Komplexní porozumění sítím GPON

I když optická vlákna nejsou v žádném případě novým vývojem, jejich přiblížení zákazníkům a jejich neustále se vyvíjejícím potřebám vyžaduje pokročilé strategie přístupu. Fiber-to-the-home nebo fiber-to-the-node je nyní nezbytné pro nasazení a implementaci služeb triple a quad play, sítí 5G a vysokorychlostního širokopásmového připojení.

Zde technologie GPON poskytuje poskytovatelům služeb spolehlivý plán pro splnění požadavků zákazníků a optimalizaci kapitálových nákladů, návratnosti investic a  nákladů na údržbu elektrických/optických sítí. GPON je zkratka pro Gigabit Passive Optical Network a poskytuje bezkonkurenční QoS, flexibilitu a odborné znalosti v oblasti dynamického přidělování šířky pásma, aby přinesla moderní širokopásmové připojení domácnostem a podnikům.

V tomto blogu se hluboce ponoříme do vzrušujícího světa GPON:

– Co je GPON?

– Jak funguje GPON?

– Jaké jsou různé součásti GPON?

– Jaké jsou výhody a nevýhody GPON?

Co je GPON?

GPON je přední standard pasivní optické sítě (PON) – typ síťové technologie point-to-multipoint, která poskytuje širokopásmový přístup koncovému uživateli prostřednictvím optického kabelu.

Zde termín "gigabitový" v GPON označuje maximální rychlost, kterou poskytuje, což je obvykle 2.488 Gbps pro downstream a 1.244 Gbps pro upstream. Mějte na paměti, že tato šířka pásma je sdílena mezi koncovými uživateli, což obvykle vede k rychlostem širokopásmového přístupu začínajícím na 10 Mb/s. Na druhou stranu "pasivní" znamená, že síť optických vláken se nespoléhá na žádné elektricky napájené zařízení ve své trase.

Dnes se technologie GPON ukázala jako nejběžnější typ připojení optickým vláknem, který je téměř o 95 % energeticky účinnější než standardní měděná kabelová síť. Kromě toho má GPON také poměr 1:64 na jednom vlákně. To znamená, že jeden optický kabel v GPON může dodávat video, data a hlas až 64 koncovým uživatelům. Díky tomu se jedná o standard optické sítě pro dosažení konektivity na poslední míli efektivním a nákladově efektivním způsobem, protože GPON snižuje počet optických vláken v optické síti.

Existuje ještě jedna charakteristika GPON, která vyniká. To je použití kódování ATM (Asynchronous Transfer Mode) za účelem integrace hlasového a datového provozu ve stejné síti. V konečném důsledku je GPON dnes mimořádně užitečný při poskytování služeb triple-play (Data, IPTV, VoIP) při vyšších přenosových rychlostech, větší šířce pásma a delších vzdálenostech bezpečným způsobem. GPON také podporuje všechny druhy ethernetových protokolů.

Jak funguje GPON?

Nyní, když máme o GPON dobrou představu, je jen přirozené pokusit se pochopit, jak funguje. Klíč k provozu GPON spočívá v topologii optické sítě typu point-to-multipoint access.

GPON se skládá ze tří hlavních prvků: OLT (Optical Line Terminals), zařízení ONU (Optical Network Unit) a pasivního splitteru. Zde je pasivní optický splitter to, co umožňuje použití pouze jednoho optického kabelu, který spojuje poskytovatele internetových služeb s více koncovými uživateli, protože obvykle rozděluje signál až na 64 dalších.

Jak tedy celý proces probíhá? Zde je jednoduché vysvětlení:

Za prvé, terminál optické linky odesílá data ve formě optických signálů prostřednictvím procesu zvaného optický vlnový multiplex (WDM). OLT je obvykle vaším poskytovatelem internetových služeb a lze jej považovat za výchozí bod GPON.

Signál se šíří po jedné délce vlákna přes optickou distribuční síť (ODN) a na konci dosáhne pasivního splitteru. Optická síť GPON může dosáhnout vzdálenosti až 20 km.

Pasivní GPON splitter přijímá optický signál a rozděluje jej na více signálů, až 64. To je to, co umožňuje přístup typu point-to-multipoint, což umožňuje až 64 optických připojení.

A konečně, na poslední míli se rozdělené optické signály dostanou k jednotlivým zařízením GPON ONT/ONU, která jsou instalována v prostorách rezidence nebo firmy. Toto je koncový bod GPON a umožňuje převod optického datového signálu na elektrický signál. Opačným způsobem se data také odesílají z GPON ONT/GPON ONU do OLT.

