ГПОН у ФТТХ: архитектура, ограничења и када надоградити

Када људи траже ГПОН у ФТТХ, обично покушавају да раздвоје две повезане, али различите идеје. ГПОН (пасивна оптичка мрежа са гигабитом{1}}) је технологија приступа влакнима коју дефинишеИТУ-Т Г.984 стандардна серија. ФТТХ (Фибер то тхе Хоме) је модел примене у коме се оптичко влакно протеже све до претплатничких просторија. Укратко, ФТТХ описујегдевлакно иде; ГПОН описујекакомрежа заједничког приступа иза те оптичке везе је изграђена и којом се управља.

ГПОН остаје уско повезан са ФТТХ јер подржава приступ од тачке-до-више тачака путем оптичких разделника, ради на 2,488 Гбит/с низводно и 1,244 Гбит/с узводно, као што је наведено у ИТУ-Т Г.984.2, и може да достигне раздаљину између најдаље централне фибер 2 до 0 км удаљености до 1,244 Гбит/с узводно. претплатник. Та комбинација пропусног опсега, досега и трошковне ефикасности је разлог зашто је ГПОН постао доминантан приступни слој у стамбеним и лаким{8}}пословним ФТТХ имплементацијама широм света. Према индустријским анализама, више од 65 одсто нових широкопојасних увођења оптичких мрежа у 2024. је и даље било засновано на ГПОН технологији.
 

Шта је ГПОН у ФТТХ?

ГПОН је скраћеница за гигабитну{0}}пасивну оптичку мрежу. Први пут га је ратификовао ИТУ-Т 2003. године и од тада је више пута ревидиран. Стандард специфицира физички слој, слој конвергенције преноса и протоколе управљања за заједнички систем за приступ влакнима који преноси податке, глас и видео преко једне оптичке инфраструктуре.

ФТТХ, насупрот томе, није технолошки стандард већ архитектура примене. Оператер може да изгради ФТТХ мрежу користећи ГПОН, КСГС-ПОН, ЕПОН или чак активни Етхернет. ГПОН је једноставно најшире прихваћен избор јер омогућава да једно фидер фибер из централне канцеларије опслужује десетине претплатника путем пасивногПЛЦ раздјелници, избегавајући потребу за електричном склопном опремом на терену.

У типичној ГПОН-базираној ФТТХ имплементацији, оператер испоручује приступ интернету, ВоИП телефонију и ИПТВ преко исте заједничке путање влакана. За стамбене објекте у предграђу и лаке профиле за мала-и-средња предузећа (СМБ), та могућност троструког-играња на једној пасивној инфраструктури је често најјачи аргумент за избор ГПОН-а у односу на алтернативе.

ГПОН архитектура: Како функционише ГПОН ФТТХ мрежа

ГПОН ФТТХ мрежа премешта саобраћај од добављача услуга до многих крајњих корисника кроз оптички дизајн од тачке{0}}до-више тачака. Низводни сигнал се емитује из централне канцеларије ка свим повезаним претплатницима, док је узводни саобраћај од сваког претплатника координисан кроз шему вишеструког приступа са временском поделом (ТДМА) дефинисану у ИТУ-Т Г.984.3 тако да се преноси са различитих ОНТ-ова не сукобљавају.

Процес иде логичним путем. На страни провајдера, ОЛТ (Оптицал Лине Терминал) агрегира саобраћај из основне мреже и преноси га у фидер фибер. То фидер влакно стиже до пасивног оптичког разделника, који дели оптички сигнал и дистрибуира га преко вишеструких влакана која воде до појединачних претплатника. На свакој локацији претплатника, ОНТ (Оптицал Нетворк Терминал) или ОНУ (Оптицал Нетворк Унит) прима оптички сигнал и претвара га у електричне интерфејсе-обично Етхернет, Ви{4}}Фи или аналогне гласовне портове-које уређаји корисника могу да користе.

Пошто разделник не захтева електричну енергију и нема активну електронику, спољашње постројење између централе и претплатника је потпуно пасивно. Тај пасивни дизајн смањује одржавање на терену, елиминише потребу за даљинским напајањем и један је од примарних разлога зашто оператери фаворизују ГПОН за велике{1}}увођење ФТТХ.
 

