В статті коротко описав можливості сучасних пасивних оптичних мереж (ПОМ або англійською PON). Також запропонував унікальну українську термінологію для позначення деяких мережевих пристроїв і протоколів, зокрема етернет заміть Ethernet, олт замість OLT, омо замість ONU. Чому саме омо? Адже ONU - optical net unit. Слово unit переклав, як окремость, бо дослівно юніт означає окремий фунціонально повноцінний елемент системи. До того омо - це новий паліндром. Що скажете на такі нововведення?
Пасивна оптична мережа (скорочено ПОМ) - це технологія широкосмугового, множинного доступу через оптоволокно, що використовує розділення шляхів приймання-передавання і дозволяє створити деревовидну топологію точка-багато точок без використання активних мережевих елементів у вузлах розгалуження. ПОМ (англійською мовою PON) - пасивна мережа, збудована з оптичного волокна. Активне обладнання перебуває тільки в крайніх точка:
* у провайдера розташована головна станція, котра управляє пасивною мережею;
* у абонента перетворювачі сигналів приймання-передавання.
Види ПОМ
Об’єднання Повний Сервіс Мережевого Доступу (англійською Full Service Access Network - FSAN) займається реалізацією ідеї і розробкою загальних рекомендацій і вимог до обладнання, щоб виродники і оператори могли узгоджено співіснувати. Є низка стандартів ПОМ:
- ITU-TG.983
APON - застарілий;
BPON - застарілий;
- ITU-T G.984
GPON (гігабітний PON);
- IEEE 802.3ah
EPON / GEPON (Ethernet PON);
- IEEE 802.3av
10GEPON (10-гігабітний етернетний PON);
ГЕПОМ (GEPON) задовольняє вимоги більшості провайдерів для підключення віддалених абонентів зі швидкістю 1 гігабіт за секунду. При цьому на одному оптоволокні може перебувати до 64 мережевих пристроїв. 10ГЕПОМ (10GEPON) перебуває в стані випробування.
Принцип дії
На стороні провайдера встановлюється олт (англійською OLТ - оптичний лінійний термінал) - комутатор з можливостями управляти комутацією на канальному рівні. Управління олтом може здійснюватись через термінальний порт або за допомогою протоколів SNMP, SSH і TELNET.
На стороні клієнта встановлюється омо - оптична мережева окремость (англійською ONT, ONU) - повноцінний свіч малого розміру для роботи у віртуальній локальній мережі. Такий термінал стандартно має один оптичний гігабітний порт і 4 мідних (100Mbps або 1Gbps). Є моделі з комбінованим оптичним портом для телебачення і даних, з портами для телефонії, з різною кількістю мідних портів, з безпровідним адаптером (Wi-Fi), а також комбінації всіх перерахованих вище. Кожен омо має вбудований фільтр MAC-адрес; при отриманні пакету перевіряє належність пакету і, при потребі, відкидає його. Управління омом відбувається безпосередньо з олту, при цьому олт вважає омо підпортом свого порта. Дотримується підпорядкування.
Між клієнтом і провайдером прокладають пасивну оптичну мережу, яка має топологію дерева і її похідні. Основними компонентами пасивної оптичної мережі є оптичне волокно і роздільник (англійською splitter), що працює в режимі «розгалужувач» у напрямку провайдер -> клієнт і в режимі «змішувач» в зворотному напрямку. Перевагою пасивного обладнання є самостійность живлення і простота у використанні.
Пасивна оптична мережа є середовищем, що розділяється між багатьма абонентами, тому з боку олту діє тимчасове мультиплексування (англійською Time Division Multiplexing - TDM), а з боку ома - множинний доступ з поділом за часом (англійською Time Division Multiple Access - TDMA). При цьому низходні потоки (від олта до ома) передаються за допомогою довжини хвилі 1490 нм, а висходні (від ома до олта) - на довжині хвилі 1310 нм. Зроблено це для того, щоб залишити місце для аналогового телебачення (CATV), яке також можна пустити по дереву до абонента. Передавачі CATV працюють на довжині хвилі 1550 або 1310 нм, але виробники обладнання зайняли довжину хвилі 1310 нм для UpStream, щоб максимально здешевити клієнтський пристрій (лазери, що випромінюють на довжині хвилі 1310 нм набагато дешевше лазерів, що випромінюють на довжині хвилі 1550).
