دانش

GPON چیست؟

GPON (شبکه نوری غیرفعال گیگابیتی)یک فناوری دسترسی به فیبر چند نقطه‌ای-به-و یک استاندارد پیشرو در داخل استPON (شبکه نوری غیرفعال)سیستم هاGPONاز تقسیم کننده های نوری غیرفعال برای تقسیم یک واحد استفاده می کندفیبردر مسیرهای متعدد، ارائه خدمات دسترسی به شبکه با سرعت بالا برای چندین کاربر.

ویژگی های کلیدی GPON

GPONاز طریق سه ویژگی عمده با روش های دسترسی سنتی متفاوت است:

فناوری تقسیم غیرفعال: شبکه به جای تجهیزات اکتیو از اسپلیترهای نوری غیرفعال (Splitter) استفاده می کند که نیازی به منبع تغذیه خارجی ندارد و پیچیدگی گره شبکه و نرخ خرابی را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد.

مدل پهنای باند مشترک: چندین کاربر منابع پهنای باند ستون فقرات را به اشتراک می گذارندفیبراز طریق فناوری مالتی پلکس تقسیم زمان برای دستیابی به انتقال داده، بهبود استفاده از فیبر و در عین حال تضمین کیفیت خدمات.

آخرین مایل: GPONبه طور خاص برایفیبر به خانه (FTTH)و سناریوهای Fiber to the Building (FTTB) با پوشش معمولاً در 20 کیلومتری، آن را به فناوری دستیابی به دسترسی پهنای باند در "آخرین مایل" تبدیل می کند.

اصل کاری GPON

کلید بهGPONعملیات در نقطه-تا-چند نقطه خود قرار داردشبکه فیبرتوپولوژی، متشکل از سه جزء اصلی است که یک پیوند انتقال کامل از دفتر مرکزی به کاربران را تشکیل می دهد:

لایه OLT (ترمینال خط نوری): واقع در اتاق تجهیزات اپراتور، به عنوان "مغز" کلشبکه GPON، مسئول تجمیع داده ها، تخصیص پهنای باند، مدیریت کاربر و برنامه ریزی شبکه است. راپایانه خط نوری (OLT)داده ها را در قالب سیگنال های نوری با استفاده از فناوری تقسیم طول موج Multiplexing (WDM) ارسال می کند.

لایه ODN (شبکه توزیع نوری): حاویکابل های فیبرو اسپلیترهای نوری غیرفعال که به عنوان رسانه انتقال فیزیکی اتصال دهنده ها عمل می کنندOLTبه پایانه های کاربر سیگنال ها در امتداد یک تک پخش می شوندفیبردرشبکه توزیع نوری (ODN)، در نهایت به اسپلیتر غیرفعال در انتها، با فواصل تا 20 کیلومتر می رسد.

ONU/ONTلایه (واحد شبکه نوری/ترمینال شبکه نوری): نصب شده در خانه یا راهروهای کاربران، تکمیل تبدیل سیگنال نوری به- و ارائه رابط‌هایی برای دستگاه‌های پایانه مانند روتر، تلفن، و جعبه‌های-تاپ با قابلیت تبدیل سیگنال‌های داده‌های نوری به سیگنال‌های الکتریکی.

عملکردهای دقیق تجهیزات کلیدی GPON

OLT (ترمینال خط نوری) - پایانه خط نوری

راOLTبه عنوان هسته اصلی دستگاه مدیریت عمل می کندGPONسیستمی که معمولاً در دفتر مرکزی یا مرکز داده ارائه دهنده خدمات مستقر می شود و به عنوان مدیر شبکه عمل می کند. هنگام ارسال سیگنال های نوری در پایین دست، از فناوری تقسیم طول موج چندگانه استفاده می کند-سیگنال های ویدیویی از طول موج 1550 نانومتر، سیگنال های صوتی و داده از طول موج 1490 نانومتر و هنگام دریافت سیگنال های بالادست، از طول موج 1310 نانومتر استفاده می کنند. این طراحی طول موج متفاوت به طور موثر از تداخل سیگنال جلوگیری می کند. راOLTداده های پایین دستی را برای همه پخش می کندONUsو ترافیک بالادستی را جمع می کند و به صورت پویا منابع پهنای باند را برای اطمینان از کیفیت خدمات تخصیص می دهد. از طریق ستون فقراتکابل های GPON، به اسپلیترهای نوری متصل می شود تا پیکربندی از راه دور، نظارت و تشخیص عیب همه اتصالات را فعال کند.ONUs، در حالی که رابط های استاندارد با{0}}شبکه های کلان شهری یا ستون فقرات سطح بالا برای تکمیل یکپارچه سازی خدمات ارائه می شود. یکپورت OLTمعمولاً می تواند 32 تا 128 را پشتیبانی کندONUsبسته به پیکربندی نسبت تقسیم.

شکاف دهنده (شکاف نوری) - شکاف نوری غیرفعال

اسپلیتر نوری جزء کلیدی است که ویژگی "منفعل" را در بر می گیردGPON. به عنوان یک دستگاه غیرفعال صرفاً نوری که نیازی به منبع تغذیه ندارد، تک را توزیع می کندفیبرسیگنال ازOLTبه خروجی چندگانهالیافبا توجه به یک نسبت خاص، با هرفیبراتصال به یکیONT. نسبت‌های تقسیم متداول عبارتند از 1:4، 1:8، 1:16، 1:32، و 1:64، و می‌توانند از تقسیم متمرکز (-توزیع یک‌باره به چند کاربر) یا تقسیم آبشاری (ساخت شبکه‌های شعبه انعطاف‌پذیرتر از طریق روش‌های نصب چندسطحی-شبکه‌های چندسطحی، به‌طور معمول، استفاده کنند)کابل فیبرجعبه های متقابل{{0}اتصال یا جعبه های توزیع راهرو. توجه به این نکته مهم است که نسبت های تقسیم بزرگتر به معنای کاربران مشترک بیشتر است و در نتیجه پهنای باند موجود برای هر کاربر کاهش می یابد.

ONT/ONU (ترمینال/واحد شبکه نوری) - پایانه شبکه نوری

راONTیک تبدیل نوری-به-برقی اختصاص داده شده استمودمدر کاربران نهایی مستقر شده است.ONTوONUاساساً عملکردهای مشابهی دارند، باONTبه طور خاص به تجهیزات ترمینال درFTTHسناریوها، در حالی کهONUیک اصطلاح کلی برای همه{0}}واحدهای شبکه نوری جانبی کاربر است. را تبدیل می کندفیبرسیگنال‌های نوری به سیگنال‌های الکتریکی برای استفاده از دستگاه خانگی تبدیل می‌شوند، در حالی که داده‌های جانبی کاربر{0}}را جمع‌آوری و بهینه می‌کنند قبل از ارسال مجدد بهOLT. پورت های اترنت گیگابیتی را برای اتصال فراهم می کندروترهایا رایانه ها، پورت های POTS برای اتصال تلفن های ثابت، پورت های RF برای اتصال ست{0}}تاپ باکس ها، و رابط های مختلف دیگر. احراز هویت کاربر را انجام می دهد تا اطمینان حاصل شود که فقط کاربران مجاز به شبکه دسترسی دارند و اطلاعات وضعیت را به شبکه گزارش می دهندOLTبرای مدیریت و پیکربندی از راه دور

ODN(شبکه توزیع نوری) - شبکه توزیع نوری

راODNیک دستگاه واحد نیست بلکه یک اصطلاح جمعی برای تمام سخت افزارهای فیزیکی غیرفعال بینOLTوONTاز جمله فیدرکابل های فیبر(از اتاق تجهیزات تا نقطه تقسیم)، اسپلیترهای نوری، توزیعکابل های فیبر(از نقطه تقسیم تا کاربران)،فیبرجامپرها، پانل‌های آداپتور، کانکتورها، بسته‌های اتصال، و رسانه‌های انتقال مختلف و اجزای غیرفعال. کیفیت طراحی و ساختODNبه طور مستقیم عملکرد انتقال و قابلیت اطمینان کل را تعیین می کندشبکه GPON. در حین ساخت، پارامترهای کلیدی مانندفیبرشعاع خمش، از دست دادن اتصال فیوژن، و از دست دادن درج کانکتور باید به شدت کنترل شود، زیرا این عوامل نقش مهمی در تعیین و بهینه سازی افت سیگنال نوری دارند. خوبODNبرنامه ریزی می تواند تضعیف سیگنال را به حداقل برساند و اطمینان حاصل کند که کاربران خدمات شبکه پایدار و قابل اعتماد را دریافت می کنند.

مکانیسم انتقال داده GPON

GPONاز مولتیپلکس کردن تقسیم زمان (TDM) و فناوری های دسترسی چندگانه تقسیم زمانی (TDMA) برای دستیابی به ارتباطات دو طرفه. جهت پایین دست (OLTبهONU):OLTداده ها را به صورت پخش پخش می کند که همهONUsمی تواند دریافت کند، اما هر کدامONUفقط فریم های داده متعلق به خودش را تجزیه می کند و امنیت را از طریق رمزگذاری تضمین می کند. جهت بالادست (ONUبهOLT): هر کدامONUداده ها را در بازه های زمانی اختصاص داده شده توسطOLT، اجتناب از درگیری، باOLTهماهنگ کردن زمان انتقال همهONUs. این مکانیسم اجازه می دهد تا یکفیبربه طور همزمان به چندین کاربر خدمات رسانی می کند که به طور قابل توجهی کاهش می یابدفیبرمصرف منابع

مزایا و محدودیت های GPON

مزایای اصلی

به عنوان یک سیستم منفعل،GPONبرای کار کردن به حداقل برق نیاز دارد، با بازده انرژی 95٪ بیشتر از شبکه های کابلی مسی. شکافنده ها درODNنیازی به منبع تغذیه، محیط اتاق تجهیزات ندارند و اساساً-رایگان تعمیر و نگهداری هستند. اپراتورها فقط نیاز به مدیریت دارندOLTتجهیزات در انتهای اتاق تجهیزات، به طور قابل توجهی هزینه های برق و هزینه های پشتیبانی فناوری اطلاعات را کاهش می دهد. به عنوان یکفیبرسیستمی که مستقیماً چندین کاربر را با استفاده از فناوری اسپلیتر متصل می کند،GPONتجهیزات کمتری نیاز داردGPONمی تواند مدیریت ترافیک روان تا سرعت 10/10 گیگابیت بر ثانیه را برای هر کاربر، با توان عملیاتی شبکه نوری به 40 گیگابیت در ثانیه ارائه دهد. فاصله انتقال فیزیکی می تواند به 20 کیلومتر یا حتی بیشتر برسد که برای پوشش بیشتر سناریوهای دسترسی شهری و برون شهری کافی است. از نظر امنیتی،GPONبا استفاده از استانداردهای رمزگذاری پیشرفته و طراحی مدار بسته-فیبرسیگنال های جدا شده از یکدیگر برای مقاومت موثر در برابر حملات هکرها. پایداری مزیت برجسته آن است{1}}حتی در زمان تراکم شبکه و تقاضای ترافیک بالا می‌تواند پایدار بماند. از طریق تقسیم کننده های نوری، حداقل تخصیص پهنای باند برای کاربران نهایی و ویژگی های ذاتی را تضمین می کند.فیبرآن را در برابر تداخل الکترومغناطیسی یا رادیویی مصون می کند. علاوه بر این، همهONUsتوسط مرکز مدیریت می شوندOLTفعال کردن سرویس از راه دور، تغییرات پیکربندی و تشخیص عیب بدون بازدید از سایتFTTHو FTTP
 

محدودیت های کاربردی عملی

عیب اصلی ازGPONدر معماری آن بر اساس تقسیم پهنای باند و به اشتراک گذاری بین کاربران متعدد نهفته است. در مقایسه با سیستم‌های نقطه‌ای-به-نقطه‌ای، به‌عنوان چند-گیگابیتشبکه ها به تدریج تبدیل به جریان اصلی، همه کاربران تحت یکسانPONبندرپهنای باند کل را به اشتراک بگذارید (معمولاً 2.5 گیگابیت در ثانیه پایین دست)، که می تواند منجر به کاهش قابل توجه پهنای باند واقعی موجود برای هر کاربر در ساعات اوج مصرف شود. این امر مستلزم آن است که اپراتورها به طور منطقی نسبت های تقسیم را کنترل کنند تا از اشتراک بیش از حد- جلوگیری کنند. شکنندگی فیزیکیکابل های فیبرهمچنین یک مسئله برجسته است-فیبربه تغییر شکل فیزیکی مانند خم شدن، پیچ خوردگی و شکستگی بسیار حساس است. هر تقسیم 3-4 دسی بل تلفات برق، به علاوه اتصال فیوژن و تلفات اتصال را معرفی می کند. اگر جهت نصب نادرست باشد یا حفاظت وجود نداشته باشد، ممکن است باعث تضعیف بیش از حد سیگنال، کاهش عملکرد یا حتی خرابی خط شود. از آنجایی کهODNیک استشبکه غیرفعال، هنگامی که خرابی های فیزیکی رخ می دهد، نمی توان آنها را مستقیماً از طریق سیستم های مدیریت شبکه نظارت کرد و برای عیب یابی به تجهیزات حرفه ای مانند OTDR نیاز دارند که در نتیجه راندمان محلی سازی پایینی دارد. هنگام تکامل ازGPONبه 10G-GPONیا 50G-PON, ODNسازگاری وOLTقابلیت های همزیستی بندر نیز باید در نظر گرفته شود. برنامه ریزی اولیه نادرست ممکن است نیاز به-گذاری مجدد داشته باشدفیبردر طول ارتقاء بعدی اگرچه هزینه‌های طولانی‌مدت بهره‌برداری و نگهداری-کم هستند، اما اولیه هستندفیبرسرمایه گذاری های تخمگذار و پیکربندی تجهیزات قابل توجه است و در مناطق با تراکم کاربر کم، دوره بازیابی سرمایه گذاری طولانی تر است.