معرفی تکنولوژی GPON

 

(Gigabit PASSIVE Optical Network (GPON فناوری پیشرو در زمینه دسترسی به اینترنت از طریق فیبر برای رساندن خدمات اینترنت گیگابیت به کاربران کسب و کارها و منازل است. GPON برای ساخت فیبر به محوطه FTTP که به آن FTTH هم گفته می شود، مورد استفاده قرار می گیرد و در واقع شبکه هایی هستند که کاربران را به دفتر خدمات ISP محلی متصل می کنند.

  فناوری GPON) Gigabit Passive Optical Network)

 

 یک فناوری یک نقطه به چند نقطه است که یک (OLT (Optical Line Terminal را به چند ONT، که با نام ONU هم شناخته می شوند، متصل می کند. یک شبکه GPON از اسپلیترهای پسیو بین OLT و ONT برای توزیع کردن طول موج به نحوی که همه ONT ها بتوانند آن را ببینند، استفاده می کند.

استاندارد GPON تا 128 اسپلیت می تواند روی یک پورت تک GPON قرار بگیرد اما آرایش های قدیمی GPON از اسپلیت های 1به32 یا 1به64 استفاده می کند. GPON برای انتقال و دریافت ترافیک از طول موج های جداگانه (1490 نانومتر از OLT به ONT، و 1310 نانومتر از ONT به OLT) ستفاده می کند. OLT تمام ترافیک به هر ONT روی PON داون استریم می کند و هر ONT فقط محتوایی که به آن آدرس داده شده است را می خواند. رمزگذاری منظور اطمینان پیدا کردن از این که ترافیک کاربر فقط برای ONT مد نظر در دسترس است، استفاده می شود. برای اطمینان از این که ترافیک آپ استریم از ONT ها با PON تداخل پیدا نمی کند، OLT انتقال از ONT را با استفاده از (time division multiplexing) (TDM) هماهنگ می کند به نحوی که ONT ها فقط در بازه های زمانی مربوط به خودشان انتقال پیدا می کنند.

 

فواید  GPON

 

GPON کارآمدترین گزینه فیبر برای شبکه های FTTH و یک روش مقرون به صرفه برای رساندن محتوای ویدئویی و استفاده های آنلاین با پهنای باند به ظاهر بدون محدودیت است. قبل از PON ، broadband با همان کابل های مسی که برای خدمات POT ها مورد استفاده قرار می گرفت، انتقال می یافت. هر چه عمر حلقه های مسی بیشتر شود هزینه های نگهداری آن ها هم افزایش پیدا خواهد کرد. اگر چه فیبر گران تر خواهد بود ولی طول عمر آن هم بالاتر خواهد بود. با توجه به طول عمر و این حقیقت که یک شبکه PON در ماهیت خود پسیو است، هزینه های نگهداری OSP محدود به هزینه های تعمیرات در زمان ایجاد خرابی در کابل یا اتفاق افتادن یک بلای طبیعی می شود. علاوه بر این، فناوری های جدیدی برای بهبود هزینه های نصب فیبر در حال توسعه هستند و با صرف نظر کردن از هزینه های تعمیر و نگهداری فیبر، هزینه ها باز هم بیشتر و بیشتر کاهش پیدا می کنند.

تجهیزات GPON

 

شبکه های GPON شامل یک ترمینال خط نوری (OLT) مشترک در دفتر مرکزی شبکه هستند، یک ONT اختصاصی با نام دیگر واحد شبکه نوری (ONU)، در محل هر کدام از کاربران و یک اسپلیتر نوری یک به چند در شبکه توزیع نوری C

 

ظرفیت GPON

 

GPON ظرفیت داون استریم (به سمت کاربر) به میزان 2.488 گیگابیت بر ثانیه و ظرفیت آپ استریم (به سمت شبکه) به میزان 1.244 گیگابیت بر ثانیه دارد که بین کاربران تقسیم می شود. معمولا گفته می شود که GPON ظرفیت 2.5 گیگابیت بر ثانیه دارد. تکنیک هایی مثل (DBA (Dynamic Bandwidth Allocation در GPON به کار گرفته شده اند تا کاربران آپ استریم پهنای باند موثر بیشتری در زمان نیاز دریافت کنند، و پهنای باند بلا استفاده را برای کاربران دیگر خالی کنند. این فناوری multiplexing آماری به PON، دو و نیم گیگابیت بر ثانیه آپ استریم سراسری موثر بیشتری می دهد و به تامین کنندگان خدمات (service provider ها) این امکان را می دهد که یک سرویس 1 گیگابیت بر ثانیه بر روی PON با حداقل تاثیرپذیری از تراکم، به همه کاربران ارائه بدهد.

