ONT, ONU, OLT, AON, ONT, XGSPON ... - Wyjaśniamy często używane skróty w świecie łączy światłowodowych?

Światłowodowy Internet staje się w naszym kraju co raz powszechniejszy. Dostępność usług wzrasta wraz z rozbudową sieci, a ceny są niewygórowane. Wszędzie tam, gdzie jest to możliwe, warto więc poważnie rozważyć przesiadkę na łącze światłowodowe, gdyż technologicznie góruje ono nad pozostałymi technologiami dostępowymi, z których niektóre (np. xDSL, osiągają już kres swoich możliwości, jeśli chodzi o możliwą do uzyskania przepustowość).

Jak w przypadku każdej technologii, tak i w świecie światłowodów obowiązuje specyficzny żargon, składający się często ze skrótowców i zapożyczeń z języka angielskiego. W tym materiale postaramy się przybliżyć najważniejsze pojęcia i w ten sposób przy tej okazji wyjaśnić, jak zbudowana jest sieć światłowodowa i jak działa to nowoczesne medium teleinformatyczne.

FTTP Fiber To The Premises / FTTH Fiber To The Home

Oba równoznaczne pojęcia oznaczają sieć światłowodową doprowadzoną do lokalu (premises) klienta, który często jest jego domem (home). Terminy oznaczają pewną politykę dostawców i wizję struktury ich sieci, przewidującą wykorzystanie szybkiego i niepodatnego na zakłócenia medium nie tylko do łączenia centrów danych, realizacji łączy międzymiastowych i międzynarodowych, ale także zastosowanie go na odcinku tzw. „ostatniej mili”, czyli od centrali operatora, do samego lokalu klienta. W sytuacji idealnej jest dzięki temu teoretycznie możliwe, że plik, który pobieramy z Internetu, będzie przesyłany szybko i sprawnie światłowodem na całej trasie swej podróży: od serwera, na którym jest składowany, poprzez poszczególne węzły sieci, aż do terminala (ONT), do którego podpięty jest router do światłowodu (lub z którym jest zintegrowany) w naszym mieszkaniu.

GPON (Gigabit Passive Optical Network)

Pasywna sieć optyczna. Generalnie możemy wyróżnić dwa rodzaje sieci optycznych: pasywne i aktywne. „Pasywność” polega w uproszczeniu na tym, że wszystkie urządzenia, biorące udział w komunikacji na odcinku od centrali abonenta (czyli od OLT), aż do terminala (ONT/ONU) u klienta nie są zasilane elektrycznie i ich rolą jest jedynie przesyłanie strumienia impulsów świetlnych dalej, bez wykonywania na nim żadnych operacji.  W kontekście standardowych łączy internetowych dla klientów końcowych, zdecydowanie częściej stosuje się sieci pasywne, gdyż są znacznie tańsze w budowie oraz eksploatacji, skąd pewnie wynika ich popularność. Jeżeli samo włókno światłowodowe jest odpowiedniej jakości, a wszystkie połączenia są wykonane starannie i odpowiednio zabezpieczone, taki pasywny odcinek sieci może mieć długość nawet 60 km, bez straty jakości sygnału! W praktyce jednak, ze względu na stosowanie topologii rozgałęzionej za pomocą splitterów i ograniczeń w rozpiętości sieci, odległość abonenta od centrali ogranicza się zwykle do 20 km.

Prędkość transmisji w sieci GPON (zgodnie międzynarodowym standardem ITU-T G.984.x) to 2488 Mb/s (w kierunku „w dół”, czyli OLT w centrali operatora do ONT u klienta) oraz 1244 Mb/s („w górę”, w kierunku przeciwnym, od ONT do OLT).

W sieciach GPON stosuje się jednomodowe włókna światłowodowe, co oznacza, że w jednym światłowodzie przesyłany jest jeden promień światła laserowego. Aby w tym pojedynczym włóknie mogła równocześnie odbywać się komunikacja dwukierunkowa, stosuje się technikę multiplikacji z podziałem długości fal (WDM - Wavelength-division multiplexing). Oznacza to, że transmisja „w górę” i „w dół” kodowane są za pomocą światła o innej długości fal (odpowiednio 1310 nm i 1490 nm).

