Сравнение GPON
и Ethernet
Назад к блогу Назад к блогу
Содержание статьи Скрыть 19.07.2017

Сравнение GPON и Ethernet

Нужен ли нам xPON и как он работает?

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

image001.png

Ну и как бы им обеспечить что-то подобное?

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

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

image002.jpg

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

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

image003.jpg

image004.png

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

image005.jpg

GPON и GEPON. Есть ли разница?

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

Для начала картинка:

image007.jpg

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

Наиболее наглядно будет, скорее всего, сравнение по пунктам.

 

GPON

Плюсы:

  • Протоколы управления OMCI (TR-069) и все технологии стандартизированы.

  • Линейный код NRZ, применяемый здесь, дает чистое 2,5G.

  • Для передачи траффика TDM применяются более продуктивные механизмы.

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

TurboGEPON

Плюсы:   
  • Простота настроек.

  • Низкая цена.

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

Что выгоднее и доступнее?

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

Теперь, закончив ознакомительную часть, можно переходить к практике.

Мифы, легенды и сложности реализации

  1. Может ли абонент испортить что-то в имеющей древовидную структуру сети (PON)? Вполне. Спокойную жизнь оператора и других абонентов «ветки» способен испортить медиаконвертер непрерывного излучения, например вот такой - SNR-CVT-1000SFP-V2, в комплекте с SNR-SFP-W34-20 (Tx/Rx 1310/1490nm). Если встроить его вместе с прочими ONT в одну сетку, тут же на OLT пропадает линк и все абоненты просто отвалятся.
  2. Обязательно нужна EDFA для KTB, ведь у ONT чувствительность на несущей волне длиной 1550 нм всего -8 dBm, а вот на волне 1490 нм уже -29 dBm.
  3. Все настройки и управление ведется удаленно. Через OLT идет перепрошивка, перезагрузка и т.д. ONU имеет возможность узнать расстояние до OLT. Это, а также поддержка DDMI позволяют собирать статистику и определять проблемные места удаленно. Достаточно знать схему размещения элементов сети.
    Данные по уровню сигнала абонентов:
    image008.png
  4. Технология FEC, она же Forward Error Correction. Что это такое, так ли необходимо и как работает? В теории процесс прямого корректирования ошибок представляет собой несколько этапов. Первое – при передаче данных происходит добавление избыточной информации к сообщению. Второе - в случае необходимости на ее основе ведется восстановление изначального содержания.

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

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

Порядок проведения:

  1. Для ONT аттенюатор установил предел чувствительности, за которым замечаются интерфейсные ошибки.
  2. Продолжение затухания, затем появление ошибок.
  3. Начало работы FEC.
  4. Второй съем данных об ошибках.
  5. Подведение итогов. 
Оборудование:
  • Генератор трафика для ONT и OLT (куда установлен SFP-W43-GPON-C+) – компьютеры в количестве 2 шт., с jperf.

  • Измеритель мощности - PMT-08C и DDMI.

  • Переменный аттенюатор - OVA-01.

image009.jpg
Основной итог: FEC свою функцию - исправление пакетов с повреждениями - выполняет полностью.

Представленные ниже таблицы позволят отследить параметрические данные опыта:

  • максимальный предел мощности сигнала ONT при появлении ошибок: около -29 dBm.
  • Tx Power SFP OLT: +5.62 dBm.
  • аттенюатор дает затухание 34,80 dB.
  • мощность на ONT: -29,91 dBm.
DDMI
image010.png
ONU – наличие ошибок и количество потерь.
image011.png
OLT – показатели потерь и увеличение количества ошибок.
image012.png
После включение FEC: количество передаваемых данных возрастает, как и объем исправленной информации, а также кодовых слов. 
image013.png
После включение FEC: количество передаваемых данных возрастает, как и объем исправленной информации, а также кодовых слов. 
image014.png
image015.png

Оптимальный оптический бюджет и сплиттеры

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

Делители:

  • планарные PLS;

  • сварные FBT.

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

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

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

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

Бюджет для схемы подключения 64 ONT к одном порту OLT.

Схема

Разъемные соединения

(кол-во на дБ/шт)

Сварные соединения

(кол-во на дБ/шт)

PLC-делитель

(тип - дБ)

Оптический бюджет (дБ)

Три делителя

2x4x8

8 по 0.5

5 по 0.1

1x2 - 4.1;

1x4 - 7.5;

1x8 - 10.8

26.9

Три делителя

4x4x4

8 по 0.5

5 по 0.1

1x4 - 7.5

27.0

Два делителя

2x32

6 по 0.5

4 по 0.1

1x2 - 4.1; 1x32 - 16.8

24.3

Два делителя

4x16

6 по 0.5

4 по 0.1

1x4 - 7.5; 1x16 - 13.8

 

24.9

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

Ethernet редко выходит за границы оптического бюджета.

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

image016.jpg

Сравнить и выбрать

image017.jpg

Это реальный поселок примерно на 134 жилых строения

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

image018.jpg

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

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

Итоговые выводы

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

Главные плюсы GPON сводятся к:

  • уменьшению потребности в электричестве,

  • средства на ВОЛС и обновление сети минимизируются;

  • уменьшение временных затрат на ремонт;

  • компактное оборудование;

  • постоянный мониторинг абонентов и отображение проблем в реальном времени;

  • устройство с 1GE-портом, обычно поднимающий цену на установку служит для удешевления;

  • оптическая сеть - пассивная;

  • беспроблемная организация KTB на том же оборудовании.

Ethernet может похвастаться:

  • знакомыми технологиями:

  • большим выбором знакомого оборудования;

  • простотой в проектировании;

  • маленькие затрата на ЗИП;

  • нет делителей – проще найти проблему;

  • абонент не сможет испортить сервис у своих соседей;

  • оборудование разных вендоров;

  • прокладка ВОЛС не имеет таких жестких ограничений по условиям.

Теги: #gpon #ethernet #fttx #fttb #ftth
3122
  • Поделиться:
Написать комментарий:
Статьи по теме: