Знання

Що таке GPON?

GPON (гігабітна пасивна оптична мережа)– це технологія багатоточкового оптоволоконного доступу та провідний стандартPON (пасивна оптична мережа)системи.GPONвикористовує пасивні оптичні розгалужувачі для розділення одногоклітковинана кілька шляхів, надаючи високошвидкісні{0}}послуги доступу до мережі багатьом користувачам.

Основні характеристики GPON

GPONвідрізняється від традиційних методів доступу трьома основними особливостями:

Технологія пасивного розщеплення: Мережа використовує пасивні оптичні розгалужувачі (Splitter) замість активного обладнання, що не потребує зовнішнього джерела живлення, що значно зменшує складність мережевого вузла та частоту відмов.

Модель спільної пропускної здатності: Кілька користувачів спільно використовують ресурси пропускної здатності магістраліклітковиназа допомогою технології мультиплексування з часовим поділом для досягнення передачі даних, покращення використання оптоволокна при забезпеченні якості обслуговування.

Остання миля: GPONрозроблено спеціально дляОптоволокно до дому (FTTH)і сценарії Fiber to the Building (FTTB) із покриттям зазвичай у межах 20 кілометрів, що робить цю технологію для досягнення широкосмугового доступу в «останній милі».

Принцип роботи GPON

Ключ доGPONоперація полягає в його точці-до-багатоточокоптоволоконна мережатопологія, що складається з трьох основних компонентів, які утворюють повну лінію передачі від центрального офісу до користувачів:

Рівень OLT (термінал оптичної лінії): Розташований в апаратній оператора, слугуючи «мозком» усьогомережа GPON, відповідальний за агрегацію даних, розподіл пропускної здатності, керування користувачами та планування мережі. TheТермінал оптичної лінії (OLT)надсилає дані у вигляді оптичних сигналів за допомогою технології мультиплексування за довжиною хвилі (WDM).

Рівень ODN (оптична мережа розподілу): Міститьоптоволоконні кабеліі пасивні оптичні розгалужувачі, які служать фізичним середовищем передачі, що з’єднуєOLTдо терміналів користувача. Сигнали поширюються вздовж одногоклітковинавОптична розподільна мережа (ODN), зрештою досягаючи пасивного спліттера в кінці, з відстанями до 20 кілометрів.

ONU/ОНТРівень (блок оптичної мережі/термінал оптичної мережі): встановлюється в будинках або коридорах користувачів, завершуючи перетворення оптичного-в-електричного сигналу та забезпечуючи інтерфейси для кінцевих пристроїв, таких як маршрутизатори, телефони та-приставки, здатні перетворювати оптичні сигнали даних в електричні сигнали.

Детальні функції ключового обладнання GPON

OLT (термінал оптичної лінії) - термінал оптичної лінії

TheOLTслужить основним пристроєм керуванняGPONсистема, як правило, розгорнута в центральному офісі або центрі обробки даних постачальника послуг, яка виконує функції менеджера мережі. Під час надсилання оптичних сигналів у низхідний доступ він використовує технологію мультиплексування за довжиною хвилі-відеосигнали використовують довжину хвилі 1550 нм, сигнали голосу та даних використовують довжину хвилі 1490 нм, а під час прийому сигналів вгору використовують довжину хвилі 1310 нм. Ця конструкція з різною довжиною хвилі ефективно запобігає перешкодам сигналу. TheOLTпередає дані всімОНУі агрегує висхідний трафік, динамічно розподіляючи ресурси пропускної здатності для забезпечення якості обслуговування. Через хребетКабелі GPON, він підключається до оптичних розгалужувачів, щоб забезпечити дистанційне налаштування, моніторинг і діагностику несправностей усіх підключених пристроївОНУ, одночасно надаючи стандартні інтерфейси з-міськими або магістральними мережами верхнього рівня для повної інтеграції послуг. Анпорт OLTзазвичай підтримує від 32 до 128ОНУзалежно від конфігурації коефіцієнта розподілу.

Розгалужувач (оптичний розгалужувач) - Пасивний оптичний розгалужувач

Оптичний розгалужувач є ключовим компонентом, що втілює в собі «пасивну» характеристикуGPON. Будучи суто оптичним пасивним пристроєм, який не потребує джерела живлення, він поширює одиночний сигналклітковинасигнал відOLTна багаторазовий вихідволокнавідповідно до певного співвідношення, з кожнимклітковинапідключення до одногоОНТ. Загальні коефіцієнти розподілу включають 1:4, 1:8, 1:16, 1:32 і 1:64, і можуть застосовуватися методи розгортання централізованого розподілу (одноразовий-розподіл для кількох користувачів) або каскадного розподілу (створення гнучкіших мереж філій за допомогою багато-рівневого каскаду розподільника), які зазвичай встановлюються воптоволоконний кабелькрос{0}}розподільні коробки або коридорні розподільні коробки. Важливо зазначити, що більші коефіцієнти розподілу означають більше спільних користувачів, що призводить до зменшення доступної пропускної здатності на користувача.

ONT/ONU (термінал/блок оптичної мережі) - термінал оптичної мережі

TheОНТце спеціальне перетворення-оптики в-електрикумодемрозгорнутий у кінцевих користувачів.ОНТіОНУмають по суті ті ж функції, сОНТзокрема стосовно термінального обладнання вFTTHсценарії, покиОНУце загальний термін для всіх оптичних мереж-користувача. Він перетворюєволокнаоптичні сигнали в електричні для домашнього використання пристроїв, агрегуючи та оптимізуючи-користувацькі дані перед надсиланням назад доOLT. Він забезпечує гігабітні порти Ethernet для підключеннямаршрутизаториабо комп’ютерів, POTS-порти для підключення стаціонарних телефонів, радіочастотні порти для під’єднання-приставок і різні інші інтерфейси. Він виконує автентифікацію користувача, щоб забезпечити доступ до мережі лише авторизованих користувачів, і повідомляє інформацію про статусOLTдля віддаленого керування та налаштування.

