Введение в технологию GPON
GPON (гигабитная пассивная оптическая сеть)— Будучи современной технологией широкополосного доступа по оптоволокну, охватывающей всю «последнюю милю», GPON не требует активных узловых устройств в точке оптического разветвления. Для обеспечения связи достаточно простого оптического разветвителя.
(1) Три существенных преимущества
Большая дальность передачиБлагодаря использованию оптоволоконной передачи, уровень доступа может охватывать радиус до 20 км.
Более высокая пропускная способностьДля каждого пользователя GPON может обеспечить 2,5 Гбит/с на загрузкуи 1,25 Гбит/с восходящий потокна физическом уровне.
Специальная функция оптического разделенияОдин оптоволоконный кабель от центрального офиса может быть разделен на несколько кабелей, которые достигают разных домов, что значительно экономит ресурсы оптического волокна.
(2) Технические принципы данной технологии
Системы GPON используют WDM (мультиплексирование с разделением по длинам волн)для достижения обязательного двунаправленная передача по одному оптоволокнуДля разделения восходящих и нисходящих сигналов от нескольких пользователей по одному оптоволокну GPON использует две различные технологии мультиплексирования:
Поток данных вниз по течениюИспользует технологии вещанияс длиной волны в нисходящем потоке 1490 нм.
Поток данных на входеПрименение TDMA (многоканальный доступ с разделением по времени)с длиной волны восходящего потока 1310 нм.
В режим вещанияДля нисходящей передачи в GPON кадры нисходящего потока обычно имеют фиксированные значения. 125 микросекундПоскольку данные передаются всем ONU (оптическим сетевым блокам), каждый ONU получает одни и те же данные. Однако, используя Идентификатор порта GEM(Метод инкапсуляции GPON) — каждый ONU фильтрует и извлекает только те данные, которые предназначены именно для него.
В режим TDMAДля передачи в восходящем направлении полоса пропускания в восходящем направлении делится на несколько частей. временные интервалыЭти слоты распределяются между каждым ONU в соответствии с поле карты пропускной способности восходящего потокав нисходящем потоке данных, что позволяет каждому ONU отправлять данные в назначенном ему временном интервале.
(3) Объяснение структуры мультиплексирования GPON
Порт ГЕМ: Наименьшая единица для передачи услуг. Порт GEM представляет собой логический сервисный каналМежду оптическим линейным терминалом (OLT) и ONU используется аналог виртуального канала (VPI/VCI) в сетях ATM. Каждый порт GEM идентифицируется с помощью уникальный идентификатор порта, распределяется глобально OLT. Когда нисходящий кадр GEM достигает ONU, ONU получает его только в том случае, если Идентификатор порта GEM совпадаетПоэтому крайне важно, чтобы идентификаторы портов GEM были уникальныйдля каждого ONU, подключенного к одному и тому же порту GPON. В противном случае ONU не смогут корректно получать предназначенные им данные.
T-CONT (Контейнер для трансмиссии): А буфериспользуется для передачи служебных данных, в основном для передача данных вверх по потокуT-CONTs вводятся для решения проблемы динамическое распределение полосы пропускания в восходящем потокеповышение эффективности использования полосы пропускания.
IF pon (интерфейс GPON)Каждый ONU имеет интерфейс GPON, который может включать один или несколько T-CONT. Услуги предоставляются в первую очередь. сопоставлено с портами GEMна основе определенных правил, а затем дополнительно сопоставляется с T-CONTsдля передачи данных в восходящем направлении. Сопоставление порта GEM с T-CONT является гибким — один порт GEM может быть сопоставлен с одним T-CONT, или Несколько портов GEM можно сопоставить с одним T-CONT..
Что такое GPON ONU (ONT)?
GPON (гигабитная пассивная оптическая сеть)состоит из OLT (оптический линейный терминал), ОНУ (оптический сетевой блок), и пассивные оптические разветвители.
