Omfattende forståelse af GPON-netværk

Selvom fiber på ingen måde er en ny udvikling, kræver det avancerede adgangsstrategier at bringe det tættere på kunderne og deres stadigt skiftende behov. Fiber-til-hjemmet eller fiber-til-noden er nu afgørende for implementering og implementering af triple og quad play-tjenester, 5G-netværk og højhastighedsbredbånd.

Her giver GPON-teknologi tjenesteudbydere en pålidelig køreplan for at imødekomme kundernes krav og optimere kapitalomkostninger, RoI og  vedligeholdelsesomkostninger for elektriske/fiberoptiske netværk. GPON står for Gigabit Passive Optical Network og giver uovertruffen QoS, fleksibilitet og dynamisk båndbreddeallokeringsekspertise for at bringe moderne bredbånd til hjem og virksomheder.

I denne blog vil vi tage et dybt dyk ned i GPON's spændende verden:

– Hvad er GPON?

– Hvordan fungerer GPON?

– Hvad er de forskellige komponenter i GPON?

– Hvad er fordele og ulemper ved GPON?

Hvad er GPON?

GPON er en førende standard for passivt optisk netværk (PON) – en type punkt-til-multipunkt-netværksteknologi, der leverer bredbåndsadgang til slutbrugeren via fiberoptisk kabel.

Her betegner udtrykket "Gigabit" i GPON den maksimale hastighed, den giver, som typisk er 2.488 Gbps nedstrøms og 1.244 Gbps opstrøms. Husk, at denne båndbredde deles mellem slutbrugerne, hvilket typisk resulterer i bredbåndsadgangshastigheder, der starter ved 10 Mbps. På den anden side betegner »passiv«, at det optiske fibernet ikke er afhængig af noget elektrisk drevet udstyr på sin vej.

I dag har GPON-teknologi vist sig at være den mest almindelige type optisk fiberforbindelse, som er næsten 95 % mere energieffektiv end et standard kobberkabelnetværk. Derudover har GPON også et forhold på 1:64 på en enkelt fiber. Det betyder, at et fiberkabel i en GPON kan levere video, data og tale til op til 64 slutbrugere. Dette gør det til den foretrukne optiske netværksstandard for at opnå last-mile-forbindelse på en effektiv og omkostningseffektiv måde, da en GPON reducerer antallet af fiberkørsler i et fiberoptisk netværk.

Der er en anden GPON-egenskab, der skiller sig ud. Det vil sige brugen af ATM-kodning (Asynchronous Transfer Mode) for at integrere tale- og datatrafik på det samme netværk. I sidste ende er GPON ekstremt nyttig i dag til at levere triple-play-tjenester (data, IPTV, VoIP) ved højere datahastigheder, større båndbredde og længere afstande på en sikker måde. GPON understøtter også alle slags Ethernet-protokoller.

Hvordan fungerer GPON?

Nu hvor vi har en rimelig idé om GPON, er det kun naturligt at prøve at forstå, hvordan det fungerer. Nøglen til GPON's drift ligger i dens punkt-til-multipunkt-adgang fiberoptiske netværkstopologi.

GPON består af tre hovedelementer: en OLT (Optical Line Terminals), ONU-enhed (Optical Network Unit) og passiv splitter. Her er den passive optiske splitter det, der muliggør brugen af kun ét optisk fiberkabel, der forbinder internetudbyderen med flere slutbrugere, da det typisk opdeler signalet i op til 64 andre.

Så hvordan forløber hele processen? Her er en simpel forklaring:

For det første sender den optiske linjeterminal data i form af optiske signaler gennem en proces kaldet optisk Wavelength Division Multiplexing (WDM). OLT er typisk din internetudbyder og kan betragtes som udgangspunktet for en GPON.

Signalet forplanter sig langs en enkelt fiberlængde over et optisk distributionsnetværk (ODN) og når den passive splitter i slutningen. Et GPON-fibernetværk kan nå afstande op til 20 km.

Den passive GPON-splitter modtager det optiske signal og opdeler det i flere signaler, op til 64. Det er det, der muliggør punkt-til-multipunkt-adgang, hvilket muliggør op til 64 fiberforbindelser.

Endelig, i den sidste kilometer, når de opdelte optiske signaler individuelle GPON ONT/ONU-enheder, der er installeret på stedet for en bolig eller en virksomhed. Dette er slutpunktet for GPON og muliggør konvertering af optisk datasignal til et elektrisk signal. Omvendt sendes data også opstrøms fra GPON ONT/GPON ONU til OLT.

