Технология gpon схема построения: Построение сети GPON: стандарты, топологии, особенности монтажа

Содержание

ООО «Центр инновационных решений»

Компания ООО «Центр инновационных решений» предоставляет услуги подключения к сети интернет с использованием технологии передачи данных GPON.

GigabitPON (GPON) — это технология построения широкополосных сетей мультисервисного доступа, которая позволяет предоставлять по одному оптическому волокну услуги передачи данных с гарантированным качеством обслуживания.

Отличительные качества GPON для абонентов

новый стандарт скоростей доступа в Интернет — от 10 Мбит/сек. до 1 Гбит/сек.;
высокое качество соединения без обрывов и помех.

Технология GPON предусматривает прокладку оптоволоконного кабеля непосредственно в квартиру, тем самым гарантируя постоянную скорость доступа в Интернет.

Абоненту предоставляется весь ресурс оптического кабеля, который заводится непосредственно в его квартиру, в отличие от операторов домовых сетей, где канал выделяется на дом и, соответственно, делится в равной степени между подключенными пользователями.

Такой способ подключения гарантирует качественные услуги, стабильные высокие скорости.

Для подключения к технологии GPON абоненту устанавливается модем — ONT (Optical Network Terminal), благодаря которому подключение всех услуг происходит удаленно и в одном устройстве, а также он имеет встроенный Wi-Fi, по сети которого можно работать без проводов с любого устройства в Интернете.

Схема подключения GPON

Для подключения к технологии GPON абоненту устанавливается модем — ONT (Optical Network Terminal), благодаря которому подключение всех услуг происходит удаленно и в одном устройстве. Также он имеет встроенный Wi-Fi, по сети которого можно работать без проводов с любого устройства в Интернете.

Высокоскоростной Интернет

Интернет по технологии GPON позволяет обеспечить более высокую скорость доступа к сети — до 200 Мбит/сек. с гарантией качества, по сравнению с обычными технологиями (ADSL, FTTB и пр.).

Абонентам предлагается ряд тарифных планов подключения доступа в Интернет с высокими скоростями по самой привлекательной цене. Со специальными предложениями можно ознакомиться на сайте.

Способы подключения Интернета:

по телефону в Контактном центре +7 (4832) 67-40-40;
на сайте cir-bryansk.ru

Экономный оптоволоконный интернет — GEPON. Блог LanTorg.

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 BDCOM P3310-2АС:

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.

Модель Lantorg ONU GPON/GEPON:

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.

Сплиттер A-GEAR PLC Splitter 1*8:

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.

В одном из следующих наших выпусков — ответы на частые вопросы относительно пассивной оптоволоконной сети.

SAWS-GPON | Технология

Технология GPON

PON (Passive optical network, пассивная оптическая сеть) — технология пассивных оптических сетей.

История создания:

Специалисты отмечают, что разработка технологии PON началась в 80-х годах прошлого века в лабораториях British Telecom. Спустя несколько лет (в 1987 г.) в Великобритании были проведены тестовые испытания.

Первые шаги по стандартизации технологии PON (passive optical networks) были предприняты 1995 году, когда влиятельная группа из семи компаний (British Telecom, France Telecom, Deutsche Telecom, NTT, KPN, Telefoniсa и Telecom Italia) создала консорциум для того, чтобы претворить в жизнь идеи множественного доступа по одному волокну. Эта организация, поддерживаемая ITU-T, получила название FSAN (full service access network). Много новых членов, как операторов, так и производителей оборудования, вошло в неё в конце 90-х годов. Целью FSAN была разработка общих рекомендаций и требований к оборудованию PON для того, чтобы производители оборудования и операторы могли сосуществовать вместе на конкурентном рынке систем доступа PON. На сегодня FSAN насчитывает 40 операторов и производителей и работает в тесном сотрудничестве с такими организациями по стандартизации как ITU-T, ETSI и ATM форум.

В 1998 г. Международный союз электросвязи (ITU-T) принял предложенную FSAN спецификацию ATM PON (APON) в виде рекомендаций G.983.x, утвердив вскоре и спецификацию Broadband PON (BPON). Начинается строительство пассивных оптических сетей в Японии и США.

В дальнейшем технология PON активно совершенствуется и развивается. Технология APON (G.983.1) предусматривает передачу в сети PON ячеек ATM со скоростью 155 Мбит/с в каждом направлении. В спецификации BPON скорость передачи увеличена до 622 Мбит/с, появляется возможность реализовать широкополосные сервисы, включая доступ по Ethernet и видео.

Развитие Ethernet привело в 2001 г. к началу работы над спецификацией Ethernet PON (EPON) на основе протокола управления множеством узлов (Multi-Point Control Protocol – MPCP). Появляется еще одна разновидность PON — Gigabit PON (GPON). Стандарт предусматривает номинальную скорость передачи 622 Мбит/c или 1,25 и 2,5 Гбит/с. а различного типа (TDM, SDH, Ethernet, ATM), также развитые механизмы управления и защита на уровне протоколов. Простейшая схема построения.

Принцип действия PON

Основная идея архитектуры PON — использование всего одного приёмопередающего модуля в OLT (optical line terminal) для передачи информации множеству абонентских устройств ONT (optical network terminal в терминологии ITU-T), также называемых ONU (optical network unit в терминологии IEEE) и приёма информации от них.

Число абонентских узлов, подключенных к одному приёмопередающему модулю OLT, может быть настолько большим, насколько позволяет бюджет мощности и максимальная скорость приёмопередающей аппаратуры. Для передачи потока информации от OLT к ONT — прямого (нисходящего) потока, как правило, используется длина волны 1490 нм. Наоборот, потоки данных от разных абонентских узлов в центральный узел, совместно образующие обратный (восходящий) поток, передаются на длине волны 1310 нм. Для передачи сигнала телевидения используется длина волны 1550 нм. В OLT и ONT встроены мультиплексоры WDM, разделяющие исходящие и входящие потоки.

Прямой поток

Прямой поток на уровне оптических сигналов, является широковещательным. Каждый абонентский узел ONT, читая адресные поля, выделяет из этого общего потока предназначенную только ему часть информации. Фактически, мы имеем дело с распределённым демультиплексором.

Обратный поток

Все абонентские узлы ONT ведут передачу в обратном потоке на одной и той же длине волны, используя концепцию множественного доступа с временным разделением TDMA (time division multiple access). Чтобы исключить возможность пересечения сигналов от разных ONT, для каждого из них устанавливается свое индивидуальное расписание по передаче данных c учётом поправки на задержку, связанную с удалением данного ONT от OLT. Эту задачу решает протокол TDMA MAC.

Топологии сетей доступа

Существуют четыре основные топологии построения оптических сетей доступа:

«кольцо»
«точка-точка»
«дерево с активными узлами»
«дерево с пассивными узлами»

Преимущества и недостатки

Преимущества архитектуры PON:

отсутствие промежуточных активных узлов
экономия оптических приёмопередатчиков в центральном узле
экономия волокон
лёгкость подключения новых абонентов и удобство обслуживания (подключение, отключение или выход из строя одного или нескольких абонентских узлов никак не сказывается на работе остальных).

Древовидная топология P2MP позволяет оптимизировать размещение оптических разветвителей исходя из реального расположения абонентов, затрат на прокладку ОК и эксплуатацию кабельной сети.

К недостатку можно отнести возросшую сложность технологии PON и отсутствие резервирования в простейшей топологии дерева.

Создание инфраструктуры доступа, которая способна не только эффективно поддержать текущие потребности оператора, но и сформировать надежную основу для успешного развития бизнеса и доставки абонентам мультимедийных услуг, требовательных к полосе пропускания, является сегодня одной из важнейших задач операторов.

Информация взята с Википедии

Выбор технологии построения сети доступа

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине _____Волоконно-оптические сети _____

(наименование дисциплины)

на тему Проектирование сети доступа по технологии GPON «»

Выполнил студент группы __

(группа, фамилия, имя, отчество)

Руководитель работы:__ Зав.кафедрой ФиТС, к.ф.-м.н. Свешников Игорь Вадимович______ (должность, ученая степень, фамилия, имя, отчество)

Чита

2018

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Забайкальский государственный университет»

(ФГБОУ ВПО «ЗабГУ»)

Факультет заочный

Кафедра физики и техники связи

ЗАДАНИЕ

на курсовой проект

По дисциплине ______________

Студенту ______

(фамилия, имя, отчество)

специальности (направления подготовки) ____________________________________________

1 Тема курсового проекта _ Проектирование сети доступа по технологии GPON «»

2 Срок подачи студентом законченной работы________________________________________

3 Исходные данные к проекту Проектирование сети доступа по технологии GPON «г»

4 Перечень подлежащих разработке в курсовом проекте вопросов:

Обоснование необходимости проектирования сети доступа по технологии GPON
Выбрать тип оптического кабеля;
Рассчитать количество вероятных абонентов;
Выбор телекоммуникационного оборудования (станционного и абонентского).

Дата выдачи задания _________________

Руководитель курсового проекта _________________/ _И.В.Свешников ____

^{(подпись, расшифровка подписи)}

Задание принял к исполнению

«__» _________________ 20__г.

Подпись студента _______________ / ___/

(И.О.Ф.)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Забайкальский государственный университет»

(ФГБОУ ВПО «ЗабГУ»)

Факультет заочный

Кафедра физики и техники связи

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

по дисциплине: Волоконно-оптические сети ___________

(наименование направления подготовки)

на тему: Проектирование сети доступа по технологии GPON «

Выполнил студент группы ________

(группа, фамилия, имя, отчество)

Руководитель работы (должность, ученая степень, фамилия, имя, отчество)

Содержание

	Введение………………………………………………………………………	5
1	Выбор технологии построения сети доступа ОБЗОР ТЕХНОЛОГИИ FTTx…………………………….	7
	1.1 Архитектура оптической сети доступа …………………………………	7
	1.2 Пассивная оптическая сеть…………………………………………….	9
	1.3 Анализ технологий PON ……………………………………………….	12
2	Проектирование сегмента сети широкополосного доступа………………	15
	2.1 Структура сети ШПД по технологии GPON…………………………	15
	2.2 Анализ жилого здания по адресу
	как объекта проектирования………………………………………………..	18
3	Расчет оптических параметров оптического волокна……………………	19
	3.1 Расчет параметров передачи оптических волокон……………………..	20
	3.2 Расчет количества абонентов……………………………………………	23
	3.3 Расчет емкости оптического кабеля……………………………………	24
	3.6 Расчет сплиттеров……………………………………………………….	24
4	Станционный участок………………………………………………………	25
5	Линейный участок…………………………………………………………..	27
	5.1 Анализ магистральных оптических кабелей………………………….	27
	5.2 Анализ распределительных оптических кабелей………………………	27
	5.3 Кабельные муфты………………………………………………………..	28
	5.4 Анализ сплиттеров………………………………………………………	30
	5.5 Оптические кроссовые шкафы………………………………………….	30
	5.6 Оптические распределительные коробки……………………………..	33
6	Абонентский участок……………………………………………………….	34
	6.1 Анализ абонентских оптических кабелей………………………………	34
	6.2 Абонентская розетка…………………………………………………….	35
	6.3 Абонентский терминал ONT РАСЧЕТ ОПТИЧЕСКОГО БЮДЖЕТА РАЗРАБОТКА ПРОЕКТ-МОЙ СХ СВ.…………………………………………..	36
	Заключение……………………………………………………………………	37
	Список использованных источников СУЩ-ЩАЯ СХ ОРГ-ЦИИ СВ.………………………………………..	39
	Приложение А — Структурная схема проектируемой сети………………..	40
	Приложение Б — Схема прокладки магистрального оптического кабеля…	41
	Приложение В — Схема подключения услуги Triple Play …………………	42

ВВЕДЕНИЕ

Целью данного курсового проекта является проектирование сети доступа по технологии GPON жилого дома по адресу «г.Чита ул.Баранского дом 98 » для предоставления следующих услуг:

1. услуги по передаче данных;

2. услуги по передаче голосовой информации;

3. услуги связи для целей кабельного вещания;

Сети доступа являются сегодня самой консервативной компонентой телекоммуникационных систем. До сих пор эксплуатируются кабели, проложенные в начале ХХ века. Часто в качестве сетей доступа используется аналоговая телефонная сеть, техническое состояние и возможности которой не позволяют внедрять новые услуги в силу ограниченной пропускной способности, неприспособленности к высокоскоростной передаче данных и видеоинформации.

Необходимость данного проекта обусловлена тем, что одной из важнейших проблем в нашей стране продолжает оставаться обеспечение массового доступа абонентов к современным телекоммуникационным и информационным услугам. Актуальность этого вопроса возрастает в первую очередь в связи с бурным развитием и внедрением в повседневную жизнь человека глобальной сети Интернет, доступ к которой требует резкого увеличения пропускной способности сетей абонентского доступа, в связи с необходимостью обеспечения всего спектра интегральных услуг. В свою очередь любая информационная услуга для качественного ее предоставления, определяет свои требования к каналу передачи информации, начиная от его пропускной способности, и кончая качеством такой передачи.

В настоящее время в России, как и в подавляющем большинстве развитых стран, осуществляется переход к информационному обществу. Правительством нашей страны была сформулирована программа под названием «Стратегия развития информационного общества в Российской Федерации» Согласно которой информационное общество характеризуется высоким уровнем развития информационных и телекоммуникационных технологий и их интенсивным использованием гражданами, бизнесом и органами государственной власти. А обеспечение гарантированного свободного доступа граждан к информации является одной из важнейших задач государства.

Популярная в последнее время концепция «тройной услуги» (Triple Play) предусматривает предоставление пользователям телефонии, передачи данных и видеоинформации через одну сеть. Причем высокоскоростной интернет и видео требуют значительной широкополосности сетевых ресурсов. Кроме того, повышение спроса на широкополосный доступ определяется развитием новых технологий: видео по запросу (VOD), потоковое видео, интерактивные игры, видеоконференции, передача голоса в компьютерных сетях (VoIP), телевидение высокой четкости (HDTV) и другие. Для выбора оптимального варианта модернизации абонентского участка учитываются как возможности современной техники, так и необходимость предоставления пользователям качественных услуг при разумных затратах.

Наряду со ставшими традиционными решениями, на основе оптических модемов, оптического Ethernet, технологии Micro SDH, появились перспективные и прогрессивные решения для построения мультисервисной сети с предоставлением услуг IP телефонии, IP TV, доступа в Интернет/передачи данных с использованием архитектуры пассивных оптических сетей PON (passive optical network).

Задачами данного курсового проектирования являются:

1. Выбор технологии широкополосного доступа на основе ВОЛС, удовлетворяющую требованиям абонентов

2. Выбор типа оптического кабеля (ОК) и способа его прокладки

3. Выбор архитектуры сети

4. Выбор телекоммуникационного оборудования (станционного и абонентского)

Выбор технологии построения сети доступа

Winncom Technologies — Технология GPON

Назначение

Новый стандарт скоростей, достигаемый за счет архитектуры GPON расширяет границы возможного и позволяет увеличить пакет предоставляемых услуг. Основным вызовом, стоящим перед операторами при внедрении GPON, является трансформация сети широкополосного доступа на базе семейства технологии xDSL к новой оптической инфраструктуре абонентского доступа, которая не имеет недостатков xDSL (низкая скорость, чувствительность к состоянию кабельного хозяйства, высокая стоимость владения). В отличие от традиционных оптических сетей доступа, которые строятся на базе топологии «точка-точка» в GPON реализуется концепция «точка-многоточие», когда один порт станционного оборудования обеспечивает сервис для большого количества абонентов с гарантированным качеством и скоростью.

GPON не только полностью отвечает современным требованиям, но и обладает ресурсами и потенциалом для обеспечения развития технологий связи в будущем. Пассивная оптическая сеть имеет длительный жизненный цикл и может быть переиспользована при эволюции оборудования, что значительно упрощает долгосрочное планирование сети и сохраняет инвестиции оператора.

Описание

GPON обладает целым рядом сценариев развертывания сервиса, которые описываются термином FTTx (Fiber-To-The-x): FTTH (квартира), FTTB (здание), FTTM (мобильная станция) и т.д. Наиболее перспективной с точки зрения скорости, эксплуатации и минимального числа промежуточных элементов является концепция GPON FTTH (Fiber-To-The-Home), которая подразумевает проведение оптоволоконного кабеля непосредственно к конечному пользователю, а не только до здания (FTTB), что существенно упрощает архитектуру сети. В частности, FTTH по сравнению с FTTB позволяет избавиться от дополнительных сетевых элементов (LAN-switch, mini-DSLAM), когда оптико-волоконный кабель доводится только до активного устройства около здания, например в подъезде, а далее абонентский доступ в квартиры реализуется по «медным» технологиям (electrical Ethernet, xDSL), что требует установки дополнительных шкафов около здания, подвода электропитания , охлаждения и не позволяет обеспечить ультравысокие скорости.

Идея архитектуры GPON FTTH заключается в использовании лишь одного приёмопередающего модуля в OLT (Optical Line Terminal) для передачи информации множеству абонентских устройств ONT (Optical Network Terminal) и приёма информации от них путем использования электрически пассивных разделителей (сплиттеров). Благодаря параметрам волоконно-оптической среды расстояние между станционным устройством и абонентом может достигать десятков километров без потери качества, что дает операторам гибкость при проектировании сети для разных задач.

