Как провайдеры делят одно волокно на десятки квартир? Объясняем технологию GPON

Вы когда-нибудь задумывались, как интернет-провайдер проводит в ваш дом отдельное оптоволокно, но при этом не прокладывает многожильный кабель на целый подъезд? Секрет кроется в умной и экономной технологии GPON (Gigabit Passive Optical Network или гигабитная оптическая пассивная сеть). Давайте разберемся, как она работает, без сложных технических терминов.

1. Главный принцип: «Один — многим»

Представьте себе дерево. От ствола отходят крупные ветки, те делятся на более мелкие, а от них — на совсем тонкие веточки, leading к каждому листочку.

GPON работает точно так же:

1. Ствол: Одно волокно от провайдера (из центрального узла связи, где стоит мощный передатчик — OLT).

2. Ветки: Это пассивные оптические splitter'ы (делители). Они не требуют питания и просто делят световой сигнал на несколько потоков.

3. Листочки: Это волокна, которые уже идут непосредственно в вашу квартиру к ONT-терминалу (или ONU — абонентскому устройству, которое преобразует свет обратно в электрический сигнал для вашего роутера).

В итоге, один мощный луч от провайдера «размазывается» на 32, 64 или даже 128 абонентов. Вся разводка от OLT до вашей квартиры делается исключительно пассивным оборудованием — кусками стекла и пластика (сплиттерами). Это делает сеть очень надежной и дешевой в обслуживании.

2. Как же все не путается? Разделение потоков

Вот здесь и кроется магия. Для организации двустороннего движения данных используются два простых принципа:

1. Разные длины волн (как разноцветные лазеры)

Представьте, что данные к вам (downstream) идут по одному цвету (длина волны 1490 нм), а данные от вас (upstream) — по другому (длина волны 1310 нм). Ваш домашний терминал знает, что на «красном» канале (1490 нм) он должен только слушать, а на «зеленом» (1310 нм) — говорить.

2. Разделение времени (как полицейский на перекрестке)

С передачей вниз (от OLT к абонентам) всё просто: OLT шлет непрерывный поток данных, в котором есть пакеты для каждого абонента. Ваш терминал, как шпион, слушает эфир и выхватывает из общего потока только те пакеты, которые помечены его уникальным ID.

С передачей вверх (от абонентов к OLT) сложнее. Если все абоненты начнут передавать данные одновременно, их сигналы смешаются и превратятся в кашу. Чтобы этого не произошло, OLT работает как диспетчер.

• OLT дает каждому терминалу строгое расписание: «Терминал №15, твое время для передачи — с 10:00:00.000 до 10:00:00.005».

• Каждый абонентский терминал молчит и ждет своего слота.

• Когда приходит его микроскопическое временное окно, он быстро «выстреливает» свои данные.

• Благодаря такой строгой дисциплине, сигналы от разных абонентов никогда не сталкиваются в общем волокне.

Этот метод называется TDMA (Time Division Multiple Access) — множественный доступ с разделением по времени.

Наглядная схема работы GPON

3. Плюсы технологии GPON для провайдера и для вас

• Экономия волокна: Не нужно тянуть отдельную жилу до каждого дома. Экономия огромна.

• Надежность: На пути от АТС до вашего дома нет активного оборудования (усилителей, коммутаторов), которому нужно питание и которое может сломаться. Только пассивные сплиттеры в коробках.

• Высокая скорость: Современные стандарты XG-PON и XGS-PON уже позволяют предлагать гигабитные и мультигигабитные тарифы (до 10 Гбит/с).

• Масштабируемость: Чтобы добавить нового абонента в дом, провайдеру не нужно прокладывать новое волокно от своей станции — достаточно просто «воткнуть» его в свободный порт на сплиттере в подвале.

4. А есть ли недостатки?

Единственный теоретический недостаток — разделение полосы пропускания на всех абонентов в одном дереве. Если 100 человек одновременно начнут качать файлы на максимальной скорости, каждый получит свою долю от общего «пирога». Однако на практике провайдеры грамотно рассчитывают нагрузку, и в реальности вы всегда получаете скорость, близкую к заявленной по тарифу.

5. Заключение

Технология GPON — это блестящий пример того, как можно эффективно использовать физические ресурсы. Благодаря оптическим делителям и интеллектуальному управлению трафиком, провайдеры обеспечивают нас высокоскоростным интернетом, телевидением и телефонией по одной тонкой стеклянной нити, приходящей в наш дом. Это и есть магия пассивных оптических сетей.