رونمایی از قدرت GPON در شبکه‌های مدرن FTTH

فناوری فیبر نوری FTTH چیست ؟

FTTH (فیبر به خانه) فناوری دسترسی فیبر نوری است که کاربران خانگی یا شرکتی را به شکل مستقیم به یکدیگر متصل می‌کند و امکان اتصال مستقیم ارائه‌دهندگان سرویس به کاربران نهایی را نیز فراهم می‌کند.

در عین حال، استفاده از GPON (شبکه نوری پسیو با قابلیت گیگابیت)، که انتقال داده با فیبرهای نوری را ممکن می‌کند، معمولا در شبکه‌های FTTH ترجیح داده می‌شود.

این پست عموما مزایای به‌کار‌گیری GPON در شبکه‌های دسترسی FTTH و اجزا و ساختار شبکه‌های GPON را بررسی می‌کند.

GPON چیست؟

GPON نوعی فناوری شبکه باند پهن فیبر نوری است که ارائه سرویس‌های اینترنت پرسرعت، صوتی و ویدیویی را به ساختمان‌های مسکونی و تجاری ممکن می‌کند.

در شبکه‌های GPON، سیگنال‌های داده فواصل طولانی را با فیبرهای نوری طی می‌کنند و به کاربران اجازه اتصال سریع‌تر و مطمئن‌تری در مقایسه با شبکه‌های مبتنی بر مس می‌دهند.

GPON با ساختار شبکه نوری پسیو عمل می‌کند. بدین معنی که این فناوری از اجزای نوری غیرفعالی مانند اسپلیترها و کمباینرها برای توزیع سیگنال‌ها استفاده می‌کند و در مسیر انتقال، به منبع تغذیه نیازی ندارد.

چرا استفاده از GPON در شبکه FTTH ترجیح داده می‌شود؟

• بهبود اتصال شبکه خانگی

فناوری GPON از انتقال داده از اینترنت به کاربر با سرعت 2.5 گیگابیت بر ثانیه و انتقال داده از کاربر به اینترنت با سرعت 1.25 گیگابیت بر ثانیه پشتیبانی می‌کند.

این قابلیت به خانوار اجازه می‌دهد تا فعالیت‌های آنلاین مختلفی مانند تماشای آنلاین ویدئوهای HD، بازی کردن آنلاین و برگزاری ویدئو کنفرانس را همزمان انجام دهند.

همچنین، این فناوری از آنلاین بودن چندین دستگاه و کاربر در  یک خانواده به شکل همزمان و بدون مختل کردن عملکرد شبکه پشتیبانی می‌کند تا هر عضو خانواده بتواند از تجربیات آنلاین خود بی‌وقفه لذت ببرد.

• محدوده پوشش متناسب با نصب و راه اندازی FTTH

فناوری GPON از انتقال داده در فواصل طولانی پشتیبانی می‌کند و فاصله دفتر مرکزی تا محل مشتریان معمولا به 20 کیلومتر می‌رسد.

این دسترسی گسترده به ارائه دهنده سرویس اجازه می‌دهد تا صرفا با یک شبکه فیبر نوری منطقه جغرافیایی وسیعی را پوشش دهد و نیاز به سرمایه گذاری اضافی در زیرساخت‌ها را به حداقل می‌رساند.

در نتیجه، GPON برای نصب و راه اندازی‌های مختلف، به ویژه شبکه‌های فیبر به ایکس (FTTx) مناسب است.

• مقرون به صرفه با ساختار پسیو

GPON از ساختار شبکه پسیو استفاده می‌کند یعنی دستگاه‌های نوری آن نیازی به منبع تغذیه ندارند و این مسئله وابستگی به انرژی و تجهیزات فعال را کاهش می‌دهد.

در عین حال، قیمت و نرخ خرابی تجهیزات منفعل بسیار کمتر از دستگاه‌های فعال است و این هزینه‌های عملیاتی کلی را کاهش می‌دهد.

علاوه بر این، شبکه‌های GPON برای دستیابی به معماری شبکه یک به چند نقطه (P2MP) از اسپلیترهای پسیو استفاده می‌کنند که هزینه‌های نصب و ر اه اندازی را تا حد زیادی کاهش می‌دهد و در عین حال کیفیت سیگنال را تضمین می‌کند.

بنابراین، فناوری GPON ساختار پسیو بسیار مقرون‌به‌صرفه‌ای را در شبکه‌های FTTH ارائه می‌دهد و این فناوری فیبر نوری به مشتریان اجازه می‌دهد با کمترین سرمایه‌گذاری، از بیشترین مزایا بهره‌مند شوند.

