GPON — пассивно-оптическая сеть доступа¶

GPON (Gigabit Passive Optical Network, гигабитная пассивно-оптическая сеть) — стандарт пассивно-оптических сетей доступа (PON), описывающий передачу данных по оптическому волокну от узла оператора к конечным абонентам без активных элементов в разделяемой части сети. Технология обеспечивает симметричную скорость загрузки до 2,488 Гбит/с и асимметричную скорость выгрузки до 1,244 Гбит/с на оптический порт, при этом пропускная способность делится между абонентами, подключёнными к одному волокну. GPON является одним из наиболее распространённых стандартов FTTx (Fiber to the x — «оптика до абонента») в России и мире.

¶Принцип работы

Сеть GPON построена по топологии «дерево»: на стороне оператора располагается оптический линейный терминал (OLT, Optical Line Terminal), от которого оптическое волокно идёт к пассивному оптическому делителю (сплиттеру), разделяющему сигнал на несколько абонентских линий. На стороне абонента устанавливается оптический сетевой терминал (ONT) или оптический сетевой блок (ONU), преобразующий оптический сигнал в электрический Ethernet-сигнал.

Сплиттер не требует электропитания — вся пассивная часть сети (волокно и делители) не содержит активных компонентов, что снижает стоимость обслуживания и повышает надёжность. Стандарт поддерживает соотношение деления до 1:128, то есть одно волокно от OLT может обслуживать до 128 абонентов. Расстояние от OLT до абонента может достигать 20 км.

¶Стандарт и характеристики

Стандарт GPON описан в рекомендациях ITU-T G.984 (серия G.984.1–G.984.7), принятых Международным союзом электросвязи в 2003–2010 годах. Ключевые параметры:

Для разделения канала между абонентами используется метод TDMA (Time Division Multiple Access) — каждый ONT передаёт данные в отведённый временной интервал. Стандарт поддерживает шифрование AES-128 для защиты данных абонентов.

¶Отличия от других PON-технологий

Наиболее близким конкурентом GPON является стандарт EPON/GE-PON (Ethernet PON), описанный в IEEE 802.3ah. Основные отличия:

• Скорость: EPON симметричен (1,25 Гбит/с в обе стороны), GPON асимметричен и быстрее в направлении «к абоненту».
• Эффективность: GPON использует более сложную кадровую структуру (GEM-кадры), обеспечивающую лучшую упаковку данных и поддержку TDM-сервисов.
• Сложность: оборудование GPON дороже и сложнее в реализации, чем EPON.
• Распространение: в России EPON исторически получил большее распространение из-за более раннего внедрения и более низкой стоимости оборудования; GPON активно развивается операторами с 2010-х годов.

¶Применение в России

GPON-технологию для абонентского доступа применяют крупнейшие российские операторы: Ростелеком, Дом.ру (бывший «Билайн»), МТС, ТТК и региональные провайдеры. Ростелёком развивает сеть GPON в рамках федеральной программы цифровизации, покрывая города и сельские населённые пункты. Типичная абонентская скорость по GPON в России — от 100 Мбит/с до 1 Гбит/с, при этом реальная скорость ограничена тарифом, а не физическими возможностями технологии.

Для подключения абонента используется оптический кабель (обычно одномодовый, G.652 или G.657) с разъёмом SC/APC. Внутри квартиры или дома сигнал преобразуется в Ethernet через ONT, после чего распределяется по локальной сети абонента по Wi-Fi-роутеру или кабелю.

¶Перспективы развития

Наследником GPON стал стандарт XG-PON (ITU-T G.987) со скоростью 10 Гбит/с вниз и 2,5 Гбит/с вверх, а затем XGS-PON (ITU-T G.9807.1) с симметричными 10 Гбит/с. Оба стандарта обратно совместимы с GPON на уровне оптики, что позволяет операторам обновлять сети поэтапно — заменяя только OLT и ONT. Стандарт 25G PON (ITU-T G.9804) находится в разработке.

В России пилотные внедрения XGS-PON проводят Ростелеком и некоторые коммерческие операторы, ориентированные на корпоративных клиентов и абонентов с повышенными требованиями к скорости.

¶Преимущества и ограничения

К достоинствам GPON относятся: высокая пропускная способность, отсутствие активных элементов в разделяемой сети, поддержка множества сервисов (интернет, IPTV, телефония) по одному волокну, длительный срок службы линии (десятки лет). Ограничения: необходимость прокладки оптического кабеля до каждого абонента, зависимость скорости от количества пользователей на одном волокне, стоимость оборудования и монтажных работ.

Источники:

• Рекомендации ITU-T G.984 (серия G.984.1–G.984.7)
• IEEE 802.3ah — Ethernet in the First Mile
• ITU-T G.9807.1 — XGS-PON
• Отчёты Минцифры России по цифровизации связи
• Техническая документация Huawei, Nokia, ZTE по GPON-оборудованию