В GPON OLT и ONT встроены мультиплексоры WDM, разделяющие длины волн для приема и передачи информации. Для передачи downstream потока информации от OLT к ONT (нисходящего к абоненту) используется длина волны 1490 нм, а для upstream (восходящего от абонента) — на длине волны 1310 нм.

Downstream (к абоненту)

Downstream трафик на уровне оптических сигналов является широковещательным. Каждый абонентский узел ONT, читая адресные поля, выбирает из этого общего потока только необходимую часть информации. Это сравнимо с работой распределительного демультиплексора, при этом благодаря криптографическим алгоритмам обеспечивается высочайший уровень защиты широковещательной рассылки.

Upstream (от абонента)

Передача upstream трафика (от ONT к OLT) производится на одной длине волны с использованием концепции множественного доступа с временным разделением TDMA (Time Division Multiple Access). Во избежание интерференции сигналов каждый блок ONT, благодаря протоколу TDMA MAC, имеет свое индивидуальное расписание по передаче данных c учётом поправки на удаленность ONT от OLT и задержку.

Рекомендуемые решения
Использовано в проектах
Рекомендуемые услуги

Организация абонентского доступа на базе технологии xDSL

Потребности пользователей в скорости передачи данных растут все более интенсивно. Эта тенденция активно подогревается появлением новых мультимедийных услуг, которые стремительно проникают во все сферы сетевого взаимодействия.

Применяются продукты/решения партнеров

Преимущества технологии FTTH

Однозначно в пользу решений FTTH выступают эксперты некоторых компаний-производителей, которые сравнивают продолжительность жизненного цикла инвестиций в любую технологию доступа и коррелированный рост требований к полосе пропускания каналов доступа. По мере стремления пользователей к получению услуг все более высокого класса, оператор может оказаться уязвимым перед лицом конкурентов, не заложив определенный «запас прочности» в свою сеть.

Кому выгодно применение FTTH

Зачем «личное волокно» конечному абоненту? Абоненту нужна не технология абоненту нужен сервис. В FTTH заинтересованы конечные поставщики услуг – интернета, TV, т.е. операторы абонентских сетей. В чем смысл?

Проложив волокно до абонента, и поставив там абонентское устройство FTTH, поставщик услуг не должен будет «переделывать» систему доступа при увеличении потребностей абонентов. Хотите 20 каналов TV – получите, хотите 110 каналов – нет проблем, хотите спутниковое TV – тоже пожалуйста. По одному и тому же волокну из одного и того же абонентского устройства. Хотите 1Mбит/сек интернет – нет проблем, хотите 100 Mбит/сек – пожалуйста. И видеотелефония, и IP-TV, и еще все, что придумают в ближайшие годы.

К преимуществам построения сети с использованием архитектуры FTTH относительно других технологий FTTx можно отнести следующее:

из всех существующих на сегодняшний день вариантов FTTx архитектура FTTH обеспечивает наибольшую полосу пропускания;
на сегодняшний день, FTTH полностью стандартизированный и наиболее перспективный вариант развития сетей абонентского доступа с использованием волоконно-оптического кабеля;
решения, построенные на базе архитектуры FTTH, позволяют обеспечить массовое обслуживание абонентов на расстоянии до 20 км от узла связи;
использование решений FTTH позволяет существенно сократить эксплуатационные расходы, в первую очередь, за счет уменьшения площади технических помещений, где необходимо размещения оборудования, а также соответственно, снижения энергопотребления и собственно затрат на техническую поддержку.

Преимущества технологии Ethernet FTTH перед архитектурой на базе PON.

Так как на данный момент многие операторы связи развивают сети FTTH на базе PON, то отдельно можно выделить преимущества активных сетей, построенных по технологии Ethernet FTTH, по отношению к пассивным сетям:

Практически неограниченная дискретная полоса пропускания

Прямая оптоволоконная линия может обеспечить практически неограниченную полосу пропускания, что позволяет достичь максимальной гибкости при развертывании сервиса в будущем, когда потребность в пропускной способности возрастет.

Архитектура Ethernet FTTH позволяет сервис-провайдеру гарантировать каждому абоненту необходимую пропускную способность и создавать в сети профили полосы пропускания для каждого клиента индивидуально. Каждый частный или корпоративный пользователь может в любой момент получить симметричную полосу пропускания любой необходимой ему ширины.

Большой радиус действия

В типовых конфигурациях сетей доступа Ethernet FTTH применяются недорогие одноволоконные линии, использующие технологию 100BX или 1000BX, с заданным максимальным радиусом действия 10 км.

Для работы на больших расстояниях имеются оптические модули, позволяющие увеличить мощность оптического сигнала, а также оптоволоконные пары с оптическими модулями, которые можно подключить к порту любого Ethernet- оборудования. В малонаселенных районах могут использоваться различные типы подключения Ethernet FTTH, которые не влияют на других абонентов на том же коммутаторе Ethernet.

Использовать порты на коммутаторе доступа Ethernet FTTH могут только те абоненты, которые оформили подписку у сервис-провайдера. В случае появления новых абонентов можно добавить дополнительные линейные карты Ethernet с высокой степенью модульности. Напротив, при использовании архитектуры на базе PON подключение первого абонента к оптическому дереву требует наличия наиболее дорогостоящего порта OLT, а при добавлении абонентов к тому же дереву PON стоимость подключения каждого абонента только увеличивается за счет приобретения ONT.

Технологическая независимость

Хотя текущие конфигурации Ethernet FTTH могут использовать технологию Gigabit Ethernet, она может стать неактуальной в течение последующих 30-40 лет. Однако одномодовая оптоволоконная линия является средой, способной поддерживать любую новую технологию передачи. Более того, в отдельных случаях для подключения корпоративных абонентов используются оптоволоконные технологии, например SONET/SDH или Fibre Channel.

Эти технологии могут быть легко развернуты по тем же оптоволоконным линиям, что и Ethernet FTTH, а во многих случаях с использованием той же Ethernet-платформы агрегирования.

Миграция полосы пропускания

Поскольку одномодовые оптоволоконные линии не зависят от используемой технологии и скорости передачи данных, можно легко увеличить скорость для одного абонента, не влияя на работу других. Это означает, например, что абонент, использующий в настоящее время технологию Fast Ethernet, может в следующем году перейти на Gigabit Ethernet за счет простого переключения оптоволоконной линии абонента на другой порт коммутатора и замены только Ethernet-устройства в помещении абонента. Это изменение никак не повлияет на работу остальных абонентов сетей доступа Ethernet FTTH.

Отделение абонентских линий

Отделение абонентских линий — это свойство, присущее архитектурам Ethernet FTTH. Оно трудно реализуется в архитектуре пассивной оптической сети из-за общего характера передающей среды в дереве PON. Реализация принципа отделения абонентских линий явилась главным критерием выбора технологии FTTH некоторыми новыми компаниями в Европе, поскольку они стремились построить сети, где доступ к инфраструктуре оптоволоконной сети доступа могли бы иметь несколько сервис-провайдеров

На сегодняшний день выделенная оптоволоконная линия является самой защищенной средой (на физическом уровне), особенно в сравнении с общими передающими средами.

Кроме того, коммутаторы Ethernet, использующиеся в средах сервис-провайдеров, призваны обеспечить разделение физического уровня портов и логического уровня абонентов и имеют множество надежных функций защиты, которые в состоянии предотвратить практически все попытки вторжений.

Проектирование и строительство сетей абонентского доступа на основе GPON

Современные методы GPON (GigabitPassiveOpticalNetwork) предназначены для проведения многофункционального широкополосного доступа в Интернет, подключения телефонии и телевидения с соединением на скорости до 1 Гбит/спри помощи одного оптоволоконного кабеля.

Для применения при строительстве магистральных сетей по технологии GPON допускается использование волоконно-оптических кабелей (ВОК) производства Санкт-Петербугских компаний ООО «ОПТЕН-КАБЕЛЬ», ООО «ТД «Севкабель-Трейд», ЗАО «ОКС 01» и московского ООО «ЕВРОКАБЕЛЬ I». По согласованию с заказчиком можно применять аналогичные материалы других производителей, а, кроме того, разные типы оптических распределительных шкафов (ОРШ) со сплиттерами , оптической распределительной коробки (ОРК) со сплиттером (ОРК С) второго уровня икабелей распределительной сети. Все эти и другие элементы, а также металлоконструкции соединяются в соответствии с п. 1.7.82 Правил устройства электроустановок.

Поясним основные понятия системы GPON. Магистральный участок — это ВОК, идущий от рамки оптического распределения (ODF) на опорном узле до распределительного оптического шкафа. Распределительная сеть представляет собой комплекс оборудования PON и волоконно-оптических кабелей, идущих от ОРШ до ОРК-С. С их помощью производится подключение абонентов оптическими коммутационными шнурами. А емкостью линейно-кабельного сооружения (ЛКС) называют общее число предназначенных для подключения абонентов SC-портов во всех оптических распределительных коробках.

Общие правила построения сети по технологии GPON:

1. Магистральная и распределительная сети предусматривают подключение всех квартир без исключения. Потенциальная монтированная емкость оптических распределительных коробок со сплиттерами второго уровня позволяет обеспечивать подключение 100% квартир в доме, не монтируя вспомогательные ОРК-С.

2. Используемая конфигурация сети представляет собой двухкаскадную схему с ветвлением по сплиттерам первого и второго уровня. В первом случае речь идет о соотношении 1:8 и 1:16, во втором — 1:8 и 1:4 соответственно. При этом, в формуле N1*N2 коэффициент деления линка пассивной оптической сети со скоростью до 1 Гбит/с не превышает значения =64. За N1 и N2 здесь берутся значения делителей первого и второго уровня каскадирования.

3. В качестве этажных сплиттерных коробок применяются оптические распределительные коробки на 16С и на 8С. На стадии строительства предусматривается установка только одного сплиттера 1:8 в ОРК-16С или 1:4 в ОРК-8С.

4. Все виды оптических рамок распределения, распределительных шкафов и коробок со сплиттерами устанавливаются с оптич-ми соединителями и коннекторами типа SC.

Требования к оптическим соединителям и коннекторам

Коннекторы для оптических рамок распределения, распределительных шкафов и коробок со входом-выходом сплиттеров 1:4, 1:8 и 1:16, а также SC/APC дают возможность обеспечивать вносимые и возвратные потери не более 0,3 дБ и не менее 60 дБ при АРС соответственно.

Магистральные ВОК сети GPON являются одномодовыми с низким водяным пиком и расширенным диапазоном длин волн в соответствии со стандартом G.652D. Распределительные ВОК используют, как правило, G657D, но разрешается применять распредел. кабель с волокнами G652D, если радиус изгиба не нарушает этот стандарт. Стандарт волокна G657D с повышенными изгибными характеристиками также применяется для соединительных оптических шнуров в оптических распределительных шкафах и коробках со сплиттерами.

Основные требования к характеристикам и свойствам оптич. разветвлителей:

· используются одномодовые волокна по спецификациям G652 и G657;

· переходное затухание и обратное отражение должны быть более 55 дБ;

· рабочие длины волн находятся в диапазоне от 1260 до 1650 нм;

· рабочая температура от -40 до +85 ºС.

При коэффициенте деления 1:4 вносимое затухание не должно превышать 7,5 дБ, равномерность каналов установлена на значении не более 0,4 дБ, а поляризационная чувствительность должна составлять не более 0,2 дБ. Коэффициент 1:8 предполагает не более 10,5 дБ вносимого затухания, при этом равномерность каналов не должна превышать 0,6 дБ, а поляризационная чувствительность — не более 0,3 дБ. При коэффициенте 1:16 поляризационная чувствительность останется на том же уровне, а значение вносимого затухания не должно превышать 13,7 дБ. При этом, равномерность каналов не должна быть больше 0,8 дБ.

Обозначение и нумерация типов оптических распределительных шкафов и коробок в проектах

При проектировании используется следующая система обозначений. Во-первых, для оптических распределительных коробок со сплиттерами применяется формула OPK-FC/N(MC). Здесь F — обозначает максимально допустимое количество разъемовSC, N — количество адаптеров в комплектации и загрузка ОРК, а М — емкость сплиттерав указанной ОРК. Учитываются значения сплиттеров только второго уровня. При росте емкости сплиттера, их количество корректируется в соответствии с загрузкой (к примеру, ОРК-8С/4(4С) и ОРК-16С/8(4С) или ОРК-16С/12(4С,8С), оба варианта будут правильными). Во-вторых, для обозначения оптического распределительного шкафа применяется формула ОРШ-F, где F – это максимально допустимое количество разъемов типа SC.

Нумерация для оптических распределительных шкафов и коробок требует особого внимания. Так, номер шкафа состоит из индекса узла связи, к которому привязан ОРШ по магистральной сети, и номера шкафа в зоне обслуживания узла связи. Приведем пример: ОРШ-335-126, где 335 — индекс, а 126 — номер в зоне АТС-335. Распределительные коробки нумеруются трехзначными значениями от 001 до 099 в зоне питания оптического распределительного шкафа. Выглядит такая нумерация вот так: 335-126-07. Здесь номер присваивается начиная от первой распределительной коробки слева сверху в квартирограмме дома.

Сплиттеры первого деления 1:8 и 1:16 также обеспечиваются индивидуальными сетевыми идентификаторами, где указывается номер ОРШ, в котором установлен сплиттер. Выглядит это так: 335-126/03 или 335-126/09, где номера 03 и 09 являются идентификаторами сплиттеров №3 и №9 в ОРШ-335-126. Сплиттеры второго уровня не нумеруются.

Порты линейно-кабельных сооружений, используемые для подключения абонентов, нумеруются следующим образом: 335-126-07\01-01,02,03,04 и 335-126-07\02-05,05,07,08. Здесь указаны порты с первого по четвертый на ОРК-8С № 335-126-07 (подключенные к сплиттеру 01 в ОРШ-335-126) и порты с пятого по восьмой на ОРК-8С № 335-126-07 (подключенные к сплиттеру 02 в ОРШ-335-126) соответственно.

Общие требования к магистральным сетям

Напомним, магистральными называются участки сетей с волоконно-оптическим кабелем, соединяющим оптический кросс ODFна опорном узле с распределительным оптическим шкафом. Оптические распределит.шкафы размещаются, как правило, на стене подъезда жилого дома или на техническом этаже.

Правила построения магистральных сетей:

1. Объем оптического волокна (ОВ) для построения магистральной сети рассчитывается исходя из 100%-го проникновения в жилые дома. При этом минимальное его количество должно превышать ВОК-8.

2. Его конструкция должна соответствовать способам монтажа и условиям окружающей среды. При проектировании сети необходимо максимально полно рассмотреть использование ресурсов существующей кабельной канализации и запланировать прокладку дополнительных каналов при необходимости.

3. Не допускается использование в кабельных канализациях ВОК с ленточной броней. При использовании кабелей ТОС и ОПЦ важно соблюдать условие ОВ>24.

4. Перед подключением ОРШ необходимо установить измеритель оптической мощности. Точка для его установки определяется таким образом, чтобы затраты на монтаж оптоволокна от измерителя до шкафа были минимальными. Подключая этот участок ВОК, необходимо учитывать применение оголовника муфты начиная с минимальных отводов.

5. Для обеспечения возможности вывода большого количества кабелей используются муфты типа МТОК-Г3. Здесь минимальный отвод рассчитан на кабель не более 10 мм. В оптической распредел. муфте оконечной (ОРМО), к которой подключается ОРШ, желательно задействовать не более шести отводов.

6. Желательно использовать необходимый минимум муфт на трассе и прокладывать на протяженных участках одной полной строительной длиной более чем в два километра.

7. Принцип сварки волокон в муфте использует цветовую кодировку стандарта ANSI/TIA/EIA 598-A, начиная с голубого, оранжевого и зеленого.

Примечание: примененять кабели с ленточной броней в кабельной канализации не разрешается.

Кол-во ОВ кабелей ТОС и ОПС , для прокладки в кабельной канализации не должно превышать 24.

По итогам монтажа магистральной сети составляется комплект рабочей документации на строительство, в который входят схемы размещения муфт и монтажа ОВ в них, прокладки ВОК и его прохождения по зданию АТС; рефлектограммы измерений затухания ОВ; ODF-фасады; протокол измерения сопротивления изоляции оболочки бронированного кабеля, а также сертификат, техпаспорт и гарантии качества.

Общие требования к распределительным сетям

Распределительная сеть представляет собой общее количество волоконно-оптических кабелей и оборудования сети GPON, находящиеся на участке от ОРШ до ОРК.

Емкость распределительной сети можно рассчитать исходя из емкости волоконно-оптических кабелей между этажами, которая определяется количеством этажей плюс одна дополнительная единица ОВ на семь этажей. При этом, резервное ОВ не разваривается в ОРК и ОРШ. А в верхней коробке подъезда и в оптических распределительных шкафах предусматривается выкладка для него. В присоединенных домах емкость оптоволокна определяется следующим образом: одна единица ОВ на коробку плюс дополнительная единица ОВ в резерве.

Правила построения распределительных сетей:

1. Применяются ВОК стандартных емкостей (6, 8, 12, 16, 24 и 32).