Komponenter af GPON

Tid til at lære mere om funktionaliteten af de enkelte komponenter i GPON. GPON-standarden er defineret af G.984 ITU-T-anbefalingen for PON-netværk. Under den har den fire hovedkomponenter:

Optisk linjeterminal

OLT kan betegnes som netværksadministratoren for Gigabit Passive Optical Network. Dens rolle er at sende og modtage video-, data- og stemmeoptiske signaler til og fra ONT i modtagerens ende. OLT sender optiske signaler nedstrøms ved 1550 nm for video og 1490 nm for tale og data, mens den modtager optiske signaler ved 1310 nm. Dette forhindrer interferens. GPON OLT er til stede i tjenesteudbyderens ende, dvs. typisk i et datacenter. I lighed med en GPON ONT konverterer OLT også modtagne optiske signaler til elektriske signaler. Den er forbundet til den optiske splitter via backbone-kabler.

Optisk fibersplitter

Den optiske fibersplitter er en passiv komponent, der gør det muligt at opdele et enkelt fiberoptisk kabel i flere enkelttråde af optisk fiber, der forgrener sig og forbindes til individuelle optiske netværksterminaler hos slutbrugeren. En GPON-splitter har ofte et specificeret splitforhold, der kan være 1:64, 1:32, 1:16, 1:8, 1:4, afhængigt af antallet af nødvendige output. En sådan splitter kan bruges til centraliseret opdeling, hvor signalerne opdeles til f.eks. 64 slutbrugere, eller til kaskadeopdeling, hvor splitteren er forbundet til andre splittere ned ad linjen for et mere forgrenet netværk.

Optisk netværksterminal

Brugerslutpunktet for GPON er ONT, dvs. den optiske netværksterminal. Det er et specialiseret modem til konvertering af optiske signaler til elektriske signaler hos slutbrugeren. Det muliggør således bredbåndsadgang til udstyr som WiFi, tv'er, desktops osv. En ONT sender også aggregerede og optimerede data fra slutbrugeren tilbage til OLT'en.

Transmitterende medier.

Sendemediet består af den fysiske, passive hardware i form af kabler og forskellige komponenter, der bruges langs GPON-infrastrukturen. Dette inkluderer kobberkabler, patchkabler til fiberoptik, splittere, adapterpaneler, stik osv. Transmitterende medier spiller en stor rolle i at bestemme og optimere optisk signaltab tilstrækkeligt.

Fordele ved GPON

Faktorer som vækst i båndbreddeintensive applikationer, smarte byer, IoT-penetration, spredning af 5G, GPON til mobil backhauling osv. betyder, at GPON og dets kommende opgraderinger som NG-PON2 er de optiske netværk, der foretrækkes.

Denne popularitet af Gigabit passivt optisk netværk er bygget på en række fordele:

Energieffektiv: Som et passivt system bruger GPON meget lidt elektricitet til at fungere. Det er også 95 % mere energieffektivt end kobbernetværk.

Overkommelig: Direkte udledt af det foregående punkt, kræver GPON knap nok energi for at fungere, hvilket reducerer driftsomkostningerne. Det kræver heller ikke meget IT-support – et andet område, hvor omkostningerne kan reduceres betydeligt. Som et optisk fibersystem, der kan forbindes direkte til flere kunder ved hjælp af splitterteknologi, kræver GPON mindre udstyr – hvilket gør det til en yderst effektiv og omkostningseffektiv løsning.

Høj hastighed: Da hastighed er et betydeligt krav for moderne forbrugere og virksomheder, sikrer GPON jævn trafikhåndtering på op til 10/10 Gbps pr. abonnent sammen med en 40 Gbps gennemstrømning til det optiske netværk.

Sikker: GPON bruger en avanceret krypteringsstandard til at holde hackere i skak. Det er også et lukket kredsløb, og de optiske fibersignaler er isolerede, hvilket gør det til et meget sikkert optisk fibernetværk.

Stabil: En fordel ved GPON er, hvor pålidelig og stabil den er, selv i overbelastede områder og stor trafikefterspørgsel. Det sikrer en minimal båndbreddeallokering til slutbrugere til enhver tid og sikrer dermed stabil forbindelse med brug af optiske splittere. Den forbliver også fri for elektromagnetisk eller radiointerferens på grund af fiberoptikkens iboende natur.

Ulemper ved GPON

På trods af nytten af GPON-teknologi er den ikke uden ulemper.

Sammenlignet med P2P-systemer er GPON-teknologien baseret på at opdele og dele båndbredden mellem flere brugere. Dette kan blive mindre end ideelt i en stadig mere båndbreddeintensiv verden, hvor multi-gigabit-netværk begynder at blive normen.

En anden ulempe ved GPON-teknologi kommer fra fiberoptiske kablers modtagelighed for bøjning, knæk eller brud. Fiberoptiske kabler er meget følsomme over for sådanne fysiske forvrængninger. Hvis de installeres uden korrekt orientering og beskyttelse, kan de blive tilbøjelige til nedsat ydeevne eller brud hen ad linjen.

Uanset hvad er GPON fortsat foretrukket af tjenesteudbydere og slutbrugere over hele verden. Det er ikke kun den mest komplekse, men også den mest pålidelige, omkostningseffektive og mest nemme at installere fiberoptiske kabelteknologi i verden, og den vil fortsætte med at gøre en forskel i denne tidsalder med hyperhurtige forbindelser.