Η γνώση

Τι είναι το GPON;

GPON (Gigabit Παθητικό Οπτικό Δίκτυο)είναι μια τεχνολογία πρόσβασης οπτικών ινών από σημείο-προς-πολλαπλών σημείων και κορυφαίο πρότυπο εντόςPON (παθητικό οπτικό δίκτυο)συστήματα.GPONχρησιμοποιεί παθητικούς οπτικούς διαχωριστές για τη διαίρεση ενός ενιαίουίνασε πολλαπλές διαδρομές, παρέχοντας-υπηρεσίες πρόσβασης δικτύου υψηλής ταχύτητας σε πολλούς χρήστες.

Βασικά Χαρακτηριστικά του GPON

GPONδιαφέρει από τις παραδοσιακές μεθόδους πρόσβασης μέσω τριών βασικών χαρακτηριστικών:

Τεχνολογία παθητικού διαχωρισμού: Το δίκτυο χρησιμοποιεί παθητικούς οπτικούς διαχωριστές (Splitter) αντί για ενεργό εξοπλισμό, που δεν απαιτεί εξωτερική παροχή ρεύματος, μειώνοντας σημαντικά την πολυπλοκότητα του κόμβου δικτύου και τα ποσοστά αστοχίας.

Μοντέλο κοινόχρηστου εύρους ζώνης: Πολλοί χρήστες μοιράζονται τους πόρους εύρους ζώνης του κορμούίναμέσω της τεχνολογίας πολυπλεξίας με διαίρεση χρόνου για την επίτευξη μετάδοσης δεδομένων, βελτιώνοντας τη χρήση των ινών διασφαλίζοντας παράλληλα την ποιότητα των υπηρεσιών.

Τελευταίο Μίλι: GPONέχει σχεδιαστεί ειδικά γιαFiber to the Home (FTTH)και τα σενάρια Fiber to the Building (FTTB), με κάλυψη συνήθως εντός 20 χιλιομέτρων, καθιστώντας το την τεχνολογία για την επίτευξη ευρυζωνικής πρόσβασης στο «τελευταίο μίλι».

Αρχή εργασίας GPON

Το κλειδί γιαGPONη λειτουργία βρίσκεται στο σημείο-έως-πολλαπλά σημείαδίκτυο οπτικών ινώντοπολογία, που αποτελείται από τρία κύρια στοιχεία που σχηματίζουν μια πλήρη σύνδεση μετάδοσης από το κεντρικό γραφείο στους χρήστες:

Επίπεδο OLT (Τερματικό οπτική γραμμή): Βρίσκεται στην αίθουσα εξοπλισμού του χειριστή και λειτουργεί ως ο «εγκέφαλος» του συνόλουΔίκτυο GPON, υπεύθυνος για τη συγκέντρωση δεδομένων, την κατανομή εύρους ζώνης, τη διαχείριση χρηστών και τον προγραμματισμό δικτύου. ΟΤερματικό οπτικής γραμμής (OLT)στέλνει δεδομένα με τη μορφή οπτικών σημάτων χρησιμοποιώντας την τεχνολογία πολυπλεξίας διαίρεσης μήκους κύματος (WDM).

Επίπεδο ODN (οπτικό δίκτυο διανομής): Περιέχεικαλώδια ινώνκαι παθητικούς οπτικούς διαχωριστές, που χρησιμεύουν ως το φυσικό μέσο μετάδοσης που συνδέει τοOLTστα τερματικά των χρηστών. Τα σήματα διαδίδονται κατά μήκος ενός ενιαίουίναστοΟπτικό Δίκτυο Διανομής (ODN), φτάνοντας τελικά στο παθητικό splitter στο τέλος, με αποστάσεις έως και 20 χιλιόμετρα.

ONU/ΟΝΤΕπίπεδο (Μονάδα οπτικού δικτύου/Τερματικό οπτικού δικτύου): Εγκατεστημένο σε σπίτια ή διαδρόμους χρηστών, ολοκληρώνει τη μετατροπή οπτικού-σε-ηλεκτρικού σήματος και παρέχει διεπαφές για τερματικές συσκευές όπως δρομολογητές, τηλέφωνα και αποκωδικοποιητές-με δυνατότητα μετατροπής οπτικών σημάτων δεδομένων σε ηλεκτρικά σήματα.

Λεπτομερείς λειτουργίες του βασικού εξοπλισμού GPON

OLT (Optical Line Terminal) - Optical Line Terminal

ΟOLTχρησιμεύει ως η βασική συσκευή διαχείρισης τουGPONσύστημα, που συνήθως αναπτύσσεται στο κεντρικό γραφείο ή στο κέντρο δεδομένων του παρόχου υπηρεσιών, που ενεργεί ως διαχειριστής δικτύου. Κατά την αποστολή οπτικών σημάτων κατάντη, χρησιμοποιεί τεχνολογία πολυπλεξίας διαίρεσης μήκους κύματος-τα σήματα βίντεο χρησιμοποιούν το μήκος κύματος 1550 nm, τα σήματα φωνής και δεδομένων χρησιμοποιούν το μήκος κύματος 1490 nm και όταν λαμβάνει σήματα ανάντη χρησιμοποιεί το μήκος κύματος 1310 nm. Αυτός ο σχεδιασμός διαφορετικού μήκους κύματος αποτρέπει αποτελεσματικά τις παρεμβολές σήματος. ΟOLTμεταδίδει μεταγενέστερα δεδομένα σε όλουςΒάροςκαι συγκεντρώνει την κυκλοφορία ανάντη, κατανέμοντας δυναμικά πόρους εύρους ζώνης για να διασφαλίσει την ποιότητα της υπηρεσίας. Μέσω της ραχοκοκαλιάςΚαλώδια GPON, συνδέεται με οπτικούς διαχωριστές για να ενεργοποιήσει την απομακρυσμένη διαμόρφωση, παρακολούθηση και διάγνωση σφαλμάτων όλων των συνδεδεμένωνΒάρος, ενώ παρέχει τυπικές διεπαφές με μητροπολιτικά δίκτυα ανώτερου-επιπέδου ή δίκτυα κορμού για την ολοκλήρωση της ενοποίησης υπηρεσιών. ΕναΘύρα OLTμπορεί συνήθως να υποστηρίξει 32 έως 128Βάρος, ανάλογα με τη διαμόρφωση του λόγου διαχωρισμού.

Διαχωριστής (οπτικός διαχωριστής) - Παθητικός οπτικός διαχωριστής

Ο οπτικός διαχωριστής είναι το βασικό στοιχείο που ενσωματώνει το "παθητικό" χαρακτηριστικό τουGPON. Ως καθαρά οπτική παθητική συσκευή που δεν απαιτεί τροφοδοσία ρεύματος, διανέμει το singleίνασήμα από τοOLTσε πολλαπλή έξοδοίνεςσύμφωνα με μια συγκεκριμένη αναλογία, με το καθέναίνασύνδεση σε έναΟΝΤ. Οι συνήθεις αναλογίες διαχωρισμού περιλαμβάνουν 1:4, 1:8, 1:16, 1:32 και 1:64 και μπορούν να υιοθετήσουν κεντρικό διαχωρισμό (μια-διανομή σε πολλούς χρήστες) ή κλιμακωτό διαχωρισμό (κατασκευή πιο ευέλικτων δικτύων υποκαταστημάτων μέσω μεθόδων εγκατάστασης διαχωριστών πολλαπλών{12}, τυπικής εγκατάστασης διαιρέσεων, κατά κανόνα)καλώδιο ινώνcross-connect boxes ή κουτιά διανομής διαδρόμου. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι μεγαλύτεροι λόγοι διαχωρισμού σημαίνουν περισσότερους κοινόχρηστους χρήστες, με αποτέλεσμα μειωμένο διαθέσιμο εύρος ζώνης ανά χρήστη.

ONT/ONU (Optical Network Terminal/Unit) - Optical Network Terminal

ΟΟΝΤείναι μια αποκλειστική μετατροπή οπτικού-σε-ηλεκτρικούμοντέμπου αναπτύσσονται στους τελικούς χρήστες.ΟΝΤκαιONUέχουν ουσιαστικά τις ίδιες λειτουργίες, μεΟΝΤαναφερόμενος συγκεκριμένα στον τερματικό εξοπλισμό σεFTTHσενάρια, ενώONUείναι ένας γενικός όρος για όλες τις μονάδες οπτικού δικτύου-του χρήστη. Μετατρέπει τοτων ινώνοπτικά σήματα σε ηλεκτρικά σήματα για χρήση οικιακής συσκευής, ενώ συγκεντρώνουμε και βελτιστοποιούμε-πλευρικά δεδομένα χρήστη πριν τα στείλουμε πίσω στοOLT. Παρέχει θύρες Ethernet gigabit για σύνδεσηδρομολογητέςή υπολογιστές, θύρες POTS για σύνδεση σταθερών τηλεφώνων, θύρες RF για σύνδεση set-top boxes και διάφορες άλλες διεπαφές. Εκτελεί έλεγχο ταυτότητας χρήστη για να διασφαλίσει ότι μόνο εξουσιοδοτημένοι χρήστες έχουν πρόσβαση στο δίκτυο και αναφέρει πληροφορίες κατάστασης στο δίκτυοOLTγια απομακρυσμένη διαχείριση και διαμόρφωση.