2. В оптические распределительные шкафы монтируются сплиттеры первого уровня.

3. Проектирование установки сплиттеров зависит от количества квартир на этаже.

4. Прокладка кабеля производится по стоякам дома до установленных на этажах ОРК-С.

5. Стояки и коробки разветвительные протяжные (РКП) для коммутационных шнуров планируются ко всем квартирам жилого дома. Распредкоробка устанавливается на стену.

6. Новые стояки и ОРК размещаются в соответствии с требованиями пожарной безопасности, не перегораживая пути эвакуации. Высота размещения настенных коробок установлена не ниже 2,2 метров.

7. Стояк под абонентские коммутационные шнуры монтирует в зоне питания распределительной коробки. Обойтись без стояка возможно при предоставлении в ОКС МРФ письменного требования управляющей компании или ТСЖ об использовании только существующих трубопроводов.

8. ВОК между подъездами монтируется в подвалах или технич. этажах. Если кабель идет по фасаду, он должен быть бронированным.

9. По чердакам и подвалам кабель устанавливается в специальных пластиковых трубах или металлической 50-миллиметровой гофрированной трубе.

10. В нишах кабель маркируется бирками «Ростелекома».

Чтобы соединить волокна магистральной и распредсетей используются предоконцованныесплиттеры 1:8 и 1:16. Затем на этажах жилого дома закрепляются оптические распределительные коробки со сплиттерами второго уровня. Измонтаж ведется таким образом, чтобы одна коробка могла обслужить квартиры двух этажей. Монтаж ОРК-С начинают, как правило, с первого подъезда сверху вниз.

Основные требования к распределительному кабелю:

Число сплиттеров зависит от количества квартир на этаже. Если их четыре или меньше, желательно монтировать в ОРШ сплиттеры 1:16, а в ОРК-С — 1:4. Если квартир на этаже от 5 до 8, желательно предусмотреть возможность установки сплиттеров 1:8 как в шкафах, так и в коробках. В том случае, когда количество квартир на этаже превышает восемь, на каждом лестничном пролете устанавливается отдельная ОРК-С на 1:8, распределит.шкаф планируется с учетом того же значения. Кроме того, разрешается проектировать и устанавливать распредкоробки с зонами питания более двух этажей. Такой вариант возможен, если на этаже располагается пять квартир. При этом, необходимо учитывать, что к сети должны быть подключены все 100% квартир при монтаже всех сплиттеров второго уровня в коробке в зоне питания ОРК-С.

Прокладка кабелей распределительной сети по стоякам

Прокладка кабеля производится по стоякам дома (такой кабель называют межэтажным) до установленных на этажах ОРК-С. В этом месте из межэтажного кабеля извлекаются оптоволокна в том количестве, сколько сплиттеров второго уровня возможно установить в ОРК-С. Волокна терминируются на разъемы SC/APC. В ОРШ межэтажный кабель разваривается по количеству затерминированных волокон во всех ОРК-С соответственно. Если ОРК-С устанавливается на несколько этажей, а существующий закладной канал для подключения абонентов не подходит, желательно предусмотреть строительство отдельных закладных труб в зоне питания коробки.

Когда кабель монтируется по стоякам, а коробку разместить в нише не удается, желательно предусмотреть установку на кабель этажного ответвителя, который снабжается транспортной трубкой для прокладки ОВ до ОРК-С. Трубка может монтироваться внутри пластиковойгофротрубы. Монтаж протяжной разветвительной коробки предусматривается в тех случаях, когда при организации новых стояков на этажах не запланирована установка ОРК-С. РКП предназначена для ввода и вывода трубы, подсоединения кабельного канала и прокладки кабелей абонентской проводки с допустимым радиусом изгиба.

Между этажами кабель монтируется в первую очередь в существующих вертикальных стояках. Для коммутационных шнуров следует оставлять по 20 мм, чтобы при необходимости возвести стояки с таким диаметром. При загрузке этих каналов существующими кабелями необходимо предусмотреть 32-милиметровые закладные трубы для вертикального кабеля и коммутационных шнуров. Обычно это пластиковые жесткие трубы из негорючего материала. ОРК-С располагается в этом случае на стене вплотную к трубе. Когда возведение вертикального трубопровода на этаже невозможно, закладные трубы обустраиваются на этажной площадке рядом с существующими стояками или между этажами. Комплектация ОРК-С должна сопровождаться паспортом и сертификатом, а также протоколом измерения ее сплиттеров. А каждая оптическая распределительная коробка маркируется знаком лазерного излучения.

При строительстве распределительных сетей чаще всего используются кабели модульного типа с прямым доступом к модулям (одна единица ОВ в модуле) или кабели с плотным буфером с прямым доступом к ОВ (буфер 900 мкм). Для оптимального размещения кабеля в стыках и поворотах предусматривается установка протяжных металлических ящиков или пластиковых коробок типа IR56 (240*190*90), которые защитят кабель и стыковку труб, а также способны вместить кабельный запас.

Требования к основным параметрам распредкабеля:

опторазветвители со значениями 1:4, 1:8 и 1:16 оконцованы оптическими разъемами SC/APC;
оболочка распредкабеля для прокладки внутри дома не должна быть выполнена из горючих материалов;
конструкция ОРК-С должна предусматривать установку кабеля с прямым доступом к волокнам в плотном буфере, а также позволять заводить коммутационные шнуры абонентов через каналы 20*10;
настенные ОРК-С должны предусматривать выламываемые отверстия под кабельные каналы размером 20*10 с каждой стороны коробки, а также снизу и сверху;
металлическая броня оптического кабеля в жилых домах должна быть заземлена. Для этого применяется групповая заземляющая шина и провода типа ПВ-3 1*16;

Измерения проводятся оптическими тестерами в направлении от оптической распределительной коробки к шкафу на длине волны 1,31 мкм, а в направлении от распределит.шкафа к коробке на длине волны 1,49 мкм. В местах загибов рассматривается длине волна 1,55.

По итогам монтажа распределительной сети составляется комплект рабочей документации на строительство, в который входят: отчет об объеме выполненных работы, схемы прокладки волоконно-оптических кабелей, кабельного ввода распределит. сети, распределения ОВ и разъемов; протоколы измерений затухания ОВ на участке между ODF до распределительным шкафом и коробкой; ведомость проложенных строительных длин; квартирограммы с зонами питания ОРК-С, акт согласования строительства новых стояков и закладных труб, а также сертификат, техпаспорт и гарантии качества.

Обозначения и сокращения:

ВОК	—	Волоконно-оптический кабель
АТС	—	Автоматическая телефонная станция
ГЗШ	—	Групповая заземляющая шина
ОВ	—	Оптическое волокно
ОРШ	—	Оптический распределительный шкаф со сплитерами первого уровня
ОРК-С	—	Оптическая распределительная коробка со сплиттером(и) второго уровня
ЛКС	—	Линейно-кабельные сооружения
РКП	—	Разветвительная коробка протяжная
GPON	—	GigabitPassiveOpticalNetwork
ONT	—	OpticalNetworkTerminal	Оптическое линейное окончание
PON	—	PassiveOpticalNetwork	Оптическое сетевое окончание;
ОРМО	—	Оптическая распределительная муфта оконечная, к которой осуществляется подключение ОРШ
ДХ	—	Домохозяйство, в общем случае приравнивается к квартире в жилом доме

9 вещей, которые вы когда-либо хотели знать о 10G GPON и 10G EPON

Популярность и развертывание 5G или Wi-Fi 6 поставили огромную проблему для PON, основной технологии поддержки корпоративных и домашних сетей. Однако 10G PON вступает в свой век в технологиях FTTH (Fiber To The Home) и FTTB (Fiber To The Building). В этой статье представлена эволюция технологии 10G PON, обсуждается стандарт 10G PON и анализируются ключевые технологии компонента 10G PON.

1.

Что такое PON, 10G EPON и 10G GPON

PON означает пассивную оптическую сеть, обозначающую оптическую распределительную сеть (ODN) между OLT (терминал оптической линии) и ONU (блок оптической сети) без какого-либо активного электронного оборудования. Сеть PON использует однонаправленную двунаправленную оптическую сеть доступа с двухточечной архитектурой и состоит из терминала оптической линии (OLT) на стороне сети, оптической распределительной сети (ODN) и блока оптической сети ( ONU) на внешних сторонах (подписчик или клиенты).

∆ Рисунок 1 Схема топологии сети PON

10G EPON — это тип пассивной оптической сети, соответствующей стандарту передачи Ethernet 10 Гбит / с, предусмотренному IEEE 802.3av. Эта стандартная версия поддерживает две конфигурации: одна симметричная, работающая со скоростью передачи данных 10 Гбит / с в обоих направлениях, а другая асимметричная, работающая на скорости 10 Гбит / с в нисходящем направлении (от поставщика к клиенту), и 1 Гбит / с в восходящем направлении.По сравнению с 10G GPON, 10G EPON имеет более высокую пропускную способность с коэффициентом разделения 1: 128 и может обслуживать большее количество пользователей.

10G-PON (также известный как XG-PON) — это стандарт компьютерных сетей 2010 года для каналов передачи данных. Существует одна конфигурация для 10G-PON с асимметричной полосой пропускания восходящего и нисходящего каналов (восходящий канал 2,5 Гбит / с, нисходящий канал 10 Гбит / с). Начиная с центрального офиса, одна прядь одномодового оптического волокна проходит к пассивному оптическому разветвителю рядом с внешней средой, где устройства разделения разделяют оптическую мощность на несколько отдельных путей к абоненту или клиенту.

2.

Фон 10G PON Рынок

Вначале EPON и GPON были в основном приняты операторами связи по всему миру, включая японскую NTT, южнокорейскую KT, китайскую China Telecom (CT) и China Unicom (UT) в Азиатско-Тихоокеанском регионе. Принимая во внимание время и стоимость, операторы сначала применяют EPON, более зрелую технологию, для строительства «оптоволоконных кабелей до дома». Среди них Япония построила большее количество сетей EPON, используя оптоволоконную сеть до дома (FTTH) в качестве основной проводной сети широкополосного доступа.В настоящее время NTT обслуживает более 18 миллионов пользователей, а компания Taiwan Chunghwa Telecom начала внедрять оборудование EPON в 2007 году.

∆ Рисунок 2 Схема применения сети PON

3. Развитие 10G EPON и 10G GPON

GPON — это стандартная технология PON, продвигаемая Департаментом стандартизации электросвязи Международного союза электросвязи (ITU-T).С улучшением спецификаций GPON и растущей зрелостью оборудования операторы связи в Европе и США решили использовать технологию GPON, например Verizon в США, France Telecom (FT), British Telecom (BT), Deutsche Telekom. (Основные игроки, такие как DT) и Telecom Italia (TI). За исключением China Mobile, телекоммуникационные операторы в Китае, такие как China Telecom и China Unicom, также создают сети GPON.

Хотя GPON имеет короткую историю, он развивается быстрыми темпами и, как ожидается, превзойдет EPON благодаря своим характеристикам, таким как более высокая скорость и стандартизация.Согласно исследованию, проведенному компанией Ovum, занимающейся исследованиями рынка, в 2012 году поставки оптических линейных терминалов (OLT) GPON превысили EPON и стали основной технологией PON.

ITU-T работает с организацией FSAN (Full Service Access Network) над разработкой стандартов для GPON и NG-PON (PON нового поколения). ITU-T последовательно выпускал стандартные документы серии G.987 для XG-PON (10-гигабитная пассивная оптическая сеть) с 2010 по 2012 год. Стандарт IEEE 802.3av для 10G EPON был запущен Институтом электротехники и электроники. (IEEE) в 2009 году.

∆ Рисунок 3 Дорожная карта стандарта PON и его крупномасштабного развертывания

Что касается фактического строительства сети, строительство 10G-EPON увеличивается и, как ожидается, будет постоянно расти в следующие несколько лет. Сообщается, что China Telecom занимается оптовой продажей продуктов 10G EPON OLT (оптических линейных терминалов). Хотя создание XG-PON продвигается медленными темпами, что обусловлено его технологическим развитием и стандартом NG-PON2, сформулированным ITU-T, его массовое развертывание пока началось.

4. Стандарт для 10G — EPON

IEEE 802.3av является стандартом для 10G-EPON и наследует стандарт EPON IEEE 802.3ah с изменением увеличивающейся скорости передачи. 10G EPON работает со скоростью 10 Гбит / с в нисходящем направлении (от поставщика к клиенту) и 1 Гбит / с или 10 Гбит / с в восходящем направлении. На уровне PCS (физический подуровень кодирования) скорость 10 Гбит / с основана на стандарте точка-точка 10G Ethernet с использованием кодирования 64B / 66B, а метод кодирования 8B / 10B, такой как EPON, применяется к восходящему потоку 1 Гбит / с. .Кодирование с прямым исправлением ошибок (FEC) для 10G EPON является обязательной функцией.

∆ Рисунок 4 Симметричная и асимметричная конфигурация 10G-EPON

Параметр кодирования RS (Рида-Соломона), используемый 10G EPON, отличается от параметра кодирования EPON, поскольку в первом улучшена возможность исправления ошибок до 16 байтов. 10G-EPO в основном следует протоколу многоточечного управления (MPCP) системы EPON, ускоряя зрелость и выход на рынок оборудования 10G-EPON.10G EPON развивается плавными темпами на основе общего спроса на оптическую распределительную сеть (ODN). Когда EPON и 10G-EPON построены совместно, в 10G-EPON применяется технология мультиплексирования с разделением по длине волны (WDM) для фильтрации оптических сигналов EPON и 10G-EPON на разных длинах волн.

5. Стандарт для 10G GPON

●
2 периода NG-PON
С точки зрения ITU-T, NG-PON прошел два этапа: один — это NG-PON1, который расширяет стандарт GPON и совместим с существующей ODN, а другой — это этап NG-PON2, свободный от существующего. Стандарты GPON и сетевые ограничения.XG-PON принадлежит к NG-PON1, и его асимметричная система (восходящий поток 2,5 Гбит / с, нисходящий поток 10 Гбит / с) называется XG-PON1, а его симметричная система с восходящим потоком 10 Гбит / с и нисходящим потоком 10 Гбит / с — XG- PON2 впоследствии также назывался XGS-PON. Однако, учитывая фактические требования приложения, стандартная формулировка XG-PON2 подошла к концу, и XG-PON, для которого впоследствии был предусмотрен стандарт, представляет собой асимметричную пассивную оптическую сетевую систему.

Кроме того, ITU-T расширяется на основе интерфейса управления GPON ONT (OMCI), чтобы сформировать новый стандарт OMCI G.988, который служит базовым стандартом ITU-T для управления терминалами оптической сети доступа. XG-PON — это, по сути, усовершенствованная версия G-PON с улучшенными характеристиками на высокой скорости, большим коэффициентом дивергенции и развитием сети для обслуживания большего числа пользователей и предоставления пользователям более высокой пропускной способности.

∆ Рисунок 5 Симметричная и асимметричная конфигурация 10G-GPON
●
Технические характеристики для 10G GPON Общие и физические требования
10G GPON (также известные как XG-PON) определены G.987.1 и G.987.2. Скорость передачи данных XG-PON составляет 2,5 Гбит / с в восходящем направлении и 10 Гбит / с в нисходящем, а линейным кодом является код NRZ (без возврата к нулю). Технология, которую 10G GPON применяет для многозадачной передачи между OLT и оборудованием оптического сетевого блока (ONU), такая же, как и в GPON. Оба являются режимами множественного доступа с временным разделением каналов (TDMA) для восходящего потока и TDM для нисходящего потока. Однако коэффициент оптического разделения, поддерживаемый XG-PON, составляет как минимум 1:64, что поддерживает больше ONU, чем GPON.
Стандарт уровня конвергенции передачи (TC) XG-PON стандартизирован в G.987.3, в то время как его архитектура уровня XGTC (XG-PON Transmission Convergence) соответствует архитектуре GPON. Но спецификация технологии XGTC должна быть изменена для нормального функционирования, поскольку увеличивается скорость доступа в Интернет и количество подписчиков. В модифицированном стандарте указано расширение битовой ширины ONU-ID, Port-ID, Alloc-ID и т. Д., Дополнительный PON-ID, увеличение длины кодирования FEC, скремблирования и информации PLOAM (Physical Layer OAM). . Более того, выделение полосы пропускания изменено на слово как единица измерения; а структура почтового ящика XGEM (метод инкапсуляции XG-PON) также добавляет ширину поля, связанную с шифрованием.
6.
О сосуществовании с 1G PON
Основанные на стандарте G.987, GPON и XG-PON могут одновременно управлять системами GPON 1 Гбит / с и 10 Гбит / с на одном и том же внешнем предприятии через компоненты WDM (мультиплексирование с разделением по длине волны). Аналогичным образом, стандарт 802.3av уделяет большое внимание одновременной работе систем EPON со скоростью 1 Гбит / с и 10 Гбит / с. Чтобы позволить XG-PON и 10G-EPON сосуществовать с 1G PON и 1G EPON соответственно в ODN, при проектировании необходимо учитывать эволюцию и сосуществование старой и новой систем; поэтому конструкция оптических компонентов особенно важна.
∆ Рисунок 6 Схема сосуществования GPON и XG-PON

Проблемы, такие как обновление скорости нисходящего и восходящего потока до 10 Гбит / с (гигабит в секунду), как выбрать лазерный источник света, чтобы избежать явления чирика, и как добиться стабильного и сбалансированного выходного светового сигнала ниже 70 Температура окружающей среды является критическим фактором, влияющим на производительность модулей оптических приемопередатчиков OLT.Среди них для приема сигнала OLT потребуются более дорогие лазеры в пакетном режиме на оптических сетевых терминалах (ONT) для обеспечения скорости передачи в восходящем направлении. На рисунке 1 представлена сеть сосуществования GPON и XG-PON в G.987.
7.
Распределение длин волн для 10G PON
Каждый стандарт передачи использует свой собственный диапазон длин волн. Центральная длина волны восходящего потока 10G-EPON настроена на 1270 нм и 1310 нм. Учитывая взаимосвязь с существующим EPON, центральная длина волны восходящего потока 1 Гбит / с настроена на 1310 нм, центральная длина волны 10 Гбит / с — на 1270 нм, а на нисходящем — на 1577 нм.Что касается XG-PON, центральная длина волны восходящего потока выделяется на уровне 1270 нм, а нижняя — на уровне 1577 нм, что совпадает с системой 10G / 10G для 10G-EPON. На рисунке 2 показано распределение длин волн для GPON, XG-PON / 10G-EPON.

