مفاهیم پایه ترنسیورهای GPON SFP

GPON یکی از فناوری‌های کلیدی است که از طریق فیبر نوری اطلاعات را انتقال می‌دهد در شبکه‌های GPON، داده‌ها و اطلاعات از طریق یک شبکه فیبر نوری با سرعت‌ بسیار بالا انتقال می‌یابد، به طوری که امکان ارائه خدمات مختلفی از جمله اینترنت، تلفن و تلویزیون را فراهم می‌کند. در حقیقت GPON مخفف عبارت Gigabit Passive Optical Network  است و در شبکه‌های فیبر نوری (FTTx) مانند FTTH (Fiber To The Home) ،FTTC (Fiber To The Cabinet) ،FTTB (Fiber To The Building)  استفاده می‌شود. همانطور که می‌دانید FTTX یکی از روش‌های دسترسی به اینترنت است که جایگزین کابل‌های مسی شده است. چرا که کابل‌های فیبر نوری اطلاعات را از طریق نور انتقال می‌دهد و اثری از نویزهایی که در کابل‌های مسی بود دیده نمی‌شود.  

GPON از دو عنصر اصلی OLT (Optical Line Termination) و ONT (Optical Network Termination) یا ONU (Optical Network Unit) برای انتقال اطلاعات استفاده می‌کند. OLT و ONT/ONU از ماژول‌های فیبر نوری برای دستیابی به خدمات GPON سه‌گانه استفاده می‌کنند. این ماژول‌ها به عنوان ترنسیورهای GPON SFP شناخته می‌شوند.

ماژول GPON SFP و ماژول SFP هر دو، نوعی از ماژول‌های فیبر نوری هستند، اما برای کاربردها و فن‌آوری‌های مختلفی طراحی شده‌اند.

1. ماژول GPON SFP (Gigabit Passive Optical Network Small Form-Factor Pluggable):
• این ماژول‌ها برای شبکه‌های اپتیکال پسیو گیگابیت (GPON) استفاده می‌شوند.
• GPON  یک استاندارد برای فراهم کردن اتصالات اینترنتی با سرعت بالا به منازل و کسب‌وکارها از طریق فیبر نوری است.
• ماژول GPON SFP به عنوان رابط بین دستگاه مشترک و شبکه GPON عمل می‌کند.
• این ماژول‌ها معمولاً دارای پورت‌های مخصوصی برای اتصال به سیستم‌های GPON هستند.
  
  
2. ماژول SFP (Small Form-Factor Pluggable):
• این ماژول‌ها به عنوان رابط فیبر نوری برای انتقال داده‌ها در شبکه‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند.
• آن‌ها به عنوان یک رابط استاندارد برای انتقال داده‌ها بین دستگاه‌های شبکه مورد استفاده قرار می‌گیرند، از جمله روترها، سوئیچ‌ها، و دستگاه‌های سایر شبکه.
• ماژول SFP معمولاً در انواع مختلف و با سرعت‌ها و انواع مختلفی تولید می‌شوند، شامل SFP، SFP+، و SFP28 و غیره.

بنابراین، تفاوت اصلی بین این دو نوع ماژول در کاربردها و فن‌آوری‌هایی است که برای طراحی آنها استفاده می‌شود. در این مقاله سعی بر این شده تا یک معرفی جامع از ماژول‌های GPON SFP ارائه شود.

GPON SFP  چیست؟

GPON SFP یکی از انواع ترنسیورهایی است که در سیستم GPON مورد استفاده قرار می‌گیرد و از استاندارد ITU-T G.984.2  پشتیبانی می‌کند. این ماژول فیبر نوری به شکل (Bidirectional) BIDI است و دارای کانکتور SC، همچنین برای انتقال داده‌ها از کابل‌های فیبر نوری سینگل مود (SMF) استفاده می‌کند و Bidirectional به این معناست که می‌تواند اطلاعات و داده را همزمان در یک تار فیبر نوری ارسال و دریافت نماید. ماژول GPON SFP سیگنال‌های مختلف با طول موج‌های متفاوت را بین OLT مرکزی و ONT که در سوی کاربران نهایی قرار دارد ارسال و دریافت می‌کند. GPON SFP‌ها برای برقراری ارتباطات دو طرف از تکنولوژی Multiplexing (WDM) استفاده می‌کنند.