ОНУ – Оптическое сетевое подразделение
Под этим подразумевается оптический сетевой блок, представляющий собой терминальное устройство, подключенное к волоконно-оптическому кабелепроводу.
OLT – Оптический линейный терминал
Под оптическим линейным терминалом понимается терминальное устройство, подключенное к оптоволоконной магистральной линии. Оно агрегирует сигналы, передающие различные услуги, в центральной станции, форматирует их в соответствии со специальными стандартами и отправляет в сеть доступа для доставки конечным пользователям. Одновременно оно маршрутизирует сигналы от конечных пользователей в соответствующие сервисные сети в зависимости от типа услуги.
Пассивный оптический разветвитель
А разветвительЭто оптический компонент, не требующий питания. Он использует оптические принципы, такие как отражение и преломление, для разделения оптических сигналов. В настоящее время существует два основных типа:
Разветвители с коническим конусным соединением (FBT)
Планарные разветвители световых цепей (PLC)
The коэффициент разделенияобозначает отношение входного сигнала к выходному. В зависимости от количества установленных разветвителей, разветвление может быть следующим:
Разделение первого уровня
Разделение второго уровня(с использованием двух разветвителей)
Произведение коэффициентов разделения двух разветвителей не должно превышать максимальную поддерживаемую системой мощность разделения.
Оптический сетевой терминал (ОНТ)
ONT — это, по сути, GPON-модем, подключенный к конечному устройству через оптоволоконный кабель OLT. Подробнее о нашем сервисе. высокопроизводительные устройства GPON ONU/ONTДля надежных решений FTTH. Он развертывается в помещении пользователя, подключаясь к сети PON с одной стороны и к устройствам пользователя с другой. ONT принимает, агрегирует и оптимизирует данные с пользовательского конца и передает их вверх по потоку на OLT.
ONT также называют ONU (Optical Network Unit). Термин «ONT» определяется... МСЭ-Т, в то время как «ONU» используется IEEEОба термина относятся к оборудованию на стороне пользователя в сети GPON. Небольшое различие может заключаться в условиях их применения — ONU больше подходят для более широкого диапазона условий окружающей среды, таких как изменяющиеся температуры и погодные условия.
ONT расположен на стороне пользователя в волоконно-оптической сети. Он отвечает за распаковку и демодуляцию оптического сигнала и передачу данных на пользовательские устройства. Поскольку он напрямую подключается к пользовательскому оборудованию, ONT является одним из ключевых устройств, обеспечивающих пользователям доступ к волоконно-оптической сети.
Типичные инструкции по установке и функциям ONT:
Обычно ONT устанавливаются в домах или на предприятиях и выполняют следующие основные функции:
Распаковка и демодуляция оптических сигналовONT принимает оптические сигналы от OLT, распаковывает их в потоки данных и демодулирует в электрические сигналы для дальнейшей обработки.
Распределение данных на устройства пользователейЗатем программа отправляет распакованные данные на пользовательское оборудование, такое как компьютеры, маршрутизаторы или телеприставки.
Взаимодействие с пользовательскими устройствамиВыступая в качестве моста между пользовательским оборудованием и волоконно-оптической сетью, ONT обеспечивает двустороннюю связь и эффективный обмен данными.
Компоненты ОНТ:
Оптический приемник
Отвечает за прием оптического сигнала от OLT и преобразование его в электрический сигнал. Этот процесс включает в себя... распаковка и демодуляциявосстановить поток данных.
Оптический приемник является важнейшим компонентом ОНТ и напрямую влияет на его возможности приема и обработки сигнала.
Оптический передатчик
Преобразует электрические сигналы, генерируемые ONT, в оптические сигналы для передачи вверх по потоку к OLT.
Выступая в качестве связующего звена между ONT и OLT, его характеристики напрямую влияют на качество и скорость связи.
Интерфейс связи
Он соединяет ONT с пользовательскими устройствами и обычно включает в себя порты Ethernet, телефонные интерфейсы и порты для передачи телевизионного сигнала, что позволяет подключать различные устройства.
