GPON

الموسوعة الحرة

تُعدّ المواصفة القياسية ITU-T G.984 [ 1 ] سلسلة من المعايير التي تُحدد بنية وتشغيل شبكة الألياف الضوئية السلبية ( GPON ) القادرة على نقل البيانات بسرعة جيجابت في الثانية . وتُستخدم هذه المواصفة عادةً لتوصيل خدمات الألياف الضوئية إلى المنازل ( FTTP ) بالعميل ( الكيلومتر الأخير ، أو الميل الأخير )، وذلك باستخدام تصميم من نقطة إلى عدة نقاط . [ 2 ] [ 3 ] تدعم شبكة GPON نطاقًا تردديًا مشتركًا لسرعات نقل البيانات في اتجاه التنزيل يصل إلى 2.4 جيجابت/ثانية، وسرعات نقل البيانات في اتجاه الرفع تصل عادةً إلى 1.2 جيجابت/ثانية.

شبكة بصرية سلبية

تستخدم شبكة GPON شبكة الألياف الضوئية السلبية (PON)، وهي بنية وصول تعتمد على الألياف الضوئية، حيث يتم مشاركة ليف ضوئي واحد من موقع مركزي بين عدة مستخدمين نهائيين عبر مُقسِّم ضوئي سلبي واحد أو أكثر موصول على التوالي. على عكس وصلات الألياف التقليدية من نقطة إلى نقطة ، تُوزِّع أنظمة PON الإشارات الضوئية من محطة خط ضوئي (OLT) إلى العديد من وحدات الشبكة الضوئية (ONUs) أو محطات الشبكة الضوئية (ONTs) دون الحاجة إلى معدات إلكترونية نشطة في شبكة التوزيع. يُقلِّل غياب المكونات المُزوَّدة بالطاقة بين الموقع المركزي والمشتركين من تكاليف البنية التحتية، ويُبسِّط الصيانة، ويزيد من الموثوقية. [ 4 ]

في بنية شبكة PON، تُبث البيانات المتجهة للأسفل من محطة الخط الضوئي (OLT) إلى جميع وحدات الشبكة الضوئية المتصلة (ONUs)، بينما تُنسق البيانات المتجهة للأعلى باستخدام تقنية الوصول المتعدد بتقسيم الوقت لمنع تصادم الإشارات . تقوم مقسمات الإشارة السلبية بتقسيم الإشارات الضوئية عبر ألياف متعددة، وعادةً ما تخدم من 16 إلى 64 مشتركًا من مغذي ألياف واحد. [ 5 ]

سمات

يحدد المعيار طبقة تقارب الإرسال، ومتطلبات الطبقة المادية، وبروتوكولات الإدارة، وتغليف الخدمة لشبكات الوصول بالألياف عالية السرعة.

يفرض معيار GPON متطلبات على الوسط البصري والأجهزة المستخدمة للوصول إليه، ويحدد كيفية تحويل إطارات الإيثرنت إلى إشارة بصرية، بالإضافة إلى معايير تلك الإشارة. يبلغ عرض النطاق الترددي للوصلة الواحدة بين محطة إنهاء الخط البصري (OLT) ومحطات الشبكة البصرية (ONTs) 2.4  جيجابت/ثانية للتحميل، و1.2  جيجابت/ثانية للرفع، أو نادرًا 2.4  جيجابت/ثانية متناظرة، [ 1 ] ويتم تقاسمه بين ما يصل إلى 128 محطة ONT باستخدام بروتوكول الوصول المتعدد بتقسيم الوقت (TDMA)، والذي يحدده المعيار. [ 4 ]

يحدد معيار ITU-T G.984 ما يلي:

على عكس معيار EPON ، الذي يتميز ببنية أبسط بكثير، يقوم GPON بتغليف حزم الإيثرنت في منافذ طريقة تغليف GPON الافتراضية (GEM) وقوائم انتظار TCONT ومعرفات VLAN عبر OMCI. [ 7 ]

لم يتم تحديد نوع كابل الألياف الضوئية والموصلات المستخدمة بدقة، ولكن يتم استخدام كابل OS2 مع موصلات SC/APC بشكل عام. [ 6 ]

متطلبات تتبع التوقيت والساعة

تتطلب أنظمة GPON توقيتًا دقيقًا ومزامنة الساعة [ 6 ] لضمان تجنب التصادم في الإرسال الصاعد في الوصول المتعدد بتقسيم الوقت (TDMA) من وحدات الشبكة الضوئية المتعددة (ONUs).

توفر محطة الخط الضوئي (OLT) المرجع الزمني الأساسي للشبكة، حيث توزع معلومات التوقيت عبر الإشارة الواردة (كل 125 ميكروثانية ). [ 4 ] تستعيد وحدات الشبكة الضوئية (ONUs) إشارة الساعة من تدفق البيانات الواردة وتستخدمها لضبط عمليات الإرسال الواردة وفقًا للفترات الزمنية (كل 125 ميكروثانية ) التي تحددها آلية تخصيص النطاق الترددي الديناميكية المحددة في طبقة تقارب الإرسال.

