GPON چیست؟ نحوه کار شبکه GPON در اینترنت فیبر نوری

GPON چیست؟ GPON مخفف Gigabit Passive Optical Network یا «شبکه نوری غیرفعال گیگابیتی» است؛ فناوری‌ای که امکان انتقال اینترنت و سرویس‌های ارتباطی روی فیبر نوری و توزیع ظرفیت یک مسیر نوری میان چند مشترک را فراهم می‌کند. اگر بخواهیم خیلی ساده بگوییم GPON چیست، باید آن را یکی از فناوری‌های اصلی پیاده‌سازی شبکه‌های دسترسی فیبر نوری، به‌ویژه FTTH، بدانیم. در ادامه نحوه کار GPON، تجهیزات OLT و ONT، تفاوت آن با FTTH و EPON، سرعت و نسل‌های جدیدتر آن را بررسی می‌کنیم.

GPON چیست؟

برای پاسخ دقیق‌تر به سؤال GPON چیست باید نام این فناوری را بررسی کنیم. GPON مخفف Gigabit Passive Optical Network و به معنی «شبکه نوری غیرفعال گیگابیتی» است. این فناوری در خانواده PON قرار دارد و استانداردهای اصلی آن در سری ITU-T G.984 تعریف شده‌اند.

در معماری GPON یک مسیر فیبر می‌تواند از طریق تجهیزات غیرفعالی مانند Splitter میان چند مشترک توزیع شود. به همین دلیل GPON یکی از فناوری‌هایی است که برای ایجاد شبکه‌های دسترسی فیبر نوری و FTTH مورد استفاده قرار می‌گیرد.

PON یعنی چه؟

PON مخفف Passive Optical Network است. کلمه Passive به این موضوع اشاره دارد که بخش‌هایی مانند Splitter برای تقسیم سیگنال نوری به منبع برق مستقل نیاز ندارند.

برای درک ساده اینکه GPON چیست و چه ساختاری دارد، کافی است این مسیر را به خاطر بسپارید:

OLT → Fiber → Splitter → ONT

OLT در سمت اپراتور قرار دارد، Splitter سیگنال نوری را میان مشترکان توزیع می‌کند و ONT نیز در سمت کاربر قرار می‌گیرد.

GPON چگونه کار می‌کند؟

ساختار کلی شبکه GPON را می‌توان به شکل زیر نمایش داد:

OLT → Fiber → Passive Splitter → ONT/ONU → تجهیزات کاربر

OLT اطلاعات را از شبکه اپراتور دریافت کرده و روی فیبر ارسال می‌کند. Splitter سیگنال نوری را میان چند مسیر تقسیم می‌کند و در سمت مشترک، ONT یا ONU ارتباط نوری را دریافت می‌کند.

در نهایت تجهیزات کاربر از طریق Ethernet یا Wi-Fi به ONT یا روتر متصل می‌شوند.

اگر می‌خواهید بدانید این تجهیزات در زمان نصب واقعی چگونه در منزل یا محل کار قرار می‌گیرند، راهنمای راه‌اندازی اینترنت فیبر نوری مراحل کلی نصب و فعال‌سازی این نوع اتصال را توضیح می‌دهد.

Downstream و Upstream به زبان ساده

در Downstream، داده از OLT به سمت مشترک حرکت می‌کند؛ برای مثال زمانی که سایتی را باز می‌کنید، فیلم می‌بینید یا فایلی دانلود می‌کنید.

در Upstream، مسیر برعکس است و اطلاعات از سمت مشترک به OLT ارسال می‌شود؛ مانند آپلود فایل یا ارسال اطلاعات به سرور.

یکی از پیکربندی‌های رایج GPON دارای نرخ خط حدود 2.488 گیگابیت‌برثانیه Downstream و 1.244 گیگابیت‌برثانیه Upstream است. این اعداد ظرفیت فناوری را نشان می‌دهند، نه سرعت بسته اینترنت یک مشترک. ITU نیز این نرخ‌ها را در مستندات رسمی GPON ذکر کرده است.

اجزای شبکه GPON

برای درک بهتر اینکه GPON چیست باید چهار بخش مهم آن را بشناسیم: OLT، Splitter، ONT/ONU و ODN.

1. OLT چیست؟

OLT مخفف Optical Line Terminal است و در سمت اپراتور قرار دارد. این تجهیز وظیفه مدیریت ارتباط شبکه اپراتور با مشترکان GPON را بر عهده دارد.

به زبان ساده، بخش مهمی از کنترل ارسال و دریافت اطلاعات مشترکان از سمت OLT انجام می‌شود.

2. Splitter چیست؟

Splitter یک تجهیز نوری غیرفعال است که سیگنال ورودی یک فیبر را میان چند مسیر تقسیم می‌کند.

نسبت‌هایی مانند 1:8، 1:16، 1:32 و 1:64 بسته به طراحی شبکه قابل استفاده هستند. تعداد انشعاب بیشتر الزاماً بهتر نیست و باید با بودجه نوری و طراحی ODN سازگار باشد.

