چند بار می توانید GPON را تقسیم کنید؟

صنعت ارتباطات از راه دور با اجرای فناوری شبکه نوری غیرفعال (PON) دچار تحول عظیمی شده است. از آنجایی که مشاغل و مناطق مسکونی به پهنای باند بالاتری نیاز دارند، درک محدودیت‌های معماری شبکه‌های نوری غیرفعال گیگابیتی (GPON) برای مهندسان شبکه و متخصصان تدارکات B2B ضروری است.

یک پورت استاندارد GPON معمولاً می تواند تا 64 بار تقسیم شود، اگرچه این فناوری از نظر تئوری از نسبت تقسیم تا 1:128 پشتیبانی می کند. این قابلیت اجازه می دهد تا یک فیبر واحد از GPON OLT برای خدمت رسانی به چندین کاربر نهایی، هزینه زیرساخت و کابل کشی را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد.

در بخش‌های بعدی، تفاوت‌های فنی بودجه‌های توان نوری، تأثیر نسبت‌های تقسیم بالا بر پهنای باند هر کاربر، و نحوه بهینه‌سازی استقرار GPON OLT برای حداکثر بازده را بررسی خواهیم کرد. این راهنمای جامع، بینش های مورد نیاز برای طراحی یک شبکه فیبر مقیاس پذیر و قوی را ارائه می دهد.

فهرست مطالب

1. آشنایی با نسبت های تقسیم GPON

2. نقش GPON OLT در تقسیم فیبر

3. محدودیت های فنی: بودجه انرژی نوری

4. تاثیر تقسیم بر تخصیص پهنای باند

5. انتخاب بین تقسیم متمرکز و آبشاری

6. بهترین روش ها برای بهینه سازی شبکه GPON

آشنایی با نسبت های تقسیم GPON

نسبت تقسیم در یک شبکه GPON به تعداد واحدهای شبکه نوری (ONU) اشاره دارد که می‌توانند به یک پورت GPON OLT متصل شوند و 1:64 استاندارد صنعتی برای قابل اعتمادترین استقرارها است.

در یک شبکه نوری غیرفعال، عنصر 'غیرفعال' به این واقعیت اشاره دارد که شبکه توزیع بدون هیچ نیروی الکتریکی کار می کند. این از طریق اسپلیترهای نوری به دست می آید. در حالی که استاندارد GPON (ITU-T G.984) حداکثر تئوری 128 تقسیم را امکان پذیر می کند، اکثر طراحان شبکه نسبت 1:64 را برای متعادل کردن عملکرد و فاصله انتخاب می کنند.

تصمیم به تقسیم سیگنال 32، 64 یا 128 برابر به شدت به تراکم جغرافیایی مشتریان بستگی دارد. در محیط های شهری با تراکم بالا، ممکن است از تقسیم 1:128 برای به حداکثر رساندن کاربرد یک پورت GPON OLT استفاده شود . با این حال، در مناطق روستایی که فاصله بین OLT و کاربر بیشتر است، تقسیم 1:32 اغلب ترجیح داده می شود تا اطمینان حاصل شود که سیگنال نوری به اندازه کافی قوی باقی می ماند تا در مقصد رمزگشایی شود.

علاوه بر این، تقسیم فیزیکی معمولاً با استفاده از تقسیم‌کننده‌های PLC (مدار موج نور مسطح) حاصل می‌شود. این دستگاه ها یک پرتو نور ورودی را می گیرند و آن را به چندین مسیر خروجی تقسیم می کنند. درک از دست دادن ریاضی مرتبط با این تقسیمات اولین گام در برنامه ریزی موفق شبکه است.

نقش GPON OLT در تقسیم فیبر

GPON OLT به‌عنوان مغز مرکزی شبکه عمل می‌کند و مدیریت پخش داده‌های پایین‌دستی به همه کاربران تقسیم‌شده و انفجارهای هماهنگ شده بالادستی از پایانه‌های جداگانه را مدیریت می‌کند.

GPON OLT در دفتر مرکزی یا یک مرکز محلی قرار دارد. این مسئول تبدیل سیگنال های الکتریکی از شبکه اصلی ارائه دهنده خدمات به سیگنال های نوری است. هنگامی که یک فیبر واحد از یک پورت GPON OLT خارج می شود ، داده های در نظر گرفته شده برای تمام 64 یا 128 کاربر مرتبط با آن پورت را حمل می کند. OLT از دسترسی چندگانه تقسیم زمانی (TDMA) برای اطمینان از عدم برخورد داده های بالادستی از کاربران مختلف استفاده می کند.