ОДН(Оптична мережа розподілу) - Оптична мережа розподілу

TheОДНце не один пристрій, а збірний термін для всіх фізичних пасивних апаратних засобів міжOLTіОНТ, включаючи годівницюоптоволоконні кабелі(від апаратної до точки поділу), оптичні розгалужувачі, розподілоптоволоконні кабелі(від точки поділу до користувачів),клітковинаперемички, адаптерні панелі, з’єднувачі, заглушки для з’єднань, а також різні середовища передачі та пасивні компоненти. Дизайн і якість конструкціїОДНбезпосередньо визначає продуктивність трансмісії та надійність усієї системимережа GPON. Під час будівництва ключові параметри, такі якклітковинарадіус вигину, втрати при зварюванні та вставні втрати з’єднувача повинні суворо контролюватися, оскільки ці фактори відіграють важливу роль у визначенні та оптимізації втрат оптичного сигналу. добреОДНпланування може мінімізувати загасання сигналу та забезпечити користувачам стабільні та надійні мережеві послуги.

Механізм передачі даних GPON

GPONвикористовує мультиплексування з часовим поділом (TDM) і технології множинного доступу з розділенням часу (TDMA) для досягнення двонаправленого зв’язку. Напрямок вниз за течією (OLTдоОНУ): TheOLTпередає дані широкомовним способом, що всеОНУможе отримати, але кожнОНУаналізує лише кадри даних, що належать йому, забезпечуючи безпеку за допомогою шифрування. Вище за течією (ОНУдоOLT): КоженОНУнадсилає дані в межах часових інтервалів, виділенихOLT, уникаючи конфліктів, з вOLTузгодження часу передачі всіхОНУ. Цей механізм дозволяє одноразовоклітковинаодночасно обслуговувати кількох користувачів, значно скорочуючиклітковинавитрата ресурсів.

Переваги та обмеження GPON

Основні переваги

Як пасивна система,GPONдля роботи потрібна мінімальна кількість електроенергії, а енергоефективність на 95% вища, ніж у мідних кабельних мереж. Розгалужувачі вОДНне потребують джерела живлення, приміщення для обладнання та, по суті, не потребують-обслуговування. Операторам потрібно лише керуватиOLTобладнання в кінці апаратної, що значно скорочує витрати на електроенергію та витрати на підтримку ІТ. Як аклітковинасистема, яка безпосередньо з'єднує кількох користувачів за допомогою технології спліттера,GPONвимагає менше обладнання.GPONможе забезпечити плавну обробку трафіку до 10/10 Гбіт/с для кожного користувача, а пропускна здатність оптичної мережі досягає 40 Гбіт/с. Фізична відстань передачі може досягати 20 кілометрів або навіть більше, що достатньо для покриття більшості сценаріїв доступу в містах і примістях. З точки зору безпеки,GPONвикористовує розширені стандарти шифрування та замкнуту схему-зклітковинасигнали, ізольовані один від одного, щоб ефективно протистояти хакерським атакам. Стабільність є його видатною перевагою-вона може залишатися стабільною навіть під час перевантаження мережі та високого трафіку. Завдяки оптичним розгалужувачам він забезпечує мінімальний розподіл смуги пропускання для кінцевих користувачів і властиві характеристикиклітковиназробити його стійким до електромагнітних або радіоперешкод. Крім того, всеОНУкеруються централізованоOLT, що дозволяє віддалено активувати службу, змінювати конфігурацію та діагностику несправностей без відвідування-сайту, що значно покращує ефективність роботи та робить його придатним для широкомасштабного-розгортанняFTTHі FTTP.
 

Обмеження практичного застосування

Головний недолікGPONполягає в його архітектурі, заснованій на розподілі пропускної здатності та спільному використанні між кількома користувачами. Порівняно з системами точка--точка, як багато-гігабітмережі поступово стають мейнстрімом, усі користувачі під однаковимиPONпортспільно використовувати загальну пропускну здатність (зазвичай 2,5 Гбіт/с у низхідній мережі), що може призвести до значного зменшення фактично доступної пропускної здатності на користувача в години пік. Це вимагає від операторів розумного контролю коефіцієнтів розподілу, щоб уникнути надмірної-підписки. Фізична крихкістьоптоволоконні кабелітакож є важливою проблемою-клітковинадуже чутливий до фізичних деформацій, таких як згинання, згини та руйнування. Кожне розбиття призводить до втрати потужності на 3-4 дБ, а також до втрат на з’єднанні та з’єднанні. Якщо напрямок встановлення неправильний або захист відсутній, це може призвести до надмірного ослаблення сигналу, погіршення продуктивності або навіть збоїв у лінії. ОскількиОДНє aпасивна мережа, коли виникають фізичні збої, їх неможливо безпосередньо контролювати за допомогою систем керування мережею, і для усунення несправностей потрібне професійне обладнання, наприклад OTDR, що призводить до низької ефективності локалізації. При розвитку відGPONдо 10G-GPONабо 50G-PON, ОДНсумісність іOLTтакож необхідно враховувати можливості співіснування портів. Неправильне початкове планування може вимагати повторного-укладанняклітковинапід час наступних оновлень. Хоча витрати-на довгострокову експлуатацію та обслуговування низькі, початковіклітковинаінвестиції в укладання та конфігурацію обладнання значні, а в районах з низькою щільністю користувачів період окупності інвестицій довший.