شبکه‌های GPON FTTH (فیبر تا منزل) در آینده‌ای نزدیک بسیار معروف و ارزان در دسترس خواهد بود و می‌توان در این بستر مهیا شده تمامی دیگر سیگنال‌های موردنیاز را نیز در طبقات مختلف یک ساختمان انتقال داد.

مزیت FTTH فقط به خاطر سرعت نیست، بلکه یک انقلاب رخ‌داده است!

فیبر تا خانه ‌یکی از تکنولوژی های پیشرفته است که توانسته است ارتباط شبکه‌ای قدرتمندی را در سراسر دنیا پدید آورد. امروزه بیش از 130 میلیون خانه ارتباطات فیبری استفاده‌شده است.

چین به‌تنهایی 100 میلیون مشترک فیبر تا 2015 داشته است. کشورهای اروپایی مثل دانمارک، سوئد، هلند و ... روز به‌روز بیشتر به سمت این تکنولوژی ها و دستیابی به آن پیش می روند.

در ساختارهای جدید، هزینه نصب فیبر تقریباً با کابل مسی برابر شده است.

با توجه به اینکه هزینه نگهداری و تعمیرات آن نیز به‌مراتب بسیار کمتر از کابل است. پس چرا باید باوجوداین تکنولوژی، کاربر سراغ تجهیزات قدیمی مثل کابل مسی که از رده خارج‌شده است برود.

چرا باید سراغ Wire less برود در حالیکه نسبت به فیبر ظرفیت محدودی دارد. یک تار فیبر نوری ظرفیت تقریبانامحدودی برای انتقال سیگنال‌های مصرفی در یک ساختمان را به‌راحتی و با سرعت‌بالا دارد.

امروزه بزرگ‌ترین مشکل برای پیاده‌سازی خانه‌های هوشمند و اجرای اقلیت‌های یک‌خانه هوشمند که همان حفاظت تصویری است، انواع و اقسام پروتکل‌ها و دستگاه‌های کنترلی، کابل‌کشی که اکثر آن‌ها طوری طراحی نشده‌اند که بتوانند باهم به‌صورت یکپارچه کار کنند. نتیجه این می‌شود که خانه‌ها پر می‌شود از سیم‌ها و سنسورها و دیگر تجهیزات که نگهداری و تعمیرات آن‌ها درست مثل یک کابوس است. این چالش بدون بسترسازی مناسب که سرعت‌بالا داشته باشد قابل‌حل نخواهد بود. ارتباطات دیتایی در بستر فیبر نوری بانام GPON می‌تواند راه‌حل مناسبی برای این مشکل باشد.

با راه‌اندازی پروژه‌های فیبر تا خانه FTTH می‌توان سرویس‌های مختلفی را ازجمله سیستم‌های امنیتی و نظارتی را نیز بر روی همین بستر به کاربرها ارائه داد.

در سیستم‌های بزرگ، حفاظت تصویری می‌تواند با دیگر سیستم‌های امنیتی مانند سنسورهای گاز، سنسورهای حرکتی، سنسور دود و سنسورهای درب، تلفیق‌شده و در یک پکیج بر روی شبکه GPON FTTH پیاده‌سازی شود.

یک شبکه GPON FTTH در آینده‌ای نزدیک بسیار معروف و در دسترس خواهد بود و از آن طریق می‌توان تمامی سیگنال‌های کنترلی و مانیتورینگ یک ساختمان را انتقال داد.

مروری بر تکنولوژی GPON

تکنولوژی شبکه‌های فیبر نوری پسیو از اواسط دهه نود در دسترس قرار گرفت. به دلیل توسعه عظیم این شبکه، استانداردهای مختلفی و متنوعی تدوین‌شده است. تکنولوژی PON در ابتدا از به‌صورت APON و بعد BPON و سپسEPON و نهایتاً GPON تبدیل‌شده است که بیشترین بهبود در انتقال و مسافت و پهنای باند را داشته است.

GPON دارای پهنای باند بالاتر نسبت به APON و BPON دارد. و می‌تواند در مناطق مختلف به بهره‌برداری برسد. GPON از کابل فیبر نوری سینگل مود، سیمپلکس و اسپلیترهایی که معمولاً از کانکتورهای پولیش شده زاویه‌دار APC استفاده‌شده به‌عنوان ترمینال، برای ارتباط فیبری از مرکز مخابرات تا منزل مشترک استفاده می‌کند.

۴تجهیز اصلی در سیستم GPON وجود دارد.

OLT:

OLT یکی از دستگاه‌هایی است که به‌عنوان یک سرویس‌دهنده به دستگاه‌های موجود در نقطه پایانی یک شبکه پسیو فیبر نوری عمل می‌کند. یک دستگاه اکتیو اترنت تجمیعی است که معمولاً در دیتا سنتر، و یا اتاق تجهیزات مرکزی قرار می‌گیرد. یک OLT سیگنال‌های فیبر نوری را که از طریق فیبر نوری انتقال پیداکرده را تبدیل به سیگنال‌های الکتریکال کرده و آن‌ها را به سوییچ مرکزی اترنت ارسال می‌کند و برعکس.