Součásti GPON

Je čas dozvědět se více o funkčnosti jednotlivých komponent v GPON. Standard GPON je definován doporučením G.984 ITU-T pro sítě PON. Pod ním má čtyři hlavní složky:

Terminál optické linky

OLT lze nazvat jako správce sítě gigabitové pasivní optické sítě. Jeho úlohou je odesílat a přijímat obrazové, datové a hlasové optické signály do a z ONT na konci přijímače. OLT vysílá downstream optické signály na 1550 nm pro video a 1490 nm pro hlas a data, zatímco přijímá upstream optické signály na 1310 nm. Tím se zabrání rušení. GPON OLT je přítomen na konci poskytovatele služeb, tj. typicky v datovém centru. Podobně jako GPON ONT, OLT také převádí přijaté optické signály na elektrické signály. K optickému splitteru se připojuje pomocí páteřní kabeláže.

Rozdělovač optických vláken

Rozdělovač optických vláken je pasivní komponenta, která umožňuje rozdělit jeden optický kabel na více jednotlivých vláken optických vláken, které se rozvětvují a připojují k jednotlivým optickým síťovým terminálům v prostorách koncového uživatele. GPON splitter má často specifikovaný dělicí poměr, který může být 1:64, 1:32, 1:16, 1:8, 1:4, v závislosti na počtu požadovaných výstupů. Takový rozbočovač lze použít pro centralizované rozdělení, kde jsou signály rozděleny řekněme na 64 koncových uživatelů, nebo pro kaskádové rozdělení, kde je rozdělovač připojen k dalším rozbočovačům po lince pro více rozvětvenou síť.

Optický síťový terminál

Uživatelským koncovým bodem GPON je ONT, tj. optický síťový terminál. Jedná se o specializovaný modem pro převod optických signálů na elektrické signály v prostorách koncového uživatele. Umožňuje tedy širokopásmový přístup pro zařízení, jako je WiFi, televizory, stolní počítače atd. ONT také odesílá agregovaná a optimalizovaná data od koncového uživatele zpět do OLT.

Přenosová média.

Přenosové médium se skládá z fyzického, pasivního hardwaru ve formě kabeláže a různých komponent, které se používají podél infrastruktury GPON. Patří sem měděné kabely, propojovací kabely pro optická vlákna, rozbočovače, adaptérové panely, konektory atd. Přenosová média hrají obrovskou roli při určování a optimalizaci adekvátní ztráty optického signálu.

Výhody GPON

Faktory, jako je růst aplikací náročných na šířku pásma, chytrá města, penetrace IoT, šíření 5G, GPON pro mobilní páteřní připojení atd., znamenají, že GPON a jeho nadcházející upgrady, jako je NG-PON2, jsou optickými sítěmi volby.

Tato popularita gigabitové pasivní optické sítě je postavena na řadě výhod:

Energeticky úsporný: Jako pasivní systém spotřebovává GPON k provozu velmi málo elektřiny. Je také o 95 % energeticky účinnější než metalické sítě.

Cenově dostupné: Přímo odvozeno z předchozího bodu, GPON ke svému fungování téměř nepotřebuje energii, čímž se snižují provozní náklady. Nevyžaduje také velkou IT podporu – další oblast, kde lze výrazně snížit náklady. Jako systém optických vláken, který se může přímo připojit k více zákazníkům pomocí technologie splitteru, vyžaduje GPON méně vybavení – což z něj činí vysoce efektivní a nákladově efektivní řešení.

Vysoká rychlost: Vzhledem k tomu, že rychlost je pro moderní spotřebitele a podniky významnou poptávkou, GPON zajišťuje plynulé zpracování provozu až 10/10 Gb/s na předplatitele spolu s propustností 40 Gb/s pro optickou síť.

Bezpečný: GPON využívá pokročilý šifrovací standard, aby udržel hackery na uzdě. Je to také uzavřený okruh a signály optických vláken jsou izolované, což z něj činí velmi bezpečnou síť optických vláken.

Stabilní: Výhodou GPON je, jak spolehlivý a stabilní je i v přetížených oblastech a silné dopravní poptávce. Zajišťuje vždy minimální přidělení šířky pásma koncovým uživatelům, čímž je zajištěno stabilní připojení s použitím optických splitterů. Zůstává také bez elektromagnetického nebo rádiového rušení díky přirozené povaze optických vláken.

Nevýhody GPON

Navzdory užitečnosti technologie GPON není bez svých nevýhod.

Oproti P2P systémům je technologie GPON založena na rozdělení a sdílení šířky pásma mezi více uživatelů. To by se mohlo stát méně než ideálním ve světě, který je stále náročnější na šířku pásma, kde se multigigabitové sítě začínají stávat normou.

Další nevýhodou technologie GPON je náchylnost kabelů z optických vláken k ohýbání, zalomení nebo zlomení. Optické kabely jsou velmi citlivé na takové fyzikální zkreslení. Pokud jsou instalovány bez správné orientace a ochrany, mohou být náchylné ke snížení výkonu nebo k poškození linky.

Bez ohledu na to je GPON i nadále upřednostňován poskytovateli služeb a koncovými uživateli po celém světě. Jedná se nejen o nejsložitější, ale také o nejspolehlivější, nákladově efektivní a nejsnadněji instalovatelnou technologii optických kabelů na světě, která bude i v tomto věku hyperrychlého připojení znamenat rozdíl.