GPON SFP: کلاس +B یا +C

ترنسیورهای GPON SFP به دو دسته تقسیم می‌شوند:  GPON OLT SFPو GPON ONT SFP یا GPON ONU SFP و بسته به دستگاه‌هایی که در آن‌ها استفاده می‌شوند مورد استفاده قرار می‌گیرند. همچنین سه نوع Class B+ GPON SFP ،Class C+ GPON SFP  و Class C++ GPON SFP  وجود دارد. تفاوت‌های اصلی بین آن‌ها در توان ارسالی و حساسیت گیرنده است. جدول زیر میزان توان ارسالی و حساسیت گیرنده Class B+ GPON SFP و Class C+ GPON SFP را نشان می‌دهد.

با استفاده از ترنسیورهای GPON OLT SFP کلاس +B، کلاس +C یا کلاس ++C می‌توان به ترتیب تا 32 یا 64 ONT را پشتیبانی کرد و یک ترنسیور C+ OLT SFP می‌تواند با یک ترنسیور B+ ONT SFP استفاده شود، تا زمانی که loss budget ارتباطات مناسب باشد.

تفاوت GPON SFP و BiDi SFP

GPON SFP  متعلق به خانواده BiDi SFP است اما در برخی موارد با یکدیگر تفاوت‌هایی دارند که در ادامه به آن‌ها می‌پردازیم:

سیگنال انتقال (Signal Transmission Mode)

به طور معمول ترنسیورهای BiDi SFP در شبکه‌های اصلی و به صورت P2P استفاده می‌شوند. یعنی آن‌ها باید با جفت مناسب استفاده شوند برای درک بهتر این موضوع به مثال زیر توجه کنید:

اگر ماژول فیبر نوری تک کور GLC BX10U BIDI را انتخاب کرده باشید، باید بدانید که این ماژول داده‌ها را با طول موج  1310nm-TX ارسال و با طول موج 1550nm-RX  دریافت می نماید. و در سمت مقابل می بایست ماژول فیبر نوری GLC BX10D BIDI را قرار دهید زیرا ماژول BX10D BIDI این داده ها را با طول موج 1550nm-TX ارسال و با طول موج 1310nm-RX دریافت می‌نماید.

حالت انتقال GPON SFP نقطه به چند نقطه (P2MP) است. یک SFP GPON OLT در دفتر مرکزی با استفاده از تقسیم‌کننده‌های فیبر نوری با چندین SFP GPON ONU ارتباط برقرار می‌کند. به همین علت است که معمولاً زیرساخت GPON  را به شکل یک درخت می‌بینیم.

حالت سیگنال انتقال GPON SFP

فاصله انتقال (Transmission Distance)

فاصله انتقال داده در ماژول‎‌های فیبر نوری BIDI حدود 160 کیلومتر بر روی کابل فیبر نوری سینگل مود با طول موج‌های 1590nm/1510nm و 1510nm/1590nm است. فاصله انتقال ماژول فیبر نوری GPON OLT و ONT/ ONU SFP تقریبا 20 کیلومتر با طول موج‌های 1490nm/1310nm و 1310nm/1490nm و با استفاده از اسپلیتر در مسیر می‌باشد، اما اگر اسپلیتری در مسیر قرار ندهیم فاصله انتقال تا 80 کیلومتر هم افزایش می‌یابد.

ویژگی‌ GPON SFP

SFP GPON  به عنوان یک راه‌حل مطمئن و مقرون به صرفه برای مشتریان نهایی در نظر گرفته شده است. از طرفی تعداد دستگاه‌هایی که توسط ارائه‌دهنده خدمات اینترنت (ISP) باید فراهم شود هم کاهش می‌یابد. قبل از اینکه SFP GPON ONT عرضه و در شبکه‌های GPON استفاده شود، ارائه‌دهنده خدمات اینترنت (ISP) معمولاً حداقل یک مودم فیبر نوری (یک نوع ONT با پورت فیبر نوری) و یک روتر دسترسی IP را نصب می‌کند، و اگر خدمات IPTV نیاز باشد، ممکن است نیاز به یک دستگاه Set-Top-Box یا ضبط ویدیو نیز وجود داشته باشد. جداسازی دستگاه‌های مختلف بدون شک هزینه‌های سرویس‌های GPON را افزایش می‌دهد.

مودم فیبر نوری و پورت فیبر نوری

معمولاً ترنسیورهای SFP GPON از دو جز اصلی OLT و ONT/ONU در شبکه‌های نوری GPON برای ارسال و دریافت داده‌ها استفاده می‌کند. SFP‌های GPON به سه کلاس +B+،C و ++C تقسیم می‌شوند و اصلی‌ترین تفاوت‌ آن‌ها در قدرت انتقال Tx و حساسیت Rx آن‌هاست. این ماژول‌ها اجرای سرویس‌های GPON را ساده‌تر می‌کند.