ODN(Optical Distribution Network) - Optical Distribution Network

ΟODNδεν είναι μια ενιαία συσκευή αλλά ένας συλλογικός όρος για όλο το φυσικό παθητικό υλικό μεταξύ τωνOLTκαιΟΝΤ, συμπεριλαμβανομένου του τροφοδότηκαλώδια ινών(από το δωμάτιο εξοπλισμού στο σημείο διαχωρισμού), οπτικοί διαχωριστές, διανομήκαλώδια ινών(από το σημείο διαχωρισμού στους χρήστες),ίναβραχυκυκλωτήρες, πίνακες προσαρμογέων, σύνδεσμοι, κλεισίματα σύνδεσης και διάφορα μέσα μετάδοσης και παθητικά εξαρτήματα. Η ποιότητα σχεδιασμού και κατασκευής τουODNκαθορίζει άμεσα την απόδοση μετάδοσης και την αξιοπιστία του συνόλουΔίκτυο GPON. Κατά την κατασκευή, βασικές παράμετροι όπως π.χίναΗ ακτίνα κάμψης, η απώλεια ματίσματος σύντηξης και η απώλεια εισαγωγής συνδετήρα πρέπει να ελέγχονται αυστηρά, καθώς αυτοί οι παράγοντες παίζουν σημαντικό ρόλο στον προσδιορισμό και τη βελτιστοποίηση της απώλειας οπτικού σήματος. ΚαλόςODNΟ σχεδιασμός μπορεί να ελαχιστοποιήσει την εξασθένηση του σήματος και να διασφαλίσει ότι οι χρήστες λαμβάνουν σταθερές και αξιόπιστες υπηρεσίες δικτύου.

Μηχανισμός Μετάδοσης Δεδομένων GPON

GPONχρησιμοποιεί πολυπλεξία διαίρεσης χρόνου (TDM) και τεχνολογίες Time Division Multiple Access (TDMA) για την επίτευξη αμφίδρομης επικοινωνίας. Κατάντη κατεύθυνση (OLTναONU): ΤοOLTεκπέμπει δεδομένα με τρόπο εκπομπής, που όλαΒάροςμπορεί να λάβει, αλλά το καθέναONUαναλύει μόνο τα πλαίσια δεδομένων που ανήκουν στον εαυτό του, διασφαλίζοντας την ασφάλεια μέσω της κρυπτογράφησης. Ανοδική κατεύθυνση (ONUναOLT): ΚάθεONUστέλνει δεδομένα εντός χρονικών χρονοθυρίδων που εκχωρούνται από τοOLT, αποφεύγοντας τις συγκρούσεις, με τοOLTσυντονισμός του χρόνου μετάδοσης όλωνΒάρος. Αυτός ο μηχανισμός επιτρέπει ένα ενιαίοίναγια την ταυτόχρονη εξυπηρέτηση πολλών χρηστών, μειώνοντας σημαντικάίνακατανάλωση πόρων.

