знание

Какво е GPON?

GPON (гигабитова пасивна оптична мрежа)е технология за оптичен достъп от точка{0}}до-много точки и водещ стандарт в неяPON (пасивна оптична мрежа)системи.GPONизползва пасивни оптични сплитери за разделяне на единиченфибрив множество пътища, предоставяйки високо{0}}услуги за мрежов достъп на множество потребители.

Основни характеристики на GPON

GPONсе различава от традиционните методи за достъп чрез три основни характеристики:

Технология за пасивно разделяне: Мрежата използва пасивни оптични сплитери (Splitter) вместо активно оборудване, което не изисква външно захранване, което значително намалява сложността на мрежовия възел и честотата на отказ.

Модел на споделена честотна лента: Множество потребители споделят ресурсите на честотната лента на гръбнакафибричрез технология за мултиплексиране с разделяне на времето за постигане на предаване на данни, подобряване на използването на оптични влакна, като същевременно се гарантира качество на услугата.

Последна миля: GPONе специално предназначен заОптични влакна до дома (FTTH)и сценарии Fiber to the Building (FTTB), с покритие обикновено в рамките на 20 километра, което го прави технологията за постигане на широколентов достъп в „последната миля“.

Принцип на работа на GPON

Ключът къмGPONоперацията се намира в неговата точка-до-многоточкаоптична мрежатопология, състояща се от три основни компонента, които формират пълна предавателна връзка от централния офис до потребителите:

OLT слой (терминал за оптична линия): Намира се в апаратната на оператора, служейки като "мозък" на цялотоGPON мрежа, отговарящ за агрегирането на данни, разпределението на честотната лента, управлението на потребителите и планирането на мрежата. TheТерминал за оптична линия (OLT)изпраща данни под формата на оптични сигнали, използвайки технологията за разделяне на вълната (WDM).

ODN слой (оптична разпределителна мрежа): Съдържаоптични кабелии пасивни оптични сплитери, служещи като физическа среда за предаване, свързващаOLTкъм потребителски терминали. Сигналите се разпространяват по еднафибривОптична разпределителна мрежа (ODN), като в крайна сметка достига до пасивния сплитер в края, с разстояния до 20 километра.

ONU/ОНТСлой (модул за оптична мрежа/терминал за оптична мрежа): Инсталирани в домовете или коридорите на потребителите, завършващи преобразуването на оптични-в-електрически сигнали и осигуряващи интерфейси за крайни устройства като рутери, телефони и-приставки, способни да преобразуват оптични сигнали за данни в електрически сигнали.

Подробни функции на GPON ключово оборудване

OLT (терминал за оптична линия) - терминал за оптична линия

TheOLTслужи като основно устройство за управление наGPONсистема, обикновено разположена в централния офис или център за данни на доставчика на услуги, действаща като мрежов мениджър. Когато изпраща оптични сигнали надолу, той използва технология за мултиплексиране с разделяне на дължината на вълната-видео сигналите използват дължина на вълната 1550 nm, сигналите за глас и данни използват дължина на вълната 1490 nm, а когато получават сигнали нагоре, използва дължина на вълната 1310 nm. Този дизайн с различна дължина на вълната ефективно предотвратява смущенията в сигнала. TheOLTизлъчва данни надолу по веригата към всичкиONUsи агрегира трафик нагоре по веригата, като динамично разпределя ресурси за честотна лента, за да гарантира качество на услугата. Чрез гръбначния стълбGPON кабели, той се свързва към оптични сплитери, за да позволи дистанционно конфигуриране, наблюдение и диагностика на грешки на всички свързаниONUs, като същевременно предоставя стандартни интерфейси с градски-ниво или опорни мрежи от по-високо ниво за пълна интеграция на услугата. АнOLT портобикновено може да поддържа от 32 до 128ONUs, в зависимост от конфигурацията на съотношението на разделяне.

Сплитер (оптичен сплитер) - пасивен оптичен сплитер

Оптичният сплитер е ключовият компонент, въплъщаващ "пасивната" характеристика наGPON. Като чисто оптично пасивно устройство, което не изисква захранване, то разпределя единичнотофибрисигнал отOLTкъм множествен изходфибриспоред определено съотношение, с всекифибрисвързване към единОНТ. Обичайните съотношения на разделяне включват 1:4, 1:8, 1:16, 1:32 и 1:64 и могат да приемат централизирано разделяне (едно-разпределение на множество потребители) или каскадно разделяне (изграждане на по-гъвкави клонови мрежи чрез много{12}}ниво каскадно разпределение на сплитер) методи за разполагане, обикновено инсталирани воптичен кабелкръстосани{0}}кутии или коридорни разпределителни кутии. Важно е да се отбележи, че по-големите коефициенти на разделяне означават повече споделени потребители, което води до намалена налична честотна лента на потребител.

ONT/ONU (оптичен мрежов терминал/устройство) - оптичен мрежов терминал

TheОНТе специално-оптично към-електрическо преобразуванемодемвнедрени при крайни потребители.ОНТиONUимат по същество същите функции, сОНТспециално отнасящи се до крайното оборудване вFTTHсценарии, докатоONUе общ термин за всички потребителски{0}}оптични мрежови устройства. Преобразувафибриоптични сигнали в електрически сигнали за използване на домашно устройство, като същевременно агрегира и оптимизира потребителските{0}}данни, преди да ги изпрати обратно наOLT. Осигурява гигабитови Ethernet портове за свързванерутериили компютри, POTS портове за свързване на стационарни телефони, RF портове за свързване на де{0}}приставки и различни други интерфейси. Той извършва удостоверяване на самоличността на потребителя, за да гарантира, че само оторизирани потребители имат достъп до мрежата и докладва информация за състоянието наOLTза дистанционно управление и конфигурация.