 

سرویس هایی بر روی شبکه GPON

 

همه خدمات شبکه رایج در شبکه GPON پشتیبانی می شوند و این یکی از دلایلی است که GPON به صورت گسترده مورد استفاده قرار می گیرد. با ONT مناسب، شبکه های GPON می توانند هر آی پی سرویس- دسترسی به اینترنت، ویدئو multicast، VoIP – مسکونی ای را مثل RFP video مورد استفاده قرار بدهند . سرویس های VPN و (emulated TDM (T1/E1 می توانند برای کسب و کارها تامین شوند.

تجهیزاتی از GPON در خانه یا محل کار

 

(ONT (Optical Network Terminal ها در محل استقرار کاربر نصب می شوند. ONT فیبر را از شبکه توزیع نوری (ODN) خاتمه زنی می کند، با ترمینال خطی نوری (OLT) همگام سازی می کند و همه ترافیک کاربر را انتقال می دهد. ONT های مسکونی، به صورت سنتی در بیرون از خانه نصب می شدند اما در سال های اخیر گرایش به سمت نصب کردن آن ها داخل خانه بیشتر شده است. ONT های مسکونی می توانند مانند دستگاه های تقسیم GPON ساده عمل کنند که GPON را خاتمه زنی می کنند و اترنت و یا بخش های صوتی را به خانه ارائه می دهند؛ یا شامل یک روتر gateway خارجی، multiple Ethernet LAN و پورت های صدا (POTS) هستند و معمولا شامل عملکرد Wi-Fi هستند.

 

اسپلیترهای GPON

 

یک اسپلیتر GPON، یک اسپلیتر شعاع نوری انتقال دهنده یکپارچه است که سیگنال نوری ورودی را به مسیرهای نوری خروجی چندگانه منشعب می کند. ODN ها غالبا از اسپلیترهای مدار Planer Light wave یا PLC استفاده می کنند که به طول موج حساس نیستند و یکنواختی طیف بالایی فراهم می کنند. درجات متعددی از انشعاب (splitting) پشتیبانی می شود.

 

GPON تا کجا خواهد رفت؟

 

فاصله OLT GPON  و ONT در کل توسط قدرت پرتاب فرستنده نوری، حساسیتِ دریافت کننده نهایی و اتلاف نوری مربوط به شبکه توزیع نوری (ODN) تعیین می شود. اتلاف نوری در ابتدا از کانکتورها، جوش ها و اسپلیتر سر می زند. برای تخمین های اولیه، میزان نفوذ GPON مبادله ای است بین فاصله و ضریب انشعاب. به عنوان مثال، ضریب انشعاب برای مسافت های طولانی تر (مثلا تا 40 کیلومتر) می تواند بسیار کم باشد یا اینکه می تواند برای مسافت های کوتاه تر تا 128 انشعاب داشته باشد و به کاربران بیشتری خدمات رسانی کند. ظرفیت PON تحت تاثیر فاصله یا ضریب انشعاب قرار نمی گیرد.

 

 

 

استانداردهای GPON

 

خانواده استانداردهای ITU-T G.984 شبکه های نوری پسیو گیگابایت (GPON) را تعریف می کند. اولین نسخه از این استاندارد در سال 2003 به تصویب رسیده است و از آن موقع تا به حال به صورت مداوم بر اساس تغییرات روز اصلاح شده است.

EPON

 

در این مقاله قصد داریم به این موضوع بپردازیم که منظور از EPON چیست؟ EPON مخفف عبارات Ethernet passive optical network به معنی شبکه نوری غیر فعال Ethernet می باشد که اتصالات شبکه را از طریق زیر ساخت های ارتباطی امکان پذیر می کند. EPON یک شبکه short haul است که از کابل های فیبر نوری، بسته های Ethernet (به جای سلول های ATM) و یک شبکه لایه 2 با یک پروتکل واحد برای دسترسی به اینترنت، صدا از طریق پروتکل اینترنت یا voice over internet protocol یا همان VoIP، سرویس های تلویزیون دیجیتال در کلان شهرها و از جمله کاربردهای دیگر استفاده می کند.