ГПОН компоненте у ФТТХ: ОЛТ, Сплиттер, ОДН и ОНТ/ОНУ

ОЛТ (Оптички линијски терминал)

ОЛТ се налази у централној канцеларији или централи добављача услуга. Он служи као контролна тачка ГПОН система: управља алокацијом пропусног опсега путем динамичког додељивања пропусног опсега (ДБА), управља аутентификацијом претплатника и повезује се са узводном агрегацијом или језгром мреже. Када планирате примену ГПОН-а, густина портова ОЛТ-а, капацитет узлазне везе и могућности управљања одређују колико ПОН портова-а самим тим и колико претплатника-једна шасија може да подржи.

Оптички разделник и ОДН

Оптички разделник је компонента која омогућава да једно фидер влакно опслужује више претплатничких влакана. Налази се у оквиру шире ОДН (оптичке дистрибуционе мреже), која укључује сва пасивна влакна,спојни затварачи, разводне кутије, и повезана инфраструктура између ОЛТ-а и ОНТ-а.

ГПОН подржава размере поделе до 1:128 у складу са Г.984 спецификацијом физичког слоја, иако су 1:32 и 1:64 најчешће конфигурације у примени у стварном{7}}свету. Већи омјери подјеле опслужују више претплатника по фидер влакну, али уводе већи губитак оптичког уметања, што смањује расположиви буџет оптичке снаге и ограничава досег. Оператери морају да уравнотеже однос раздвајања, растојање влакана, губитак споја и губитак конектора као једну вежбу дизајна-а не да их бирају независно.

ОНТ и ОНУ

Оба термина се односе на претплатничку{0}}опрему за оптичку терминацију. У строгој употреби ИТУ-Т, ОНТ је један-претплатнички уређај који се налази у просторијама корисника, док ОНУ може да опслужује више претплатника (на пример, у више-стамбеној јединици). У свакодневној индустријској дискусији, ова два термина се често користе наизменично. ОНТ или ОНУ конвертује оптички сигнал у Етхернет и друге сервисне интерфејсе, а његовим управљањем се управља даљински са ОЛТ-а преко ОМЦИ (ОНУ Манагемент анд Цонтрол Интерфаце) протокола дефинисаног у ИТУ-Т Г.988.
 

Зашто се ГПОН још увек широко користи у ФТТХ имплементацијама

Упркос појави ПОН стандарда 10Г-класе, ГПОН наставља да доминира новим ФТТХ верзијама у многим регионима. Неколико фактора објашњава њену издржљивост.

Довољан пропусни опсег за главне стамбене услуге.Стандардне ГПОН брзине преноса података покривају већину случајева широкопојасног приступа у домаћинству, ИПТВ-а, ВоИП-а и повезаних{0}}кућних случајева. У подељеној конфигурацији 1:32, сваки претплатник има приступ отприлике 75 Мбит/с довнстреам капацитета у просеку-више у пракси, јер не емитују сви корисници истовремено. За оператере чији нивои услуга достижу максималну брзину од 500 Мбит/с или 1 Гбит/с дељене, ГПОН се носи са оптерећењем без потешкоћа.

Нижи трошкови експлоатације{0}}фабрика.Пошто је ОДН потпуно пасиван, оператери избегавају да постављају ормаре са напајањем, резервне батерије или кућишта са{0}}контролисаном климом на терену. У приградским и руралним инсталацијама где су локације кабинета скупе или логистички тешке, ова предност може значајно да смањи и капиталне трошкове и трошкове текућег одржавања.

Доказана економија{0}}до{1}}више тачака.Један ОЛТ порт плус једно фидер влакно може да допре до 32 или 64 дома, што је далеко капиталније-ефикасније од покретања наменског оптичког и активног порта за сваког претплатника, пошто активни Етхернет захтева. Овај модел заједничког{4}}оптика је основа ГПОН-ове предности у погледу трошкова у резиденцијалном ФТТХ-у, и то је разлог зашто оператери на тржиштима од југоисточне Азије до Латинске Америке настављају да бирају ГПОН за гринфилд изградњу.

