GPON: что это за технология и что она даёт бизнесу

GPON — технология подключения к интернету и передачи данных по оптоволокну, в которой один порт оборудования провайдера с помощью пассивных сплиттеров обслуживает множество пользователей. Стандарт ITU-T G.984.1 задаёт для сети GPON 2,5 Гбит/с на загрузку и 1,25 Гбит/с на отправку, общие для всех абонентов одного порта. Ниже разобраны принцип работы, характеристики и оборудование GPON, а также то, что технология меняет для офиса и о чём спросить провайдера до подключения.

 

Что такое GPON

GPON (Gigabit-capable Passive Optical Network) переводится как гигабитная пассивная оптическая сеть. Слово gigabit в названии означает скорость линии больше гигабита. Пассивная она потому, что на участке линии до абонента не стоят приборы, для работы которых требуется подключение электропитания. Сигнал разделяют оптические сплиттеры, простые пассивные компоненты. Активное оборудование системы находится только на двух концах линии. В начале линии это станция OLT (Optical Line Terminal), у пользователя, в квартире или офисе, оптический терминал ONT (Optical Network Terminal). Его также называют ONU (Optical Network Unit) или оптическим модемом.

Стандарты выпускает Международный союз электросвязи, это серия документов ITU-T G.984, и в соответствии с ними телекоммуникационные компании строят сети. По первому из них, G.984.1, GPON подходит для решения задач и бизнеса, и частных пользователей. На сегодняшний день это одна из самых распространённых технологий оптического доступа в интернет. GPON применяется в жилых домах, коттеджных посёлках и больших бизнес-центрах крупных городов. Такое широкое применение объясняется схемой точка — многоточка, которая снижает затраты и позволяет получать интернет на высокой скорости без отдельного волокна к каждому клиенту. Тянуть такое волокно в каждую квартиру дорого, а один порт OLT благодаря сплиттерам обслуживает десятки абонентов.

Типовая схема деления в таких сетях двухкаскадная: первый сплиттер ставят в распределительном шкафу на узле связи или в ближайшей муфте, второй ближе к абонентам. Сплиттеры питания не требуют, поэтому на линии между станцией и терминалом нет промежуточных устройств, которые может выключить электричество. Терминал, рассчитанный на нескольких абонентов, ставят в распределительном шкафу многоквартирного дома, и дальше к офисам идёт витая пара. Полосу между всеми абонентами порта распределяет станция, а настройки делаются централизованно с узла связи, поэтому изменения на стороне клиента не нужны.

 

Принцип работы и архитектура сети GPON

Сеть GPON состоит из трёх частей и похожа на дерево.

Основа сети расположена у провайдера, её главным элементом является OLT. От его порта на узле связи идёт оптоволоконный кабель, по пути его делят сплиттеры в один или несколько каскадов, и каждое ответвление доходит до абонента. Трафик всех абонентов передаётся через один порт OLT, а станция выполняет и функции управления их оборудованием. Разобраться в том, как работает технология GPON, помогает таблица.

Компонент	Место установки	Функции
Станция OLT	у оператора связи	управляет абонентским оборудованием на своём порту, передаёт и принимает его данные
Сплиттеры	в шкафах и распределительных коробках	делят оптический сигнал между абонентами без питания
Оптический терминал ONT	в квартире, доме или офисе	переводит оптический сигнал в Ethernet
Маршрутизатор	у пользователя, отдельно или в одном корпусе с ONT	раздаёт интернет на проводные и беспроводные устройства, отвечает за адреса и безопасность сети

 

Характеристики GPON по стандарту

Основные характеристики задаёт стандарт ITU-T G.984.1. Цифры относятся ко всем подключённым абонентам в сумме, а не к одному.