ОДН(Оптична разпределителна мрежа) - Оптична разпределителна мрежа

TheОДНне е едно устройство, а сборен термин за целия физически пасивен хардуер междуOLTиОНТ, включително хранилкаоптични кабели(от апаратната до точката на разделяне), оптични сплитери, разпределениеоптични кабели(от точката на разделяне до потребителите),фибриджъмпери, адаптерни панели, съединители, затварящи устройства за снаждане и различни предавателни среди и пасивни компоненти. Дизайнът и качеството на конструкцията наОДНпряко определя производителността на трансмисията и надеждността на цялотоGPON мрежа. По време на строителството ключови параметри като напрфибрирадиусът на огъване, загубата на снаждане чрез синтез и загубата при вмъкване на конектор трябва да бъдат строго контролирани, тъй като тези фактори играят важна роля при определянето и оптимизирането на загубата на оптичен сигнал. добреОДНпланирането може да минимизира затихването на сигнала и да гарантира, че потребителите получават стабилни и надеждни мрежови услуги.

GPON механизъм за предаване на данни

GPONизползва мултиплексиране с разделяне по време (TDM) и технологиите за множествен достъп с разделяне по време (TDMA) за постигане на двупосочна комуникация. Посока надолу по течението (OLTкъмONU): TheOLTизлъчва данни по начин на излъчване, което всичкиONUsможе да получи, но всекиONUанализира само рамки с данни, принадлежащи на себе си, като гарантира сигурност чрез криптиране. Посока нагоре по течението (ONUкъмOLT): ВсекиONUизпраща данни в рамките на времевите интервали, разпределени отOLT, избягване на конфликти, сOLTкоординиране на времето за предаване на всичкиONUs. Този механизъм позволява единиченфибриза едновременно обслужване на множество потребители, което значително намалявафибриконсумация на ресурси.

Предимства и ограничения на GPON

Основни предимства

Като пасивна система,GPONизисква минимално електричество за работа, с енергийна ефективност с 95% по-висока от медните кабелни мрежи. Разклонителите вОДНне изискват захранване, няма среда в стаята за оборудване и по същество не изискват поддръжка-. Операторите трябва само да управляватOLTоборудване в края на оборудването, което значително намалява разходите за електроенергия и разходите за ИТ поддръжка. Като афибрисистема, която директно свързва множество потребители с помощта на сплитерна технология,GPONизисква по-малко оборудване.GPONможе да осигури гладка обработка на трафика до 10/10 Gbps за всеки потребител, като пропускателната способност на оптичната мрежа достига 40 Gbps. Физическото разстояние на предаване може да достигне 20 километра или дори повече, достатъчно за покриване на повечето сценарии за градски и крайградски достъп. По отношение на сигурността,GPONизползва усъвършенствани стандарти за криптиране и-дизайн на затворена верига, сфибрисигнали, изолирани един от друг, за да се противопоставят ефективно на хакерски атаки. Стабилността е изключителното му предимство-той може да остане стабилен дори при претоварване на мрежата и високи изисквания за трафик. Чрез оптични сплитери той осигурява минимално разпределение на честотната лента за крайните потребители и присъщите характеристики нафибринаправи го имунизиран срещу електромагнитни или радиосмущения. Освен това всичкиONUsсе управляват централно отOLT, което позволява дистанционно активиране на услугата, промени в конфигурацията и диагностика на грешки без-посещения на място, което значително подобрява оперативната ефективност и го прави подходящо за-широкомащабно внедряване наFTTHи FTTP.
 

Ограничения на практическото приложение

Основният недостатък наGPONсе крие в неговата архитектура, базирана на разделяне на честотната лента и споделяне между множество потребители. В сравнение със системите от точка-до-точка, като много-гигабитовмрежите постепенно стават масови, всички потребители под едно и същоPONпортсподелят обща честотна лента (обикновено 2,5 Gbps надолу по веригата), което може да доведе до значително намаляване на действителната налична честотна лента на потребител по време на пиковите часове. Това изисква операторите разумно да контролират коефициентите на разделяне, за да избегнат прекомерен-абонамент. Физическата крехкост наоптични кабелисъщо е важен проблем-фибрие много чувствителен към физическа деформация като огъване, прегъване и счупване. Всяко разделяне води до 3-4dB загуба на мощност, плюс загуби на снаждане и конектори. Ако посоката на инсталиране е неправилна или липсва защита, това може да причини прекомерно затихване на сигнала, влошаване на производителността или дори повреди на линията. Тъй катоОДНе апасивна мрежа, когато възникнат физически повреди, те не могат да бъдат директно наблюдавани чрез системи за управление на мрежата и изискват професионално оборудване като OTDR за отстраняване на неизправности, което води до ниска ефективност на локализация. Когато се развива отGPONдо 10G-GPONили 50G-PON, ОДНсъвместимост иOLTтрябва да се вземат предвид и възможностите за съвместно съществуване на пристанището. Неправилното първоначално планиране може да изисква повторно-полаганефибрипо време на по-късни надстройки. Въпреки че-разходите за дългосрочна експлоатация и поддръжка са ниски, първоначалнитефибриИнвестициите за полагане и конфигурация на оборудването са значителни, а в райони с ниска потребителска плътност периодът на възстановяване на инвестициите е по-дълъг.