G-PON
GPON technikai paraméterek
A hazánkban folyó - az előfizetőt elérő - üvegszálas fejlesztések mind a GPON technológiát használják, ismerkedjünk meg részletesebben azzal, hogyan is működik.
A GPON az előfizetőhöz egyetlen optikai szálon keresztül jut el, ellentétben a korábbi technológiákkal, ahol a feltöltési és a letöltési iránynak külön-külön fényvezetőszálra volt szüksége. Ezt az ún. hullámhossz-osztásos multiplexelés (Wavelength Division Multiplexing) segítségével oldják meg, ami annyit jelent, hogy a felfelé és a lefelé iránynak más a hullámhossza, így tudnak kommunikálni egy időben anélkül, hogy zavarnák egymás működését.
A GPON jelenlegi megvalósítása 2,4Gbit/s letöltési és 1,2 Gbit/s feltöltési sebességet tud nyújtani egyetlen kábelen, amin párhuzamosan több előfizető is osztozik. Hogy pontosan hány előfizető osztozik ezen a sávszélességen, azt a kiépítés helye is nagyban meghatározza. A szabvány elméletben 1:128-as arányt maximál (egy kábelen 128 ügyfél osztozik), a valóságban azonban az 1:64-es, vagy ettől is kisebb elosztási arányt használnak a szolgáltatók. Az optikai jelet az előfizetők között ún. passzív optikai elosztókkal (splitter) osztják meg. A szabvány időosztásos multiplexelés (Time Division Multiplexing) segítségével teszi lehetővé, hogy az osztott közeget egyszerre több ügyfél is tudja használni. A jelzésrendszerben pedig előremutató hibajavítást vezettek be. Utóbbi használata nem kötelező, de a legtöbb szolgáltató bekapcsolja a FEC-et mindkét irányban, mivel látványosan növeli a rendszer bithiba elleni védelmét. Cserébe 6%-kal csökkenti a teljes kapacitást.
Távolság. Korábban az ADSL-nél sok probléma származott abból, hogy a központtól távolabb már csak egyre kisebb sebességgel lehetett stabil kapcsolatot fenntartani. Ez a probléma a GPON-nal a múlté. A szabvány szerint a GPON maximálisan 60km távolságra képes bármifajta aktív eszköz nélkül továbbítani az optikai jelet. Természetesen minél több felé osztok egy nyalábot - mivel passzív elosztókat használunk - annál nagyobb lesz az osztókon fellépő veszteség (csillapítás). A szolgáltatók általában 1:32-es vagy 1:64-es osztási arányt használnak. Még ebben az esetben is 20km az áthidalható távolság, tehát nem fordulhat az elő, hogy nem lehet optikai internet elérést biztosítani azért, mert messze vagyunk a központtól. Ahol az infrastruktúra rendelkezésre áll, ott mindenhol egyforma színvonalon lehet majd élvezni a szolgáltatást. A csillapításból fakadó veszteségeken túl van egy logikai limitáció is a GPON rendszerekben: az OLT-hez legközelebbi és legtávolabbi ONT között nem lehet nagyobb a távolság mint 20km. Például ha az OLT-hez legközelebbi ONT 5km-re található, akkor a legátvolabbi ONT sem lehet messzebb 25km-nél.
G-PON hozzáférési hálózat
A G-PON hozzáférési (Access) hálózata 4 elemből áll: a szolgáltató oldalán az OLT, az előfizető oldalán az ONT, a kettőt pedig maga az optikai kábel köti össze, illetve az ügyfeleket a passzív optikai elosztó kapcsolja a fényvezetőszálra.
G-PON hozzáférési hálózat
A szolgáltató oldalán található az OLT (Optical Line Terminal) mely kiépítéstől függően több száz, vagy akár több ezer GPON kapcsolatot tud kezelni és a helyi központban található. Itt futnak össze a felhasználóktól érkező üvegszálak, és itt történik az előfizetőktől érkező adatok átkapcsolása a gyökér hálózatba (Core network). Ez a berendezés vezérli minden G-PON kapcsolat működését: melyik végpont, mikor, mennyi időre férhet hozzá az átviteli közeghez, itt történik az IPTV előfizetőkhöz történő kapcsolása is. Természetesen hibadetektálási, managelési és diagnosztikai feladatokat is ellát, illetve a Downstream oldalt titkosítással látja el, hogy biztosan mindenki csak ahhoz az adathoz férjen hozzá, amit neki címeztek. A sávszélesség előfizetéshez tartozó korlátozása is ebben a berendezésben zajlik.
