Благодаря многочисленным преимуществам, повышающим как эффективность, так и производительность, пассивная оптическая сеть является сетевой настройкой, которая популярна среди многих организаций. Эта технология характеризуется своей уникальной способностью обеспечивать обслуживание нескольких конечных точек одним оптическим волокном.
Что такое пассивная оптическая сеть
Пассивная оптическая сеть (сокращ. на англ. PON, passive optical network) относится к телекоммуникационной технологии, которая использует архитектуру «точка-многоточка» для оптоволокна в помещениях. Это позволяет одному оптоволокну обслуживать несколько конечных точек, используя непитаемые оптоволоконные разветвители для разделения полосы пропускания волокна между несколькими точками доступа. За исключением центрального офиса и пользовательского конца, нет необходимости в питании, что делает систему «пассивной».
Как работает PON?
Функционирование PON начинается с подключения сети оператора к сплиттеру, создавая мост между пользователем и сетью. Данные от коммутатора оператора преобразуются в световой сигнал, который затем передается по оптоволокну к сплиттеру. Здесь сигнал разделяется и отправляется отдельным пользователям. Процесс для восходящих данных происходит в обратном порядке, сигналы объединяются на сплиттере и отправляются обратно к коммутатору оператора.
Несколько характеристик указывают на пассивную оптическую сеть. Во-первых, она демонстрирует высокую эффективность благодаря своей способности объединять несколько точек доступа в один оптоволоконный кабель. Во-вторых, она оказывается экономически эффективной, поскольку требует меньше активного оборудования. Наконец, она обеспечивает значительную пропускную способность сети, с нисходящим потоком до 2,5 Гбит/с и восходящим потоком до 1,25 Гбит/с.
Типы технологий, использующих концепцию PON
Существуют различные технологии, использующие концепцию сети PON:
APON: Асинхронный режим передачи или ATM, это был первый стандарт PON (ITU G983), в основном используемый в корпоративных сетях со скоростью нисходящего потока 1,25 Гбит/с и восходящего потока 622 Мбит/с.
BPON: широкополосная PON. Внедрил мультиплексор с разделением по длине волны (WDM), который позволяет использовать несколько длин волн и услуг (ТВ, данные и т. д.) в одном и том же волокне.
EPON или GEPON: Gigabit Ethernet PON. Использует протокол Ethernet в пакетах данных. Связь синхронная 1,25 Гбит/с вниз по течению и вверх по течению.
GPON: PON с поддержкой гигабитных скоростей. Асинхронная связь 2,5 Гбит/с в нисходящем направлении и 1,25 Гбит/с в восходящем направлении. Со временем было разработано несколько технологий на базе GPON, увеличивающих скорость связи и изменяющих используемые длины волн. Некоторые из этих вариаций сохраняют асинхронную скорость (XG-PON, 25G-PON, NG-PON), а некоторые изменяются на синхронную (XGS-PON, 25GS-PON).
Все эти технологии работают как пассивные оптические сети, и основные различия между ними заключаются в том, как они поддерживают и передают длины волн, а также в общей скорости.
Разница между активной и пассивной оптической сетью
Ключевое различие между активными оптическими сетями (сокращю на англ. AON, active optical networks) и пассивными оптическими сетями заключается в том, как они разделяют сигнал для каждого конечного пользователя. AON используют несколько волокон и коммутационное оборудование с электрическим питанием для распределения сигнала нескольким конечным пользователям.
Напротив, пассивные оптические сети используют одно волокно и непитаемый (пассивный) разветвитель для обслуживания разных клиентов. В PON электропитание требуется только в точках отправки и получения сети, что делает их более эффективными, чем активные сети.
Безопасность PON
Без коммутаторов уровня распределения все переключения выполняются на уровне ядра.
Но затем OLT транслирует данные всему оборудованию ниже по течению – так что, по сути, все клиенты получают данные друг друга. Это не может быть хорошо для безопасности, не так ли?
Вот почему для приложений, критически важных для безопасности, данные могут быть зашифрованы в ONT. По сути, это делает каждое соединение чем-то вроде VPN к основному коммутатору. Технология шифрования того же типа и калибра, что и в коммерческих VPN, просто сеть не совсем виртуальная.