∆ Рисунок 7 Распределение длин волн для GPON , XG-PON, 10G — EPON
8.
Оптические устройства 10G PON
Ключевыми компонентами оборудования PON являются модули оптических приемопередатчиков и микросхемы PON MAC. Модуль оптического приемопередатчика PON — это оптический компонент оптической сети, который состоит из лазера, драйвера, усилителя, схемы восстановления данных часов (Clock Data Recovery, CDR), сериализатора / десериализатора (Serializer / Deserializer, SerDes ) и др.
Микросхема PON MAC — это микросхема обработки данных сигнала PON.PON MAC 10G-EPON уже снабжен микросхемами интегральных схем специального назначения (ASIC), которые в основном представляют собой программируемые вентильные матрицы (FPGA). Но это позволило удовлетворить потребности в функциях и производительности. Что касается XG-PON, который развивается медленно, стандарт G.987 определяет 4 бюджета оптической мощности, которые соответствуют требованиям приложений различных уровней ODN. Эти четыре спецификации показаны на рисунке 3. Среди них максимальные вносимые потери канала составляют 35 дБ класса E2, что указывает на то, что XG-PON предъявляет строгие требования к модулям оптических приемопередатчиков.Следовательно, модули оптических приемопередатчиков XG-PON будут играть важную роль во всей системе пассивной оптической сети (10G-GPON).
Бюджет мощности XG-PON по G.987
Вносимые потери канала (дБ)
Класс мощности
N1 Класс
N2 Класс
E1 класс
E2 класс
Мин. Проигрыш
14 дБ
16 дБ
18 дБ
20 дБ
Макс. Потеря
29 дБ
31 дБ
33 дБ
35 дБ
∆ Рисунок 8 Таблица характеристик бюджета оптической мощности для 10G-GPON
9.
Методы оптических устройств в 10G PON

●
Методы оптического трансивера
В настоящее время большинство продаваемых модулей оптических приемопередатчиков XG-PON OLT относятся к классу N2 с точки зрения вносимых потерь канала (дБ), который делится на N2a и N2b с выходной мощностью + 4 ～ + 8 дБм и + 10,5. + 12,5 дБм соответственно. Оптические модули XG-PON OLT работают в диапазоне длин волн от 1575 до 1580 нм, в пределах которого лазерный источник света может передавать 20 километров (км).

∆ Рисунок 9 Fiber Mall Оптический трансивер XG-PON OLT
Лазер с внешней модуляцией (EML) обычно разрабатывается в модуле, чтобы избежать чирпа из-за внешней модуляции. Кроме того, в последние годы непрерывно совершенствуется технология полупроводниковых внешних модуляторов, используемых с источниками света полупроводниковых лазеров. Лазер с внешней модуляцией, сформированный как единое целое с общей подложкой лазера, достиг зрелого уровня в производительности и качестве с его самым большим преимуществом, заключающимся в небольшом размере и простоте упаковки.
●
Методы O ptical M odulator in 10G PON Под внешней модуляцией лазера
понимается изменение параметров при модуляции сигнала. Когда лазер вставляется во внешний модулятор, интенсивность выходного света и другие параметры изменяются за счет использования электрооптического сигнала или разности фаз модулятора. Поскольку лазер работает только в статическом состоянии постоянного тока, внешняя модуляция лазера может уменьшить чирп и улучшить характеристики передачи сигнала.В настоящее время внешние оптические модуляторы, применяемые для передачи на промежуточные и большие расстояния в системе оптической связи 10 Гбит / с, в основном представляют собой EAM и MZM. Первый — это сокращение от полупроводникового модулятора электропоглощения, использующего электрооптический эффект, а второй — полупроводниковый модулятор Маха-Цендера (MZM), использующий эффект разности фаз.