اما قبل از بیشتر آشنا شدن با شبکه های EPON بهتر است اطلاعات مختصری در مورد passive optical network یا PON کسب کنید. شبکه نوری فعال یا PON گاهی اوقات به عنوان آخرین مایل یا last mile بین یک داده یا ارائه دهنده سرویس اینترنت و مشتری گفته می شود. این سیستم ها از کابل های فیبر نوری و اجزای غیرفعال مانند تقسیم کننده و جمع کننده استفاده می کنند. هیچ مؤلفه فعالی مانند تقویت کننده یا مدارهای تکراری مورد نیاز نیست. استفاده از تنها مؤلفه های غیرفعال باعث می شود PON نسبت به شبکه ساخته شده بر روی اجزای فعال بسیار کم هزینه باشد. با این حال چنین شبکه ای منجر به محدوده وسیع تری از پوشش به دلیل قدرت سیگنال محدود می شود. در حالی  که قدرت سیگنال شبکه های نوری فعال یا active optical network)  AON) می توانند به بیش از 60 مایل برسند اما یک PON معمولاً حدود 12 مایل است.

EPON

 

در بیشتر تنظیمات PON ، یک نقطه به شبکه چند نقطه ای یا  P2MPبا استفاده از یک ترمینال خط نوری مرکزی و چند تقسیم نوری ایجاد می شود تا به حداکثر 128 کاربر خدمات ارائه دهد. یک واحد شبکه نوری یا PON ، ONU در مکان یک کاربر محدود می شود و با یک ترمینال شبکه نوری (ONT) ارتباط برقرار می کند تا PON را به روتر، تلفن، رایانه و یا تلویزیون وصل کند.

EPON چیست؟

همان طور که از نام EPON پیداست، فناوری EPON نسخه ای از فناوری PON مبتنی بر اترنت است که امکان دسترسی به شبکه نقطه به چند نسخه با هزینه های نصب و راه اندازی کمتری را فراهم می کند. فناوری شبکه نوری غیر فعال Ethernet توسط IEEE802.3EFM  به صورت استاندارد تهیه گردیده و شامل استاندارد IEEE802.3ah  است. در این استاندارد، فناوری PON با فناوری اترنت و مشخصات فنی جدید لایه فیزیکی به کار رفته در سیستم EPON  و پروتکل لایه داده اتصال اترنت برای تحقق دسترسی TDM از قاب اترنت در PON با معماری نقطه به چند منظوره توسعه یافته است.

در لایه فیزیکی، فناوری  single fiber WDMبا طول موج downstream، 1490 نانومتر و طول موج upstream، 1310 نانومتر است. برای استفاده در IEEE 802.3-2005  برای تحقق انتقال دو طرفه از طریق فیبر single مشخص شده است. برایPON  دو رابط نوری وجود دارد که عبارتند از: 1000 BASE-PX-10 U/D و 1000 BASE-PX-20 U/D که آنها به ترتیب از حداکثر فواصل انتقال، 10 و 20 کیلومتر پشتیبانی می کنند. در زیر لایه کد فیزیکی، سیستم EPON از استاندارد اصلی Gigabit Ethernet به ارث می برد، کدگذاری خط 8B/10B  را تصویب می کند و استاندارد داده های downstream و upstream متقارن 1 گیگا بیت بر ثانیه را ثبت می کند که سرعت خط 1.25 گیگابیت در ثانیه است.

تاریخچه EPON

همان طور که گفته شدEPON  مخفف  Ethernet Passive Optical Networkمی باشد. استاندارد اصلی آن از IEEE به سال 2004 میلادی باز می گردد و برای 1 گیگابایت در ثانیه بود. از آن زمان توسعه شبکه های فیبر و افزایش تقاضا برای خدمات IP شاهد رشد پهنای باند بود. استاندارد جدیدی برای شبکه نوری غیر فعال Ethernet در نظر گرفته شد که 10 گیگابیت بر ثانیه می باشد و توسط IEEE در سال 2009 تصویب شد.

EPON یک فناوری توانمند برای شبکه های نسل بعدی می باشد آنچه این امکان را نیز می دهد فراهم کردن پهنای باند بالاتر درbackhaul شبکه های 3G و 4G است. انتظار می رود LTE و WiMAX با تأکید بر فناوری های packet-switched  از مزایای EPON بهره مند شوند. مشخصات 10G نرخ داده downstream  در حدود 1 گیگابیت در ثانیه را تعیین می کند. در حالی که این هنوز در حال توسعه می باشد و فناوری های موجود در LTE و WiMAX گسترش یافته و انتظار می رود که بتوانند به این نرخ ها دست یابند. این بدان معناست که ظرفیت اضافی در backhaul  مورد نیاز است (یعنی قسمتی از شبکه که ایستگاه های پایه را به شبکه اصلی متصل می کند). شبکه نوری غیر فعال Ethernet یکی از راه های افزایش ظرفیتbackhaul  می باشد.