AON Active Optical Network

W odróżnieniu od sieci pasywnej, aktywna sieć optyczna wykorzystuje w swojej topologii aktywne urządzenia przesyłowe (routery, switche, multipleksery), które wykonują na przekazywanym sygnale różnorakie operacje i w związku z tym muszą być osobno zasilane. Ponieważ przetwarzany sygnał jest w takich aktywnych węzłach sieci także wzmacniany, zasięg takiej sieci może być większy niż w przypadku wersji pasywnej.

10G GPON / XGSPON / NG PON 2

10G GPON to nowy standard pasywnej sieci optycznej, oferujący wyższe przepustowości aż 10 GBit/s „w dół” i do 2,5 GBit/s „w górę”, a w przypadku XGSPON / NG PON 2 do 10 GBit/s w obu kierunkach. Nowe standardy bazują na takich samych światłowodach, jak GPON, przesiadka na nową technologię wymaga więc jedynie zmiany OLT po stronie operatora i ONT po stronie użytkownika.

OLT Optical Line Terminal

OLT to urządzenie po stronie operatora (umieszczone w centrali lub szafie teleinformatycznej dostawcy w wyniesionej lokalizacji, np. na terenie osiedla), gdzie „zaczyna się” światłowód, prowadzący do lokalu abonenta. OLT wyposażone jest w szereg portów (zwykle kilkadziesiąt), do których wpięte są kable światłowodowe. Pojedyncze włókno światłowodu, którym przesyłane są dane może trafiać do pojedynczego odbiorcy, ale częściej jest rozgałęziane za pomocą splitterów w strukturę drzewiastą.

ONT Optical Network Terminal / ONU Optical Network Unit

ONT to zakończenie linii po stronie użytkownika, wyposażone w gniazdo światłowodu po jednej stronie i np. gigabitowy port Ethernet po drugiej. ONT może mieć także postać rozbudowanego rozwiązania w postaci całego routera posiadającego złącze światłowodu (np. FRITZ!Box 5530 Fiber), ale także szybkie Wi-Fi, switch ethernetowy i wiele innych funkcji.

Aktualnie, w przypadku większości operatorów w Polsce, ONT jest dostarczane abonentowi przez operatora w ramach pakietu instalacyjnego.

Splitter

Światłowód jest medium na tyle elastycznym, że z jednego włókna może korzystać jednocześnie nawet 64 odbiorców. Złączka do światłowodu w OLT u operatora może być połączona z pojedynczym włóknem, doprowadzonym np. do bloku mieszkalnego i tam rozgałęziona na 64 mieszkania. W praktyce nie stosuje się tak mocno rozgałęzionej topologii, gdyż w takim wypadku 64 użytkowników musiałoby współdzielić maksymalną przepustowość tego jednego włókna, a więc 2488 Mbit/s „w dół” i 1244 Mbit/s „w górę”, co oznaczałoby, że jeżeli każdy sąsiad zacząłby w tym samym czasie pobierać z Internetu plik, na każdego z nich wypadłoby „jedynie” 38,87 Mbit/s i odpowiednio mniej (19,44 Mbit/s) przy transmisji w przeciwnym kierunku.

Splitter jest urządzeniem pasywnym, zawierającym pryzmat, posiadającym jedno gniazdo do światłowodu wejściowego i rozdzielające jeden promień lasera na dwa (lub więcej) identyczne promienie, kierowane do osobnych wyjść. Naturalnie, promienie wyjściowe mają mniejszą jasność, ale wystarcza ona do bezbłędnego przesyłania danych.

Łatwo można się domyślić, że w takim wypadku, wszyscy użytkownicy, korzystający z tak rozgałęzionych linii światłowodowych, otrzymują równocześnie ten sam strumień informacji. Aby odpowiednie dane trafiały tylko do właściwego ONT danego abonenta, stosuje się szyfrowanie danych (algorytm AES ze 128-bitowym szyfrowaniem).

Komunikacja „w górę” w topologii rozgałęzionej realizowana jest w inny sposób. Stosowana jest multiplikacja z podziałem czasu (TDMA), co oznacza, że poszczególne ONT nie nadają jednocześnie, ale każde z nich otrzymuje swój „slot czasowy”, czyli ustalony przedział czasu, w którym może przesyłać dane. Po przesłaniu pewnej ich porcji ustępuje miejsca kolejnemu ONT i oczekuje na swoją kolej, aby kontynuować przekaz.