EAM, основанный на эффекте Франца-Келдыша, названном в честь немецкого физика Вальтера Франца и российского физика Леонида Келдыша, использует напряжение для модуляции интенсивности света, прикладывает электрическое поле с напряжением обратного смещения для деформации уровня энергии EAM для достижения света модуляция за счет поглощения падающего света.В частности, лазерный диод (LD) и EAM выполнены на одной подложке. Такая конструкция имеет преимущества высокой скорости модуляции, низкого напряжения возбуждения и небольших размеров, что позволяет интегрировать ее с полупроводниковым лазером и снижает стоимость корпуса. Таким образом, этот вид внешнего модулятора света приобрел популярность в реальных приложениях.
∆ Рисунок 10 Схема 10G EPON OLT и ONU
Модулятор Маха-Цендера
использует изменение разности фаз для достижения оптической модуляции.Метод работает следующим образом: сначала вставленный источник света разделялся на два пути; затем разделенные оптические сигналы повторно интегрируются на выходе; наконец, регулировка фазы будет достигаться внешним напряжением смещения. Этот режим модуляции может уменьшить параметр ЛЧМ до небольшого значения, приближающегося к нулю, что делает его идеальным для высокоскоростной передачи сигналов на большие расстояния по оптоволокну. Но особого внимания производителей он не привлекает из-за своей дороговизны.
●
Методы оптического драйвера в 10G PON
Для модулей оптических приемопередатчиков 10 Гбит / с высокая температура является еще одним ключевым фактором в дополнение к полосе пропускания лазерного диода, чирпу и дисперсии.Вначале незрелые технологии, применяемые в лазерных диодах и ИС, вызывали серьезные тепловые эффекты, которые не только ухудшали качество лазерных диодов, но и увеличивали шум PD (детектора PIN). Кроме того, слишком высокая температура может уменьшить динамический диапазон оптического приема (динамический диапазон) и сократить расстояние передачи.
В настоящее время некоторые из модулей оптических приемопередатчиков XG-PON OLT являются модулями XFP (подключаемый 10-гигабитный малый форм-фактор), для которых требуется ток возбуждения DFB-LD и внешняя система модуляции и контроля температуры.Ток смещения, который должен обеспечивать DFB-LD, более чем в три раза превышает ток смещения DML. Как следствие, тепло, накопленное во всем XFP за единицу времени, трудно выделить при комнатной температуре. Как достичь стабильного баланса световых выходных сигналов при температуре окружающей среды 70 ° C, действительно представляет собой серьезную проблему для технологий производителя.
∆ Рисунок 11 Fiber Mall 10G EPON ONU Optical Transceiver
●
Техника оптического усилителя
Как правило, прием сигнала в модулях оптического приемопередатчика осуществляется через оптический приемник с TIA (TransImpedance Amplifier) и ограничивающим усилителем.Оптический приемопередатчик с TIA преобразует принятый оптический сигнал в сигнал напряжения, затем передает его на ограничительный усилитель, и, наконец, последовательные данные выводятся после усиления ограничительным усилителем.
Для улучшения динамической частотной характеристики в ONU в оптических приемопередатчиках 10G EPON OLT / ONU разработан детектор среднего считывания с автоматической регулировкой усиления (AGC). Однако оптические приемопередатчики GPON принимают оптические сигналы в пакетном режиме.Время отклика трансивера на разные ONU составляет менее 256 нс. В этом случае необходимо использовать метод автоматической регулировки усиления с коротким временем отклика, чтобы удовлетворить требованию 256 нс. Пиковый детектор с автоматической регулировкой усиления — один из методов обработки схемы.
Заключение
Поскольку спрос на скорость сети продолжает расти, существующие стандарты порождают новые и более быстрые технологии. 10G-PON — это сверхбыстрая возможность следующего поколения для провайдеров G-PON, предназначенная для сосуществования с установленным пользовательским оборудованием G-PON в одной сети.EPON, определенный IEEE, и GPON, определенный ITU, охватывают эру 10G PON. Текущие основные технологии PON, используемые в FTTH (оптоволокно до дома), — это EPON и GPON, а технология PON 10G в основном используется в (оптоволокно до коридора).
Использование QGIS для планирования сети FTTH / GPON в связи с внедрением Европейской цифровой повестки дня
Определение проблемы
За последние несколько лет многие страны ЕС запустили операционные программы по внедрить Европейскую цифровую повестку дня (EAC), разработанную Европейской комиссией в 2010 г.Согласно ее руководящим принципам до 2020 года каждый гражданин Евросоюза должны иметь доступ к полосе пропускания Интернета 30 Мбит / с, и по крайней мере половина из них будет иметь доступ к полосе пропускания не ниже 100 Мбит / с.
Польша — одна из стран, в которых реализуется Повестка дня. Благодаря фондам Европейского Союза многие местные операторы могут конкурировать с крупные операторы связи в части предоставления услуг высокоскоростного широкополосного доступа. К сожалению, подача заявки на финансирование требует большой работы. необходимо составить соответствующую документацию, в том числе, среди прочего, разработка плановых концептуальных карт сети FTTH (Fiber To The Home).
Более того, в настоящее время нет доступных ИТ-инструментов на основе ГИС для поддержки потенциальных бенефициаров с подготовкой документации. В сложность проблемы еще больше усложняется тем, что такие программное обеспечение должно позволять создание документации в соответствии с конкретные правила программы (например, обязательство подключать образовательные учреждения).
Поскольку мы имеем большой опыт работы в телекоммуникационной отрасли, лица, обращающиеся за фондами ЕС, попросили нас создать программное обеспечение, поддерживающее разработка карты концепции сети FTTH.Продукты, созданные разработанными программное обеспечение должно было значительно ускорить подготовку заявки процесс.
Описание решения
В связи с высокой популярностью, повсеместной доступностью, открытостью программного обеспечения и огромными функциональными возможностями, было естественно выбрать QGIS в качестве платформы для служат основой для нашего решения.
Согласно директивам Совета Европы FTTH, очень важно сначала подготовить план с учетом как технических аспектов (размещение кабелей, затворы, разветвители) и экономический аспект (спрос) на основе реального адреса указывает данные.Конструкция здания и плотность застройки определить технологию сети GPON (Gigabit Passive Optical Network) дизайн. Чтобы иметь возможность эффективно планировать топологию сети, требуется иметь в числе прочего:
доступ к данным ГИС,
автоматизация обработки данных ГИС,
применение алгоритмов оптимизации сети,
применение правил инженерии сети GPON.
Все эти элементы были подключены в платформе QGIS. Ниже приводится краткое описание того, как мы реализовали проект и какие функциональные элементы были включены для создания одного решения.
Для достижения нашей цели нам понадобилось несколько функциональных компонентов, кроме стандартная ГИС-платформа:
GRASS — набор векторных и сетевых алгоритмов,
Плагины QGIS — OpenLayer, QuickOSM, Scipy Point Clustering, WorkContextTracer (наш плагин),
QGIS Modeler — инструмент для графического моделирования потоков,
SpatiaLite — локальная база данных для хранения входных и выходных данных.
Все решение было основано на концепции так называемых мастеров, которые реализуют шаг за шагом процесс подготовки технической концепции сети FTTx. С использованием Разработчик моделей «геообработки», мы создали модели, требующие только необходимых входных данных. данные от оператора. Алгоритмическая сложность была заключена в модели в форма спроектированного потока, в котором используются существующие алгоритмы и вызовы QGIS специальные скрипты.
Чтобы результаты последующих анализов не перепутались, мы предоставили плагин WorkContextTracer, который группирует нашу работу в так называемые рабочие контексты.
Сетевые алгоритмы, основанные на графических функциях, доступных в GRASS, были обогатился добавлением телекоммуникационных скриптов. Мы ввели понятие кластеризация спроса, которая позволяет использовать как K-средства, так и иерархические методы для совокупные точки спроса.
Скрипты геообработки с использованием слоя кабельной разводки и алгоритма Джикстры разрабатывает предложение по кабельной трассе с расположением узлов оптоволокна.
Операторам также требовалась связь между созданными сетевыми узлами и адресом баллов для оценки индивидуальной стоимости каждого филиала сети.Чтобы завершить это задача, мы создали скрипты, которые выполняют эту операцию, сохраняя результаты в локальном База данных SpatiaLite. Данные необходимо было экспортировать в электронную таблицу, поэтому мы использовала бесплатную библиотеку программного обеспечения для выполнения этого требования.
Заключение
Благодаря использованию платформы QGIS, а также ее возможностям расширения, нам удалось разработать бесплатное решение с открытым исходным кодом, позволяющее операторам подготовить документы, необходимые для подачи заявки на софинансирование программы ЕС по реализации Европейской цифровой повестки дня.
За счет объединения гибких векторных алгоритмов со сценариями инженерных коммуникаций, мы сделали возможным практическое использование математических алгоритмов при решении реальных проблемы планирования телекоммуникационных сетей. Пользователь оперирует понятный объем данных (муниципалитет, здание, дорога), тогда как преобразование Эта информация в математическую модель скрыта от пользователя.
Пользователь получил много полезных преимуществ:
Автоматическая разработка плана сети GPON на основе общедоступных данных и Правила разработки технологии GPON.
Возможность настройки инструмента с учетом конкретных руководящих принципов программы ЕС в данном страна.
Большая точность результатов, соответствующих реальным размерам.
Создание данных, необходимых для подачи заявки на финансирование ЕС: карта концепции сети, кабель и отчет о закрытии стыка с назначением зон обслуживания.
Возможность точного определения стоимости строительства и амортизации каждый участок сети с расчетом стоимости подключения каждого адресная точка.
Возможность расставить приоритеты адресных точек от наиболее выгодных к невыгодно.
Возможность оценки основных экономических показателей, таких как ROI, NPV.
Полезные ссылки и библиография
Авторы
Решение представляет собой полностью бесплатный инструмент с открытым исходным кодом. Это часть более крупного проект, основанный на платформах QGIS и FreeCAD, который предполагается использовать в телекоммуникационная промышленность.
Автором этого решения на основе QGIS является Softelnet (https: // www.softelnet.com), компания, производящая и интегрирующая программное обеспечение для телекоммуникационной отрасли более 15 лет.
DigiConsult AA Ltd | »Откройте для себя будущее инфраструктуры кабельных сетей; Гигабитная пассивная оптическая сеть (GPON)
GPON — это сетевая инфраструктура с самой высокой скоростью, длительным сроком службы и самой низкой стоимостью, доступная на рынке. Предлагая подлинно ориентированную на будущее сеть доступа с гибкостью и возможностью модернизации в будущем. Эта экологичная технология с высокой пропускной способностью, энергосбережением трансформирует широкий спектр предприятий и государственных учреждений.Включая горные поселки, отели и многоквартирные дома, планировки зданий в стиле университетских городков, поселки для пенсионеров, жилые и коммерческие комплексы, корпоративные и высотные здания.
О сети GPON
Сеть GPON состоит из OLT (терминалы оптической линии), ONU (блок оптической сети) и разветвителя. При необходимости разветвитель разделит сигнал. OLT принимает все оптические сигналы в виде световых лучей от ONU и преобразует их в электрический сигнал.OLT обычно поддерживают до 72 портов (используются карты с 16 портами pon. OLT может вместить до 15 карт — например, OLT MA5600T). ONU подключается к конечным пользователям и отправляет их сигналы обратно в OLT. Сеть GPON может достигать 20 км и обеспечивать обслуживание до 64 конечных пользователей. GPON использует как восходящие, так и нисходящие данные посредством мультиплексирования с оптическим разделением по длине волны (WDM).
Это сеть, содержащая как активные, так и пассивные элементы. Активные элементы находятся в центральном офисе, у заказчика, в ретрансляторах, переключателях и т. Д.Пассивная оптическая сеть (PON) без активных компонентов между CO и клиентом. Пассивное оборудование не нуждается в электроэнергии, оно направляет светофоры, содержащиеся в определенных длинах оптических волн. Потоки трафика голоса, видео и данных (Triple Play) могут быть легко реализованы с использованием различных длин волн. В частности, используемое оборудование — GPON
. Используя пассивные разветвители, GPON позволяет одному волокну выполнять то, что используется несколькими волокнами, чтобы дать конечному пользователю возможность консолидировать несколько услуг в одной волоконно-оптической сети передачи данных.GPON также полностью масштабируем без необходимости повторного включения сети. Системы могут быть сконфигурированы для многих тысяч пользователей с несколькими шасси OLT. По мере развития тенденций использования и роста требований конечных пользователей к полосе пропускания GPON обеспечивает возможность миграции в будущем без замены пассивной инфраструктуры. Конечным результатом является ориентированная на будущее, настраиваемая, оптоволоконная сеть с высокой пропускной способностью для всех форм услуг на основе IP, включая CCTV и веб-камеры, системы безопасности, интерактивные информационные панели «PIDS», видео по запросу, высокоскоростной Интернет, интеграцию PMS, High или IPTV сверхвысокой четкости, контроль доступа и вход через дверь, VoIP-телефония, традиционная аналоговая телефония, автоматизированные системы с мини-барами, POS-терминалы и узел доступа Wi-Fi.
Потенциал GPON
Быстрая и надежная технология
Пассивная оптическая сеть GPON обеспечивает гораздо более высокую пропускную способность, чем традиционные сети, со скоростями, способными превышать максимальный план NBN в десять раз (консервативно)! Кабели имеют более длительный срок службы, больший радиус действия, менее восприимчивы к помехам и имеют более быстрые разъемы.
Переход на GPON позволяет сэкономить как в краткосрочной, так и в долгосрочной перспективе.GPON — это сетевая инфраструктура с самой низкой стоимостью, доступная на рынке, в которой используется на 80% меньше меди и на 60% меньше энергии, чем в традиционных сетях. С помощью GPON также снижаются затраты на обучение, обслуживание, установку и эксплуатацию. В то же время GPON продлевает жизненный цикл сетевой инфраструктуры. Оптоволокно GPON также значительно легче, что дает огромную экономию средств для крупных проектов и транспортировки кабелей.
GPON обеспечивает большую безопасность сети с меньшим количеством прерываний обслуживания.Мощные меры безопасности на физическом уровне, уровне данных и порте конечного пользователя значительно снижают или устраняют возможность отказа в обслуживании (DoSS), перенаправления или других злонамеренных атак.
Технология GPON позволяет предприятиям и государственным учреждениям повышать свой рейтинг Green Star. В системах GPON используются оптоволоконные кабели, изготовленные из стекла, которое можно переработать. Помимо использования на 90% меньше меди и на 60% меньше энергии по сравнению с традиционными сетями, постоянные экологические преимущества включают сокращение до 90% требований к кондиционированию воздуха.
GPON устраняет необходимость в нескольких комнатах связи, заполненных дублированной инфраструктурой. А поскольку GPON использует только один кабель вместо нескольких, технология GPON также снижает требования к пространству для кабельных трасс до 80%.
Технологии будущего
Поскольку GPON доставляет оптоволокно в комнату, больше нет необходимости заменять всю сеть по мере развития технологий. Система будет поддерживать новые технологические требования конечных пользователей без необходимости замены или обновления инфраструктуры GPON.А недавние достижения в технологии GPON (NGPON2 и XGSPON) означают, что GPON может по-прежнему превосходить требования конечных пользователей к пропускной способности для следующих двух или трех поколений технологий.
Универсальная лучшая технология
Повышение удобства работы пользователей: более высокая пропускная способность; существенная краткосрочная и долгосрочная экономия затрат; безопаснее, быстрее, экологичнее, экономит место и соответствует требованиям завтрашнего дня. Гигабитные пассивные оптические сети делают все возможное. Никогда еще не было так важно инвестировать в сеть, ориентированную на будущее, которая поддерживает инновации и рост… а с GPON будущее инфраструктуры кабельных сетей уже наступило.
Датчики | Бесплатный полнотекстовый | База данных MongoDB как хранилище для кадров GPON
1. Введение
Оптические сети делятся на активные оптические сети (AON) и пассивные оптические сети (PON). Для активных сетей требуется питание некоторых сетевых элементов, и они используются в основном в транспортных базовых сетях. Напротив, элементы пассивной сети не требуют электропитания и, благодаря своей низкой закупочной цене, используются в основном как так называемое решение последней мили для подключения конечных пользователей.Они также распространены в сетях, объединяющих металлические и оптические линии, которые создаются путем постепенной замены металлических линий [1,2,3,4,5]. В настоящее время наиболее распространены рекомендации секции электросвязи Международного союза электросвязи (ITU-T). включают пассивные оптические сети с поддержкой гигабита (GPON) и пассивные оптические сети с поддержкой 10 гигабит (XG-PON), которые основаны на мультиплексировании с временным разделением каналов (TDM) [6,7]. Поэтому размер кадров точно не указан, но ограничен периодами времени 125 мкс.В восходящем направлении концепция разделения времени на отрезки 125 мкс сохраняется, но дополняется обычными делениями / отметками времени, которые используются для синхронизации. Чтобы обеспечить двунаправленную связь, используются разные длины волн для восходящей и нисходящей линии связи. Для GPON сигнал с длиной волны 1490 нм используется для нисходящей линии связи и 1310 нм для восходящей линии связи и 1577 нм в нисходящей линии связи и 1270 нм в направлении восходящей линии связи для XG-PON [2,3,4,6,8, 9,10,11].
Проблема анализа трафика данных заключается в большом потоке данных, который передается через пассивные оптические сети.Это область обработки больших данных, где невозможно анализировать общение обычным способом. Хотя существуют инструменты для анализа данных в коммерческой среде, проблема этих инструментов связана не только с проблемной и очень дорогой лицензионной политикой, но и с закрытым программным кодом и невозможностью использовать интерфейс для самотестирования. Сегодняшние анализаторы труднодоступны для небольших поставщиков интернет-услуг (ISP) с сотнями клиентов. Наше решение ориентировано на предоставление модульного решения, которое должно распространяться по лицензиям с открытым исходным кодом.Предлагаемое нами решение состоит из карты программируемой вентильной матрицы (FPGA) и соответствующего управляющего программного обеспечения, которое будет установлено в операционной системе.
Основным вкладом статьи является экспериментальная проверка скорости записи трафика, передаваемого в нисходящем направлении пассивной оптической сети. Эта работа ориентирована на трафик из сети GPON, но в дальнейшем планируется создать версию для анализа сетей XG-PON. После успешного хранения всех важных данных, данные будут дополнительно обработаны с целью обнаружения скрытых угроз безопасности с помощью искусственного интеллекта.
Остальная часть статьи построена следующим образом. В разделе 2 представлен обзор связанных работ. Раздел 3 описывает необходимые предварительные условия, которые требуются для тестирования, включая структуру данных, построенную на базе данных Mongo. Раздел 4 посвящен описанию сценариев тестирования. Отдельные сценарии разделены в зависимости от способа записи кадров GTC в репозиторий и используемых языков программирования. Раздел 5 содержит обсуждение результатов.Наконец, раздел 6 завершает статью.
2. Связанные работы
В последние годы было опубликовано несколько исследований, связанных с PON. Авторы в [12] описывают новый метод для малой задержки в симметричной пассивной оптической сети (XGS-PON) с малой задержкой и поддержкой 10-гигабитной мобильной оптической сети для малых сот в облачной сети радиодоступа (C-RAN) на основе оценки трафика. Они предложили динамическое распределение полосы пропускания (DBA) с адаптивным обучением, которое снижает джиттер в оптической распределительной сети (ODN), коэффициент потери пакетов, задержку и повышает эффективность использования.В статье [13] рассматривается влияние планирования отчетных сообщений (RMS) в пассивных оптических сетях 1/10 G. Исследователи сокращают время простоя канала во время заполнения буфера блока оптической сети (ONU) для передачи данных. В работе [14] также рассматривается алгоритм динамического распределения полосы пропускания для систем большой досягаемости. Основная цель этого исследования — снизить неэффективность восходящих протоколов DBA из-за большого времени распространения между оконечной нагрузкой оптической линии (OLT) и ONU.Этот алгоритм не зависит от SI и использует реальную информацию об очередях данных без прогнозирования. В [15] авторы представляют новую возможность передачи данных в GPON с инкапсуляцией данных зондирования. Сенсорная система использует разные длины волн; результаты передаются в кадрах метода инкапсуляции GPON (GEM). Другой областью исследований в пассивных оптических сетях является их программно-определяемое управление. В целом программно-определяемые сети (SDN) являются очень популярным и многообещающим решением в городских и опорных сетях; программное управление может применяться в сетях доступа [16,17,18,19,20,21,22,23].Большая сеть с несколькими OLT потребует комплексной поддержки технического специалиста; однако управление SDN с помощью одной центральной точки может помочь упростить управление. Сети с несколькими OLT должны управлять алгоритмами DBA для обеспечения качества обслуживания (QoS) [24,25,26]. Анализ данных — нетривиальная задача в пассивных оптических сетях, определенных рекомендациями ITU. Прежде всего, все данные инкапсулируются в конвергенцию передачи GPON (GTC). Структура GTC полностью отличается от фрейма Ethernet; однако в них инкапсулируются кадры Ethernet.В последние годы было опубликовано много публикаций о моделировании трафика данных в пассивных оптических сетях [27,28,29]. Обратите внимание, что каждый инструмент моделирования поддерживает физические или вышележащие уровни; это означает, что физические параметры будут оцениваться или передача данных будет происходить отдельно. В настоящее время доступные инструменты для анализа данных в пассивных оптических сетях имеются в наличии, но с одним основным ограничением — постобработкой представления данных [30,31]. Анализ уровня конвергенции передачи пассивных оптических сетей не является новой проблемой.Ранее было опубликовано несколько патентов в области пассивного анализа оптических сетей. Тем не менее, текущие разработки в области технологий и мировых дел делают больший упор на обнаружение нежелательных процессов, которые могут вызвать утечку конфиденциальной информации. В работе [32] раскрывается метод снижения энергопотребления сети PON путем мониторинга физического уровня и уровня GTC. В работе [33] авторы предложили расширитель сети GPON, построенный на массиве FPGA. Для правильной работы этого расширителя необходимо было добавить последовательность битов синхронизации к оптическому уровню во время передачи с грубым мультиплексированием с разделением по длине волны (CWDM).Разработанный расширитель с блоком OLT позволяет им подключать до 512 клиентских устройств, но были необходимы изменения в процессе активации блоков ONU в соответствии с рекомендацией ITU-T [3]. В статье [34] также рассматривается вопрос безопасности при использовании массивов ПЛИС. Авторы создали алгоритм шифрования Advanced encryption Standard (AES) для аппаратного шифрования передачи с использованием карты FPGA. В рамках проекта Fabulous EU Strep авторы занимались моделированием передачи трафика и его цифровой обработкой с использованием алгоритмов на массивах ПЛИС [35].
Ранее упомянутые работы, посвященные обработке данных с карт FPGA, в первую очередь направлены на повышение качества работы пассивных оптических сетей или безопасности с точки зрения третьих лиц, например, от подслушивания. Основное внимание в наших исследованиях уделяется анализу самой коммуникации на предмет нежелательных процессов, которые не определены в рекомендациях ITU-T для сетей GPON. В настоящее время на рынке предлагается множество устройств разных производителей, несовместимых друг с другом из-за различных реализаций дополнительных значений или спецификаций в их рекомендациях.Взаимная несовместимость и использование оборудования одного производителя в одной сети может быть скрытой угрозой утечки конфиденциальных данных. Это исследование должно позволить убедиться, что передаваемые данные соответствуют рекомендациям ITU-T.
3. Предварительные условия
Наш тестовый сценарий был разработан с учетом требований для захвата трафика из пассивных оптических сетей. Полная принципиальная схема топологии используемой в настоящее время оптической сети показана на рисунке 1.Модуль FPGA, разработанный нашим партнером, подключен к пассивной оптической сети, которая захватывает передаваемые биты в нисходящем направлении, то есть от блока OLT к блоку ONU [36]. Захваченные данные повторно собираются в кадры более высокого уровня и сохраняются в свернутом виде. В зависимости от используемой рекомендации необходимо выполнить оптимальное проектирование структуры данных для максимальной скорости записи данных в хранилище. Вторая, но менее важная операция — это оптимизация вывода для будущего чтения и последующей обработки данных.Карта FPGA (названная Cecilia) специально разработана для обработки и передачи потоков данных от интерфейсов GPON и Ethernet со скоростью передачи данных до 100 Гбит. Карта оснащена ПЛИС среднего класса Xilinx Kintex UltraScale + — XCKU11 / 15P-2FFVE1517. ПЛИС содержит 20 пар приемопередатчиков Gigabit Transceiver Y (GTY), работающих со скоростью до 28,21 Гбит / с, и 32 пары приемопередатчиков Gigabit Transceiver H (GTH) с максимально достижимой скоростью передачи данных 16,375 Гбит / с [37]. На рисунке 2 изображена блок-схема, показывающая конфигурацию карты, а на рисунке 3 показаны основные периферийные устройства.
Это программное обеспечение для анализа использует один приемопередатчик GTH, подключенный к отсекам с малым форм-фактором (SFP +). Одна клетка используется для восходящего потока, а вторая — для нисходящего мониторинга и захвата потока. Захваченные данные передаются непосредственно в основную память главного компьютера с помощью интерфейса Express Interconnect (PCIe) периферийных компонентов. Из-за низкой скорости потока PCIe может быть настроен как интерфейс x4 для экономии ресурсов FPGA и снижения энергопотребления.
Реализация встроенного ПО разделена на три блока.Первый блок захватывает данные из нисходящих и восходящих каналов и предоставляет необработанные данные блоку мониторинга, обрабатывающему отображение ONU и генерацию сброса восходящего потока. Блок захвата нисходящего потока передискретизирует входной поток в пять раз и восстанавливает входящие данные в цифровом виде.
Данные с отметкой времени отправляются через подсистему PCIe в основную память хоста компьютера. Использование логики составляет 9,5% от устройства XCKU11P без каких-либо специальных методов оптимизации. Дизайн включает функции поддержки отладки, занимающие более 50% всего приложения.
Как правило, приложения этого типа могут обрабатываться специализированными интегральными схемами (ASIC) или сетевыми процессорами. FPGA более гибкая и дает нам высокий уровень свободы в разработке новых методов и идей мониторинга.
