شبکه

GPON چیست؟

PON یک شبکه نوری منفعل چند نقطه‌ای (P2MP) است. GPON مخفف Gigabit Passive Optical Networks است. GPON به توصیه G.984.x ITU-T تعریف شده است.

تجهیزات GPON

GPON نه تنها اترنت، بلکه ترافیک ATM و TDM را نیز حمل کند. شبکه GPON عمدتاً از تجهیزات انتقال فعال تشکیل شده‌است:

  • Optical Line Termination (OLT)
  • Optical Network Unit (ONU)
  • Optical Network Termination (ONT)

GPON از سرویس‌های بازی سه گانه، پهنای باند، پهنای باند (تا 20 کیلومتر) و غیره پشتیبانی می‌کند. شکل زیر یک شبکه GPON را نشان می‌دهد.

GPON switch

در شکل بالا:

  • IFgpon:‌ واسط GPON
  • SNI:‌ واسط گره‌های خدماتی
  • UNI: واسط کاربر و شبکه
  • CPE: تجهیزات مربوط به مشتری

می‌باشند.

باید بدانید که ….

  • ترمینال خط نوری (OLT) یک وسیله تجمع واقع در هاب (CO) برای خاتمه دادن به پروتکل PON است.
  • واحدهای شبکه نوری (ONU) / ترمینال شبکه نوری (ONT) در سمت کاربر واقع شده اند. این واحدها، پورت‌های مختلفی را برای اتصال به پایانه‌های کاربر فراهم می‌کنند.
  • OLT و ONU با استفاده از یک شبکه توزیع نوری (ODN) برای برقراری ارتباط متصل می‌شوند.
  • ODN از اجزای نوری غیرفعال (POS) مانند فیبرهای نوری و یک یا چند تقسیم‌کننده نوری غیرفعال تشکیل شده‌است. ODN کانال‌های نوری بین OLT و ONU را فراهم می‌کند.
  • OLT و ONU‌ها بهم متصل هستند. لذا از قابلیت اطمینان بالایی برخوردار است. شبکه ODN منفعل است.
  • هیچ تقویت‌کننده یا بازسازی‌کننده نوری در شبکه ODN مستقر نشده است. در نتیجه هزینه‌های نگهداری دستگاه‌های بیرونی کاهش‌می‌یابد.

 

GOPN و فیبر نوری

سیر پیشرفت و استانداردها

FSAN و PON

از سال 1995، کار بر روی فیبر نوری در معماری منازل توسط گروه کاری دسترسی کامل خدمات شبکه (FSAN) انجام شد. این کار توسط ارائه‌دهندگان خدمات مخابراتی عمده و فروشندگان سیستم صورت گرفت.

برای اطلاع بیشتر در مورد فیبر نوری می‌توانید به مقاله اینترنت فیبرنوری چیست مراجعه‌کنید.

اتحادیه بین المللی ارتباطات از راه دور (ITU) بر نسل PON بیشتر کار کرد. آن را استاندارد کرد. استاندارد قدیمی ITU-T G.983 براساس حالت انتقال ناهمزمان (ATM) بنا شده بود. بنابراین به آن ATM PON گفته شد.

استاندارد APON

بهبودهای بیشتر در استاندارد اصلی APON منجر شد که نسخه کامل و نهایی ITU-T G.983 اغلب با نام پهنای باند PON یا BPON شناخته شده‌است.

یک APON / BPON معمولی 622 مگابیت در ثانیه (مگابیت در ثانیه) (OC-12) پهنای باند پایین دست و 155 مگابیت در ثانیه (OC-3) ترافیک بالادست را فراهم می‌کند. اگرچه استاندارد نرخ بالاتری را در خود جای‌می‌دهد.

استاندارد ITU-T G.984

استاندارد ITU-T G.984 گیگابیتی دارای شبکه‌های نوری غیرفعال (GPON) است.

باز هم، استانداردها چندین گزینه نرخ بیت را مجاز می‌دانند، اما این صنعت در پهنای باند پایین‌دستی 2.488 گیگابایت بر ثانیه و در پهنای باند بالادست 1.244 گیگابیت بر ثانیه فعالیت می‌کند.

روش کپسوله‌سازی GPON بسته بندی بسیار کارآمد از ترافیک کاربر را با تقسیم بندی فریم امکان‌پذیر می‌کند.

شبکه‌های GPON اکنون در شبکه‌های متعددی در سرتاسر جهان مستقر شده اند و روندها حاکی از رشد بالاتر GPON نسبت به سایر فناوری‌های PON مانند EPON است.

 

 

 

چرا به GPON نیاز داریم؟

امروزه از خدمات پهن باند و کابل‌های ورودی فیبر نوری و کابل‌های خروجی مس بسیار استفاده می‌شود. ISP (ارائه دهنده خدمات اینترنت) نیاز به انتقال طولانی‌تر، پهنای باند بیشتر، قابلیت‌اطمینان و هزینه عملیاتی کمتر (OPEX) برای خدمات دارد.