Путања за надоградњу{0}}спремна за коегзистенцију.ИТУ-Т је дизајнирао КСГС-ПОН (Г.9807.1) зараде на различитим таласним дужинама од ГПОН-а, омогућавајући обема технологијама да деле исто ОДН влакно и разделнике истовремено. То значи да оператер може да почне да мигрира-претплатнике велике потражње на КСГС-ПОН без замене спољашњег постројења или ометања постојећих ГПОН корисника. Улагање у пасивну инфраструктуру је очувано, што ГПОН чини не само тренутним избором већ разумном полазном тачком на дужој ПОН мапи пута.

Где ГПОН има ограничења

ГПОН није прави одговор за сваки ФТТХ пројекат, а разумевање његових граница је једнако важно као и разумевање његових предности.

Заједнички пропусни опсег под притиском.У густим окружењима са више{0}}стамбених јединица (МДУ) са великом истовременом употребом-4К/8К стримовањем, играњем у облаку, отпремањем великих датотека-дељена цев од 2,4 Гбит/с низводно може да постане уско грло, посебно при високим размерама поделе. Оператери који циљају на премиум пословне нивое или симетричне мулти-гигабитне услуге наћи ће ГПОН-ово асиметрично ограничење капацитета од 2,4/1,2 Гбит/с.

Однос поделе, растојање и оптички буџет су међусобно зависни.Подела 1:64 уводи отприлике 18–21 дБ губитка уметања само од разделника, пре него што се узме у обзир слабљење влакана, губитак спајања игубитак уметања конектора. Оптика класе Б+ ГПОН-а обезбеђује максимални оптички буџет од око 28 дБ. У пракси, то значи да подела 1:64 озбиљно ограничава досег-понекад и испод 10 км-и оставља мало простора за будуће спајање или поправке. Третирање односа поделе као самосталне одлуке без моделирања пуногбуџет оптичких губитакаје једна од најчешћих грешака у планирању у примени ГПОН-а.

Будућа потражња може стићи раније него што се очекивало.Симетричне-услуге велике брзине, 5Г пренос малих-ћелија и повезивање са облаком предузећа повећавају захтеве за пропусним опсегом. Ако оператер већ види јаке сигнале потражње у овим областима, процена КСГС-ПОН-а од самог почетка-уместо планирања -надоградње средином века- може да избегне ометајуће и скупе накнадне инсталације.

ГПОН наспрам КСГС-ПОН-а наспрам активног етернета: практично поређење

Табела у наставку сумира кључне разлике које су најважније за ФТТХ планирање и избор технологије.

Када одабрати ГПОН:Нивои услуга оператера су резиденцијални широкопојасни приступ, основни ИПТВ и ВоИП; густина претплатника одговара 1:32 или 1:64 подели у оквиру оптичког буџета; и цена-по-кући-положеном је примарни покретач одлуке.

Када одабрати КСГС-ПОН:Симетричне мулти{0}}гигабитне услуге су део краткорочног плана{1}}производа; оператеру је потребан простор за 5Г бацкхаул или пословне Етхернет услуге на истом ПОН-у; или гринфилд изградња би требало да буде-одржива будућност од првог дана. ПремаАнкета о имплементацији Фибер Броадбанд Ассоциатион за 2024, многи северноамерички оператери сада граде нове ФТТХ мреже на КСГС-ПОН-у, док настављају да користе ГПОН на постојећем постројењу.

Када одабрати Ацтиве Етхернет:Пројекат захтева гарантовани наменски пропусни опсег по претплатнику, као што су пословне кампусне мреже или комерцијалне зграде са високим{0}}СЛА стандардима, а економија пројекта оправдава веће трошкове опреме по-претплатнику и оптичких влакана.

Практични савети за планирање ГПОН ФТТХ пројеката

Дефинишите микс услуга пре избора технологије

Започните навођењем услуга које мрежа мора да испоручи: нивои широкопојасног приступа за становање, ИПТВ канали, ВоИП линије, СМБ Етхернет, мобилни бацкхаул. Потребни пропусни опсег по претплатнику и симетрија токова саобраћаја ће вам рећи да ли је ГПОН довољан или да ли КСГС-ПОН треба да буде основна линија. Одабир ПОН стандарда пре појашњења циља услуге је једна од најчешћих грешака у планирању ФТТХ.