بدون با کارایی بالا GPON OLT ، مدیریت نسبت های تقسیم بالا غیرممکن خواهد بود. OLT باید فرآیند محدوده را انجام دهد، که فاصله تا هر ONU را برای همگام سازی زمان بندی اندازه گیری می کند. این بسیار مهم است زیرا حتی یک همپوشانی جزئی در انتقال سیگنال از دو خانه مختلف باعث خرابی داده ها می شود. برای جزئیات بیشتر در مورد نحوه تعامل این مؤلفه ها، می توانید در مورد آن بیاموزید ONT چیست، GPON OLT در مقابل ONU در مقابل ONT.

تجهیزات مدرن GPON OLT برای رسیدگی به کارت های خط با چگالی بالا طراحی شده اند. این بدان معناست که یک شاسی منفرد می تواند هزاران مشتری را با استفاده از چندین پورت پشتیبانی کند که هر کدام به 64 راه تقسیم می شوند. کارایی GPON OLT در مدیریت این تقسیم‌ها مستقیماً بر تأخیر و کیفیت خدمات (QoS) تجربه شده توسط کاربر نهایی تأثیر می‌گذارد.

محدودیت های فنی: بودجه انرژی نوری

عامل محدود کننده اولیه برای تقسیم GPON، بودجه توان نوری است، زیرا هر تقسیم 1:2 باعث کاهش تئوری تقریباً 3 دسی بل می شود که به طور قابل توجهی دسترسی سیگنال را کاهش می دهد.

بودجه توان نوری تفاوت بین توان خروجی فرستنده در سطح است GPON OLT و حساسیت گیرنده در ONU. در راه اندازی GPON کلاس B+، بودجه حدود 28 دسی بل است. اگر بیش از این از دست دادن باشید، اتصال قطع می شود یا ثبت نمی شود.

هر بار که فیبر را تقسیم می کنید، شدت نور به نصف کاهش می یابد. در یک سناریوی تقسیم 1:64، تلفات تجمعی از اسپلیترها به تنهایی تقریباً 18 تا 20 دسی بل است. وقتی تلفات خود کابل فیبر (تقریبا 0.35 دسی بل در هر کیلومتر)، کانکتورها و اتصالات را اضافه می کنید، به سرعت به حد مجاز 28 دسی بل نزدیک می شوید.

تفکیک تلفات نوری معمولی

با محاسبه این مقادیر، مهندسان می توانند تعیین کنند که آیا تقسیم 1:128 امکان پذیر است یا خیر. اگر فاصله کوتاه باشد (کمتر از 5 کیلومتر)، تقسیم 1:128 ممکن است کارساز باشد. با این حال، برای دسترسی استاندارد 20 کیلومتری GPON، تقسیم 1:64 حداکثر آستانه ایمن برای محاسبه الیاف پیر و عوامل محیطی است.

تاثیر تقسیم بر تخصیص پهنای باند

با افزایش نسبت تقسیم، پهنای باند موجود برای هر کاربر کاهش می‌یابد، زیرا مجموع ظرفیت پایین‌دستی 2.5 گیگابیت بر ثانیه یک پورت GPON OLT باید بین تمام ONU‌های متصل به اشتراک گذاشته شود.

GPON مجموع ظرفیت پایین دستی تقریباً 2.488 گیگابیت بر ثانیه و ظرفیت بالادستی 1.244 گیگابیت در ثانیه را ارائه می دهد. در حالی که این حجم عظیمی از داده به نظر می رسد، یک رسانه مشترک است. اگر یک پورت را 64 بار تقسیم کنید، میانگین پهنای باند 'ضمانت شده' برای هر کاربر در زمان اوج مصرف به طور قابل توجهی کمتر از زمانی است که آن را 32 بار تقسیم کنید.

1. سناریوهای اوج تقاضا: در تقسیم 1:64، اگر هر کاربر سعی کند یکباره دانلود کند، پهنای باند هر کاربر تقریباً 38 مگابیت در ثانیه است. در حالی که تخصیص پهنای باند پویا (DBA) با دادن سرعت بیشتر به کاربران فعال و کمتر به کاربران غیرفعال کمک می کند، تقسیم 1:128 این میانگین اوج را به حدود 19 مگابیت در ثانیه کاهش می دهد.

2. قراردادهای سطح خدمات (SLA): برای خدمات کلاس تجاری، ارائه دهندگان اغلب از نسبت های تقسیم پایین تر (مانند 1:16 یا 1:32) استفاده می کنند تا اطمینان حاصل کنند که GPON OLT می تواند نرخ های اطلاعات متعهد بالاتری را ارائه دهد.