در مقاله معرفی انواع کابل‌های شبکه، می‌توانید اطلاعاتی در زمینه انواع کابل‌ها بدست آورید.

GPON برای پاسخگویی به این شرایط از توابع زیر پشتیبانی می‌کند:

  • فاصله انتقال طولانی‌تر: رسانه انتقال فیبر نوری تا 60 کیلومتر لایه دسترسی را پوشش‌می‌دهد. این امر، مسئله فاصله انتقال و پهنای باند را با زوج سیم بهم تابیده برطرف‌می‌کند.
  • پهنای باند بالاتر: هر پورت GPON می‌تواند حداکثر سرعت انتقال 2.5 گیگابیت بر ثانیه را در جهت پایین‌دست و 1.25 گیگابیت بر ثانیه را در جهت بالادست پشتیبانی کند. این پهنای باند بالاتر برای سرویس‌هایی مانند تلویزیون با کیفیت بالا (HDTV) و پخش خارج (OB) بسیار کاربرد دارد.
  • تجربه بهتر کاربر در خدمات کامل: QoS انعطاف‌پذیر از کنترل ترافیک بر اساس کاربران و سرویس‌های کاربر پشتیبانی‌می‌کند. خدمات متفاوتی برای کاربران مختلف ارائه‌می‌دهد.
  • استفاده بیشتر از منابع با هزینه کمتر: GPON از نرخ اسپیلیت تا 1: 128 پشتیبانی‌می‌کند. یک فیبر فیدر از اتاق تجهیزات CO می‌تواند تا 128 فیبر دراپ تقسیم شود. این در منابع فیبر و هزینه‌های O&M صرفه جویی می‌کند.

 

سیستم GPON

فن آوری‌های جریان اصلی PON شامل شبکه نوری منفعل باند پهن (BPON)، شبکه نوری منفعل اترنت (EPON) و شبکه نوری منفعل گیگابیتی (GPON) هستند. با استفاده از حالت کپسول‌سازی خودپرداز، BPON عمدتا برای خدمات ATM استفاده می‌شود.

با منسوخ‌شدن فناوری دستگاه خودپرداز، BPON نیز افت‌می‌کند. EPON یک فناوری شبکه نوری غیرفعال اترنت است. GPON یک فناوری شبکه نوری منفعل گیگابیتی است.

 

اصول کار GPON

 

اصول کار شبکه GPON

  • در شبکه GPON ،OLT از طریق یک فیبر نوری به شکاف نوری متصل می‌شود. سپس شکاف نوری به ONU متصل می‌شود. طول موج‌های مختلفی در جهت بالادست و پایین‌دست برای انتقال داده اتخاذ می‌شود. به طور خاص، طول موج‌ها از 1260 نانومتر تا 1360 نانومتر در جهت بالادست و از 1480 نانومتر تا 1500 نانومتر در جهت پایین‌دست هستند.
  • GPON WDM را برای انتقال داده‌های طول موج‌های مختلف بالادست / پایین‌دست از همان ODN استفاده می‌کند. داده‌ها در جهت پایین دست پخش می‌شوند. در حالت TDMA (بر اساس زمان‌های کوتاه) در جهت بالادست منتقل می‌شوند.

 

انتقال پایین‌دستی GPON

همه داده‌ها از OLT به همه ONU‌ها پخش می‌شوند. سپس ONU‌ها داده‌های مربوطه خود را انتخاب و دریافت می‌کنند و داده‌های دیگر را کنار می‌گذارند.

 

اصول ارتباط پایین دستی GPON

 

اصول ارتباط پایین‌دستی GPON

ویژگی‌های اصلی

  • از انتقال چندپخشی یک به چند (P2MP) پشتیبانی می‌کند.
  • داده‌های یکسانی را برای همه ONU‌ها پخش می‌کند. داده‌های ONU را با شناسه پورت GEM متمایز می‌کند.
  • به ONU اجازه می‌دهد تا داده‌های مورد نظر را با شناسه ONU دریافت‌کند.

 

انتقال بالادستی GPON

در جهت بالادست، هر ONU می‌تواند داده‌ها را به OLT ارسال کند. این کار را تنها در زمان مجاز و اختصاص یافته توسط OLT می‌تواند انجام‌دهد. این روند تضمین می‌کند که هر ONU داده‌ها را در یک توالی مشخص می‌فرستد. از درگیری داده‌های بالادستی جلوگیری می‌کند. شکل 4 جزئیات را نشان می‌دهد.

