فهم شامل لشبكات GPON

في حين أن الألياف ليست تطورا جديدا بأي حال من الأحوال ، إلا أن تقريبها من العملاء واحتياجاتهم المتطورة باستمرار يتطلب استراتيجيات وصول متقدمة. تعد الألياف الضوئية إلى المنزل أو الألياف إلى العقدة ضرورية الآن لنشر وتنفيذ خدمات اللعب الثلاثي والرباعي وشبكات 5G والنطاق العريض عالي السرعة.

هنا ، توفر تقنية GPON لمقدمي الخدمات خارطة طريق موثوقة لتلبية متطلبات العملاء وتحسين تكاليف رأس المال وعائد الاستثمار وتكاليف  الصيانة للشبكات الكهربائية / الألياف الضوئية. GPON تعني شبكة Gigabit Passive Optical Network وتوفر جودة خدمة لا مثيل لها ومرونة وخبرة في تخصيص النطاق الترددي الديناميكي لجلب النطاق العريض الحديث إلى المنازل والشركات.

في هذه المدونة ، سوف نلقي نظرة عميقة على عالم GPON المثير:

- ما هو GPON؟

- كيف يعمل GPON؟

- ما هي المكونات المختلفة ل GPON؟

- ما هي مزايا وعيوب GPON؟

ما هو GPON؟

GPON هو معيار رائد للشبكة الضوئية السلبية (PON) - وهو نوع من تقنية الشبكة من نقطة إلى عدة نقاط التي توفر وصولا عريض النطاق للمستخدم النهائي عبر كابل الألياف البصرية.

هنا ، يشير مصطلح "Gigabit" في GPON إلى السرعة القصوى التي يوفرها والتي عادة ما تكون 2.488 جيجابت في الثانية للتنزيل و 1.244 جيجابت في الثانية للمنبع. ضع في اعتبارك أن هذا النطاق الترددي مشترك بين المستخدمين النهائيين ، مما يؤدي عادة إلى سرعات وصول واسعة النطاق تبدأ من 10 ميجابت في الثانية. من ناحية أخرى ، يشير "السلبي" إلى أن شبكة الألياف الضوئية لا تعتمد على أي معدات تعمل بالكهرباء في مسارها.

اليوم ، أثبتت تقنية GPON أنها النوع الأكثر شيوعا من اتصالات الألياف الضوئية التي تعد أكثر كفاءة في استخدام الطاقة بنسبة 95٪ تقريبا من شبكة الكابلات النحاسية القياسية. بالإضافة إلى ذلك ، يحتوي GPON أيضا على نسبة 1:64 على ألياف واحدة. ما يعنيه هذا هو أن كبل ألياف واحد في GPON يمكنه توصيل الفيديو والبيانات والصوت إلى ما يصل إلى 64 مستخدما نهائيا. وهذا يجعلها معيار الشبكة الضوئية المفضل لتحقيق اتصال الميل الأخير بطريقة فعالة وفعالة من حيث التكلفة ، حيث يقلل GPON من عدد الألياف التي تعمل في شبكة الألياف البصرية.

هناك خاصية GPON أخرى تبرز. هذا هو استخدام ترميز وضع النقل غير المتزامن (ATM) لدمج حركة الصوت والبيانات على نفس الشبكة. في نهاية المطاف ، GPON مفيد للغاية اليوم في تقديم خدمات التشغيل الثلاثي (البيانات ، IPTV ، VoIP) بمعدلات بيانات أعلى وعرض نطاق ترددي أكبر ومسافات أطول بطريقة آمنة. يدعم GPON أيضا جميع أنواع بروتوكولات Ethernet.

كيف يعمل GPON؟

الآن بعد أن أصبحت لدينا فكرة عادلة عن GPON ، من الطبيعي أن نحاول فهم كيفية عملها. يكمن مفتاح تشغيل GPON في طوبولوجيا شبكة الألياف البصرية للوصول من نقطة إلى عدة نقاط.

يتكون GPON من ثلاثة عناصر رئيسية: OLT (أطراف الخط البصري) ، وجهاز ONU (وحدة الشبكة الضوئية) ، والفاصل السلبي. هنا ، الفاصل البصري السلبي هو ما يتيح استخدام كابل ألياف ضوئية واحد فقط يربط مزود خدمة الإنترنت بالعديد من المستخدمين النهائيين ، حيث يقسم الإشارة عادة إلى ما يصل إلى 64 آخرين.