Карта Cecilia допускает два режима подключения. Предварительная проверка в первом режиме (PV) может использоваться как автономное решение, и оно подключается к серверу, обрабатывающему данные, через порт Ethernet 10 гигабит. Второй вариант — использовать карту в качестве серверного решения, если она вставлена в слот PCIe сервера, на котором запущено управляющее программное обеспечение.Во время тестирования карты FPGA использовалось автономное соединение. Вся концепция сбора данных состоит из четырех уровней. Первый и в то же время самый нижний уровень — это сама карта FPGA, которая отправляет через интерфейс Ethernet на сервер, где они фиксируются модулем прослушивания. Перехваченные данные обрабатываются на уровне модуля приложения путем анализа программного обеспечения, написанного на языке программирования C #, что позволяет хранить данные в репозитории для кадров GPON. Сохраненные данные готовы к обработке или могут быть просмотрены с помощью веб-интерфейса, написанного на языке программирования Python [36,38,39].Наше решение не включает шаг по созданию COM-вызываемой оболочки и вызова с использованием компонентной объектной модели Python / связывания и встраивания объектов (COM / OLE) с точки зрения сложности. Во время тестов пассивная оптическая сеть на основе ITU-T G Использовалась рекомендация .984 GPON, которая обеспечивает скорость передачи в нисходящем направлении 2,488 Гбит / с [8]. Общее количество кадров GEM в секунду очень трудно оценить, потому что трудно оценить правильное количество кадров с соответствующими данными.Однако определить нижний предел относительно легко. Фрейм GEM может нести максимум 4095 байт данных, и поэтому можно ожидать минимум 76 000 фреймов GEM в секунду. Предполагая, что один кадр GEM несет половину максимального размера, хранилище должно обрабатывать дважды, то есть 152 тысячи кадров GEM в секунду. Все передаваемые кадры GEM инкапсулируются как пользовательские данные в 8000 кадров GPON.
4. Сценарии тестирования
Первые тесты хранилища данных были выполнены с использованием языка структурированных запросов Microsoft (MS SQL).MS SQL — это система баз данных, предназначенная для большого объема данных, и подходящая конструкция может разделить данные на таблицы, чтобы избежать дублирования записей [38,39,40]. Лучшие результаты были получены при использовании системы базы данных документов MongoDB. Преимущества этой системы включают собственное хранение данных в формате объектной нотации JavaScript (JSON), который более выгоден не только для более простой и быстрой записи в базу данных, но и для скорости чтения, которая часто выше, чем для базы данных MS SQL. Вторым преимуществом использования базы данных Mongo было устранение проблемного преобразования данных, которое в предыдущем случае приводило к потере до 90 процентов измененных кадров.База данных Mongo поддерживается многими языками программирования, включая Python и C #, с которыми мы проводили тестирование записи. В классе MongoRepository реализованы методы для тестирования всех тестируемых сценариев, как показано на диаграмме унифицированного языка моделирования (UML) на рисунке 4. Этот класс используется в качестве общей модели и для кадров GEM, кадров GPON, карт полосы пропускания (BWmaps), GemRepository , GtcRepository и BwMapRepository. Каждый класс представляет одну коллекцию в базе данных Mongo. Данные не были намеренно разделены на более мелкие коллекции не только из-за возможного замедления скорости записи, но и из-за сложности логики, которая вернула бы данные в конечные кадры.Диаграмма UML — это только общий дизайн. Индивидуальное именование методов на диаграмме UML адаптировано к соглашениям об именах используемого языка программирования.
Отдельные фреймы хранятся как документы базы данных Mongo и в целом образуют коллекцию. Информация о наименьшей единице кадра GPON хранится в отдельных документах, то есть в заголовке GPON без поля BWmap, поле BWmap и всех кадрах GEM, переданных в теле кадра GPON. Данные хранятся в формате двоичной записи объектов javascript (BSON), который удобен для дальнейшей обработки.Предлагаемая структура в базе данных Mongo позволяет хранить данные в несогласованной или нестандартной форме относительно реляционных баз данных, что может быть особенно полезно при хранении неопределенного трафика по сравнению с рекомендацией G.984.
Чтобы добиться наиболее реалистичного моделирования реальной работы, каждая коллекция (GTC, GEM, BWmap) в базе данных была написана для каждого сценария. Документы GTC и карты пропускной способности связаны прямой ссылкой (1: 1), в то время как между документами GTC и GEM предлагается несколько ссылок (1: N).Из вышесказанного ясно, что GEM документов будет во много раз больше, и поэтому скорость написания будет ограничена написанием документов GEM.
Набор тестовых данных одинаков для обоих языков и основан на данных, фактически записанных картой FPGA. Чтобы сделать операцию единообразной во время теста и иметь возможность реалистично сравнивать результаты между отдельными сценариями тестирования, из реальной операции выбирается один кадр GPON. Эта структура GPON периодически создается сценарием на заданном языке и отправляется для хранения в базе данных.
Сценарии тестирования были запущены на компьютерной станции с такой же конфигурацией, как показано в Таблице 1.
4.1. Запись последовательных данных
Метод последовательной записи — это способ последовательной записи отдельных данных. Из-за предложенной структуры базы данных Mongo это способ, которым заголовок GPON кадра записывается первым, включая оба поля индикатора длины полезной нагрузки (Plend), но без поля BWmap. После записи заголовка записывается поле BWmap и, наконец, документ, содержащий фреймы GEM.
4.2. Массовая (пакетная) запись данных
Есть два способа протестировать пакетную регистрацию. Как и в предыдущем случае, первым записывается заголовок GPON кадра без поля BWmap. Остальные части кадра GPON хранятся в поле записывающего приложения и связаны с ключом документа конкретного кадра GPON, который был получен после записи заголовка конкретного кадра GPON в базу данных Mongo. В репозитории хранятся два пакета: первый — с полями BWmap, а второй — с отдельными кадрами GEM.
Второй способ написания очень похож. Принцип записи тот же, отличается только количеством данных, которые записываются в пакете. В отличие от предыдущего метода, где все поля BWmap и кадры GEM были записаны одновременно для всего пакета кадров GPON, запись всегда связана с одним кадром GPON.
4.3. Асинхронный метод записи
Асинхронный метод записи основан на записи после предыдущего метода, то есть после кадров GTC. В этом тесте упор делается на параллелизм.В отличие от предыдущих методов, каждая запись ожидала своего результата, в то время как асинхронная запись ожидала результата в конце теста. Лучшие результаты должны быть получены при использовании асинхронного кода. Принцип записи показан на рисунке 5.
4.4. Асинхронная массовая запись с параллельной генерацией
Этот тестовый сценарий снова является модификацией предыдущего сценария. Единственная разница в том, когда записываются поля BWmap и кадры GEM. В предыдущем сценарии сохранялся заголовок GTC, когда возвращался уникальный ключ документа, затем создавались заголовок GEM кадра и поле BWmap, которые затем сохранялись асинхронно.В этом сценарии распараллеливание уже достигается при сохранении кадра GPON. В ожидании получения ключа GTC документа создается поле кадра BWmap и GEM. Пока ключ добавляется ко вторым сгенерированным данным, процесс генерации еще одного кадра GPON уже запущен. Подробная последовательность операций показана на рисунке 6.
5. Результаты
Скорость последовательной записи для Python варьировалась от примерно 2100 до 2900 документов GEM в секунду. В большинстве случаев C # обеспечивает более высокую скорость записи от 1500 до 4100 документов в секунду.Зависимость скорости записи от количества документов GEM можно увидеть на рисунке 7. Последовательная запись не представляется целесообразной, поскольку ее скорость во много раз меньше требуемого минимума. Скорость массовой записи варьировалась от 6000 до 32 000 заголовков GEM на каждый. в секунду для Python и примерно от 8500 до 97 000 заголовков GEM в секунду для C #. Как видно из рисунка 7, массовая запись всех документов GEM выполняется быстрее для меньшего количества GEM. При более чем 250 GEM разница в производительности начинает уменьшаться и практически равна нулю для 800 элементов.
Скорость массовой записи варьировалась от 6000 до 32 000 заголовков GEM в секунду для Python и примерно от 10 000 до 325 000 заголовков GEM в секунду для C #. Асинхронное хранилище в Python почти не дает ускорения по сравнению с массовой записью. Тестирование производительности на C # показывает, что асинхронный доступ не подходит для небольшого количества заголовков GEM (до 50), где скорость записи ниже, чем для массовой записи. Однако при больших количествах наблюдается значительное увеличение производительности, при этом минимальная и ожидаемая скорости записи достигаются в обоих сценариях.Гибридное решение (предварительно скомпилированный пакет C #) может решить проблему.
Полученные результаты, на которых основаны приведенные выше графики, также представлены в таблице 2. Полное тестирование отличалось в зависимости от изменения количества кадров GEM, инкапсулированных в кадры GPON. Во время тестирования результаты были измерены для 10, 50, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800 кадров GEM, инкапсулированных в кадры GPON. Из-за большого количества измеренных значений в таблице была указана только часть из них.
6. Обсуждение
Результаты этой работы основаны на предыдущих экспериментах с базой данных MS SQL, описанных в публикациях [38,39,40]. Основным требованием для будущей работы было максимально оптимизировать скорость записи, а также обеспечить легкий сбор данных, который может не соответствовать рекомендациям G.984. Исходя из этих требований, была выбрана система базы данных Mongo и была проведена серия экспериментов для записи в базу данных. Поскольку это высокие скорости передачи данных, мы рассматриваем работу с данными как область больших данных.Проведенные эксперименты должны были показать, можно ли достичь минимальной скорости записи с выбранной областью. В ходе экспериментов использовались два языка программирования. Язык программирования Python был выбран в качестве среды для быстрой разработки приложений и языка, который будет использоваться для будущей обработки, например, с использованием анализа в TensorFlow. Второй язык программирования, используемый для реализации тестовых сценариев, — C #. Программа синтаксического анализа, описанная в публикации [38], реализована на этом языке программирования.После первоначального изучения возможностей записи стало совершенно ясно, что последовательная запись совершенно не подходит для описанной скорости передачи данных, но это было упомянуто для интереса. Целью установленных тестов было максимально распараллелить запись данных в базу данных и таким образом достичь максимальной скорости записи. Из полученных значений в Таблице 2 видно, что язык программирования Python очень медленный и поэтому не подходит для очень быстрых операций. Во время тестов с языком программирования C # было показано, что может быть достигнута достаточная скорость для достаточно быстрой записи данных с нулевой частотой кадров GPON.
Предлагаемые эксперименты направлены на демонстрацию возможности записи данных из пассивных оптических сетей на основе стандарта G.984 GPON, которые в настоящее время все еще используются в Европе. Благодаря новым типам пассивных оптических сетей (например, XG-PON) эти тесты могут использоваться для проверки того, преобразуются ли входные кадры GPON в кадры XG-PON. При переходе на новый тип пассивных оптических сетей ограничения скорости как языка программирования, так и самого хранилища данных, вероятно, будут достигнуты, и потребуется отрегулировать весь принцип хранения кадров.
7. Выводы
В этом документе кратко излагается проблема записи трафика из пассивной оптической сети в репозиторий, построенный на основе популярной базы данных документов Mongo. Основная цель этой работы — выбрать подходящий способ хранения данных в репозитории. На основании проведенного тестирования можно использовать базу данных Mongo для хранения такого большого количества данных, но даже в этом случае достигаются значения на пределе требуемых стандартов. Если бы мы хотели применить современные методы для хранения трафика из более быстрых сетей (например, XG-PON), необходимо было бы использовать другие технологии, такие как Apache Kafka.Сохраненные данные также могут обрабатываться тестируемым языком Python, поскольку больше нет элемента, ограничивающего скорость. Данные, хранящиеся в репозитории, будут использоваться для последующего анализа операции, например, с использованием искусственного интеллекта.
Дальнейшая работа будет сосредоточена на анализе хранимых данных, разработке методов анализа трафика и модификации представленного решения для использования в пассивных оптических сетях с более высокой передачей данных. Помимо возможности использования других технологий, скорость обработки может быть увеличена путем изменения конфигурации компьютера.Многопроцессорность может использоваться для увеличения распараллеливания вычислительных операций для достижения лучших результатов.
Второй вариант — увеличить количество твердотельных накопителей (SSD) и создать рейд-массив. Еще одно направление этой работы может быть сосредоточено на производительности предварительной обработки данных непосредственно на плате FPGA. Который после соответствующего рассмотрения может фильтровать, игнорировать или удалять ненужные данные. Например, можно игнорировать одни и те же повторяющиеся поля физической синхронизации (Psync).Они указывают только на начало кадра GPON.
Последний вариант для достижения лучших результатов записи, который также может быть большой проблемой, — это отправить данные прямо в базу данных Mongo с карты FPGA. Нейронные сети с искусственным интеллектом кажутся подходящими методами для анализа.
Вклад авторов
Концептуализация, M.H. и В.О .; Data curation M.H., T.H. и P.M .; Приобретение финансирования T.H. и В.О .; Расследование M.H., T.H., V.O. и P.M .; Методология, М.Х., Т.Х., В.О., П.М. и С.В. Программное обеспечение, M.H. и В. Валидация, T.H. и после полудня; Ресурсы T.H. и В.О .; Программное обеспечение M.H., T.H., P.M. и A.T .; Валидация M.H., T.H., V.O., P.M., A.T. и S.V .; Письмо — оригинальный черновик M.H., T.H., V.O., P.M., A.T. и S.V .; Написание — просмотр и редактирование M.H., T.H., V.O., P.M., A.T. и S.V. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.
Финансирование
Исследование, описанное в этом документе, было профинансировано за счет гранта Министерства внутренних дел Чешской Республики, Программа исследований в области безопасности, VI20192022135, PID VI3VS / 746 для «Глубокого аппаратного обнаружения сетевого трафика в пассивном режиме следующего поколения. оптическая сеть в критических инфраструктурах ».
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Сокращения
В этой рукописи используются следующие сокращения:
Модель центрального процессора 9030 903 GP Encapsulation3 Жесткий диск
ISP распределительная сеть 903 9013 9013 903 903 90312 903 привод
AES Расширенный стандарт шифрования
AON Активная оптическая сеть
ASIC
BSON Двоичный JSON
BWmap Карта пропускной способности
C-RAN Облачная сеть радиодоступа
COM Компонентный объект модели ЦП
CWDM Мультиплексирование с грубым разделением по длине волны
DBA Алгоритм динамической ширины полосы
FPGA Программируемая пользователем вентильная матрица
GEM GP Гигабитная пассивная оптическая сеть
GTC Конвергенция передачи GPON
GTH Гигабитный приемопередатчик H
GTY Гигабитный приемопередатчик Провайдер интернет-услуг
ITU-T Секция телекоммуникаций International Telecommunication Unit
JSON Нотация объектов JavaScript
MS SQL Язык структурированных запросов Microsoft
OLE Связывание и внедрение объектов
ONU Оптический сетевой модуль
OLT Терминация оптической линии
PCIe Peripheral Express
Plend Индикатор длины полезной нагрузки
PON Пассивная оптическая сеть
Psync Физическая синхронизация
PV
RAM Оперативная память
RMS Планирование сообщений отчета
SDN Программно определяемая сеть
SFP Малый форм-фактор SSD3
TDM Мультиплексор с временным разделением
UML Унифицированный язык моделирования
XG-PON Пассивная оптическая сеть с поддержкой 10 Гбит / с
XG-PON
XG симметричный пассивный оптический n etwork
Ссылки
Singh, J.; Гарг, А. Оптимальные решения интегрированных оптических и беспроводных приложений с использованием технологий GPON-RoF. В материалах 3-й Международной конференции по электронике, связи и аэрокосмическим технологиям (ICECA), Коимбатур, Индия, 12–14 июня 2019 г .; С. 526–531. [Google Scholar]
Hood, D .; Тройер, Э. Гигабитные пассивные оптические сети; Wiley: Hoboken, NJ, USA, 2011. [Google Scholar]
Международный союз электросвязи. G.984.3 Гигабитные пассивные оптические сети (G-PON): Спецификация уровня конвергенции передачи, 1-е изд.; Международный союз электросвязи: Женева, Швейцария, 2014 г. [Google Scholar]
Hantoro, G.D .; Вибисоно, Г. Анализ производительности GPON для транспортных решений 5G. В материалах конференции IEEE Region 10 2018 г., остров Чеджу, Корея, 28–31 октября 2018 г .; С. 1544–1547. [Google Scholar]
Zin, A.M .; Idrus, S.M .; Ismail, N.A .; Рамли, А .; Батт, Р.А. Оценка энергоэффективности XG-PON для устойчивой зеленой инфраструктуры связи. В материалах симпозиума по исследованиям в области электромагнетизма 2018 г. (PIERS-Toyama), Тояма, Япония, 1–4 августа 2018 г .; стр.950–955. [Google Scholar]
Международный союз электросвязи. G.984.2 Гигабитные пассивные оптические сети (G-PON): Спецификация уровня, зависящего от физической среды (PMD), 1-е изд .; Международный союз электросвязи: Женева, Швейцария, 2003 г. [Google Scholar]
Международный союз электросвязи. G.987.1: Пассивные оптические сети с пропускной способностью 10 Гбит / с (XG-PON): Общие требования, 1-е изд .; Международный союз электросвязи: Женева, Швейцария, 2016 г. [Google Scholar]
Cale, I.; Салихович, А .; Ивекович, М. Гигабитная пассивная оптическая сеть — GPON. В материалах 29-й Международной конференции 2007 г. по интерфейсам информационных технологий, Цавтат, Хорватия, 25–28 июня 2007 г .; С. 679–684. [Google Scholar]
Международный союз электросвязи. G.984.1: Гигабитные пассивные оптические сети (GPON): Общие характеристики, 1-е изд .; Международный союз электросвязи: Женева, Швейцария, 2008 г. [Google Scholar]
Menoutis, G .; Foteas, A .; Лиакопулос, Н.; Георгис, G .; Reisis, D .; Синнефакис, Г. Организация конфигурируемой архитектуры передатчика для сетевых элементов XG-PON OLT / ONU / ONT. В материалах Международной конференции IEEE по электронике, схемам и системам (ICECS) 2015 г., Каир, Египет, 6–9 декабря 2015 г .; С. 673–676. [Google Scholar]
Pachnicke, S .; Eiselt, M.H .; Grobe, K .; Эльберс, Дж. Границы оптических сетей доступа. В материалах Международной конференции по проектированию и моделированию оптических сетей (ONDM) 2015 г., Пиза, Италия, 11–14 мая 2015 г .; стр.12–15. [Google Scholar]
Mikaeil, A .; Hu, W .; Hussain, S .; Султан, А. Мобильный передний канал XGS-PON с низкой задержкой на основе оценки трафика для C-RAN для малых сот на основе нейронной сети с адаптивным обучением. Прил. Sci. 2018 , 8, 1097. [Google Scholar] [CrossRef]
Mercian, A .; McGarry, M.P .; Рейсслейн, М. Влияние планирования сообщений отчета (RMS) в 1G / 10G EPON и GPON. Опт. Выключатель. Netw. 2014 , 12, 1–13. [Google Scholar] [CrossRef]
Sales, V.; Segarra, J .; Прат, Дж. Эффективное динамическое распределение полосы пропускания для систем дальнего действия GPON. Опт. Выключатель. Netw. 2014 , 14, 69–77. [Google Scholar] [CrossRef]
Wang, Y .; Zhu, Z .; Wang, L .; Бай, Дж. Новое предложение системы оцифровки данных зондирования с оптоволоконной решеткой, ориентированной на GPON, для сети дистанционного зондирования. Опт. Commun. 2016 , 366, 1–7. [Google Scholar] [CrossRef]
Das, S .; Руффини, М. Схема подключения с переменной скоростью для облачных сетей радиодоступа.J. Light. Technol. 2019 , 37, 3153–3165. [Google Scholar] [CrossRef]
Talli, G .; Slyne, F .; Porto, S .; Кэри, Д .; Brandonisio, N .; Naughton, A .; Ossieur, P .; McGettrick, S .; Blumm, C .; Руффини, М .; и другие. SDN поддерживает динамически реконфигурируемую архитектуру оптического доступа большой емкости для конвергентных услуг. J. Light. Technol. 2017 , 35, 550–560. [Google Scholar] [CrossRef]
Kosmatos, E .; Uzunidis, D .; Matrakidis, C .; Ставдас, А .; Horlitz, S .; Пфайффер, Т.; Лорд А. Построение действительно динамической сети метро без фильтров путем повторного использования плоскости данных коммерческой PON и новой плоскости управления с поддержкой SDN. J. Light. Technol. 2019 , 37, 6033–6039. [Google Scholar] [CrossRef]
Yeh, C.H .; Чоу, C.W .; Ян, M.H .; Сюй, Д.З. Гибкая и надежная нисходящая архитектура TWDM-PON с OFDM 40 Гбит / с. IEEE Photonics J. 2015 , 7, 1–9. [Google Scholar] [CrossRef]
Pakpahan, A.F .; Hwang, I.S .; Никукар, А. Экономия энергии OLT с помощью программно-определяемого динамического выделения ресурсов в TWDM-PON.J. Opt. Commun. Netw. 2017 , 9, 1019–1029. [Google Scholar] [CrossRef]
McGettrick, S .; Slyne, F .; Kitsuwan, N .; Payne, D.B .; Руффини, М. Экспериментальная сквозная демонстрация совместного использования Н. Дж. Света. Technol. 2016 , 34, 4205–4213. [Google Scholar] [CrossRef]
Yin, S .; Shen, T.S .; Bi, Y .; Jin, J .; Ояма, Т .; Казовский, Л. Новая квазипассивная, программно определяемая и энергоэффективная оптическая сеть доступа для адаптивной передачи потока внутри PON. Дж.Свет. Technol. 2015 , 33, 4536–4546. [Google Scholar] [CrossRef]
Quadri, C .; Premoli, M .; Ceselli, A .; Gaito, S .; Росси, Г. Оптимальный план назначения в сегментированных транспортных сетях. IEEE Access 2020 , 8, 68983–69002. [Google Scholar] [CrossRef]
Mustak, M.S .; Hossen, M .; Саха, С. Алгоритм распределения полосы пропускания на основе веса для улучшения QoS в PON с несколькими OLT в нисходящем направлении. В материалах 5-й Международной конференции по достижениям в области электротехники (ICAEE), Дакка, Бангладеш, 26–28 сентября 2019 г .; стр.663–667. [Google Scholar]
Hossen, M .; Ханава, М. Алгоритм динамического распределения полосы пропускания с надлежащим управлением защитным временем в гибридных сетях FTTH и беспроводных сенсорных сетях с несколькими OLT на основе PON. J. Opt. Commun. Netw. 2013 , 5, 802–812. [Google Scholar] [CrossRef]
Liu, Z .; Gan, C .; Xie, W .; Yan, Y .; Цяо, Х. Алгоритм освобождения и распределения полосы пропускания для нисходящего канала в PON с несколькими OLT. IET Commun. 2018 , 12, 824–831. [Google Scholar] [CrossRef]
Peng, Z.; Рэдклифф, П. Моделирование и имитация экспериментальной платформы пассивной оптической сети Ethernet (EPON) на основе OPNET Modeler. В материалах 3-й Международной конференции IEEE по коммуникационному программному обеспечению и сетям, Сиань, Китай, 27–29 мая 2011 г .; С. 99–104. [Google Scholar] [CrossRef]
Wu, X .; Brown, K .; Sreenan, C .; Alvarez, P .; Руффини, М .; Marchetti, N .; Payne, D .; Дойл, Л. Модуль XG-PON для сетевого симулятора NS-3. В материалах Шестой Международной конференции по инструментам и методам моделирования, Канны, Франция, 5–7 марта 2013 г .; стр.195–202. [Google Scholar] [CrossRef]
Nakayama, Y .; Ясунага Р. Модуль ITU TWDM-PON для нс-3. Wirel. Netw. 2020 , 1, 1–12. [Google Scholar] [CrossRef]
Horvath, T .; Munster, P .; Юрчик, М .; Koci, L .; Филька, М. Измерение времени и моделирование процесса активации в сетях GPON. Опт. Прил. 2015 , 45, 1–14. [Google Scholar] [CrossRef]
Horvath, T .; Krkos, R .; Дубравец, Л. Глубокий анализ данных в гигабитных пассивных оптических сетях. Опт.Прил. 2017 , 47, 157–170. [Google Scholar] [CrossRef]
Meng, L .; Peng, H .; Цзэн Дж. Аппаратная платформа системы GPON ONU, разработанной на основе FPGA. CN101365250A, 8 декабря 2010 г. Доступно в Интернете: https://patents.google.com/patent/CN101365250A/en (по состоянию на 14 октября 2020 г.).
Doo, K.-H .; Lee, S.-S .; Ким, W.-W. Разработка усовершенствованного удлинителя GPON с большим радиусом действия с использованием FPGA. В материалах дайджеста 9-й Международной конференции по оптическому Интернету (COIN 2010), Чеджу, Корея, 11–14 июля 2010 г .; стр.1–3. [Google Scholar]
Vinh, T.Q .; Park, J.-H .; Kim, Y.-C .; Ким, К.-О. Реализация модуля безопасности 30 Гбит / с на ПЛИС для систем GPON. В материалах 8-й Международной конференции IEEE по компьютерным и информационным технологиям, Сидней, Австралия, 8–11 июля 2008 г .; С. 868–872. [Google Scholar]
Straullu, S .; Savio, P .; Nespola, A .; Chang, J .; Ферреро, В .; Gaudino, R .; Абрате, С. Демонстрация восходящего потока WDM + FDMA PON и реализация в реальном времени на платформе FPGA. В трудах Европейской конференции по оптической связи (ECOC) 2015 г., Валенсия, Испания, 27 сентября — 1 октября 2015 г .; стр.1–3. [Google Scholar]
Oujezsky, V .; Хорват, Т .; Юрчик, М .; Скорпил, В .; Холик, М .; Квас, М. Сетевая карта Fpga и система анализа кадров GPON на оптическом уровне. В материалах 42-й Международной конференции по телекоммуникациям и обработке сигналов (TSP) 2019 г., Будапешт, Венгрия, 1–3 июля 2019 г .; С. 19–23. [Google Scholar]
Дизайн DFC. lCecilie — модуль xPON. Доступно в Интернете: https://www.dfcdesign.cz/en/cecilie-xpon-module (доступ 14 октября 2020 г.).
Юрчик, М.; Хорват, Т .; Уежский, В .; Скорпил, В .; Холик М. Парсер GPON для анализа баз данных. В материалах 42-й Международной конференции по телекоммуникациям и обработке сигналов (TSP) 2019 г., Будапешт, Венгрия, 1–3 июля 2019 г .; С. 347–350. [Google Scholar] [CrossRef]
Horvath, T .; Юрчик, М .; Уежский, В .; Скорпил, В. Анализатор GPON — Модуль парсера кадров. В материалах 42-й Международной конференции по телекоммуникациям и обработке сигналов (TSP) 2019 г., Будапешт, Венгрия, 1–3 июля 2019 г .; стр.748–752. [Google Scholar] [CrossRef]
Holik, M .; Хорват, Т .; Уежский, В. Приложение для анализа кадров GPON. Электроника 2019 , 8, 700. [Google Scholar] [CrossRef]
Рисунок 1. Схема нашей топологии измерения.
Рисунок 1. Схема нашей топологии измерения.
Рисунок 2. Блок-схема разработанной карты программируемой вентильной матрицы (ПЛИС).
Рисунок 2. Блок-схема разработанной карты программируемой вентильной матрицы (ПЛИС).
Рисунок 3. Внутренняя конфигурация карты Cecilia.
Рисунок 3. Внутренняя конфигурация карты Cecilia.
Рисунок 4. Диаграмма UML — MongoRepository.
Рисунок 4. Диаграмма UML — MongoRepository.
Рисунок 5. Асинхронный метод записи.
Рисунок 5. Асинхронный метод записи.
Рисунок 6. Асинхронная массовая запись с параллельной генерацией.
Рисунок 6. Асинхронная массовая запись с параллельной генерацией.
Рисунок 7. График зависимости скорости письма от используемой техники письма.
Рисунок 7. График зависимости скорости письма от используемой техники письма.
Таблица 1. Аппаратное обеспечение, используемое для тестирования.
Таблица 1. Аппаратное обеспечение, используемое для тестирования.
ГБ
Компонент Заголовок Ключевые параметры
ЦП AMD Ryzen 7 2700X 3,2 ГГц, 8 физических ядер
ОЗУ ГБ DDR4 3333 МГц
HDD M.2 SSD WD SN500 Запись 1450 МБ / с
Таблица 2. Достиг результатов написания тестов.
Таблица 2. Достигнуты результатов от написания тестов.
9123 9011 9030 # 9128 9123 9011 930 # 9128
GEM в GTC 10 100 200 300 400 500 600 700 800
4131 4206 4114 4121 4211 4102 4163
C # –batch все 25,707 7 1 9011 25,707 7
0 97,943 97,312 C # — партия GTC 15,456 104,167 149,925 171,821 185,529 190,54912 185,529 190,54912 185,529 190,54912111112 8681 53,135 69,881 84,507 86,003 92920 92061 95720 96165 C # -parallel генерации 10905 212314 275482 313152 325468 314861 313972 316170 312744 Python – серийный 2182 2632 2693 2842 2883 2940 2747 2844 2919312 Python3 912 912 912 912 912 9011 все 9011 28,198 28,557 28,341 29,254 29,617 29,168 Python — партия GTC 6751 22,655312312312 22,6553 26,188
22,6553 26,18855 29,439 Python –Асинхронный GTC 6278 22,915 28,893 29,943 31,052 30,612 32,316 32,466 32,784 32,784 93011 92011 93011 29,022 30,257 31,028 24,946 25,959
Примечания издателя: MDPI остается нейтральным в отношении карт и судебных исков.

