Трудности совместимости. Как оборудование OLT и ONU договаривается между собой

Выбирая оборудование для построения сети GPON, операторы стараются уложиться в бюджет, иногда для этого приходиться где-то ужиматься. Приобрести качественный OLT и сэкономить на ONT – первое, что приходит из разумных решений. Однако, на деле более дешевые ONT стороннего производителя в некоторых случаях отказываются работать. Так в чем подвох? Почему оборудование разных производителей иногда оказывается несовместимым, хотя работает по стандарту, принятому Международным союзом электросвязи? Понимание причины этой проблемы хотелось бы изложить в данной статье. 

Сложный протокол породил сложные реализации

GPON – технология довольно непростая. Ввиду топологии, в которой она используется – дерево, технология подразумевает использование одного физического ресурса (волокна) на несколько устройств. Это заставляет придумать механизм для совместной работы устройств, то есть устройства должны работать «сообща», по правилам, и не мешать друг другу.  

В связи с этим определяется головное устройство – OLT, которое должно «диктовать» условия для всех дочерних устройств (ONT). GPON имеет собственный канал управления, работающий на втором уровне. Помимо того, что OLT обрабатывает информацию о физическом уровне (измерение расстояние, определение временной задержки), так же он участвует и в настройке абонентских аппаратов. Это объясняется тем, что ONU должна правильно настроить свой уровень сигнала (формат так называемых контейнеров) в зависимости от типа трафика. 

Также в конфигурацию ONT закладываются настройки QoS, VLAN, режима работы Bridge/Router, способов соединения – pppoe, dhcp и прочее. Фактически ONU становится интерфейсом OLT в его полном распоряжении. Реализация уровня управления ONT, что описана в стандарте G.984.4, как раз и порождает множество версий, решений, из-за которых мы в настоящее время имеем несогласованную работу устройств разных производителей. Дело усугубляется тем, что согласно рекомендациям стандарта, на уровне управления (OMCI) производитель может встроить свои собственные «сущности», называемые Management Entity.  

Хотя стандарт и определяет много параметров для настройки маршрутизации, Wi-Fi, телефонии, в некоторых ONT стек OMCI может содержать параметры под другими индентификаторами, а иногда эти параметры и вовсе отсутствуют (привет настройка через WEB-интерфейс). Из-за этого OLT и ONT не понимают друг друга, нет ясности, что можно настроить на станционной стороне, а что можно настроить только с абонентской стороны.

А что с Ethernet, здесь нет проблем?

Современная реализация топологии сетей Ethernet (точка-точка, звезда, кольцо) не требует согласования нескольких устройств, каждое устройство связано с соседним способом интерфейс-интерфейс. Отсутствует встроенный канал управления, устройства договариваются на физическом уровне с помощью Auto-negotiation. При этом сетевая функциональность по сравнению с GPON такая же. Редко встречаются случаи, когда медные гигабитные SFP (1000Base-T) не поднимают линк из-за включенного Auto-negotiation. 

В основном вся несовместимость в сетях Ethernet встречается при установке сторонних приемопередатчиков, так что сказать о полной совместимости всего со всем будет неправильно. Конечно же, неправильный приемопередатчик -– это не такая большая цена ошибки, как неподходящий терминал. Так что за это Ethernet-у ставим плюс.

Как OLT узнаёт, что ONT не родной?  

Процесс регистрации абонентских терминалов довольно интересный изнутри. Обычный процесс от включения терминала до перехода в рабочее состояние включает в себя пять этапов, которые называются O1, O2, O3, O4, O5. 

Первоначальное состояние – O1 (Initial), ONU включается и мониторит сигнал от OLT, сам молчит и ничего не вещает.

Сигнал от OLT есть, переход в состояние O2 (Standby). ONU ждет от OLT параметров, необходимых для того чтобы корректно получать информацию. Эти параметры приходят в заголовке PLOAM сообщения, которое периодически передается от OLT на физическом уровне. Параметры: разделитель (delimiter), уровень мощности, выравнивающая задержка (equalization delay).

Как только ONU получил основные параметры, он переходит в состояние O3 (Serial-number). ДополнительноONU получает от OLT расширенные параметры передачи: преамбулу и карту пропускной способности. Теперь ONU может сам что-либо передавать согласно полученным параметрам. ONU получает от OLT запрос на серийный номер. 

ONU передает серийный номер путем отправки сообщения PLOAM. OLT анализирует серийный номер и принимает решение о назначении/отказе идентификатора ONU, который фактически означает успешную регистрацию. В серийном номере первые четыре байта это VendorID – индентификатор производителя. Например, у Huawei он равен 48575443 (HWTC). 

Состояние O4 (Ranging). ONU прошел регистрацию, но еще не всё готово для передачи данных. В топологии GPON каждый терминал передает информацию в отведенный промежуток времени. 

Для того чтобы распределение работало правильно, важно точно измерить дальность до ONU, это влияет на микросекунды задержки при передаче оптического сигнала по волокну. Задержка вычисляется по принципу рефлектометра, в регламентированный интервал OLT объявляет режим тишины, когда ни один ONU кроме того, что в состоянии O4, не должен передавать. Путем отправки сигнала, OLT ждет обратного ответа, измеряет задержку и отправляет в подтверждение ONU временную поправку, так называемое Ranging Time. Получив Ranging Time, ONU переходит в рабочее состояние O5 (Operation).

Есть и нештатные режимы работы: O6 – когда терминал перестает видеть сигнал от OLT (обрыв оптики, поломка передатчика), O7 – когда OLT командует заблокировать передачу сигнала. Причина может быть в неисправности терминала или в том, что он работает не по стандарту (нерегламентированный).

Заключение

Технология GPON описана в семи томах рекомендаций, реализация полнофункциональной работы сетевых устройств – весьма сложная задача. Поэтому производители рекомендуют использовать родные абонентские терминалы, где совместная работа налажена и протестирована. В свою очередь существуют варианты, где сторонние устройства работают друг с другом, но это касается в основном простых, малофункциональных устройств.

Для минимизации затрат на абонентское оборудование можно приобретать оборудование одного производителя, а реализовывать сети через MDU (Multi-Dwelling Unit) – многопортовые ONU, устанавливаемые не в квартире, а на техническом этаже. То есть последние метры до абонента сигнал будет идти по меди. Это позволит снизить количество абонентских устройств при сохранении емкости, а также исключит случаи включения клиентами губительных для сети нерегламентированных (Rogue) ONU. В отдельных случаях преимуществом может являться возможность запитывания MDU от клиента: у клиента ставится инжектор, и по меди передается питание ReversePoE, но это уже совсем другая история.