 

اصول ارتباطات بالادستی GPON

 

اصول ارتباطات بالادستی GPON

 ویژگی‌های اصلی

  • پشتیبانی از دسترسی چندگانه بر حسب تقسیم زمان (TDMA).
  • هر داده را در یک اسلات زمانی منحصر انتقال می‌دهد.
  • سیگنال‌های نوری را روی یک اسپیلیتر نوری جفت می‌کند.
  • در طول انتقال، تصادم را تشخیص می‌دهد و از آن جلوگیری می‌کند.

 

مفاهیم اساسی GPON

فریم GEM

در سیستم شبکه نوری غیرفعال (GPON)، یک فریم کپسوله سازی GPON، کوچکترین واحد حمل سرویس و ساختار اصلی کپسول سازی است. همه جریان‌های سرویس در فریم GEM کپسول شده و از طریق خطوط GPON منتقل می‌شوند.

جریان‌های سرویس توسط پورت‌های GEM و هر پورت GEM با یک شناسه پورت منحصر به فرد شناسایی می‌شوند. شناسه پورت در سطح جهانی توسط OLT اختصاص داده شده است.

بنابراین ONU‌های متصل به همان OLT نمی‌توانند از پورت‌های GEM که شناسه پورت یکسانی دارند، استفاده کنند. از پورت GEM برای شناسایی کانال سرویس مجازی استفاده می‌شود که جریان سرویس را بین OLT و ONU حمل می‌کند.

این شبیه شناسه مسیر مجازی (VPI) / شناسه کانال مجازی (VCI) اتصال مجازی حالت انتقال ناهمزمان (ATM) است.

 

ساختار فریم GEM

 

ساختار فریم GEM

یک هدر GEM از PLI، Port ID، PTI و بررسی خطای هدر (HEC) تشکیل شده است. برای افتراق داده‌های مختلف پورت‌های GEM استفاده می‌شود.

  • PLI: طول بارگذاری داده را نشان‌می‌دهد.
  • پورت ID: به طور منحصر به فردی پورت GEM را شناسایی‌می‌کند.
  • PTI: نوع بارگذاری را نشان می‌دهد. وضعیت و نوع داده‌هایی که در حال انتقال است را مشخص می‌کند. به عنوان مثال، اینکه آیا پیامی که در حال انتقال است عملیاتی، مدیریتی یا نگهداری (OAM) است. یا اینکه آیا انتقال داده کامل انجام شده است.
  • HEC:‌ عملکرد تصحیح خطای رو به جلو (FEC) و کیفیت انتقال را تضمین می‌کند.
  • Payload فرگمنت:‌ فرگمنت فریم را نشان‌می‌دهد.

در بخش زیر ساختار فریم GEM بر اساس نگاشت سرویس اترنت در حالت GPON شرح داده شده است.

 

زیرساخت فریم GEM

 

زیرساخت فریم GEM

سیستم GPON فریم‌های اترنت را تجزیه می‌کند. داده‌ها را در بسته‌های GEM برای انتقال نگاشت می‌دهد.

اطلاعات هدر به طور خودکار در قاب‌های GEM محصور می‌شود.

قالب نگاشت مشخص است و سازگاری خوبی دارد.

 

 

T-CONT

کانتینر انتقال (T-CONT) یک سرویس دهنده در جهت بالادست در سیستم GPON است. تمام پورت‌های GEM به T-CONT نگاشت می‌شوند. سپس جریان‌های سرویس با برنامه ریزی تخصیص پهنای باند پویا DBA OLT به بالادست منتقل می‌شوند.

T-CONT واحد کنترل اصلی جریان خدمات بالادستی در سیستم GPON است. هر T-CONT توسط Alloc-ID مشخص می‌شود. Alloc-ID توسط درگاه GPON OLT تخصیص داده می‌شود. T-CONT‌های مورد استفاده ONU‌های متصل به همان درگاه GPON OLT نمی‌توانند شناسه‌های Alloc یکسان داشته باشند.

 

T-CONT

 

پنج نوع T-CONT وجود دارد. انتخاب T-CONT در زمان‌بندی انواع جریان‌های خدمات بالادستی متفاوت است. هر نوع پهنای باند T-CONT دارای ویژگی کیفیت خدمات (QoS) خاص خود است.

 QoS عمدتا با تضمین پهنای باند نشان داده می‌شود. QoS می‌تواند به حالت‌های ثابت، مطمئن، غیر مطمئن، بهترین تلاش و ترکیبی طبقه بندی شود.

 

کاربرد شبکه بندی GPON

GPON یک فناوری انتقال نوری منفعل است که بر راه حل‌های FTTx اعمال می‌شود.