Вартість лазерних приймачів-передавачів досить висока у порівнянні з етернет-пристроями. Різниця між потужністю випромінювача і граничною чутливістю приймача приблизно 30 дБ (для олта 32-37 дБ). Цього вистачить, щоб подати сигнал на відстань понад 100 км стандартного оптичного волокна! Однак, ПОМ-дерева в глибину досягають зазвичай 10-20 км. Пов'язано це з тим, що роздільники вносять в лінію величезне загасання (3-22 дБ).
Стандарт ГЕПОМ дещо відрізняється від звичного всім Етернет структурою кадру, тому інші пристрої в мережі ПОМ працювати не будуть. Мало хто з виробників відповідає стандарту IEEE 802.3ah повністю. Через це відсутня повна крос-платформенна сумісність обладнання (наприклад, олт від ZYXEL не працюватиме з омо від HUAWEI).
Технологія обміну даними
кожне омо передає тільки в момент часу, відведений йому олтом;
олт визначає часовий проміжок, протягом якого кожне омо може передавати;
знову підключене омо взаємодіє з олтом за протоколом управління багатоточковим обміном (MPCP);
всі пакети для кожного адресата централізовано обробляє один пристрій в мережі - олт.
Для підтримки присвоєння тимчасових доменів за допомогою олта розробили протокол MPCP. Цей протокол базується на двох повідомленнях: GATE (вихід) і REPORT (звіт). Повідомлення вихід посилається від олта до омо і використовується для присвоєння тимчасового домену. Повідомлення звіт використовується омом для інформування олта про свій стан, щоб допомогти йому прийняти правильне рішення про виділення тимчасового домену. Звіт і вихід є кадрами управління доступу до носія - MAC: тип 88-08.
Існує два режими роботи MPCP: ініціалізація і нормальний режим. Перший використовується для детектування знову підключених омів і визначення RTT (англ. Round Trip Time - час від моменту посилки запиту до моменту отримання відповіді) і MAC-адреси ома. Нормальний режим використовується для присвоєння тимчасових доменів всім омам.
Стандартні етернетні кадри в ПОМ трохи модифікуються під специфіку роботи. Однак, олт модифікує виходні пакети так, що на виході з ПОМ утворює стандартний етернетний поток. У зворотному напрямку ситуація аналогічна.
Преамбула стандартного кадру етернету модифікується додаванням кількох службових полів:
SOP (англ. Start Of Packet - початок пакету) - 1 байт, вказує на початок кадру;
Резервне поле, 4 байта;
LLID (англ. Logical Link Identificator - логічний ідентифікатор з’єднання) - 2 байти, вказує індивідуальний ідентифікатор вузла ЕПОМ. Потрібно для емуляції з'єднань точка-точка і точка-мультиточка в мережі. Перший біт поля вказує режим передачі кадру. Решта 15 біт містять індивідуальну адресу вузла;
CRC (англ. Сircle Redundancy Check) - 1 байт, контрольна сума по преамбулі (стандарт P802.3ah).