3. ONT و ONU چیست؟

ONT مخفف Optical Network Terminal و ONU مخفف Optical Network Unit است. این تجهیزات در سمت مشترک قرار دارند و ارتباط شبکه نوری را در اختیار دستگاه‌های کاربر قرار می‌دهند.

مسیر ساده شبکه به این شکل است:

OLT → فیبر نوری → Splitter → ONT/ONU → Router

ONTهای مختلف از نظر تعداد پورت LAN، وای‌فای، پورت تلفن و سایر امکانات یکسان نیستند. اگر در مرحله انتخاب تجهیزات هستید، مقاله بهترین مودم فیبر نوری می‌تواند برای شناخت انواع ONT و تجهیزات فیبر مفید باشد.

4. ODN چیست؟

ODN یا Optical Distribution Network به بخش توزیع نوری میان OLT و تجهیزات سمت مشترک گفته می‌شود. فیبرها، Splitterها، کانکتورها و سایر اجزای غیرفعال شبکه در این بخش قرار می‌گیرند.

تفاوت GPON و FTTH چیست؟

برای درک کامل‌تر اینکه GPON چیست باید تفاوت آن را با FTTH بدانیم؛ زیرا این دو اصطلاح گاهی اشتباه به جای یکدیگر استفاده می‌شوند.

FTTH یا Fiber to the Home مشخص می‌کند فیبر تا کجا امتداد پیدا می‌کند. در FTTH، فیبر تا خانه یا محل مشترک ادامه دارد.

اما GPON یک فناوری شبکه نوری است که می‌تواند برای ارائه همین نوع دسترسی استفاده شود.

به زبان ساده:

FTTH = فیبر تا کجا می‌آید؟

GPON = انتقال اطلاعات روی این شبکه با چه فناوری‌ای انجام می‌شود؟

بنابراین یک شبکه می‌تواند FTTH مبتنی بر GPON باشد.

اگر قصد استفاده عملی از این نوع اتصال را دارید، می‌توانید شرایط، پوشش و پلن‌های اینترنت فیبر نوری ماهان‌نت را نیز بررسی کنید.

تفاوت GPON و EPON چیست؟

هر دو فناوری GPON و EPON برای ساخت شبکه‌های PON استفاده می‌شوند، اما استانداردها و نحوه پیاده‌سازی آن‌ها متفاوت است.

این تفاوت‌ها به معنی برتری مطلق یکی بر دیگری نیستند. انتخاب فناوری به طراحی شبکه، تجهیزات مورد استفاده و سیاست اپراتور بستگی دارد.

GPON چه سرعتی دارد؟

یکی از سؤالات رایج بعد از اینکه کاربر می‌پرسد GPON چیست، مربوط به سرعت آن است.

در پیکربندی رایج GPON نرخ خط Downstream حدود 2.488 Gbps و Upstream حدود 1.244 Gbps است. این اعداد ظرفیت فناوری هستند و نباید با سرعت بسته اینترنت مشترک یکسان در نظر گرفته شوند.

برای مثال اگر یک کاربر سرویس 300 یا 1000 مگابیتی داشته باشد، وجود ظرفیت 2.488 گیگابیتی در GPON به این معنی نیست که آن کاربر به‌تنهایی تمام این ظرفیت را دریافت می‌کند.

سرعت نهایی به عواملی مانند پلن خریداری‌شده، تعداد مشترکان، ظرفیت شبکه، طراحی اپراتور، تجهیزات ONT، روتر و حتی نوع اتصال LAN یا Wi-Fi وابسته است.

Dynamic Bandwidth Allocation چیست؟

برای پاسخ فنی‌تر به سؤال GPON چیست باید به DBA یا Dynamic Bandwidth Allocation نیز اشاره کنیم.

در مسیر Upstream چند مشترک باید از منابع شبکه به‌صورت مدیریت‌شده استفاده کنند. DBA سازوکاری است که به OLT امکان می‌دهد ظرفیت Upstream را بین ONUها یا ONTهای مختلف مدیریت و تخصیص دهد.

به همین دلیل ظرفیت کل یک PON با سرعتی که هر کاربر روی دستگاه خود مشاهده می‌کند یک مفهوم نیست.

مودم GPON چیست؟ آیا همان ONT است؟

یکی از پرسش‌های متداول این است که مودم GPON چیست و آیا با ONT تفاوت دارد یا خیر.

در شبکه فیبر نوری، ONT تجهیزی است که ارتباط نوری را دریافت می‌کند و امکان اتصال تجهیزات کاربر را فراهم می‌سازد. در بازار ایران اصطلاح «مودم فیبر نوری» نیز معمولاً برای چنین تجهیزاتی استفاده می‌شود.

بعضی ONTها علاوه بر وظیفه اصلی خود، دارای Wi-Fi، Routing، چند پورت Ethernet و حتی پورت تلفن هستند.

اگر ONT نصب شده ولی قصد تغییر تنظیمات WAN، Wi-Fi، VLAN یا PPPoE را دارید، راهنمای تنظیمات مودم فیبر نوری مراحل مهم این کار را توضیح می‌دهد.