3. تصحیح آینده: با استاندارد شدن استریم 4K/8K و محاسبات ابری، نسبت تقسیم بالا در GPON استاندارد ممکن است منجر به ازدحام شود. به همین دلیل است که بسیاری از اپراتورها اکنون به دنبال XGS-PON هستند که 10 گیگابیت بر ثانیه را ارائه می دهد تا نسبت تقسیم بالا را بدون قربانی کردن تجربه کاربر حفظ کنند.

GPON OLT از الگوریتم های پیچیده ای برای مدیریت این اشتراک گذاری استفاده می کند. ترافیک صوتی و تصویری را بر مرور وب عمومی اولویت می‌دهد و تضمین می‌کند که حتی با نسبت تقسیم بالا، خدمات ضروری عملکردی و بدون تاخیر باقی می‌مانند.

انتخاب بین تقسیم متمرکز و آبشاری

طراحان شبکه باید بین تقسیم متمرکز، که در آن همه تقسیم‌ها در یک مکان اتفاق می‌افتند، و تقسیم آبشاری، که در آن چندین تقسیم‌کننده کوچکتر در سراسر شبکه توزیع می‌شوند، انتخاب کنند.

تقسیم متمرکز معمولا شامل یک تقسیم کننده 1:64 است که در یک هاب توزیع اولیه قرار دارد. مدیریت و عیب‌یابی این رویکرد آسان‌تر است زیرا تمام اتصالات نوری در یک مکان هستند. این برای ساختمان های آپارتمانی با تراکم بالا که در آن GPON OLT می تواند به یک تقسیم کننده بزرگ در زیرزمین متصل شود ایده آل است.

تقسیم آبشاری (همچنین به عنوان تقسیم توزیع شده نیز شناخته می شود) از چندین سطح تقسیم کننده استفاده می کند، مانند یک تقسیم کننده 1:4 و به دنبال آن چندین تقسیم کننده 1:16. این روش باعث صرفه جویی قابل توجهی در کابل فیبر می شود زیرا یک فیبر منفرد را می توان قبل از منشعب شدن در اعماق یک محله اجرا کرد. با این حال، هر سطح از آبشار، نقاط خرابی بیشتری را اضافه می‌کند و به دلیل اتصال‌دهنده‌های اضافی، تلفات درج کمی بیشتر می‌شود.

جدول مقایسه: متمرکز در مقابل آبشار

انتخاب استراتژی مناسب به جغرافیای محلی و قابلیت های GPON OLT بستگی دارد. سیستم مدیریت بیشتر استقرارهای مدرن از ترکیبی از هر دو برای بهینه سازی هزینه و عملکرد استفاده می کنند.

بهترین روش ها برای بهینه سازی شبکه GPON

برای به حداکثر رساندن تعداد دفعاتی که می‌توانید GPON را بدون سرویس ضعیف تقسیم کنید، استفاده از اجزای با کیفیت بالا و انجام تست‌های نوری دقیق در حین نصب بسیار مهم است.

موفقیت یک شبکه با تقسیم بالا به 'تمیز بودن' نصب بستگی دارد. حتی مقدار کمی گرد و غبار روی یک کانکتور می تواند 1-2 دسی بل تلفات ایجاد کند، که ممکن است تفاوت بین تقسیم کار 1:64 و شکست خورده باشد. استفاده از تجهیزات درجه بالا GPON OLT که نظارت بر توان نوری در زمان واقعی را فراهم می کند برای تعمیر و نگهداری پیشگیرانه ضروری است.

1. بازرسی منظم: از میکروسکوپ های فیبری برای بررسی کانکتورها قبل از وصل کردن آنها به اسپلیترها یا GPON OLT استفاده کنید..

2. Buffering Budget: همیشه شبکه خود را با یک 'حاشیه ایمنی' 2-3 دسی بل طراحی کنید. این امکان را برای تعمیرات آینده (اتصال) یا تخریب جزئی فیبر در طول زمان بدون ایجاد قطعی فراهم می کند.

3. نظارت پیشرفته: از ویژگی های مدیریتی خود GPON OLT برای نظارت بر RSSI (نشانگر قدرت سیگنال دریافتی) هر ONU متصل استفاده کنید. اگر سیگنال یک کاربر کاهش یابد، ممکن است نشان دهنده یک مشکل محلی در یک شاخه تقسیم کننده خاص باشد.

با پیروی از این استانداردهای حرفه ای، ارائه دهندگان خدمات می توانند با اطمینان معماری GPON خود را به حداکثر برسانند و اینترنت پرسرعت را برای کاربران بیشتری با زیرساخت کمتر ارائه دهند.