Показатель	Значение	Смысл для пользователей
Скорость передачи данных к абонентам	2,5 Гбит/с	пропускная способность делится между абонентами
Скорость передачи от абонентов	1,25 Гбит/с, реже 2,5 Гбит/с	почти все развёрнутые системы используют 1,25 Гбит/с
Коэффициент разделения	до 1:64, протокол поддерживает до 1:128	к одному порту OLT можно подключить до 64 абонентских терминалов
Дальность	10 или 20 км	максимально допустимые расстояния между OLT и ONT
Логическая дальность	до 60 км	предел протокола без учёта затухания

Скорость тарифа для любого абонента задаётся настройкой OLT, а во время пиковой нагрузки она меняется в зависимости от числа активных пользователей на порту. Высокую скорость интернета, например 1 Гбит/с, по GPON получить можно, хотя это доля общей пропускной способности, а не выделенный канал.

Коэффициент разделения из таблицы означает, что ресурс порта рассчитан на 64 подключённых терминала, а протокол допускает 128. Чем больше терминалов работает на одном порту, тем меньшая часть его полосы приходится на каждого, если все они активны одновременно. На одном порту при этом могут стоять и офисы, и частные абоненты: технология рассчитана и на тех, и на других, а полоса делится одной станцией.

 

Особенности GPON для компании

Для организации у схемы GPON три следствия, каждое влияет на её работу, и их имеет смысл обсудить до подключения.

Пропускная способность общая, но нужно учитывать, что абоненты одного порта OLT выходят в интернет не все одновременно. Поэтому в часы нагрузки скорость зависит от того, сколько из них активны и как провайдер распределяет трафик. Важно узнать количество пользователей на порту и то, как провайдер обеспечивает стабильное соединение по тарифу для бизнеса. Без этой информации предложения разных провайдеров сложно сравнивать.

Исходящий поток уступает входящему. В обычной для GPON комбинации скоростей отправка данных вдвое медленнее загрузки. А организация отправляет данные постоянно: резервные копии на серверы в облаке, видеосвязь, файлы клиентам, записи системы видеонаблюдения, запросы облачных приложений и внешнего доступа сотрудников. Когда поток данных заполняет канал, растёт очередь пакетов, и по рекомендациям IETF (RFC 7567) первыми от задержки страдают голос и видео, включая VoIP. Поэтому требования к скорости отправки проверяют в тарифе до подключения, а не после.

Абонентскому устройству нужно электропитание. Линия до OLT пассивная, но само устройство работает от розетки, поэтому его и остальное оборудование подключают к источнику бесперебойного питания (ИБП).

У бизнес-тарифа на дереве нет отдельного физического порта, поэтому заявленная скорость это доля общей полосы порта, а не изолированный канал. На практике это значит, что состояние линии и её параметры оператор видит и проверяет со своей стороны, а компании остаётся следить за своим оборудованием. Если к каналу подключены телефония и видеонаблюдение, они тоже зависят от питания: сама линия пассивная и устройство не питает, а без терминала в офисе не работают ни интернет, ни IP-телефония, ни доступ к камерам. При аварии или обрыве кабеля на пути к дому ремонт идёт на стороне оператора и требует выезда специалистов, а пока идёт ремонт, рабочие места остаются без связи.

Домашний интернет эти особенности в основном не затрагивают, а для компании именно они определяют стабильность и качество связи весь рабочий день.

 

Оптический терминал ONT и роутер GPON

ONT переводит оптический сигнал в Ethernet. Обычно его устанавливают специалисты провайдера, и устройство остаётся в его обслуживании. В стандарте рядом с ONT используется термин ONU, это устройство, которое может обслуживать нескольких абонентов. Популярные совмещённые модели объединяют в одном корпусе терминал, роутер и Wi-Fi. Их продают как роутеры GPON, и для большинства домашних подключений такого решения достаточно.