EPON روشی برای استفاده از تمام پروتکل اترنت در شبکه های نسل بعدی می باشد. از این روEPON  یک فناوری توانمند است که نه تنها برای مصرف کنندگان سود خواهد برد بلکه شبکه های بی سیم نسل بعدی مانند LTE و WiMAX نیز از این فناوری بهره مند خواهند شد.

 

 

انواع EPON

 

دو نوع شبکه نوری غیر فعال Ethernet وجود دارد که عبارتند از:

  • EPON متقارن
  • EPON نامتقارن

 EPON متقارن، نرخ داده های برابر را در هر دو جهت بالا دست (از کاربر به سرور یا ارائه دهنده) و پایین دست (از سرور / ارائه دهنده به کاربر) فراهم می کند. EPON نامتقارن نرخ داده پایین دست بالاتر از بالادست را فراهم می کند. EPON نامتقارن معمولا با سرعت 10 گیگا بیت بر ثانیه در پایین دست و 10 گیگا بیت بر ثانیه در بالا دست کار می کند.

پهنای باند قابل استفاده در شبکه EPON

شبکه نوری غیر فعال Ethernet از 25 درصد پهنای باند خود را برای رمز گذاری استفاده می شود یعنی به عنوان مثال اگر یک سیستم EPON، 1.25 گیگا بیت بر ثانیه سرعت دارد، از 1 گیگا بیت بر ثانیه از پهنای باند برای انتقال داده استفاده می شود، در حالی که 0.25 گیگا بیت بر ثانیه باقی مانده برای رمز گذاری مورد استفاده قرار می گیرد. (مشابه به Fast Internet)

کارایی  EPON

 

مطابق استاندارد IEEE 802.3 که بر اساس آن EPON مشخص شده است،EPON  داده ها را در بسته های با طول متغیر تا 1518 بایت انتقال می دهد. سایر تغییرات  PON، به ویژه GPON یا شبکه نوری غیرفعال گیگا بیت، داده ها را در سلول های با طول بایت ثابت و 53 بایت منتقل می کند و آنها را برای انتقال داده ها و ترافیکی که مطابق IP تنظیم می شود، ناکارآمد می کند. بسته هایی با طول متغیر EPON برای ترافیک IP طراحی شده اند و می توانند در مقایسه با سایر فناوری های مشابه، overhead سربار را کاهش دهند. لازم به ذکر است که سربار یا overhead، شبکه نوری غیر فعال Ethernet به طور معمول در حدود 7.42 درصد است در حالی که متوسط سربار GPON تقریباً 13.22 درصد می باشد. علاوه بر این، نسبت داده به سربار در EPON بالاتر است و امکان استفاده بالا با optic کم هزینه را فراهم می کند.

 

 

 

رمزگذاری و محافظت از شبکه EPON

 

EPON  از مکانیسم رمزگذاری مبتنی بر AES برای ارتباطات upstream و downstream استفاده می کند. همچنین، محافظت vender-specific و carrier-specific شبکه، از جمله پشتیبانی از عملیات vender-specific و carrier-specific (مخصوص فروشنده و ارائه دهنده)، مدیریت و تعمیر و نگهداری و نگهداری ویژه یا OAM را فراهم می کند.

 

راه حل های 10G EPON از New Wave DV

 

New Wave DV تولید طیف وسیعی از راه حل های 10G-EPON را طراحی، اداره و تولید می کند. استفاده از فناوری 10G-EPON، در عملکرد شبکه، ارتباطات از راه دور، امنیت سایبر، سیستم های راداری و سایر کاربردها مؤثر می باشد.

10G EPON کاملا با استانداردهای اترنت (Ethernet) سازگار است و برای اتصال به شبکه های مبتنی بر اترنت در دو طرف بالا و پایین نیازی به تبدیل و کپسوله شدن ندارد. این تکنولوژی به طور یکپارچه به هر نوع ارتباطات مبتنی بر IP بسته بندی شده وصل می شود و با توجه به همه کاره بودن تاسیسات اترنت در خانه ها، محل کارها و سایر مکان ها، به طور کلی شبکه نوری غیر فعال Ethernet برای اجرا شدن بسیار ازران می باشد.

EPON به سرعت در حال تکمیل فناوری کابل مسی، DSL و سایر راه حل های دسترسی به پهنای باند سنتی می باشد. یک EPON استاندارد در حال حاضر می تواند سرعت های 1.25 گیگا بیت بر ثانیه را پشتیبانی کند اما فناوری پیشرفته 10G- EPON با حداکثر سرعت 100 گیگا بیت بر ثانیه به سرعت در حال تبدیل شدن به معیار می باشد.

 

 

 

منبع

WWW.ITBAZAR.COM

 

 

 

Main Menu