Моделирајте оптички буџет као комплетан систем

Оптички губитак се акумулира на сваком елементу на путањи: слабљење влакана (отприлике 0,35 дБ/км на 1310 нм за стандардна једномодна влакна-), губитак при уметању разделника, губитак споја и губитак конектора. Сам ПЛЦ разделник 1:32 доноси приближно 15–17 дБ губитка. Додајте 10 км влакана, прегршт спојева и конектора на патцх панелима и укупан губитак може да се приближи или премаши границе класе Б+. Увек моделујте ове елементе заједно пре него што се определите за однос поделе. За дубљу позадину о томе какоразделници оптичких влаканаутичу на дизајн мреже, консултујте спецификације разделника у складу са вашом планираном ОДН топологијом.

Планирајте путању надоградње током почетног дизајна

Ако ће области услуге вероватно требати симетричан више-гигабитни капацитет у року од пет до седам година, сачувајте опцију преклапања КСГС-ПОН-а на истом ОДН-у од почетка. То значи да бирате разделнике и влакна који подржавају КСГС-ПОН план таласне дужине (1577 нм низводно, 1270 нм узводно) и обезбедите да ОЛТ шасија може да прихвати комбиноване ПОН линијске картице. Могућност накнадне надоградње након што је мрежа укључена је знатно скупља и ометајућа.

Укључује управљање животним циклусом ОНТ/ОНУ

Опрема{0}}на претплатничкој страни није само кутија на ивици. Обезбеђивање, управљање фирмвером, даљинска дијагностика и евентуално освежавање хардвера морају бити планирани. Како база претплатника расте, оперативни трошкови управљања хиљадама ОНТ-ова могу премашити почетне капиталне трошкове ако платформа за управљање и процеси нису дизајнирани од почетка. Када бирате ОНТ, уверите се даконектори за оптичка влакнаи фактори облика одговарају инсталационом окружењу-унутрашњим десктоп ОНТ-овима за једно-породичне куће, ОНУ-овима заснованим на СФП-у-за МДУ стубове и робусним јединицама за спољне ормаре.

Уобичајене грешке у примени ГПОН ФТТХ

Бркање ГПОН-а са ФТТХ је изненађујуће уобичајено, чак иу техничким дискусијама. ФТТХ је архитектура примене; ГПОН је једна од неколико приступних технологија које му могу послужити. Мешање ових термина доводи до нејасних разговора о дизајну, неусклађених спецификација добављача и грешака у планирању које се могу избећи. За шири поглед на ФТТХ моделе примене, укључујући ФТТН и ФТТБ, погледајте ововодич за изградњу ФТТХ мреже.

Одабир односа поделе у изолацији-без истовременог узимања у обзир домета, квалитета влакана, броја конектора и будућег додатка за спајање-је још једна честа грешка. Подела 1:64 може изгледати атрактивно на табели трошкова по-претплатнику, али може оставити мрежу без оптичке маргине за поправке, додатне спојеве или будућу реконфигурацију разделника.

Игнорисање следећег корака надоградње је трећа велика замка. Чак и када је ГПОН права технологија данас, пасивна инфраструктура која се гради мораће да траје 20 или више година. Пројекти који не разматрају како ће ОДН подржати будући КСГС-ПОН или 50Г-ПОН преклапање ризикују да оператера касније закључају у скупу надоградњу виљушкара.

Често постављана питања

Да ли је ГПОН исто што и ФТТХ?

Не. ФТТХ описује мрежну архитектуру где влакно стиже до претплатникове куће. ГПОН је једна специфична приступна технологија-дефинисана ИТУ-Т Г.984 стандардом-која се користи за пружање широкопојасних услуга преко тог влакна. ФТТХ мрежа се такође може изградити са КСГС-ПОН-ом, ЕПОН-ом или активним Етхернетом.

Која је разлика између ОНТ-а и ОНУ-а?

У ИТУ-Т терминологији, ОНТ (Оптицал Нетворк Терминал) је претплатнички-уређај који опслужује једног корисника, док ОНУ (Оптицал Нетворк Унит) може да опслужује више корисника-на пример, пружа услуге за неколико станова у МДУ. У уобичајеној индустријској употреби, ова два термина се често третирају као синоними.

Да ли је ГПОН бољи од КСГС-ПОН-а?