OLT جایگزین چندین سوییچ‌های لایه دو شده است که در نقاط توزیع قرار داشت. OLT که به کابل‌کشی بک بون متصل است، از طریق اسپلیتر توزیع‌کننده به ترمینال‌های خانگی راه می‌یابد.

تجهیزات انتقالی:

GPON سیگنال‌ها را از طریق کابل فیبر نوری که ساختاری کاملاً پسیو است انتقال می‌دهد. این تجهیزات شامل : کابل، پچکورد های فیبر نوری، کاست، آداپتورهای فیبر نوری، کانکتورها، اسپلیتر و دیگر اجزاء. همه این تجهیزات اجزاء و تجهیزات اتصال باید مقدار تلفات (Loss) استانداردی داشته باشند تا عملکرد سیستم بهینه باشد.

اسپلیتر:

اسپلیتر به‌عنوان یک دیوایس توزیع‌کننده فیبر نوری استفاده می‌شود. با استفاده از این تجهیز، می‌توان یک فیبر نوری را به چند فیبر نوری انشعاب داد و چندین دستگاه در نقاط مختلف می‌توانند از یک تار فیبر نوری بهره ببرند. زیرا در تکنولوژی GPON یک OLT به چندین ONU/ONT ارتباط دارد. تعداد خروجی‌های یک اسپلیتر شماره آن اسپلیتر می‌باشد. نسبت اسپلیترها معمولاً 1:4، 1:8، 1:16، 1:32 و 1:64 می‌باشد. مقدار تلفات یک اسپلیتر 1:32 حدوداً از 17dBتا 18dB متغیر است.

همچنین اسپلیترها شامل Fused Biconical Taper (FBT) و Planer Light ware Circuit (PLC) می‌باشند.

ONT:

ONT مودم هم نامیده می‌شود. و به نقطه ترمینالی (TP) از طریق کابل فیبر نوری متصل می‌شود و از طریق کابل شبکه به روتر یا سوییچ وصل می‌شود. این تجهیز سیگنال اپتکال را به سیگنال الکتریکال تبدیل کرده و به دستگاه انتهایی تحویل می‌دهد. ONT همیشه دارای چند پورت اترنت است که بتواند به تجهیزات IP مثل CPUها، تلفن، اکسس پوینت ها و ویدئوهای تحت شبکه سرویس برساند.

همان‌طور که در عکس مشاهده می‌کنید ONT در منازل نصب می‌شود و سیگنال‌ها را از روی فیبر نوری دریافت می‌کند. OLT سیگنال‌های مختلف دیتا، صوت و یا ویدیو را از یک نقطه به چند نقطه برای ONT ارسال می‌کند.

GPON Loss Budget:

GPON همان‌طور که در بالا گفته‌شده شامل تجهیزات مختلفی مثل: OLT، GNT، اسپلیتر، کابل و ... می‌باشد. تلفات لینکی به‌وسیله هرکدام از این قطعات می‌تواند به وجود بیاید. مقدار تلفات لینک برای طراحی یک شبکه فیبر نوری بسیار مهم است. جدول زیر مقدار Loss Budget را نشان می‌دهد. این مقدار تلفات شامل تمام قطعات یعنی OLT و ONU می‌شود.

Table1. Loss budget for GPON system

GPON Power Budget:

پاور فرستنده و حساسیت گیرنده، دو پارامتری هستند که روی شبکه تأثیر می‌گذارند. چگونه باید این مقدار پاور را اندازه‌گیری کنیم؟

فرمول آن این است: “P=FCA*L+SL+Penalties”

P نمایانگر Power، FCA نمایانگر مقدار تضعیف کابل فیبر (Fiber Cable Attenuation) به dB/m، L نمایانگر مسافت، SL نمایانگر مقدار تلفات اسپلیتر، Penalties هم نمایانگر مقدار تلفات دیگر تجهیزات مثل کانکتور ها و یا Splice (اتصالات فیوژن شده) می‌باشد.

Table2. The minimum power budget for different GPON configurations

حال بیایید تا مقدار مسافت قابل‌دسترس یک سیستم شبکه را محاسبه کنیم. فرض کنید Power Budget تقریباً dB23باشد. یک کابل سینگل مود که طول‌موج آن nm1550است استفاده‌شده است.

SLآن تقریباً 14dB است و دو تا Splice هم که هرکدام (0.5 dB/per splice) تلفات دارد. دو کانکتور که هرکدام dB/per connector) 0.5)تلفات دارد. بیشترین مقدار دستیابی آن شبکه‌اینگونه محاسبه می‌شود:

(23-14-2*0.5-2*0.5)/0.3≈23km

خلاصه:

GPON یکی از پیچیده‌ترین اما بهترین‌های تکنولوژی PON می‌باشد. GPON دارای مزایایی ازجمله صرفه‌جویی هزینه‌ای برای جابجایی‌ها، اضافه کردن‌ها و دیگر تغییرات دارد. قیمت پایین برای هر پورت روی قطعات پسیو، نصب آسان و قیمت نصب کم.

با تمام این مزیت‌ها کاربرد GPON روزبه‌روز متنوع‌تر و محبوب‌تر می‌شود.

مترجم و جمع‌آوری : گروه مهندسی شرکت سپیتام