от +3 до +7dBm и Rx Sensitivity: -32dBm) обусловлены более чувствительным приемником и мощными лазерами.

В этом случае оптический бюджет будет иметь разные величины в зависимости от направления прохождения сигнала: DS = 30dB
US = 32dB. В среднем выигрыш возрастет в два раза.

При прокладке сети в качестве основного значения используется меньшее (30 dB) c учетом оптических потерь – 28 dB. Сварка кабеля на стыках должна производится с высочайшей тщательностью, чтобы избежать дальнейших потерь. Поиск слабых мест будет затруднен в связи с дальнейшей установкой делителей.

Бюджет для схемы подключения 64 ONT к одном порту OLT.

Схема		Разъемные соединения (кол-во на дБ/шт)	Сварные соединения (кол-во на дБ/шт)	PLC-делитель (тип - дБ)	Оптический бюджет (дБ)
Три делителя	2x4x8	8 по 0.5	5 по 0.1	1x2 - 4.1; 1x4 - 7.5; 1x8 - 10.8	26.9
Три делителя	4x4x4	8 по 0.5	5 по 0.1	1x4 - 7.5	27.0
Два делителя	2x32	6 по 0.5	4 по 0.1	1x2 - 4.1; 1x32 - 16.8	24.3
Два делителя	4x16	6 по 0.5	4 по 0.1	1x4 - 7.5; 1x16 - 13.8	24.9

В приведенном примере при коэффициенте затухания в кабеле около 0,4 дБ/км и предлагаемых делителях на собственно оптику остается не так много места, а значит, сокращается длина линии. Это не единственный вариант. Рекомендуем в случае неудовлетворительного результата опробовать другую схему, например 32xONT. Возможно, результаты будут получше.

Ethernet редко выходит за границы оптического бюджета.

Необычная схема, знакомая тем, кто работает с KTB, распределяющая сигнал с пропорцией 5:95 не позволяет подключить слишком большое количество ONT, однако подойдет для GEPON, представленного в виде решения 32xONU.

Сравнить и выбрать

Это реальный поселок примерно на 134 жилых строения

Для GPON решение выглядит так: OLT на три порта поддерживают 42 (синий), 50 (красный) и 53 (зеленый) ONU. Абонентское оборудование недорогое, с портом 1xGE.

Ethernet – вариант позволил подключить 104 дома. Оборудование: коммутаторы доступа Dlink DES-3200-28F и медиаконвертер CVT-100 на 100 Mbps.

Общая смета в первом случае составила более 850 тысяч рублей, во втором – почти 650 тыс. руб.

Итоговые выводы

В денежном эквиваленте оба решения оказались примерно на одном уровне. Затраченная на установку Ethernet сети сумма только кажется меньше. У GPON примерно на треть больше количество абонентов, а у Ethernet на ту же треть меньше расходов.

Главные плюсы GPON сводятся к:

уменьшению потребности в электричестве,
средства на ВОЛС и обновление сети минимизируются;
уменьшение временных затрат на ремонт;
компактное оборудование;
постоянный мониторинг абонентов и отображение проблем в реальном времени;
устройство с 1GE-портом, обычно поднимающий цену на установку служит для удешевления;
оптическая сеть - пассивная;
беспроблемная организация KTB на том же оборудовании.

Ethernet может похвастаться:

знакомыми технологиями:
большим выбором знакомого оборудования;
простотой в проектировании;
маленькие затрата на ЗИП;
нет делителей – проще найти проблему;
абонент не сможет испортить сервис у своих соседей;
оборудование разных вендоров;
прокладка ВОЛС не имеет таких жестких ограничений по условиям.

Комментарии

Загрузка комментариев...

Назад к списку Следующая статья

Категории

Это интересно