Компании часто ставят свои маршрутизаторы, потому что на них настроены VPN, доступ к камерам и правила безопасности, а для администратора важно удобство настройки. Для такой схемы терминал провайдера работает в режиме моста. ONT только передаёт сигнал, а адресами, безопасностью и сетью Wi-Fi управляет техника компании. Адреса при этом транслируются один раз, без двойного NAT, который мешает пробросу портов и удалённому доступу. Мост включает оператор. еТелеком Бизнес, например, обычно так и настраивает терминал, а у других провайдеров об этой настройке спрашивают при подключении, даже если своё оборудование пока не выбрано.

У терминала, который обслуживает нескольких абонентов, портов больше, и в распределительном шкафу дома он раздаёт сигнал по витой паре дальше. В стандарте рядом с ONT стоит термин ONU, и различаются они как раз этим: ONT рассчитан на одного абонента, ONU может обслуживать нескольких. Тип и модель терминала определяет провайдер, поэтому его возможности проверяют до договора, а не после подключения.

 

GPON или FTTB: в чём отличие

Есть два способа подключения, и от выбора технологии зависит, что будет проложено внутри здания. При технологии GPON оптоволоконный кабель идёт прямо в квартиру или офис, это схема FTTH. При FTTB оптика приходит в дом на узел связи, а дальше идут проложенные по этажам медные провода, витая пара и Ethernet. Строго говоря, GPON можно довести и только до дома, где сигнал от общего ONU идёт дальше по витой паре, но в тарифах под этим названием чаще подразумевают оптику прямо в помещение.

	GPON до помещения	FTTB, оптика до дома и Ethernet
Ограничения по длине	для оптоволоконного кабеля их практически нет	медный участок от узла не длиннее 100 метров
Помехи	оптоволокно не подвержено влиянию электромагнитных помех от силовых кабелей	медь чувствительна к наводкам от электрических кабелей
Пропускная способность	общая для всех абонентов на дереве	в зависимости от канала дома и тарифа
Оборудование провайдера	модем в помещении, ему нужна розетка	коммутаторы в доме, в помещение приходит кабель
Когда подходит	дом ещё не подключён к сети провайдера или нужен резерв на расширение скорости	бизнес-центр уже подключён, можно использовать существующую инфраструктуру и кабельные линии

Для компании выбор здесь не только технический. Оптика в помещение требует монтажа терминала и розетки рядом с ним, а Ethernet в офисе часто уже проложен, потому что здание подключено к сети провайдера. Если прежняя технология даёт скорость, которой хватает, переход на оптику ничего не ускорит в первый же день: пропускная способность на дереве общая, и её ещё делят между абонентами порта. Поэтому при выборе смотрят не на тип кабеля, а на то, готов ли оператор привезти оптику в здание, смонтировать терминал и взять линию в мониторинг.

 

Семейство PON: EPON, XG-PON, XGS-PON, NG-PON2

GPON входит в семейство технологий пассивных оптических сетей (PON), вместе их называют xPON. EPON строится на Ethernet по стандарту IEEE 802.3ah и даёт около 1 Гбит/с, в документации встречается и название GEPON. Перспективы развития ITU-T связаны с технологиями следующего поколения. Скорость у новых систем в разы выше. Это 10-гигабитная XG-PON (G.987), симметричная XGS-PON (G.9807.1), которая обеспечивает 10 Гбит/с в обоих направлениях, и 40-гигабитная NG-PON2 (G.989). Сегодня переход на них определяет провайдер. Для организации, которая много отправляет, особенно важна симметрия, а не цифра скорости скачивания.

еТелеком Бизнес уже подключает XGS-PON в тестовом режиме в ряде локаций. Это 10 Гбит/с в обе стороны против 2,5 и 1,25 Гбит/с у GPON. Таких станций у оператора пока немного, поэтому возможность подключения уточняют по конкретному адресу.