Ни једно ни друго није универзално боље; служе различитим захтевима. ГПОН је исплативији-за резиденцијални ФТТХ где је довољан асиметрични пропусни опсег до 2,4 Гбит/с. КСГС-ПОН пружа симетрични заједнички капацитет од 10 Гбит/с и бољи је избор када су мулти-гигабитне услуге, пословни Етхернет или 5Г бацкхаул на мапи пута. Ова два могу коегзистирати на истом влакну, тако да многи оператери у почетку примењују ГПОН и прекривају КСГС-ПОН како потражња расте.

Који је однос поделе уобичајен у ГПОН-у?

Најраспрострањенији односи поделе су 1:32 и 1:64. Док Г.984 стандард подржава до 1:128, веће поделе троше више оптичког буџета и смањују максимални домет. У приградским стамбеним јединицама, 1:32 обично нуди добар баланс између густине претплатника и оптичке маргине. Густе урбане области понекад користе 1:64, али само када су удаљености влакана довољно кратке да остану у оквиру буџета за напајање.

Да ли је ГПОН симетричан?

Не. Стандардни ГПОН је асиметричан: 2,488 Гбит/с низводно и 1,244 Гбит/с узводно. За апликације које захтевају симетрични пропусни опсег-као што су резервне копије у пословном облаку, видео конференције-тешка окружења или 5Г мала-покровна веза-КСГС-ПОН (симетричних 10 Гбит/с) је прикладнија технологија.

Да ли ГПОН подржава ИПТВ и ВоИП?

Да. ГПОН је од самог почетка дизајниран да преноси услуге троструке{1}}услуге: податке, глас и видео. ГЕМ (ГПОН Енцапсулатион Метход) уоквиривање подржава класификацију саобраћаја и механизме{3}}-услуга квалитета који омогућавају оператерима да дају приоритет у-видео и гласовном саобраћају у реалном времену у односу на-најбоље интернет податке.

Може ли се ГПОН надоградити без замене свих влакана?

У већини случајева да. Пошто КСГС-ПОН користи различите таласне дужине од ГПОН-а (1577 нм низводно и 1270 нм узводно наспрам 1490 нм и 1310 нм за ГПОН), обе технологије могу да деле исто влакно и разделнике истовремено користећи поделу таласних дужина-}. Оператер надограђује ОЛТ картице и замењује ОНТ-ове по-претплатнику, док пасивни ОДН остаје на месту. Ова могућност коегзистенције је један од најјачих аргумената за улагање у{10}}пасивну инфраструктуру високог квалитета током почетне примене ГПОН-а.

Колико далеко може да стигне ГПОН?

ИТУ-Т Г.984 стандард наводи максималну диференцијалну удаљеност влакана од 20 км између ОЛТ-а и најудаљенијег ОНТ-а. Остварљива удаљеност у специфичној примени зависи од оптичке буџетске класе (обично класа Б+ на 28 дБ), односа раздвајања и укупног акумулираног губитка од влакана, спојева, конектора и разделника. Технике проширења досега дефинисане у Г.984.6 могу додатно повећати физичку удаљеност у специјализованим сценаријима.

Закључак

ГПОН је и даље битан у ФТТХ јер комбинује доказану архитектуру{0}}до-више тачака, потпуно пасивно спољно постројење и услужне могућности које и даље одговарају већини стамбених широкопојасних захтева. Са више од 540 милиона ГПОН ФТТХ претплатника широм света и текућим гринфилд применама на више континената, далеко је од тога да је застарео. Али ГПОН се најбоље разуме као једна фаза у дужој еволуцији ПОН-а-а не као трајна крајња тачка. Оператери који граде свој ОДН имајући на уму будућу коегзистенцију, ригорозно моделирају своје оптичке буџете и рано планирају своје покретаче надоградње, добиће највећу вредност од улагања у ГПОН док ће врата за КСГС-ПОН, 25Г-ПОН и даље остати отворена.

Ако планирате ФТТХ пројекат, практична почетна тачка је једноставна: дефинишите микс услуга, потврдите однос поделе и досег у односу на потпуни буџет оптичких губитака и одлучите да ли мрежа треба да буде дизајнирана само за данашње потребе или за следећи циклус надоградње. За упутства о избору правих пасивних компоненти-одинсталација оптичког каблаза избор разделника и конектора-рад са искусним добављачем оптичке инфраструктуре може помоћи да се одлуке о планирању преведу у поуздану,{1}}мрежу спремну за надоградњу.