از جمله:

  • فیبر به ساختمان (FTTB)،
  • فیبر به پیاده رو (FTTC)،
  • فیبر به درب (FTTD)،
  • فیبر به خانه (FTTH)،
  • فیبر به تلفن همراه ایستگاه پایه (FTTM)،
  • فیبر به دفتر (FTTO) و
  • فیبر به WLAN (FTTW)،

برای خدمات صوتی، داده‌ای، ویدیویی، دسترسی به خط خصوصی و ایستگاه پایه.

 

 

کاربردهای شبکه FTTx

کاربردهای شبکه FTTx در دسترسی GPON مشترکاتی با موارد گفته شده دارد. این اشتراکات شامل موارد زیر است:

  • داده‌ها، صوت و سیگنال‌های ویدئویی کاربران ترمینال به ONU ارسال می‌شوند، جایی که سیگنال‌ها به بسته‌های اترنت تبدیل می‌شوند.
  • سپس با استفاده از اتصال GPON از طریق فیبرهای نوری به OLT منتقل می‌شوند.
  • سپس، بسته‌های اترنت با استفاده از پورت uplink در OLT به شبکه IP لایه فوقانی هدایت می‌شود.

شبکه FTTx بخش‌های زیر را دارد

  • FTTB / FTTC : در OLT ‌با استفاده از شبکه توزیع نوری (ODN) در راهروها (FTTB) یا توسط حاشیه (FTTC) به ONU متصل می‌شود. سپس ONU‌ها با استفاده از xDSL به پایانه‌های کاربر متصل می‌شوند. FTTB / FTTC در جوامع مسکونی پرجمعیت یا ساختمان‌های اداری قابل استفاده است.
  • FTTD: برای حل مسائل مربوط به افت فیبر نوری در حالات FTTH ، از رسانه دسترسی موجود در خانه کاربر استفاده می‌کند.
  • FTTH :‌ در OLT با استفاده از شبکه ODN در خانه‌های کاربران به ONT متصل می‌شود. FTTH در آپارتمان‌ها یا ویلا‌های جدید در توزیع آزاد کاربرد دارد. در این سناریو، FTTH خدمات با پهنای باند بالاتر را برای کاربران سطح بالا ارائه می‌دهد.
  • FTTM :‌ در OLT با استفاده از شبکه ODN به ONU متصل می‌شود. سپس ONU‌ها با استفاده از E1 به ایستگاه‌های پایه بی سیم متصل می‌شوند. OLT با استفاده از فن آوری‌های دسترسی نوری، ایستگاه‌های پایه بی سیم را به شبکه حامل IP اصلی متصل می‌کند.
  •   FTTO:‌ در OLT با استفاده از شبکه ODN به ONU‌های سازمانی متصل می‌شود. ONU‌ها با استفاده از FE، POTS یا Wi-Fi به پایانه‌های کاربر متصل می‌شوند. کپسوله سازی QinQ VLAN روی ONU و OLT اجرا می‌شود.
  • به این ترتیب می‌توان کانال‌های داده شفاف و ایمنی را بین شبکه‌های خصوصی سازمانی که در مکان‌های مختلف مستقر شده اند، تنظیم کرد. بنابراین داده‌های سرویس و BPDU بین شبکه‌های خصوصی سازمانی می‌توانند به صورت شفاف از طریق شبکه عمومی منتقل شوند.

FTTO در شبکه‌های سازمانی قابل استفاده است. در این سناریو، FTTO TDM PBX، IP PBX و خدمات خط خصوصی را در شبکه‌های داخلی سازمانی پیاده سازی می‌کند.

  • FTTW :‌ در OLTبا استفاده از یک شبکه ODN به ONU متصل می‌شود، ONU‌ها با استفاده از GE برای ایجاد ترافیک WLAN به نقاط دسترسی (AP) متصل می‌شوند.

 

 

سخن آخر

Huawei با 36٪ سهم بازار در بازار GPON رهبر جهانی است. بسیاری از ISP‌ها با GPT LAB از راه دور دسترسی به شبکه GPON را آغاز می‌کنند.

GPON با روش کپسوله سازی GPON بسته بندی بسیار کارآمد از ترافیک کاربر را با تقسیم بندی فریم امکان پذیر می‌کند. GPON یکی از تجهیزات شبکه‌ای پر کاربرد است.

منبع از سایت:‌router-switch

نت ران

این مقاله حاصل تلاش و دانش گروهی از متخصصان نتران شامل نویسنده، کارشناس ارشد فنی، ویراستار، کارشناس سئو و مدیر تولید محتواست. نت ران مانند هر مجموعه‌ی موفق دیگه، کار گروهی و هماندیشی رو سرلوحه‌ی کار خودش قرار داده و منحصرا به ارائه‌ی محتوای درجه یک و رضایت شما عزیزان فکر میکنه.
خبرنامه
Notify of
guest
0 نظرات
Inline Feedbacks
View all comments

نوشته های مشابه

همچنین ببینید
بستن
دکمه بازگشت به بالا