• مقیاس پذیری و اطمینان پذیری

شبکه GPON مقیاس‌پذیری بالایی دارد و به ارائه‌دهنده سرویس اجازه می‌دهد به راحتی شبکه‌های خود را برای سازگاری با افزایش پایگاه‌های کاربری گسترش دهند. با پیشرفت مداوم شبکه‌های PON، ترمینال‌های شبکه نوری یا واحدهای شبکه نوری موجود در محل کاربر می‌توانند به شکل یکپارچه و بی‌نقص برای پشتیبانی از تجهیزات پرسرعت‌تر در آینده، مانند واحدهای سازگار با استانداردهای 10G-GPON، XGS-PON، یا NG-PON2 ارتقا پیدا کنند.

بنابراین، افزایش پهنای باند، بدون نیاز به تغییر زیرساخت فیبر نوری موجود تسهیل می‌شود.

بدین معنی که با افزایش نیاز به پهنای باند بیشتر و فناوری‌های اینترنت پرسرعت، زیرساخت FTTH موجود می‌تواند سازگار شود و ارتقا پیدا کند تا از ارائه همیشگی سرویس‌های شبکه‌ای با کارآمد اطمینان حاصل کند.

اجزای شبکه دسترسی FTTH مبتنی بر GPON

شبکه دسترسی FTTH مبتنی بر GPON سه جزء اصلی دارد: ترمینال خط نوری (OLT)، اسپلیترهای نوری و ترمینال شبکه نوری (ONT).

شکل 1: اجزای شبکه GPON FTTH

• OLT (ترمینال خط نوری)

ترمینال خط نوری برای ارائه دهنده سرویس به عنوان نقطه انتهایی در یک شبکه نوری پسیو عمل می‌کند و معمولا در یک مرکز داده یا اتاق تجهیزات اصلی قرار دارد.

این ترمینال به عنوان نیروگاه سیستم‌های FTTH، سیگنال‌های نوری را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کند و آن‌ها را به یک سوئیچ اترنت مرکزی ارائه می‌دهد.

ترمینال خط نوری با این کار، جایگزین چندین سوئیچ لایه 2 در نقاط توزیع می‌شود.

سیگنال توزیع شده توسط این ترمینال با اسپلیترهای نوری به کابل کشی ستون فقرات یا کابل کشی افقی شبکه متصل می‌شود و در خروجی‌های جداگانه محیط کار با ترمینال‌های شبکه نوری پیوند برقرار می‌کند.

• ONT/ONU (ترمینال شبکه نوری/واحد شبکه نوری)

ONT/ONU که در محل مشتری مستقر است، با فیبر نوری به ترمینال خط نوری (OLT) متصل می‌شود و در این اتصال هیچ قطعه فعالی وجود ندارد.

در شبکه GPON، فرستنده-گیرنده موجود در ترمینال شبکه نوری/واحد شبکه نوری، ارتباط فیزیکی میان محل استقرار مشتری و دفتر مرکزی OLT را برقرار می‌کند.

ترمینال شبکه نوری/واحد شبکه نوری برای کاربران نهایی به عنوان رابط عمل می‌کند و تبدیل دوباره سیگنال‌های نوری به سیگنال‌های الکتریکی را برای اتصال یکپارچه دستگاه‌های مختلف مانند رایانه، تلفن و تلویزیون به شبکه فیبر به خانه (FTTH)، تسهیل می‌کند.

• اسپلیتر نوری

اسپلیتر نوری چیست؟ اسپلیتر نوری قدرت سیگنال را تقسیم می‌کند و به یک لینک فیبری واحد که وارد اسپلیتر شده است، اجازه می‌دهد که به چند فیبر تقسیم شود.

لایه‌های مختلف فیبر اغلب با لایه‌های گوناگون اسپیلتر ارتباط دارند و این ارتباط استفاده همزمان از یک فیبر توسط چندین کاربر را تسهیل می‌کند.

اسپلیترهای نوری پسیو محدوده وسیع طول موج عملیاتی، افت عبوری کم، یکنواختی، ابعاد فشرده، قابلیت اطمینان بالا، و پشتیبانی از سیاست‌های بقا و حفاظت از شبکه را ارائه می‌دهد.