При виході кадру з мережі ПОМ преамбула кадру перетвориться до стандартного виду. Інші поля кадру ЕПОМ однакові з полями стандартного кадру етернету:
DA (англ. Destination Address - адреса призначення) - 6 байт, вказує MAC-адресу станції призначення. Це може бути єдина фізична адреса (unicast), групова адреса (multicast) або широкомовна адреса (broadcast);
SA (англ. Source Address - адреса відправки) - 6 байт, вказує MAC-адресу станції відправника;
L / T (англ. Length / Type - довжина, тип) - 2 байти, містить інформацію про довжину або типи кадру;
Поле даних, змінної довжини;
PAD (наповнювач) - поле використовується для доповнення кадру до мінімального розміру;
FCS (англ. Frame Check Sequence) - 4 байта, контрольна сума кадру, розрахована з використанням циклічного надмірного коду;
OpCode (англ. Optional Code - можливий код) - 2 байта, уточнює тип керуючого кадру. Існують дві категорії керуючих кадрів, що відрізняються значенням цього поля: повідомлення шлюз, що генерується олтом, і повідомлення звіт, що генерується омом;
TS (Time Stamp - часова мітка) - 4 байта, містить тимчасову мітку відправника;
Message (повідомлення) - 40 байтів, в цьому полі міститься службова інформація для роботи протоколу MPCP.
Олт і омо здійснюють інкапсуляцію даних в модифіковані кадри стандарту IEEE P802.3ah, при цьому використовується канальне кодування 8B / 10B (8 користувацьких біт перетворюються в 10 канальних).
Остаточний алгоритм роботи мережі після налаштування виглядає наступним чином:
- омо «слухає лінію»;
- олт отримує пакет стандарту IEEE 802.3 і модифікує його під стандарт IEEE P802.3ah;
- олт відсилає пакет конкретного адресата;
- Всі оми отримують пакет, але тільки адресат залишає його собі - решта пакет відкидають;
- омо модифікує пакет стандарту IEEE P802.3ah під стандарт IEEE 802.3 і віддає його клієнтському компу;
- омо отримує пакет з компа, модифікує зі стандарту IEEE 802.3 під стандарт IEEE P802.3ah і буферизує;
- олт дозволяє передачу даних конкретної мережевої одиниці;
- омо передає ракети певну кількість часу, а потім замовкає і знову «слухає» лінію;
- олт отримує від ома пакет стандарту IEEE P802.3ah, модифікує його під стандарт IEEE 802.3, після чого передає його іному пристрою.
Пряма і точна цитата з Гіперборійської інструкції про здобуття керованої молодості є майже в кожній українській родині. Саме з неї починається вчення Ісуса Хреста про перенародження та вічне життя...
Ознайомлення з пасивною оптичною мережею
Світ:
Спецтема:
В статті коротко описав можливості сучасних пасивних оптичних мереж (ПОМ або англійською PON). Також запропонував унікальну українську термінологію для позначення деяких мережевих пристроїв і протоколів, зокрема етернет заміть Ethernet, олт замість OLT, омо замість ONU. Чому саме омо? Адже ONU - optical net unit. Слово unit переклав, як окремость, бо дослівно юніт означає окремий фунціонально повноцінний елемент системи. До того омо - це новий паліндром. Що скажете на такі нововведення?
Зміст
Огляд методики ПОМ
Пасивна оптична мережа (скорочено ПОМ) - це технологія широкосмугового, множинного доступу через оптоволокно, що використовує розділення шляхів приймання-передавання і дозволяє створити деревовидну топологію точка-багато точок без використання активних мережевих елементів у вузлах розгалуження. ПОМ (англійською мовою PON) - пасивна мережа, збудована з оптичного волокна. Активне обладнання перебуває тільки в крайніх точка:
Види ПОМ
Об’єднання Повний Сервіс Мережевого Доступу (англійською Full Service Access Network - FSAN) займається реалізацією ідеї і розробкою загальних рекомендацій і вимог до обладнання, щоб виродники і оператори могли узгоджено співіснувати. Є низка стандартів ПОМ:
- ITU-TG.983
- ITU-T G.984
- IEEE 802.3ah
- IEEE 802.3av
ГЕПОМ (GEPON) задовольняє вимоги більшості провайдерів для підключення віддалених абонентів зі швидкістю 1 гігабіт за секунду. При цьому на одному оптоволокні може перебувати до 64 мережевих пристроїв. 10ГЕПОМ (10GEPON) перебуває в стані випробування.