 

Преимущества и недостатки GPON

Преимущества:

• высокоскоростной доступ в интернет, быстрая передача данных и резерв пропускной способности;
• на последней миле нет активного оборудования, меньше вероятность отказа;
• оптика не подвержена влиянию электромагнитных помех, в отличие от медных проводов и других кабелей;
• использование одного кабеля для нескольких услуг и сервисов, когда интернет, IP-телефония, IPTV и цифровое телевидение работают одновременно;
• по сравнению с ADSL и другими подключениями по телефонной паре через модем скорость значительно выше.

Недостатки:

• полоса делится между абонентами порта, и в часы нагрузки скорость может снижаться;
• скорость отдачи обычно вдвое ниже скорости приёма;
• без электричества связь пропадает, если нет ИБП;
• модем обычно принадлежит провайдеру, и режим его работы настраивает оператор;
• повреждения кабеля на пути до дома требуют выезда специалистов.

 

Как подключить GPON и что спросить у провайдера

Процесс установки GPON занимает несколько шагов, начиная с проверки адреса на сайте.

1. Проверьте по адресу возможность подключения интернета по GPON. Техническая информация об этом обычно есть на сайте провайдера, там же можно найти карту покрытия. Если дом ещё не в сети, стоимость подключения считают отдельно, поскольку оно требует прокладки линии.
2. Согласуйте монтаж ONT рядом с розеткой, ближе к рабочим местам и шкафу, где размещено сетевое оборудование.
3. Решите, чей роутер будет работать, и при необходимости попросите перевести модем провайдера в мост.
4. Подключите оборудование к ИБП, он обеспечивает связь при кратких отключениях электричества.

Перед заключением договора задайте четыре вопроса.

• Сколько абонентов подключено к одному порту и как провайдер предлагает обеспечить скорость тарифа.
• Какая скорость отправки данных.
• Какого типа абонентское устройство, чьё оно и можно ли перевести его в мост.
• Есть ли резервный канал и мониторинг сети.

Эти вопросы одинаково важны для GPON и для FTTB, поэтому выбрать стоит не только технологию, но и условия, на которых провайдер предоставляет интернет для бизнеса. Например, еТелеком Бизнес, оператор связи с собственной оптической сетью в Санкт-Петербурге и Ленинградской области, подключает двумя способами, оптоволокном до узла в здании и дальше витой парой или оптоволокном прямо в помещение. Канал у оператора симметричный, а сеть находится под мониторингом 24/7.

 

Частые вопросы

Чем технология GPON лучше подключения по медному кабелю?

Оптоволокно обеспечивает высокую скорость передачи данных, не подвержено помехам и не ограничено 100 метрами, как витая пара. Минусы у GPON в другом. Полоса делится между абонентами, а отдача чаще всего медленнее приёма.

Чем ONT отличается от роутера?

ONT принимает свет из волокна и отдаёт сигнал в локальную сеть, а роутер распределяет интернет между компьютерами, телефонами и другими устройствами. В современных совмещённых моделях эти функции объединены в одном корпусе, у них есть и поддержка Wi-Fi.

Можно ли установить свой маршрутизатор?

Можно. Использование своего оборудования без двойной трансляции адресов требует, чтобы модем провайдера работал как мост.

Сколько абонентов работает на одном оптоволокне?

Стандарт ITU-T G.984.1 допускает для этой технологии разделение до 1:64 на физическом уровне, протокол поддерживает до 1:128.

Почему у GPON скорость отдачи ниже скорости приёма?

Так устроено сочетание скоростей, которое используют почти все сети GPON. Одинаковая скорость в двух направлениях есть у второго сочетания стандарта G.984.1 и у XGS-PON.

Что будет с телефонией и видеонаблюдением, если в офисе пропадёт электричество?

Линия до станции пассивная и устройства не питает, поэтому всё оборудование в офисе работает от розетки. Без терминала не будет ни интернета, ни IP-телефонии, ни доступа к камерам. Поэтому терминал и остальное сетевое оборудование подключают к источнику бесперебойного питания, а перед покупкой ИБП стоит посчитать, какие устройства должны остаться в работе при отключении.