ساختار شبکه‌های دسترسی GPON FTTH

با توپولوژی درختی، GPON حداکثر پوشش را با کمترین انشعاب شبکه تضمین می‌کند و به شکل موثر نیاز به منبع تغذیه نوری را به حداقل می‌رساند.

ساختار هر شبکه دسترسی FTTH (فیبر به خانه) پنج بخش مجزا دارد:

شبکه اصلی، دفتر مرکزی، تغذیه کننده، توزیع کننده و فضای مخصوص استفاده کننده/محل مشتری (تصویر زیر را ببینید.)

شکل 2: ساختار شبکه GPON FTTH

• شبکه اصلی

شبکه اصلی اجزای ضروری مانند تجهیزات PSTN ،ISP (شبکه تلفن سوئیچ عمومی)، اعم از سوئیچ بسته یا سوئیچ مدار قدیمی، و تجهیزات ارائه دهنده تلویزیون کابلی را باهم یکپارچه و هماهنگ می‌کند.

این هاب مرکزی، ستون فقرات ساختار FTTH را تشکیل می‌دهد.

• دفتر مرکزی

دفتر مرکزی به عنوان مکانی مهم، میزبان ترمینال خط نوری (OLT) و قاب توزیع نوری (ODF) است و انرژی لازم را فراهم می‌کند.

دفتر مرکزی همچنین ممکن است جایگاه عناصر خاصی از شبکه اصلی باشد و عملکردهای مهم را بر یک هاب مرکزی جای دهد.

• شبکه تغذیه کننده

شبکه تغذیه کننده از ODF در دفتر مرکزی (CO) تا نقاط توزیع که معمولا جعبه‌های خیابانی به نام ترمینال توزیع فیبر (FDT) هستند، گسترش یافته و اسپلیترهای سطح 1 را در بر می‌گیرد. کابل تغذیه توپولوژی حلقوی می‌سازد و اطمینان پذیری و محافظت از نوع B را بهبود می‌بخشد.

• شبکه توزیع

کابل توزیع، اسپلیتر سطح 1 در ترمینال توزیع فیبر (FDT) را به اسپلیتر سطح 2 متصل می‌کند، که اغلب در یک جعبه نصب شده روی میله به نام ترمینال دسترسی فیبر (FAT) در ورودی محله مشتری قرار می‌گیرد.

• فضای مخصوص استفاده کننده

در فضای مخصوص استفاده کننده، کابل‌ دراپ، اتصال اسپلیتر سطح 2 در داخل FAT را به محل استقرار مشتری برقرار می‌کنند.

برای تسهیل تعمیر و نگهداری، یک کابل دراپ هوایی با یک جعبه ترمینال (TB) در ورودی محل استقرار مشتری قرار می‌گیرد.

سپس، یک کابل دراپ مناسب داخل ساختمان، جعبه ترمینال (TB) را به یک جعبه ترمینال دسترسی (ATB) درون خانه متصل می‌کند.

راه حل FTTH که شامل مجموعه‌ای از دستگاه‌ها و قطعات تخصصی شبکه نوری پسیو PON می‌باشد را در نظر بگیرید.

نمودار زیر ساختار استاندارد شبکه GPON را نشان می‌دهد. پایانه خط نوری (OLT) در دفتر مرکزی ارائه دهنده سرویس قرار دارد و به عنوان مرکز کنترل اصلی شبکه PON عمل می‌کند.

این پایانه با یک فیبر به یک طرف اسپلیتر نوری 1×32 متصل می‌شود. طرف دیگر این اسپلیتر با 32 فیبر، اتصال به واحدهای شبکه نوری (ONU) را گسترش می‌دهد و داده، IPTV، صوت، دسترسی وای فای و سایر خدمات را به 32 خانوار ارائه می‌کند.

شکل 3: راه حل FTTH

خلاصه

مزایای بی‌شمار شبکه نوری پسیو گیگابیتی (GPON) آن را در میان سایر شبکه‌های نوری پسیو متمایز کرده است.

شبکه‌های FTTH مبتنی بر فناوری فیبر نوری GPON قابل اعتماد، مقیاس پذیر و ایمن هستند.

به عنوان شبکه‌ای پسیو، در این فناوری اجزای فعال میان دفتر مرکزی (CO) و کاربران نهایی وجود ندارد و این مسئله هزینه‌های نگهداری و تقاضاهای عملیاتی را بسیار کاهش می‌دهد.

شبکه‌های FTTH مبتنی بر فناوری فیبر نوری GPON راهبردی مطمئن برای ارائه سرویس‌های پهن باند هستند.