Πλεονεκτήματα και περιορισμοί GPON

Βασικά πλεονεκτήματα

Ως παθητικό σύστημα,GPONαπαιτεί ελάχιστη ηλεκτρική ενέργεια για να λειτουργήσει, με ενεργειακή απόδοση 95% υψηλότερη από τα δίκτυα καλωδίων χαλκού. Οι διαχωριστές στοODNδεν απαιτούν τροφοδοσία ρεύματος, κανένα περιβάλλον δωματίου εξοπλισμού και ουσιαστικά δεν χρειάζονται συντήρηση-. Οι χειριστές χρειάζεται μόνο να διαχειριστούνOLTεξοπλισμός στο τέλος της αίθουσας εξοπλισμού, μειώνοντας σημαντικά το κόστος ηλεκτρικής ενέργειας και το κόστος υποστήριξης πληροφορικής. Ως αίνασύστημα που συνδέει απευθείας πολλούς χρήστες χρησιμοποιώντας τεχνολογία splitter,GPONαπαιτεί λιγότερο εξοπλισμό.GPONμπορεί να παρέχει ομαλή διαχείριση κίνησης έως και 10/10 Gbps για κάθε χρήστη, με οπτική απόδοση δικτύου που φτάνει τα 40 Gbps. Η φυσική απόσταση μετάδοσης μπορεί να φτάσει τα 20 χιλιόμετρα ή ακόμη περισσότερο, αρκετή για να καλύψει τα περισσότερα σενάρια αστικής και προαστιακής πρόσβασης. Όσον αφορά την ασφάλεια,GPONχρησιμοποιεί προηγμένα πρότυπα κρυπτογράφησης και σχεδιασμό κλειστού{0}}κυκλώματος, μείνασήματα που απομονώνονται μεταξύ τους για να αντισταθούν αποτελεσματικά στις επιθέσεις χάκερ. Η σταθερότητα είναι το εξαιρετικό του πλεονέκτημα-μπορεί να παραμείνει σταθερό ακόμα και κατά τη συμφόρηση δικτύου και τις υψηλές απαιτήσεις κυκλοφορίας. Μέσω οπτικών διαχωριστών, εξασφαλίζει την ελάχιστη κατανομή εύρους ζώνης για τους τελικούς χρήστες και τα εγγενή χαρακτηριστικά τουίνατο καθιστούν απρόσβλητο σε ηλεκτρομαγνητικές ή ραδιοπαρεμβολές. Επιπλέον, όλαΒάροςδιοικούνται κεντρικά από τηνOLT, επιτρέποντας την απομακρυσμένη ενεργοποίηση της υπηρεσίας, τις αλλαγές διαμόρφωσης και τη διάγνωση σφαλμάτων χωρίς-επισκέψεις στον ιστότοπο, βελτιώνοντας σημαντικά τη λειτουργική απόδοση και καθιστώντας την κατάλληλη για-ανάπτυξη μεγάλης κλίμακαςFTTHκαι FTTP.
 

Περιορισμοί Πρακτικής Εφαρμογής

Το κύριο μειονέκτημα τουGPONέγκειται στην αρχιτεκτονική του που βασίζεται στη διαίρεση του εύρους ζώνης και την κοινή χρήση μεταξύ πολλών χρηστών. Σε σύγκριση με συστήματα σημείου-προς-σημείου, ως πολλαπλών-gigabitΤα δίκτυα γίνονται σταδιακά mainstream, όλοι οι χρήστες κάτω από το ίδιοPONλιμάνιμοιράζονται το συνολικό εύρος ζώνης (συνήθως 2,5 Gbps κατάντη), γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε σημαντική μείωση του πραγματικού διαθέσιμου εύρους ζώνης ανά χρήστη κατά τις ώρες αιχμής. Αυτό απαιτεί από τους χειριστές να ελέγχουν εύλογα τις αναλογίες διαχωρισμού για να αποφύγουν την υπερ-συνδρομή. Η φυσική ευθραυστότητα τουκαλώδια ινώνείναι επίσης ένα σημαντικό ζήτημα-ίναείναι πολύ ευαίσθητο σε φυσική παραμόρφωση όπως κάμψη, συστροφή και θραύση. Κάθε διαχωρισμός εισάγει απώλεια ισχύος 3-4 dB, συν απώλειες συνδέσεως σύντηξης και συνδέσμου. Εάν η κατεύθυνση εγκατάστασης είναι λανθασμένη ή δεν υπάρχει προστασία, μπορεί να προκαλέσει υπερβολική εξασθένηση του σήματος, υποβάθμιση της απόδοσης ή ακόμα και αστοχίες της γραμμής. Δεδομένου ότι τοODNείναι απαθητικό δίκτυο, όταν συμβαίνουν φυσικές βλάβες, δεν μπορούν να παρακολουθούνται απευθείας μέσω συστημάτων διαχείρισης δικτύου και απαιτούν επαγγελματικό εξοπλισμό όπως OTDR για την αντιμετώπιση προβλημάτων, με αποτέλεσμα χαμηλή απόδοση εντοπισμού. Όταν εξελίσσεται απόGPONέως 10 G-GPONή 50G-PON, ODNσυμβατότητα καιOLTΠρέπει επίσης να ληφθούν υπόψη οι δυνατότητες συνύπαρξης λιμένων. Ο ακατάλληλος αρχικός σχεδιασμός μπορεί να απαιτήσει εκ νέου-τοποθέτησηίνακατά τη διάρκεια μεταγενέστερων αναβαθμίσεων. Αν και το μακροπρόθεσμο-κόστος λειτουργίας και συντήρησης είναι χαμηλό, αρχικόίναΟι επενδύσεις τοποθέτησης και διαμόρφωσης εξοπλισμού είναι σημαντικές και σε περιοχές με χαμηλή πυκνότητα χρήστη, η περίοδος ανάκτησης της επένδυσης είναι μεγαλύτερη.