OLT - Optical Line Terminal
Az előfizető oldalán található az ONT (Optical Network Terminal). Köznapi kifejezéssel élve mondhatjuk, hogy ez a modem: a készülék mely az optikai jeleket a háztartásokban elterjedt 10/100/1000 Mbit/s-os sebességű Ethernet hálózathoz illeszti. Az egy GPON kapcsolaton található összes ONT-t az OLT vezérli, szabályozza, hogy mikor melyik ONT férhet hozzá a kábel kapacitásához. Gyakran félreértésre ad okot, hogy az ONT készülékeken több Ethernet port is van, így sokan azt hiszik, hogy képes routerként is üzemelni. Ez sajnos nem így van. Ahogyan az ADSL és kábelmodemeknél, úgy ebben az esetben is szükség van egy routerre, ha több PC számára szeretnénk megosztani a kapcsolatot. A legtöbb szolgáltató - így a T-Com is - PPPoE betárcsázással hitelesíti az előfizetőket.
A szolgáltatót és az előfizetőket az optikai kábel köti össze. A kommunikáció egymódusú (single mode fiber) fényvezető szálakon keresztül valósul meg. Ez teszi lehetővé a viszonylag nagy (20-60km) áthidalási távolságokat, illetve azt, hogy elegendő egyetlen üvegszál a kétirányú kommunikáció megvalósításához.
A passzív optikai elosztó pedig az ügyfelek fényvezető szálainak egyetlen G-PON kábelre történő kapcsolását teszi lehetővé. Ez az elosztó nem igényel áramellátást, és épülettömbök esetén általában a lépcsőház aljában található, de kertvárosi övezetekben akár egy egész utcát is fel lehet fűzni egyetlen fényvezető szálra a segítségével.
Passzív optikai elosztó
G-PON Core hálózat
A GPON bevezetése a hozzáférési hálózatban azt eredményezi, hogy a gyökérhálózatot (Core network) a jelenleginél nagyságrendekkel nagyobb forgalom átvitelére kell felkészíteni. A jelenlegi gyökérhálózat nem képes ennek a megnövekedett forgalomnak az átvitelére, így a hozzáférési hálózattal párhuzamosan itt is nagyarányú fejlesztésekre van szükség.
GPON gyökérhálózat
CWDM: vagy más néven durva hullámhossz-osztásos multiplexelés azt jelenti, hogy egyetlen üvegszálon keresztül több eltérő hullámhosszú fényt visznek át egyszerre, ezáltal többszörösére növelik a fényvezető átviteli kapacitását. Jó példa erre az Ethernet LX-4, mely négy hullámhossz összefogásával egyetlen fényvezető szálon képes a 10Gbit/s-os sebesség elérésére, áthidalási távolsága pedig erősítés nélkül is 20-60km lehet. Utóbbi tulajdonsága ideálissá teszi alkalmazását a városi hálózatokban.
DWDM: a sűrű hullámhossz-osztásos multiplexelés ad igazi magoldást az adatéhes hozzáférési hálózatok kiszolgálásához. A DWDM gyakorlatilag ugyanúgy működik mint a CWDM, csak sokkal több hullámhosszat használnak. A mai elterjedt DWDM rendszerekben 40-80 hullámhosszat fognak össze, de a jövőben ezt a számot is növelni szeretnék. Ezzel a technikával elérhető a 40, 100 vagy akár 160 Gbit/s-os sávszélesség is.
Jelenleg a CWDM technológiát (4-10 x10Gbit/s) használják a városi hálózatok összekapcsolására (GPON rendszerben az OLT-k és a szolgáltató aggregációs csomópontjai között). DWDM technológiát pedig az országos felhordó hálózatnál (jellemzően nagyobb városok között).
GPON ONT - Huawei EchoLife HG850
Az optikai internetelérés igénybevételéhez szükségünk van egy ONT-re (nevezzük optikai modemnek), mely a G-PON hálózatot összekapcsolja az otthonokban elterjedt 10/100/1000 Mbit/s-os helyi hálózattal. Egyelőre egyetlen típust adnak az előfizetőknek, ez pedig a Huawei EchoLife HG850.