نکته مهم این است که نمی‌توان هر ONT موجود در بازار را بدون بررسی جایگزین دستگاه فعلی کرد. تجهیز باید با شبکه و روش ثبت یا Provisioning اپراتور سازگار باشد.

GPON چه تفاوتی با مودم ADSL دارد؟

شناخت تفاوت تجهیزات یکی دیگر از راه‌های ساده برای فهمیدن این موضوع است که GPON چیست.

مودم‌های ADSL و VDSL برای دریافت اینترنت از زیرساخت مسی طراحی شده‌اند؛ درحالی‌که ONT مورد استفاده در شبکه GPON مستقیماً با سیگنال نوری سروکار دارد.

بنابراین یک مودم ADSL را نمی‌توان مستقیماً جایگزین ONT شبکه فیبر کرد.

اگر می‌خواهید این تفاوت را از نظر پورت‌ها، ساختار و نوع اتصال دقیق‌تر بررسی کنید، مقاله تفاوت مودم فیبر نوری با ADSL توضیح کامل‌تری ارائه می‌کند.

GPON چه مزایایی برای FTTH دارد؟

پس از اینکه مشخص شد GPON چیست، دلیل کاربرد گسترده آن در شبکه‌های دسترسی فیبر نیز روشن‌تر می‌شود.

مهم‌ترین مزایای این معماری عبارت‌اند از:

• استفاده از Splitterهای Passive
• کاهش نیاز به تجهیزات فعال در بخش توزیع
• امکان استفاده چند مشترک از زیرساخت یک PON
• مدیریت متمرکز مشترکان از سمت OLT
• ظرفیت مناسب برای سرویس‌های Broadband
• قابلیت توسعه شبکه
• امکان حرکت به نسل‌های جدیدتر فناوری PON

البته کیفیت اینترنت فقط به GPON بودن شبکه وابسته نیست. کیفیت کابل‌کشی، طراحی ODN، تجهیزات شبکه، ظرفیت بالادست و مدیریت اپراتور نیز بر تجربه کاربر اثر می‌گذارند.

GPON و نسل‌های بعدی؛ XGS-PON چیست؟

برای اینکه بدانیم آینده GPON چیست، باید با نسل‌های جدیدتر PON آشنا شویم.

XGS-PON فناوری جدیدتری از خانواده PON است و نرخ خط اسمی نزدیک به 9.953 گیگابیت‌برثانیه در هر دو جهت دارد. در نتیجه برخلاف پیکربندی رایج GPON، نرخ انتقال آن متقارن است. ITU نیز XGS-PON را با نرخ 9.95328 گیگابیت‌برثانیه Downstream و Upstream تعریف می‌کند.

این موضوع به معنی کنار گذاشته شدن GPON نیست. اپراتورها می‌توانند با توجه به ظرفیت موردنیاز و زیرساخت خود از نسل‌های مختلف PON استفاده کنند.

برای بررسی معتبر اینکه GPON چیست، یکی از بهترین منابع اسناد رسمی International Telecommunication Union یا ITU است.

در سند رسمی ITU-T G.984.1 آمده است:

“This Recommendation addresses the general characteristics of gigabit-capable passive optical network (GPON) systems.”

«این توصیه‌نامه مشخصات عمومی سیستم‌های شبکه نوری غیرفعال با قابلیت گیگابیتی (GPON) را بررسی می‌کند.»

ITU در ادامه توضیح می‌دهد که سیستم GPON معمولاً از OLT در سمت شبکه و ONU یا ONT در سمت مشترک تشکیل می‌شود.

GPON در اینترنت فیبر نوری ماهان‌نت

شناخت اینکه GPON چیست به شما کمک می‌کند ساختار فنی اینترنت فیبر نوری را بهتر درک کنید، اما برای انتخاب سرویس مناسب باید پوشش منطقه، سرعت موردنیاز و نوع مصرف خود را هم در نظر بگیرید.
ماهان نت در کنار اینترنت فیبرنوری، سرویس‌های اینترنت TD-LTE، اینترنت ADSL و اینترنت گیمینگ را نیز برای نیازهای مختلف کاربران ارائه می‌دهد.
اگر در منطقه شما زیرساخت فیبر در دسترس باشد، اینترنت فیبرنوری می‌تواند برای سرعت بالا و مصرف سنگین گزینه مناسبی باشد.

جمع‌بندی

اگر بخواهیم GPON چیست را در یک جمله خلاصه کنیم، GPON یک فناوری شبکه نوری غیرفعال با ظرفیت گیگابیتی است که امکان توزیع ارتباط فیبر میان چند مشترک را فراهم می‌کند.

در معماری آن، OLT در سمت اپراتور قرار دارد، Splitter سیگنال نوری را تقسیم می‌کند و ONT/ONU در سمت مشترک قرار می‌گیرد.

نکته مهم این است که GPON و FTTH یکی نیستند؛ FTTH محل رسیدن فیبر را مشخص می‌کند و GPON فناوری پیاده‌سازی شبکه است. همچنین ظرفیت اسمی GPON نباید با سرعت بسته اینترنت یک کاربر اشتباه گرفته شود.