© 2020 Авторы. Лицензиат MDPI, Базель, Швейцария. Эта статья представляет собой статью в открытом доступе, распространяемую в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution (CC BY) (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).
Услуги по проектированию и установке GPON — PON Projects
Кроме того, эта технология основана на механизме доступа точка-множество точек, который использует одну оптоволоконную сеть для обслуживания нескольких клиентов. Это также обеспечивает низкую задержку и увеличивает масштабируемость при передаче данных.
Ожидается, что сегмент услуг GPON будет расти со среднегодовым темпом роста почти на 15% с 2020 по 2026 год. Спрос на управляемые услуги GPON среди существующих предприятий значительно вырос.
Компании сосредоточены на оптимизации производительности сети и повышении операционной эффективности. Поставщики управляемых услуг обеспечивают управление оптической сетью, качество обслуживания и удаленный мониторинг.
Решения
GPON также помогают компаниям повысить производительность и улучшить доступность услуг.Сегмент приложений мобильной транспортной сети на рынке технологий GPON в ближайшие годы будет расти в геометрической прогрессии.
Растущая потребность в улучшении качества обслуживания и сокращении операционных расходов на приложения для транспортных сетей мобильной связи в телекоммуникационных компаниях будет поддерживать рост сегмента. Кроме того, телекоммуникационные предприятия внедряют сети XGS-PON, чтобы снизить капитальные затраты, необходимые для транспортного оборудования, в условиях жесткой ценовой конкуренции.
Прогнозируется, что технологический сегмент 10-гигабитных симметричных (XGS) PON значительно вырастет в течение прогнозируемого периода времени при CAGR более 15%.
Крупные компании внедряют технологию XGS-PON для решения проблем, связанных с затратами и производительностью. Эта технология помогает компаниям использовать уникальную универсальную оптоволоконную сеть для предоставления множества услуг с двухскоростной передачей.
Это помогает предприятиям избавиться от необходимости развертывать несколько оптоволоконных соединений и снизить эксплуатационные расходы. Внедрение технологий GPON в жилом сегменте значительно увеличивается и к 2026 году будет составлять более 60%.
Операторы связи используют технологию XGS-PON в единой пассивной оптической сетевой инфраструктуре для предоставления высокоскоростных услуг широкополосного доступа в домашних условиях. Кроме того, ожидается, что рост спроса на услуги Triple-Play, которые включают в себя услуги видео, голоса и данных, повысит спрос на GPON в жилом сегменте.
Приведенная выше информация о GPON была впервые опубликована 24 июня 2020 г.
Автор: Global Market Insights, Inc.
Для дальнейшего чтения перейдите по следующим URL-ссылкам
https: // www.gminsights.com/roc/2954
Прогнозируемый рост рынка технологий GPON на уровне 13% до 2026 года: Global Market Insights, Inc. (prnewswire.com)
Арун Хегде
Корпоративные продажи, США
Global Market Insights, Inc.
Телефон: 1-302-846-7766
Бесплатный звонок: 1-888-689-0688
Электронная почта: [email protected]
IRJET-Запрошенная вами страница не найдена на нашем сайте
IRJET приглашает статьи из различных инженерных и технологических дисциплин, для выпуска 11 (ноябрь 2021 г.)
Отправить сейчас
IRJET Vol-8 Issue 11, Ноя 2021 г. Публикация продолжается…
Обзор статей
IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.
Проверить здесь
IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.
IRJET приглашает исследователей различных инженерных и технологических и научных дисциплин для Тома 8, выпуска 11 (ноябрь 2021 г.)
Отправить сейчас
IRJET Vol-8, выпуск 11, ноябрь 2021 г. Публикация продолжается…
Обзор статей
IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.
Проверить здесь
IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.
IRJET приглашает исследователей различных инженерных и технологических и научных дисциплин для Тома 8, выпуска 11 (ноябрь 2021 г.)
Отправить сейчас
IRJET Vol-8, выпуск 11, ноябрь 2021 г. Публикация продолжается…
Обзор статей
IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.
Проверить здесь
IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.
IRJET приглашает исследователей различных инженерных и технологических и научных дисциплин для Тома 8, выпуска 11 (ноябрь 2021 г.)
Отправить сейчас
IRJET Vol-8, выпуск 11, ноябрь 2021 г. Публикация продолжается…
Обзор статей
IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.
Проверить здесь
IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.
IRJET приглашает исследователей различных инженерных и технологических и научных дисциплин для Тома 8, выпуска 11 (ноябрь 2021 г.)
Отправить сейчас
IRJET Vol-8, выпуск 11, ноябрь 2021 г. Публикация продолжается…
Обзор статей
IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.
Проверить здесь
IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.
IRJET приглашает исследователей различных инженерных и технологических и научных дисциплин для Тома 8, выпуска 11 (ноябрь 2021 г.)
Отправить сейчас
IRJET Vol-8, выпуск 11, ноябрь 2021 г. Публикация продолжается…
Обзор статей
IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.
Проверить здесь
IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.
IRJET приглашает исследователей различных инженерных и технологических и научных дисциплин для Тома 8, выпуска 11 (ноябрь 2021 г.)
Отправить сейчас
IRJET Vol-8, выпуск 11, ноябрь 2021 г. Публикация продолжается…
Обзор статей
IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.
Проверить здесь
IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.
IRJET приглашает исследователей различных инженерных и технологических и научных дисциплин для Тома 8, выпуска 11 (ноябрь 2021 г.)
Отправить сейчас
IRJET Vol-8, выпуск 11, ноябрь 2021 г. Публикация продолжается…
Обзор статей
IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.
Проверить здесь
IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.
Архивы GPON — Технологический блог
Джефф Хейнен из SNL Kagan
После рекордного года, когда общий расчетный доход от комбинированной цифровой абонентской линии, или DSL, и оптоволокна до дома, или FTTH, сетевой инфраструктуры достиг 9 долларов.77 миллиардов во всем мире, 2017-2019 годы должны привести к замедлению роста расходов. Kagan, группа медиа-исследований в составе S&P Global Market Intelligence, прогнозирует спад, вызванный ожидаемым снижением расходов на 1G EPON и 2,5G гигабитные пассивные оптические сети (GPON), поскольку операторы ждут, когда 10-гигабитные технологии, включая XGS-PON, станут более широкими. доступный. Ожидается, что выручка от оборудования упадет до 9,43 млрд долларов в 2017 году, 8,98 млрд долларов в 2018 году и 8,80 млрд долларов в 2019 году, поскольку оптические линейные терминалы, или OLT, закупки для расширения сети замедляются, а цены на технологии текущего поколения продолжают снижаться.
Подавляющая часть доходов будет по-прежнему поступать из региона APAC, в частности Китая, где China Telecom Corp. Ltd., China Unicom и China Mobile извлекают выгоду из благоприятной нормативной политики, разработанной для сокращения затрат на строительство и установку FTTH, чтобы помочь достичь национального проникновения и средняя пропускная способность на цели пользователя. По нашим оценкам, из 95 миллионов оконечных устройств оптической сети FTTH или ONT, поставленных в 2016 году по всему Азиатско-Тихоокеанскому региону, 83,5 (80,1 миллиона) были отправлены в Китай.Мы ожидаем, что общий объем поставок ONT основным китайским операторам будет оставаться в диапазоне от 75 до 80 миллионов до 2020 года, поскольку операторы стремятся заменить устаревшие устройства более интегрированными шлюзами.
Расходы на оборудование FTTH в Северной Америке выросли на 30% в 2016 году, превысив 1,12 млрд долларов дохода от оборудования, что является первым для региона и бесспорным вызовом утверждению о том, что расходы на широкополосную связь в регионе снизились. Общие расходы в Северной Америке были обусловлены 2.Оборудование 5G GPON закупается у Verizon Communications Inc., AT&T Inc., Google Fiber Alphabet Inc. и у растущего числа операторов третьего уровня. Спрос на новое оборудование в основном обусловлен Verizon, который добавляет новых подписчиков FiOS и обновляет старые модели GPON ONT, и AT&T, которая продолжает расширять свою оптоволоконную сеть на базе GPON. Но другие операторы, включая CenturyLink Inc., Windstream Holdings Inc., Frontier Communications Corp. и Telephone and Data Systems Inc., продолжают переводить растущую долю своей сетевой площади на оптоволокно. Однако мы считаем, что некоторые из этих инициатив, в частности обновления FiOS от Verizon, замедлятся после пика в 2016 году, в результате чего выручка упадет до 1,07 млрд долларов в 2017 году и 999,4 млн долларов в 2018 году.
2.5G GPON остается технологией FTTH в глобальном масштабе, и операторы, включая Verizon, AT&T, China Telecom, China Mobile, China Unicom, Telefónica S.A. и многие другие, полагаются на эту технологию при развертывании FTTH в жилых помещениях.Мы ожидаем, что 2.5G GPON останется ведущей технологией до 2021 года, поскольку поставки ONT для поддержки роста числа подписчиков в существующих сетях остаются высокими, несмотря на увеличивающееся со временем развертывание технологий XGS-PON и NG-PON2.
Насыщение, ожидание 10G и акцент на 5G будут сдерживать рост выручки
Хотя 2016 год был успешным для выручки от оборудования FTTH, он, вероятно, станет пиком за весь период нашего прогнозирования. В 2017 году ожидается снижение выручки с 8 долларов.От 33 миллиардов до чуть менее 8 миллиардов долларов. Ожидается, что китайские операторы немного замедлят развертывание OLT после семи лет феноменального роста подряд. Их внимание будет уделяться не столько расширению новой сети FTTH, сколько продолжающемуся привлечению абонентов, что приведет к продолжению расходов на единицы ONT. Кроме того, три основных китайских оператора будут развертывать оборудование 10G EPON и 10G GPON в ожидании доступности оборудования XGS-PON. Основное внимание будет уделяться повышению пропускной способности в крупных мегаполисах, особенно среди абонентов, которые в настоящее время обслуживаются архитектурами «оптоволокно до здания» (FTTB) + локальная сеть (LAN), которые обычно достигают максимальной скорости нисходящего потока 10 Мбит / с.
В Северной Америке и Западной Европе развитие сети FTTH, измеряемое количеством поставленных новых портов OLT, замедлится после 2018 года, когда ожидается, что сочетание факторов приведет к снижению общего уровня инвестиций:
* Многие операторы достигли уровня насыщения в своих основных сетях FTTH. Как и Verizon, эти операторы будут воздерживаться от расширения территории и вместо этого сосредоточатся на защите абонентов в пределах своих существующих зон обслуживания. Конечным результатом будет сокращение отгрузок OLT и устойчивых поставок единиц ONT.
* Операторы будут ждать, пока варианты технологий PON 10G не станут более доступными и, следовательно, менее дорогими, особенно 10G EPON для кабельных операторов, XGS-PON, который обеспечивает симметричную пропускную способность 10 Гбит / с, и NGPON-2, который обеспечивает скорость передачи данных до 40 Гбит / с. симметричная пропускная способность.
* Наконец, операторы начнут переключать свои расходы на подготовку к будущим беспроводным сетям 5G. На ранних этапах построения сети 5G основное внимание будет уделено городским районам и будет полагаться на существующие оптоволоконные соединения для транспортных сетей.
Ожидается, что начиная с 2020 года общие расходы на оборудование FTTH снова увеличатся за счет увеличения поставок оборудования 10G EPON, XGS-PON и NGPON-2 для поддержки обновлений до сетей FTTH первого поколения, бизнес-услуг и транзита 5G. трафик беспроводной сети. К 2022 году мы ожидаем, что общие расходы на оборудование FTTH составят 8,32 миллиарда долларов, что почти равно пиковому уровню 2016 года.
В отличие от нашего октябрьского прогноза, мы теперь ожидаем, что XGS-PON станет ведущей технологией следующего поколения в течение нашего текущего прогнозного периода.Ранее мы ожидали, что NGPON-2, благодаря ожидаемому развертыванию в Verizon, China Telecom и других, станет ведущей технологией следующего поколения. Однако после бесед с поставщиками услуг, поставщиками оборудования и поставщиками компонентов мы не видим, чтобы оборудование NGPON-2, в котором используется дорогая настраиваемая оптика, широко использовалось для приложений FTTH до 2021 года и в последующий период.
В нашем предыдущем прогнозе мы ожидали, что мировая выручка от оборудования NGPON-2 в 2021 году составит 2 доллара.20 миллиардов. Теперь мы ожидаем, что в 2021 году он достигнет чуть более 1 миллиарда долларов, при этом большая часть доходов будет поступать от Verizon, поскольку он модернизирует свою сеть FiOS. К 2021 году частям сети Verizon FiOS будет более десяти лет. А с агрессивным развертыванием технологий DOCSIS 3.1 операторами кабельного телевидения Verizon будет вынужден перейти на NGPON-2, чтобы обеспечить преимущество в пропускной способности на следующее десятилетие. Кроме того, ожидается, что Verizon будет полагаться на способность NGPON-2 передавать несколько длин волн для поддержки транзитной передачи трафика мобильных данных от своих базовых станций 5G.Одно OLT NGPON-2 теоретически может разделить несколько длин волн для бытовых услуг, мобильной транспортной сети и бизнес-услуг.
В то время как Verizon, как ожидается, будет придерживаться своего плана по переходу на NGPON-2, большее количество операторов по всему миру выберет XGS-PON, начиная с конца 2017 года, но набирает обороты в 2019 году. XGS-PON использует фиксированную оптику. и длины волн, как и современные технологии GPON, но также обеспечивает возможность модернизации настраиваемой оптики для операторов, которые хотят перейти на NGPON-2 в будущем.
Многие операторы ставят 5-летнюю цель по предоставлению своим клиентам симметричных услуг 10 Гбит / с, что даст им преимущество перед конкурентами в области кабельного телевидения, которые, вероятно, застрянут в асимметричных услугах как минимум до 2020 года, когда станет доступно полнодуплексное оборудование DOCSIS 3.1. . XGS-PON дает им возможность предоставлять симметричные услуги 10 Гбит / с по уровням цен, которые в настоящее время составляют 4 цены на оборудование GPON 2,5 Гбит / с, в отличие от минимальных затрат на GPON 10 Гбит / с 2,5 Гбит / с, которые в настоящее время наблюдаются для оборудования NGPON-2.FTTH — это дорогое предложение, поскольку затраты на рабочую силу и эксплуатационные расходы обычно составляют 70% бюджета. Стоимость оборудования необходимо контролировать, чтобы обеспечить операторам сетей разумные сроки окупаемости. Прямо сейчас и как минимум в ближайшие два года оборудование NGPON-2 будет слишком дорого обходиться большинству операторов. Следовательно, растущий интерес к XGS-PON среди операторов, включая AT&T, China Telecom, и растущий список операторов уровня 2 и уровня 3 во всем мире.
Для операторов с развертыванием на базе 1G EPON, в частности Korea Telecom, доступа NTT DOCOMO в Японии, China Telecom и China Unicom, 10G EPON быстро становится предпочтительной технологией следующего поколения для предоставления как асимметричных, так и симметричных услуг 10 Гбит / с.Поставки оборудования 10G EPON и выручка продолжают расти, чему в настоящее время способствует компания China Telecom, которая находится в процессе модернизации части своих сетей 1G первого поколения, чтобы обеспечить большую пропускную способность для многоквартирных домов или MDU.
В долгосрочной перспективе кабельные операторы в Северной Америке и Западной Европе будут развертывать 10G EPON в развертываниях с нуля и, иногда, в ситуациях избыточного наращивания, а также для бизнес-услуг. Конечно, MSO будут в значительной степени полагаться на DOCSIS 3.1 для большей части своих домашних развертываний.Но 10G EPON также будет важной технологией для кабельных операторов для развертывания MDU и бизнес-услуг, особенно когда оптоволокно продвигается глубже в сеть, а удаленные узлы преобразуются в OLT.
Наши прогнозы выручки от оборудования для 10G EPON были почти удвоены, в основном из-за более высоких, чем ожидалось, уровней расходов, наблюдавшихся в 2016 году в Китае, а также из-за наших ожиданий, что все большее число кабельных операторов будет смешиваться с более высокой долей 10G. EPON для создания новых сетей FTTH.Altice USA, Inc. уже взяла на себя обязательство по полномасштабному построению сети FTTH по всей своей площади, что мы учли в наших прогнозах. Кроме того, мы ожидаем, что другие североамериканские MSO будут постепенно переходить на 10G EPON как для своих бизнес-сетей, так и для сетей доступа с нуля.
Расходы на VDSL и G.fast для поддержания рынка инфраструктуры DSL до 2019 года
Ожидается, что глобальные расходы операторов и интернет-провайдеров на оборудование DSL увеличатся на 1.4% в этом году, при этом ожидается, что выручка от оборудования в 2017 году вырастет до 1,46 миллиарда долларов. Основная причина увеличения — возобновление расходов в регионе CALA, где в 2016 году выручка от оборудования упала до 75,8 миллиона долларов. Экономическая неопределенность в регионе, а также решение Telmex приостановить развертывание VDSL помогли резко снизить выручку в регионе. Теперь мы ожидаем, что расходы на DSL выйдут на нормальный годовой уровень, а выручка в 2017 году достигнет 117,5 млн долларов.
За пределами CALA в этом году снова ожидается снижение продаж в Северной Америке, где общий доход от DSL, как ожидается, упадет с 388 долларов.3 миллиона долларов в 2016 году до 368,9 миллиона долларов в 2017 году. Ожидается, что AT&T продолжит переход от GPON 2-го поколения цифровых абонентских линий с очень высокой скоростью передачи данных (VDSL2) к услуге U-Verse, что приведет к сокращению еще 600 000 портов VDSL с 2016 по 2017 год.
EMEA остается крупнейшим в мире рынком для инфраструктуры DSL: 47,2% мировой выручки приходится на этот регион, где такие традиционные операторы, как British Telecom (BT), Deutsche Telekom AG (DT), Orange SA, Telefonica и другие, продолжают полагаться на асимметричную цифровую связь. технологии абонентской линии (ADSL) и VDSL для большей части их предложений широкополосных услуг для жилых помещений.Провайдеры перевели небольшой процент своих широкополосных сетей на FTTH и будут продолжать это делать. Однако из-за стоимости повсеместного развертывания оптоволокна, а также обязательств по совместному использованию линий большая часть широкополосных подключений в этом регионе будет осуществляться на основе меди. Согласно нашему прогнозу, регион EMEA будет составлять от 46% до 48% мирового дохода от DSL и останется ведущим регионом для развертываний G.fast.
Наряду с увеличением доходов, ожидаемым в 2017 году, общее количество портов DSL также должно увеличиться с 54.8 миллионов в 2016 году до 58,3 миллиона. Дальнейшее увеличение общего количества портов ожидается до 2020 года, поскольку провайдеры услуг продолжают переходить от технологий ADSL / ADSL2 + к VDSL2, VDSL Profile 35b и G.fast. Однако с 2021 года мы ожидаем, что общий рынок портов DSL сократится, поскольку все больше операторов переключаются на FTTH в качестве логического перехода от развертывания глубокого волокна для поддержки развертываний VDSL2 и G.fast.
G.fast, высокочастотный протокол DSL, разработанный для медных петель длиной 250 метров, который может обеспечивать скорость от 150 Мбит / с до 1 Гбит / с, будет использоваться BT, Orange, Telekom Austria Group, AT&T и другими в ближайшие годы.CenturyLink уже объявила о развертывании G.fast в 44 зданиях в Платтевилле, штат Висконсин. Ожидается, что CenturyLink продолжит развертывание G.fast в течение 2017 года и в последующий период. Но, как ожидается, компания BT будет осуществлять большинство поставок оборудования G.fast для портов и абонентских помещений (CPE), с объявленным планом передать с помощью G.fast 10 миллионов домов к 2020 году.
До тех пор, пока в большом количестве не появятся кремниевые микросхемы G.fast, инфраструктура и совместимые продукты CPE, VDSL2 останется технологией рабочей лошадки.Vectored VDSL2 может предоставлять услуги от 100 Мбит / с до 150 Мбит / с по медным петлям протяженностью 500 метров и использовался большим количеством операторов в Северной Америке, EMEA и CALA, чтобы оставаться конкурентоспособными с оптоволоконными компаниями и операторами кабельных сетей.