Huawei EchoLife HG850
Az eszköz tulajdonságai:
- Megfelel az ITU-T G.984 GPON standard-nak
- Maximális támogatott letöltési sávszélesség: 2.488 Gbit/s
- Maximális támogatott feltöltési sávszélesség: 1.244 Gbit/s
- LAN: 4db 10/100 RJ-45 Ethernet port (1 internet, 3 IPTV (STB) )
- WAN: 1db GPON port
- VOIP: 2db RJ-11 port (hang és fax támogatás)
- Telnet interfésszel rendelkezik
- Fogyasztása: <12W (12 V DC, 2 A)
Huawei EchoLife HG850 séma
Ismét fontos megjegyezni, hogy a négy hálózati port közül internet kapcsolat létrehozására csak az egyik használható. Amennyiben több számítógép számára szeretnénk internet hozzáférést biztosítani, akkor egy PPPoE képes routerre van szükségünk. Ha egy számítógépet használunk, úgy azon az ADSL-hez hasonlóan PPPoE kapcsolatot kell telepíteni. A maradék három Ethernet port az IPTV Set-Top-Box-oknak van fenntartva, melyből párhuzamosan három darabot tudunk használni.
RF Overlay - TV szolgáltatás PON hálózatokon (DIGI FTTH)
A PON hálózatokon lehetőség van klasszikus kábeltv szolgáltatás nyújtására az RF Overlay segítségével. Ennek lényege, hogy a klasszikus kábeltelevíziós hálózatok által használt durván 860MHz-nyi sávszélességet WDM technológia segítségével ráültetik a passzív optikai hálózatra. Így a korábban már megismert módon a GPON által használt 1310nm (feltöltés) és 1480nm (letöltés) mellé bekerül az 1550nm-es hullámhosszon a teljes kábeltelevíziós spektrum is.
A technológia előnye, hogy a továbbítás nem IP alapon zajlik, hanem az internettől elkülönülő kapacitást használ, így nem vesz el sávszélességet az internetes forgalom elől. További előnye, hogy az RF overlay használatával klasszikus digitális kábeltv (DVB-C) szolgáltatás nyújtható, mellyel a legtöbb TV készülék Set-Top-Box nélkül is alkalmas a vételre. Az előfizetőnél használható a meglévő koax hálózat, és kódolatlan adás esetén tetszőleges számú TV-n nézhető a műsor. Az optikai hálózaton érkező KTV jeleket a HGW alakítja vissza rádiófrekvenciás jellé:
Jelenleg hazánkban egyedül a DIGI szolgáltat ilyen módszerrel az optikai hálózatán ( a Magyar Telekom és az Invitel PON hálózata is alkalmas lenne rá, de ők csak IPTV szolgáltatást nyújtanak).
A GPON ONT-ből kiolvasható jelszintek, mikor jó, mikor nem?
A szolgáltató által adott ONT/HGW készülékből általában két hasznos érték olvasható ki:
- a vételi szint (RX power, RX level).
- az adási szint (TX power, TX level).
Mindkét érték dBm-ben van megadva, és az elfogadható értékek attól függnek, hogy Class B+, vagy Class C+ típusú optikai modul van az ONT/HGW készülékünkben. Ez az eszköz alján fel van tüntetve.
A két modul típus működési tartománya így alakul (a legelterjedtebb a Class B+):
Mivel a PON rendszerek sokkal kevésbé érzékenyek a környezeti és egyéb hatásokra (zaj, áthallás, hálózati terhelés), így jóval kisebb tartalék mellett képesek üzemelni. Például ha azt látjuk, hogy az ONT/HGW -27dBm vételi szintet mutat, ez még távolról sem jelenti azt, hogy probléma lenne. A -28 -29dBm-es értékek sem feltétlenül produkálnak hibát, de itt már nagy az esélye annak, hogy nagy arányú sebesség csökkenés, illetve csomag dobás, rosszabb esetben a kapcsolat instabilitása tapasztalható.
Bár erre éles körülmények között kicsi az esély, figyeljünk arra is, hogy a vételi szint lehet túlságosan magas is (a táblázat "Overload optical power" jelölésű sorában látható értéknél magasabb szintek ezek).
A cikk még nem ért véget, kérlek, lapozz!