Интерфейс связи влияет на способ подключения ONT к пользовательскому оборудованию и определяет совместимость.
Процессор
Основной вычислительный блок в составе ОНТ, отвечающий за обработку и управление данными от ОНТ, включая распаковку и демодуляцию.
Его характеристики напрямую определяют скорость и эффективность обработки данных ONT.
Память
Хранит данные и программы, необходимые во время работы ОНТ, включая алгоритмы и буферы для распаковки и демодуляции.
Достаточный объем памяти повышает возможности обработки данных и эффективность работы.
Модуль питания
Обеспечивает питание ONT и гарантирует стабильную работу. Обычно включает в себя блок питания и компоненты управления питанием.
Надежный источник питания необходим для работы ОНТ, и при его проектировании необходимо учитывать энергопотребление и экологические требования.
Корпус и система охлаждения
Корпус защищает внутренние компоненты, а система охлаждения рассеивает тепло для поддержания оптимальной рабочей температуры.
Эти компоненты имеют решающее значение для обеспечения стабильной работы и продления срока службы ONT.
Основные сценарии применения GPON ONU (ONT)
Основные сценарии применения ОНТ
Домашний широкополосный доступ:
Обычно ONT устанавливаются в жилых домах, где они принимают оптические сигналы, передаваемые от OLT, и распределяют данные на пользовательские устройства. В контексте домашнего широкополосного доступа ONT играет решающую роль в подключении пользовательских устройств к волоконно-оптической сети.
Корпоративные сети:
Корпоративные сети обычно требуют большей пропускной способности и большей надежности. В таких случаях ONT может быть подключен к внутреннему сетевому оборудованию предприятия для обеспечения высокоскоростного и надежного оптоволоконного доступа.
Услуги оптоволоконной связи до дома (FTTH):
В моделях обслуживания FTTH оптический сетевой терминал (ONT) напрямую подключается к жилому или коммерческому помещению пользователя, обеспечивая высокоскоростное и стабильное оптоволоконное сетевое соединение. Взаимодействуя с устройствами пользователя, ONT позволяет пользователям пользоваться высококачественными интернет-услугами.
Что такое GPON OLT?
OLT (оптический линейный терминал)OLT — это аппаратное устройство, расположенное в центральном офисе PON (пассивной оптической сети). Его основная функция — управление двунаправленной передачей информации внутри оптической распределительной сети (ODN). OLT преобразует стандартные сигналы, используемые волоконно-оптическими сетями OLT, в частоты и кадры, необходимые для системы PON. Кроме того, он координирует мультиплексирование между устройствами ONT (оптическими сетевыми терминалами).
Система OLT обрабатывает два направления движения:
Восходящий канал: Объединяет различные типы данных и голосового трафика, отправляемого конечными пользователями.
Нисходящий каналПринимает данные, голосовой и видеопоток из городской или междугородней сети и передает их всем ONT через ODN.
Являясь ключевым устройством в волоконно-оптической системе связи, OLT играет жизненно важную роль в агрегирование, управление и контроль данныхРасположенный в центральном узле сети, он взаимодействует с пользовательскими ONT и контролирует передачу данных по всей оптической сети.
Основные функции ОЛТ
Агрегация данных: Собирает потоки данных от нескольких пользователей для обеспечения эффективной передачи.
Управление и контрольВзаимодействует с другими OLT и ONT посредством протоколов связи для управления сетью.
Оптическая передача и прием сигналовУстройство преобразует электрические сигналы в оптические для передачи по оптоволокну, а также принимает оптические сигналы от оптических нанотрубок, преобразуя их обратно в электрические сигналы для дальнейшей обработки.