إذن ، كيف تتدفق العملية بأكملها؟ هنا شرح بسيط:

أولا ، يرسل طرف الخط البصري البيانات في شكل إشارات ضوئية من خلال عملية تسمى مضاعفة تقسيم الطول الموجي البصري (WDM). عادة ما يكون OLT هو مزود خدمة الإنترنت الخاص بك ويمكن اعتباره نقطة انطلاق ل GPON.

تنتشر الإشارة على طول واحد من الألياف عبر شبكة توزيع بصرية (ODN) ، وتصل إلى الفاصل السلبي في النهاية. يمكن أن تصل شبكة ألياف GPON إلى مسافات تصل إلى 20 كم.

يستقبل مقسم GPON السلبي الإشارة الضوئية ويقسمها إلى إشارات متعددة ، حتى 64. هذا هو ما يتيح الوصول من نقطة إلى عدة نقاط ، وبالتالي تمكين ما يصل إلى 64 اتصالا بالألياف.

أخيرا ، في الميل الأخير ، تصل الإشارات الضوئية المنقسمة إلى أجهزة GPON ONT / ONU الفردية المثبتة في مقر الإقامة أو الشركة. هذه هي نقطة نهاية GPON وتمكن من تحويل إشارة البيانات الضوئية إلى إشارة كهربائية. بطريقة عكسية ، يتم أيضا إرسال البيانات إلى المنبع من GPON ONT / GPON ONU إلى OLT.

مكونات GPON

حان الوقت لمعرفة المزيد حول وظائف المكونات الفردية في GPON. يتم تعريف معيار GPON من خلال توصية G.984 ITU-T لشبكات PON. تحتها ، لديها أربعة مكونات رئيسية:

محطة الخط البصري

يمكن تسمية OLT بأنه مدير الشبكة لشبكة Gigabit Passive Optical Network. يتمثل دورها في إرسال واستقبال إشارات الفيديو والبيانات والإشارات الضوئية الصوتية من وإلى ONT في نهاية جهاز الاستقبال. يرسل OLT إشارات ضوئية في اتجاه مجرى النهر عند 1550 نانومتر للفيديو و 1490 نانومتر للصوت والبيانات ، بينما يستقبل إشارات ضوئية في المنبع عند 1310 نانومتر. هذا يمنع التدخل. GPON OLT موجود في نهاية مزود الخدمة ، أي عادة في مركز البيانات. على غرار GPON ONT ، يحول OLT أيضا الإشارات الضوئية المستقبلة إلى إشارات كهربائية. يتم توصيله بالفاصل البصري عبر الكابلات الأساسية.

مقسم الألياف البصرية

مقسم الألياف الضوئية هو مكون سلبي يتيح تقسيم كابل ألياف بصرية واحد إلى خيوط مفردة متعددة من الألياف البصرية تتفرع وتتصل بأطراف الشبكة الضوئية الفردية في مقر المستخدم النهائي. غالبا ما يكون لمقسم GPON نسبة تقسيم محددة يمكن أن تكون 1:64 ، 1:32 ، 1:16 ، 1: 8 ، 1: 4 ، اعتمادا على عدد المخرجات المطلوبة. يمكن استخدام هذا الفاصل للتقسيم المركزي حيث يتم تقسيم الإشارات إلى ، على سبيل المثال ، 64 مستخدما نهائيا ، أو للتقسيم المتتالي حيث يتم توصيل الفاصل بمقسمات أخرى أسفل الخط للحصول على شبكة أكثر تشعبا.

محطة الشبكة الضوئية

نقطة نهاية المستخدم ل GPON هي ONT ، أي محطة الشبكة الضوئية. إنه مودم متخصص لتحويل الإشارات الضوئية إلى إشارات كهربائية في مقر المستخدم النهائي. وبالتالي ، فإنه يتيح الوصول إلى النطاق العريض لمعدات مثل WiFi وأجهزة التلفزيون وأجهزة الكمبيوتر المكتبية وما إلى ذلك. يرسل ONT أيضا بيانات مجمعة ومحسنة من المستخدم النهائي إلى OLT.