Бюджет мощности XG-PON по G.987
Вносимые потери канала (дБ)	Класс мощности
Вносимые потери канала (дБ)	N1 Класс	N2 Класс	E1 класс	E2 класс
Мин. Проигрыш	14 дБ	16 дБ	18 дБ	20 дБ
Макс. Потеря	29 дБ	31 дБ	33 дБ	35 дБ

AES	Расширенный стандарт шифрования
AON	Активная оптическая сеть
ASIC	BSON	Двоичный JSON
BWmap	Карта пропускной способности
C-RAN	Облачная сеть радиодоступа
COM	Компонентный объект модели ЦП
CWDM	Мультиплексирование с грубым разделением по длине волны
DBA	Алгоритм динамической ширины полосы
FPGA	Программируемая пользователем вентильная матрица
GEM	GP Гигабитная пассивная оптическая сеть
GTC	Конвергенция передачи GPON
GTH	Гигабитный приемопередатчик H
GTY	Гигабитный приемопередатчик	Провайдер интернет-услуг
ITU-T	Секция телекоммуникаций International Telecommunication Unit
JSON	Нотация объектов JavaScript
MS SQL	Язык структурированных запросов Microsoft
OLE	Связывание и внедрение объектов
ONU	Оптический сетевой модуль
OLT	Терминация оптической линии
PCIe Peripheral	Express
Plend	Индикатор длины полезной нагрузки
PON	Пассивная оптическая сеть
Psync	Физическая синхронизация
PV
RAM	Оперативная память
RMS	Планирование сообщений отчета
SDN	Программно определяемая сеть
SFP	Малый форм-фактор SSD3
TDM	Мультиплексор с временным разделением
UML	Унифицированный язык моделирования
XG-PON	Пассивная оптическая сеть с поддержкой 10 Гбит / с
XG-PON
XG симметричный пассивный оптический n etwork

Компонент	Заголовок	Ключевые параметры
ЦП	AMD Ryzen 7 2700X	3,2 ГГц, 8 физических ядер
ОЗУ	ГБ DDR4 3333 МГц
HDD	M.2 SSD WD SN500	Запись 1450 МБ / с

GEM в GTC	10	100	200	300	400	500	600	700	800
4131	4206	4114	4121	4211	4102	4163
C # –batch все	25,707	7	1 9011	25,707	7

ООО «Центр инновационных решений»

Схема подключения GPON

Высокоскоростной Интернет

Экономный оптоволоконный интернет — GEPON. Блог LanTorg.

Структура GEPON

Оборудование для сети GEPON

Недостатки технологии

Преимущества GEPON

SAWS-GPON | Технология

Технология GPON

История создания:

Принцип действия PON

Прямой поток

Обратный поток

Топологии сетей доступа

Преимущества и недостатки

Выбор технологии построения сети доступа

Winncom Technologies — Технология GPON

Назначение

Описание

Организация абонентского доступа на базе технологии xDSL

Применяются продукты/решения партнеров

Преимущества технологии FTTH

Кому выгодно применение FTTH

К преимуществам построения сети с использованием архитектуры FTTH относительно других технологий FTTx можно отнести следующее:

Преимущества технологии Ethernet FTTH перед архитектурой на базе PON.

Проектирование и строительство сетей абонентского доступа на основе GPON

Правила построения распределительных сетей:

Требования к основным параметрам распредкабеля:

9 вещей, которые вы когда-либо хотели знать о 10G GPON и 10G EPON

1.

2.

●

●

6.

7.

8.

9.

●

●

●

●

Использование QGIS для планирования сети FTTH / GPON в связи с внедрением Европейской цифровой повестки дня

Определение проблемы

Описание решения

Заключение

Полезные ссылки и библиография

Авторы

DigiConsult AA Ltd | »Откройте для себя будущее инфраструктуры кабельных сетей; Гигабитная пассивная оптическая сеть (GPON)

Датчики | Бесплатный полнотекстовый | База данных MongoDB как хранилище для кадров GPON

1. Введение

2. Связанные работы

3. Предварительные условия

4. Сценарии тестирования

4.1. Запись последовательных данных

4.2. Массовая (пакетная) запись данных

4.3. Асинхронный метод записи

4.4. Асинхронная массовая запись с параллельной генерацией

5. Результаты

6. Обсуждение

7. Выводы

Вклад авторов

Финансирование

Конфликт интересов

Сокращения

Ссылки

Услуги по проектированию и установке GPON — PON Projects

IRJET-Запрошенная вами страница не найдена на нашем сайте

Архивы GPON — Технологический блог

Джефф Хейнен из SNL Kagan

Добавить комментарий Отменить ответ