Принцип дії
На стороні провайдера встановлюється олт (англійською OLТ - оптичний лінійний термінал) - комутатор з можливостями управляти комутацією на канальному рівні. Управління олтом може здійснюватись через термінальний порт або за допомогою протоколів SNMP, SSH і TELNET.
На стороні клієнта встановлюється омо - оптична мережева окремость (англійською ONT, ONU) - повноцінний свіч малого розміру для роботи у віртуальній локальній мережі. Такий термінал стандартно має один оптичний гігабітний порт і 4 мідних (100Mbps або 1Gbps). Є моделі з комбінованим оптичним портом для телебачення і даних, з портами для телефонії, з різною кількістю мідних портів, з безпровідним адаптером (Wi-Fi), а також комбінації всіх перерахованих вище. Кожен омо має вбудований фільтр MAC-адрес; при отриманні пакету перевіряє належність пакету і, при потребі, відкидає його. Управління омом відбувається безпосередньо з олту, при цьому олт вважає омо підпортом свого порта. Дотримується підпорядкування.
Між клієнтом і провайдером прокладають пасивну оптичну мережу, яка має топологію дерева і її похідні. Основними компонентами пасивної оптичної мережі є оптичне волокно і роздільник (англійською splitter), що працює в режимі «розгалужувач» у напрямку провайдер -> клієнт і в режимі «змішувач» в зворотному напрямку. Перевагою пасивного обладнання є самостійность живлення і простота у використанні.
Пасивна оптична мережа є середовищем, що розділяється між багатьма абонентами, тому з боку олту діє тимчасове мультиплексування (англійською Time Division Multiplexing - TDM), а з боку ома - множинний доступ з поділом за часом (англійською Time Division Multiple Access - TDMA). При цьому низходні потоки (від олта до ома) передаються за допомогою довжини хвилі 1490 нм, а висходні (від ома до олта) - на довжині хвилі 1310 нм. Зроблено це для того, щоб залишити місце для аналогового телебачення (CATV), яке також можна пустити по дереву до абонента. Передавачі CATV працюють на довжині хвилі 1550 або 1310 нм, але виробники обладнання зайняли довжину хвилі 1310 нм для UpStream, щоб максимально здешевити клієнтський пристрій (лазери, що випромінюють на довжині хвилі 1310 нм набагато дешевше лазерів, що випромінюють на довжині хвилі 1550).
Вартість лазерних приймачів-передавачів досить висока у порівнянні з етернет-пристроями. Різниця між потужністю випромінювача і граничною чутливістю приймача приблизно 30 дБ (для олта 32-37 дБ). Цього вистачить, щоб подати сигнал на відстань понад 100 км стандартного оптичного волокна! Однак, ПОМ-дерева в глибину досягають зазвичай 10-20 км. Пов'язано це з тим, що роздільники вносять в лінію величезне загасання (3-22 дБ).
Стандарт ГЕПОМ дещо відрізняється від звичного всім Етернет структурою кадру, тому інші пристрої в мережі ПОМ працювати не будуть. Мало хто з виробників відповідає стандарту IEEE 802.3ah повністю. Через це відсутня повна крос-платформенна сумісність обладнання (наприклад, олт від ZYXEL не працюватиме з омо від HUAWEI).
Технологія обміну даними
Для підтримки присвоєння тимчасових доменів за допомогою олта розробили протокол MPCP. Цей протокол базується на двох повідомленнях: GATE (вихід) і REPORT (звіт). Повідомлення вихід посилається від олта до омо і використовується для присвоєння тимчасового домену. Повідомлення звіт використовується омом для інформування олта про свій стан, щоб допомогти йому прийняти правильне рішення про виділення тимчасового домену. Звіт і вихід є кадрами управління доступу до носія - MAC: тип 88-08.