В некоторых типах сетей достаточно, если нисходящий трафик зашифрован, что и делает GPON. Это кампусные сети, где ONT соединяют целые, автономные сети с базовой сетью (или OLT имеет встроенную поддержку для разделения сетей).
Масштабировать сеть такого типа сложно, но в некоторых обстоятельствах это может стать хорошим компромиссом, особенно если задействовано устаревшее оборудование.
В других случаях необходимо шифровать как восходящий, так и нисходящий трафик. EPON изначально поддерживает этот режим работы, который также имеет то преимущество, что злоумышленник, перехватывающий трафик на OLT, не может прочитать никакую коммуникацию.
Введение в этот раздел звучит так, будто безопасность PON тоже является своего рода компромиссом, но это не так. PON могут быть значительно более безопасным решением, чем другие сетевые технологии.
Оптоволоконные кабели не пропускают радио- или электрические сигналы, как медные кабели, и их сложнее сращивать интрузивно. Кроме того, модель безопасности ONT была разработана с самого начала с предположением, что другие ONT в сети могут контролироваться злонамеренными пользователями.
Было бы слишком смелым и слишком общим утверждением сказать, что модель безопасности PON превосходит модель безопасности сетей Ethernet. Однако она охватывает меньше пограничных случаев, и – если предположить, что аппаратное шифрование в ONT не взломано – проще реализовать безопасную модель связи через PON, чем через Ethernet, по крайней мере на самом базовом уровне сетевого стека.
Какие проблемы решает пассивная оптическая сеть?
Поскольку услуга PON может поддерживать несколько клиентов с одного порта маршрутизатора/коммутатора и использует непитаемые разветвители для направления и отправки данных пользователям, поставщики услуг несут меньшие эксплуатационные расходы, избегают необходимости в регулировании климата для разветвителей и требуют меньше оборудования и оптоволокна, чем при предоставлении услуг по архитектуре AON.
Использование оптоволоконного кабеля дает пользователям доступ к некоторым из самых высокоскоростных доступных соединений, а PON является энергоэффективным: меньшее количество электрооборудования означает меньшее потребление энергии. Кроме того, PON может передавать данные как по нисходящем.
Основные преимущества пассивных оптических сетей
Работа с PON приносит потребителю ряд привлекательных преимуществ, таких как:
Повышенные скорости
PON способен без усилий удовлетворить потребность клиентов широкополосного доступа в скорости. В результате клиенты могут ожидать, что PON обеспечит постоянную скорость 1 Гбит/с. А там, где есть услуги GPON, скорость может достигать 2 Гбит/с, обеспечивая непревзойденный опыт широкополосного доступа.
Диапазон услуг
Клиенты широкополосного доступа всегда ищут услуги, которые предоставляют выбор. И PON является идеальной платформой для открытия широкого спектра услуг для потребителей. Благодаря нескольким длинам волн, которые использует PON, многочисленные услуги могут быть предложены через одно и то же соединение.
Масштабируемость
IT-сети должны быть гибкими, особенно в бизнес-секторе. К счастью, конструкция PON позволяет легко удовлетворить эту потребность. Благодаря одному волокну, которое можно разделить на 32 отдельных соединения, PON дает вам возможность расширить свою сеть с минимальными усилиями.
Экономически эффективно
PON может разделить одно оптическое волокно для подключения нескольких клиентов, что приводит к экономии средств. Поскольку конструкция PON позволяет избежать расходов на эксклюзивные соединения волокна с ISP, требуется меньше материалов и затрат на обслуживание. И эта экономия средств передается клиентам в виде более низких тарифов.
Надежность
Разочарование от обрыва широкополосного соединения — это то, что знакомо всем нам. К счастью, PON сводит к минимуму риск проблем с подключением, связанных с традиционными широкополосными соединениями. Поскольку оптоволоконные кабели не требуют электричества, не возникает проблем, связанных с электрическими помехами или статикой. Это гарантирует, что соединения PON более надежны и позволяют пользователям оставаться продуктивными.