Компоненты OLT
(1) Главная панель управления
Основной компонент OLT, отвечающий за общее управление. Он включает в себя главный процессор, память и микросхемы управления для обработки следующих данных:
Координация связи между OLT и ONT
Агрегация данных
Обработка оптических сигналов
Производительность и стабильность OLT в значительной степени зависят от этой платы. Высокопроизводительный процессор и достаточный объем памяти гарантируют, что OLT сможет обрабатывать большие объемы данных и сложные задачи управления.
(2) Плата интерфейса связи
Отвечает за коммуникацию между:
Различные OLT
Основная сеть
ОНТ
Эта плата включает в себя различные физические интерфейсы (например, оптические порты, электрические порты) для подключения к различным типам волокон и оборудованию. Она обеспечивает надлежащее взаимодействие с другими сетевыми устройствами для агрегации, передачи и управления данными. Различные интерфейсные платы поддерживают различные протоколы связи, такие как GPON и EPON.
(3) Плата оптической передачи
Эта плата отвечает за преобразование электрических сигналов в оптические для передачи по оптоволокну и наоборот. Она включает в себя оптические модули, лазеры и другие оптические компоненты. Эта плата имеет решающее значение для прямого взаимодействия OLT с оптоволоконной системой, и её производительность напрямую влияет на качество связи.
(4) Плата питания
Обеспечивает питание OLT для нормальной работы. Обычно состоит из силовых модулей и блоков управления питанием. Стабильное электропитание имеет важное значение для надежности, а резервная конструкция может еще больше повысить надежность системы.
(5) Модуль вентилятора
Используется для рассеивания тепла с целью поддержания внутренней температуры OLT в безопасном диапазоне. Обычно включает в себя несколько вентиляторов с интеллектуальным управлением, основанным на тепловой мощности. Эффективное охлаждение является ключевым фактором для длительной стабильной работы, и при проектировании необходимо учитывать энергопотребление и условия окружающей среды.
Основные сценарии применения GPON OLT
Основные сценарии применения OLT:
Размещение в центральном офисе:
Обычно OLT-устройства размещаются в центральном офисе сети, выступая в качестве ядра волоконно-оптической системы связи. В этой роли OLT-устройство отвечает за управление всей сетью, связь с другими OLT-устройствами и агрегирование потоков данных от нескольких ONT-устройств. Такой тип развертывания подходит для крупных городских сетей связи.
Крупномасштабные волоконно-оптические сети доступа:
OLT широко используются в крупномасштабных волоконно-оптических сетях доступа, таких как волоконно-оптические широкополосные услуги, предоставляемые телекоммуникационными операторами. Благодаря эффективной агрегации и управлению данными, OLT обеспечивает одновременный доступ для большого числа пользователей, удовлетворяя высокие требования к пропускной способности современных коммуникационных сетей.
Взаимосвязь с другими OLT:
В сложных сетевых архитектурах для обеспечения более широкого охвата услуг может потребоваться соединение нескольких OLT-устройств. Такая взаимосвязанная структура может быть реализована с помощью различных протоколов связи, обеспечивая скоординированную работу всей сети.
Аппаратные характеристики OLT (оптического линейного терминала):
Множество высокоскоростных портов:
Обычно OLT-устройства имеют большое количество оптоволоконных портов для подключения к нескольким ONT-устройствам (работающим в качестве GPON-модемов) и другим сетевым устройствам. Эти порты, как правило, поддерживают высокоскоростную передачу данных для удовлетворения потребностей одновременного доступа множества пользователей. Например, OLT-устройство может поддерживать десятки или даже сотни портов, каждый из которых способен передавать данные со скоростью несколько гигабит в секунду.
Мощные вычислительные возможности:
Для обработки больших объемов данных и управления протоколами связи OLT-устройствам требуется высокая вычислительная мощность. Высокая производительность обеспечивает эффективную обработку запросов от нескольких ONT-устройств и координацию работы всей волоконно-оптической сети.