نقل الوسائط.

تتكون وسائط الإرسال من الأجهزة المادية والسلبية في شكل كابلات ومكونات مختلفة تستخدم على طول البنية التحتية GPON. يتضمن ذلك الكابلات النحاسية ، وأسلاك التصحيح للألياف البصرية ، والمقسمات ، ولوحات المحولات ، والموصلات ، وما إلى ذلك. تلعب وسائط الإرسال دورا كبيرا في تحديد فقدان الإشارة الضوئية وتحسينه بشكل مناسب.

مزايا GPON

عوامل مثل نمو التطبيقات كثيفة النطاق الترددي ، والمدن الذكية ، واختراق إنترنت الأشياء ، وانتشار 5G ، و GPON للتوصيل المحمول ، وما إلى ذلك ، تعني أن GPON وترقياتها القادمة مثل NG-PON2 هي الشبكات البصرية المفضلة.

هذه الشعبية لشبكة جيجابت البصرية السلبية مبنية على سلسلة من المزايا:

كفاءة الطاقة: كنظام سلبي ، يستخدم GPON القليل جدا من الكهرباء للعمل. كما أنها أكثر كفاءة في استخدام الطاقة بنسبة 95٪ من الشبكات النحاسية.

بأسعار معقولة: بالاستدلال مباشرة من النقطة السابقة ، بالكاد يتطلب GPON طاقة ليعمل ، وبالتالي تقليل تكاليف التشغيل. كما أنه لا يتطلب الكثير من دعم تكنولوجيا المعلومات - وهو مجال آخر يمكن فيه تخفيض التكاليف بشكل كبير. كنظام ألياف ضوئية يمكنه الاتصال مباشرة بالعديد من العملاء باستخدام تقنية التقسيم ، يتطلب GPON معدات أقل - مما يجعله حلا عالي الكفاءة وفعالا من حيث التكلفة.

سرعة عالية: نظرا لأن السرعة تمثل طلبا كبيرا للمستهلكين والشركات الحديثة ، تضمن GPON معالجة سلسة لحركة المرور تصل إلى 10/10 جيجابت في الثانية لكل مشترك إلى جانب إنتاجية 40 جيجابت في الثانية للشبكة الضوئية.

آمن: يستخدم GPON معيار تشفير متقدم لإبعاد المتسللين. إنها أيضا دائرة مغلقة ويتم عزل إشارات الألياف الضوئية ، مما يجعلها شبكة ألياف بصرية آمنة للغاية.

مستقر: ميزة GPON هي مدى موثوقيتها واستقرارها حتى في المناطق المزدحمة والطلب الشديد على حركة المرور. إنه يضمن الحد الأدنى من تخصيص النطاق الترددي للمستخدمين النهائيين في جميع الأوقات ، وبالتالي ضمان اتصال ثابت باستخدام المقسمات البصرية. كما أنه يظل خاليا من التداخل الكهرومغناطيسي أو اللاسلكي بسبب الطبيعة المتأصلة للألياف البصرية.

عيوب GPON

على الرغم من فائدة تقنية GPON ، إلا أنها لا تخلو من عيوبها.

بالمقارنة مع أنظمة P2P ، تعتمد تقنية GPON على تقسيم ومشاركة النطاق الترددي بين عدة مستخدمين. قد يصبح هذا أقل من مثالي في عالم كثيف النطاق الترددي بشكل متزايد حيث بدأت الشبكات متعددة الجيجابت في أن تصبح القاعدة.

عيب آخر لتقنية GPON يأتي من قابلية كابلات الألياف الضوئية للانحناء أو التواء أو الكسر. كابلات الألياف الضوئية حساسة للغاية لمثل هذه التشوهات المادية. إذا تم تثبيتها بدون توجيه وحماية مناسبين ، فقد تصبح عرضة لانخفاض الأداء أو الكسر أسفل الخط.

بغض النظر ، لا تزال GPON مفضلة من قبل مزودي الخدمة والمستخدمين النهائيين في جميع أنحاء العالم. إنها ليست فقط الأكثر تعقيدا ولكنها أيضا الأكثر موثوقية وفعالية من حيث التكلفة والأكثر سهولة في التركيب في العالم ، وستستمر في إحداث فرق في عصر الاتصال فائق السرعة هذا.