Існує два режими роботи MPCP: ініціалізація і нормальний режим. Перший використовується для детектування знову підключених омів і визначення RTT (англ. Round Trip Time - час від моменту посилки запиту до моменту отримання відповіді) і MAC-адреси ома. Нормальний режим використовується для присвоєння тимчасових доменів всім омам.
Стандартні етернетні кадри в ПОМ трохи модифікуються під специфіку роботи. Однак, олт модифікує виходні пакети так, що на виході з ПОМ утворює стандартний етернетний поток. У зворотному напрямку ситуація аналогічна.
Преамбула стандартного кадру етернету модифікується додаванням кількох службових полів:
SOP (англ. Start Of Packet - початок пакету) - 1 байт, вказує на початок кадру;
Резервне поле, 4 байта;
LLID (англ. Logical Link Identificator - логічний ідентифікатор з’єднання) - 2 байти, вказує індивідуальний ідентифікатор вузла ЕПОМ. Потрібно для емуляції з'єднань точка-точка і точка-мультиточка в мережі. Перший біт поля вказує режим передачі кадру. Решта 15 біт містять індивідуальну адресу вузла;
CRC (англ. Сircle Redundancy Check) - 1 байт, контрольна сума по преамбулі (стандарт P802.3ah).
При виході кадру з мережі ПОМ преамбула кадру перетвориться до стандартного виду. Інші поля кадру ЕПОМ однакові з полями стандартного кадру етернету:
DA (англ. Destination Address - адреса призначення) - 6 байт, вказує MAC-адресу станції призначення. Це може бути єдина фізична адреса (unicast), групова адреса (multicast) або широкомовна адреса (broadcast);
SA (англ. Source Address - адреса відправки) - 6 байт, вказує MAC-адресу станції відправника;
L / T (англ. Length / Type - довжина, тип) - 2 байти, містить інформацію про довжину або типи кадру;
Поле даних, змінної довжини;
PAD (наповнювач) - поле використовується для доповнення кадру до мінімального розміру;
FCS (англ. Frame Check Sequence) - 4 байта, контрольна сума кадру, розрахована з використанням циклічного надмірного коду;
OpCode (англ. Optional Code - можливий код) - 2 байта, уточнює тип керуючого кадру. Існують дві категорії керуючих кадрів, що відрізняються значенням цього поля: повідомлення шлюз, що генерується олтом, і повідомлення звіт, що генерується омом;
TS (Time Stamp - часова мітка) - 4 байта, містить тимчасову мітку відправника;
Message (повідомлення) - 40 байтів, в цьому полі міститься службова інформація для роботи протоколу MPCP.
Олт і омо здійснюють інкапсуляцію даних в модифіковані кадри стандарту IEEE P802.3ah, при цьому використовується канальне кодування 8B / 10B (8 користувацьких біт перетворюються в 10 канальних).
Остаточний алгоритм роботи мережі після налаштування виглядає наступним чином:
- омо «слухає лінію»;
- олт отримує пакет стандарту IEEE 802.3 і модифікує його під стандарт IEEE P802.3ah;
- олт відсилає пакет конкретного адресата;
- Всі оми отримують пакет, але тільки адресат залишає його собі - решта пакет відкидають;
- омо модифікує пакет стандарту IEEE P802.3ah під стандарт IEEE 802.3 і віддає його клієнтському компу;
- омо отримує пакет з компа, модифікує зі стандарту IEEE 802.3 під стандарт IEEE P802.3ah і буферизує;
- олт дозволяє передачу даних конкретної мережевої одиниці;
- омо передає ракети певну кількість часу, а потім замовкає і знову «слухає» лінію;
- олт отримує від ома пакет стандарту IEEE P802.3ah, модифікує його під стандарт IEEE 802.3, після чого передає його іному пристрою.
+
Зверніть увагу
Мова Сенсар – головний інструмент заснування нового світу. З чого почнемо формування словника?