فئة التوهين

تحدد فئات التوهين في شبكة GPON ميزانية الفقد الضوئي المسموح بها بين وحدة OLT ووحدة ONU، مما يضمن التشغيل الموثوق عبر شبكة توزيع ضوئية سلبية ذات أطوال ألياف وتكوينات مقسمات مختلفة. [ 6 ] [ 8 ]

وهذا يشبه إلى حد كبير Ethernet 1000BASE -BX10/20/40/80/120/160، والذي يحدد عادةً مدى بصريًا ثابتًا باستخدام أطوال موجية منفصلة للمصب والمصب (يشار إليها غالبًا باسم Base-BX-U و Base-BX-D)، وتحدد فئات توهين GPON ميزانيات ربط أوسع لاستيعاب مقسمات الألياف الضوئية السلبية والبنية التحتية للألياف المشتركة، مما يؤدي إلى خسارة بصرية مسموح بها أعلى بكثير من روابط الألياف الضوئية النموذجية من نقطة إلى نقطة في Ethernet.

فئات توهين GPON وميزانيات وصلات الألياف الضوئية
فئة التوهيننطاق التوهين، ديسيبلأقصى قدرة بدنية

المدى، كم

أقصى مسافة بين الألياف التفاضلية، كممعيار
الفئة أ5-202020G.984.2
الفئة ب10-252020G.984.2
الفئة ب+13-284040G.984.7
الفئة ج15-304040G.984.7
الفئة ج+17-326040G.984.7
الفئة د20-356060G.984.2

آلية ضبط مستوى الطاقة

تُستخدم آلية ضبط مستوى الطاقة في شبكة GPON للتحكم في طاقة الإرسال الضوئي لوحدات ONU في اتجاه الإرسال. في شبكة PON، تتشارك عدة وحدات ONU في نفس شبكة التوزيع الضوئي، وترسل دفعات من البيانات باتجاه وحدة OLT المركزية. ونظرًا لاختلاف مواقع وحدات ONU عن وحدة OLT واختلاف فقدان الإشارة الضوئية في مسارها، فإن الطاقة الضوئية المستلمة عند وحدة OLT قد تتباين بشكل ملحوظ. تسمح آلية ضبط مستوى الطاقة لجهاز إرسال وحدات ONU بتعديل طاقته الضوئية المرسلة للتعويض عن هذه التباينات، مما يضمن وصول دفعات البيانات إلى وحدة OLT ضمن نطاق ديناميكي مقبول. [ 6 ] [ 9 ]

تعمل الآلية بتحديد مستويات طاقة إرسال مختلفة لوحدات الشبكة الضوئية (ONUs) وعتبات الكشف المقابلة لها في وحدة OLT المركزية. أثناء التشغيل، تقيس وحدة OLT المركزية الطاقة الضوئية المستلمة من كل وحدة ONU وتحدد ما إذا كان مستوى الطاقة يقع ضمن نطاق التشغيل المطلوب. عند الضرورة، ترسل وحدة OLT رسالة PLOAM Change_power_level ، فتقوم وحدة ONU بتعديل طاقة إرسالها للحفاظ على استقبال مستقر ومنع التحميل الزائد على جهاز الاستقبال أو عدم كفاية مستويات الإشارة. [ 6 ]

على عكس تقنية ADSL ، التي تتدهور مع ازدياد المسافة بين المكتب المركزي والمنزل، مع فقدان شديد للإشارة بعد 3  كيلومترات، يمكن لجميع العملاء الاستمتاع بالوصول إلى شبكة عالية السرعة ضمن  نطاق 16 كيلومترًا من المكتب المركزي للألياف الضوئية. [ 5 ]

المعايير

تمت المصادقة على النسخة الأولى من معيار GPON في عام 2003. [ 1 ] ومنذ ذلك الحين، تم توسيعه ومراجعته عدة مرات. ولا يزال العمل على المعيار مستمرًا. اعتبارًا من يوليو 2018، يجري حاليًا مراجعة المعيار G.984.5. [ 10 ] وتتألف أحدث نسخة منه من سبعة أجزاء:

  • G.984.1  : الخصائص العامة، 2008، مع التعديل 1 (2009) و 2 (2012) [ 1 ]
  • G.984.2  : مواصفات طبقة الوسائط المادية المعتمدة (PMD)، 2003، مع التعديل 1 (2006) و 2 (2008) [ 6 ]
  • G.984.3  : مواصفات طبقة تقارب الإرسال، 2008، مع التعديلات 1 (2009)، 2 (2009)، 3 (2012) والتصحيح 1 (2010) [ 4 ]
  • G.984.4  : مواصفات واجهة إدارة وتحكم ONT (OMCI)، 2008، مع التعديلات 1 (2009)، 2 (2009)، 3 (2010)، والخطأ المطبعي 1 (2009)، والتصحيح 1 (2010)، ودليل التنفيذ (2009) [ 11 ]
  • G.984.5  : نطاق التحسين، 2014، التعايش مع تقنية WDM PON المستقبلية على نفس الوسط [ 10 ]
  • G.984.6  : تمديد الوصول (2008)، مع التعديلات 1 (2009) و 2 (2012) [ 12 ]
  • G.984.7  : مدى طويل (2010) [ 13 ]

تستند توصية GPON OMCI رقم G.984.4 إلى التوصية G.983.2 ، التي تُعرّف نموذج إدارة BPON. مع ذلك، حذفت التوصية G.984.4 جميع الإشارات إلى ATM. أما التوصية G.988 فهي توصية OMCI مستقلة، وتحل محل التوصية G.984.4 باستثناء تفاصيل GPON غير المُعرّفة في التوصية G.988. ومن المتوقع أن تظهر الأعمال المستقبلية المتعلقة بنموذج إدارة PON في مجال GPON فقط.

حماية

تشمل المشكلات الأمنية في سلسلة معايير G.984 إمكانية التنصت على حركة البيانات الواردة، وهجمات إعادة الإرسال ، ورسائل PLOAM غير المحمية من حيث السلامة، وحجب الخدمة عن المشتركين الآخرين على نفس الرابط. [ 14 ]

انظر أيضاً

للمزيد من القراءة

  • "فهم تقنية GPON" . سيسكو . 6 ديسمبر 2023.
  • هود، ديف؛ تروجر، إلمار (2012). الشبكات الضوئية السلبية القادرة على نقل البيانات بسرعة جيجابت . هوبوكين، نيوجيرسي: وايلي . ISBN 978-0-470-93687-0.

مراجع

  1. 1 2 3 4 "G.984.1 : شبكات بصرية سلبية قادرة على نقل البيانات بسرعة جيجابت (GPON): الخصائص العامة " . ITU-T. 2003–2012. 
  2. ↑ "مراجعة خدمة الإنترنت من Bell Fibe" . تقارير DSL . 12-04-2018.
  3. ↑ بودي، كارل (13 مارس 2008). "AT&T وVerizon تُفعّلان تقنية GPON" . تقارير DSL .
  4. 1 2 3 4 5 6 "G.984.3 : شبكات بصرية سلبية قادرة على نقل البيانات بسرعة جيجابت (GPON): مواصفات طبقة تقارب الإرسال " . ITU-T. 2004–2012. 
  5. 1 2 "كيف تعمل شبكة جيجابت الضوئية السلبية (GPON)؟" . بنك الاستثمار الأوروبي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 يونيو 2021 .
  6. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 "G.984.2 : شبكات بصرية سلبية قادرة على نقل البيانات بسرعة جيجابت (GPON): مواصفات طبقة الوسائط المادية المعتمدة (PMD) " . ITU-T. 2003–2008. 
  7. ↑ "فهم تقنية GPON" (ملف PDF) . cisco.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 30-12-2024 .
  8. ↑ كلوي (29-06-2021). "الشبكة الضوئية السلبية (PON): تقديرات التوهين الضوئي والمسافة" . fibermall.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 08-03-2026 .
  9. ↑ "لماذا يُعدّ مقياس PON قطعة أساسية من معدات اختبار الألياف الضوئية - مبيعات أجهزة الألياف" . www.fiberinstrumentsales.com . تاريخ الاطلاع: 8 مارس 2026 .
  10. 1 2 "G.984.5 : شبكات بصرية سلبية قادرة على نقل البيانات بسرعة جيجابت (GPON): نطاق التحسين " . ITU-T. 2007–2018. 
  11. ↑ "G.984.4 : شبكات بصرية سلبية قادرة على نقل البيانات بسرعة جيجابت (GPON): مواصفات واجهة إدارة وتحكم ONT (OMCI) " . ITU-T. 2004–2010. 
  12. ↑ "G.984.6 : شبكات بصرية سلبية قادرة على نقل البيانات بسرعة جيجابت (GPON): توسيع نطاق الوصول " . ITU-T. 2008–2012. 
  13. ↑ "G.984.7 : شبكات بصرية سلبية قادرة على نقل البيانات بسرعة جيجابت (GPON): مدى طويل " . ITU-T. يوليو 2010. 
  14. ↑ هورفاث، توماس؛ مالينا، لوكاس؛ مونستر، بيتر (2015). "حول أمن الشبكات الضوئية السلبية ذات سرعة جيجابت". ورشة العمل الدولية لعام 2015 حول الألياف الضوئية في شبكات الوصول (FOAN) . الصفحات 51-55 . doi : 10.1109/FOAN.2015.7320479 . ISBN  978-1-4673-7625-9.