Резервирование конструкции для обеспечения надежности:
Ввиду их критически важной роли в волоконно-оптической системе связи, OLT часто проектируются с резервированием, обеспечивающим бесперебойное переключение на резервные компоненты в случае отказа. Это повышает надежность системы и минимизирует перебои в обслуживании, вызванные аппаратными сбоями.
Разнообразные порты для пользовательского оборудования:
Обычно ONT оснащены портами, предназначенными для подключения различных типов пользовательских устройств. К ним могут относиться порты Ethernet, телефонные интерфейсы, интерфейсы для передачи телевизионного сигнала и многое другое, чтобы удовлетворить различные потребности пользователей в подключении.
Гибкие возможности подключения:
ONT предлагают широкий спектр типов подключения и вариантов интерфейсов. Например, в домашнем широкополосном доступе ONT может предоставлять порты Ethernet, а в услугах оптоволоконной связи до дома (FTTH) он также может включать интерфейсы для передачи телевизионного сигнала.
Компактные размеры и низкое энергопотребление:
Поскольку оптические сетевые терминалы (ONT) обычно устанавливаются в домах или коммерческих помещениях, они спроектированы таким образом, чтобы быть компактными и энергоэффективными. Это упрощает их развертывание для пользователей и помогает снизить энергопотребление во время работы.
Протоколы связи между GPON ONU (ONT) и GPON OLT
GPON (гигабитная пассивная оптическая сеть):
GPON — это широко используемый протокол для связи между OLT. Он использует пассивную оптическую сетевую архитектуру, позволяя одному OLT одновременно обслуживать несколько ONT. GPON поддерживает скорость передачи данных до нескольких гигабит в секунду, что делает его популярным в крупномасштабных волоконно-оптических сетях доступа.
EPON (пассивная оптическая сеть Ethernet):
EPON — это ещё один протокол, используемый для связи между OLT, основанный на технологии Ethernet. Обеспечивая высокоскоростную передачу данных, EPON также упрощает архитектуру сети и снижает затраты на развертывание. Он использует метод соединения «точка-точка», при котором каждый OLT подключается к одному ONT, что упрощает управление сетью.
Протокол PON (пассивная оптическая сеть):
Протокол PON является основным стандартом связи между OLT и ONT и представляет собой пассивную оптическую сетевую технологию. В системе PON OLT отвечает за передачу оптических сигналов, а ONT — за их прием и интерпретацию. Протокол PON определяет стандарты передачи, синхронизации и управления данными, обеспечивая надежность и эффективность на протяжении всего процесса связи.
Читать далее:Как GPON OLT и ONT взаимодействуют в современных волоконно-оптических сетях
OLT передает данные на GPON-модем (ONT) по оптоволокну OLT, используя протокол PON. В процессе передачи данные инкапсулируются в оптические сигналы и передаются по оптоволокну на ONT. После приема оптических сигналов ONT демодулирует и декапсулирует их, а затем передает данные на устройства пользователей. Протокол PON определяет спецификации формата данных, скорости передачи и механизмов коррекции ошибок для обеспечения целостности и точности данных.
Заключение
OLT и ONT, как ключевые компоненты волоконно-оптических систем связи, будут сталкиваться с растущими проблемами и возможностями в условиях непрерывного развития коммуникационных технологий и требований к их применению. Будущие тенденции развития будут в первую очередь определяться такими новыми технологиями, как 5G, «умные города» и Интернет вещей (IoT). В то же время инновационные технологии передачи данных и повышенная безопасность станут критически важными направлениями развития OLT и ONT. Благодаря постоянным технологическим инновациям и адаптивному совершенствованию, OLT и ONT будут продолжать играть незаменимую роль в области волоконно-оптической связи.
Продолжайте учиться!
Полное руководство по оптическим линейным терминалам (OLT).
Чтобы полностью понять ONU/ONT, просто прочтите эту статью: Оптический сетевой блок ONU (ONT) — Полное руководство
Для получения более подробной информации об OLT, пожалуйста, обратитесь к:Совместимость XGS-PON ONT и XGS-PON OLT
