GPON Nedir? Nasıl Çalışır?

GPON Nedir? Nasıl Çalışır?​

GPON; bir core fiber optik kablo (GPON kablosu) üzerinden noktadan çoklu noktaya mimarisiyle çalışan, yüksek bant genişliğine sahip, yönetilebilir ve düşük maliyetli bir network sistemidir.

GPON aslında Passive optical network (PON) yada FTTX sistemlerin günümüzdeki en popüler olan ve 2.5 gigabit Downlink,1.25 Uplink çalışan versiyonudur.merkezde bulunan OLT (optical line terminal) üzerinden çıkan bir core optik data sinyali,passive optical splitterler (fiber optik bölücüler) ile çoklanarak uçta bulunan ONT/ONU (Fiber optik kablo üzerinden çalışan bir modem gibi düşünebilirsiniz) terminallere ulaşır.Bunun anlamı bir core olarak yola çıkan optik sinyal 1/2’den 1/64’e hatta 1/128’e(sadece Gpon için geçerli) kadar 2’nin katları olarak bölünebilir.Bu splitterler basit bir prizma mantığında çalışır yani besleme kaynağına ihtiyaç duymazlar.İşin enteresan tarafı bölünme sayısı ne kadar olursa olsun uçlardaki terminallerin bant genişliğinde bir azalma söz konusu değildir

Nerelerde Kullanılır?​

GPON denince akla ilk internet sağlayıcı (ISP) firmaları WAN networkler gelse de GPON günümüzde yerel ağ (LAN) kullanımı için de cazip hale gelmiştir.Son dönemlerde Oteller,Hastaneler,AVM’ler,Okullar,Kamu binaları,iş merkezleri,fabrikalar vb.yerler kendi yerel ağlarında GPON sistemler tercih ederek data,kablosuz ağ,telefon,IP kamera ve DIGITAL SMATV (Otel yada Hastanelerde kullanılan HD HEADEND TV SİSTEMİ)yayınları gibi tüm ihtiyaçlarını bir core fiber üzerinden çok yüksek bant genişliği ve çok daha düşük maliyetlerle karşılamaktadır.

GPON ve klasik etherneti karşılaştırdığımız yazımıza buradan erişebilirsiniz

Gpon sistemlerin bildiğimiz yerel networklere (LAN) göre avantajları nelerdir?
GPON ve klasik ethernet karşılaştırması yaptığımız yazımıza buradan erişebilirsiniz
GPON un sağladığı artılara geçmeden önce, diğer bağlantı türlerine göre hangi durumlarda daha avantajlı olduğunu açıklamamız gerekir.Gpon’u avantajlı kılan 5 anahtar unsur vardır.

* Dağıtım noktasının fazla sayıda olması
Gpon noktadan çoklu noktaya dağıtım mimarisine sahiptir.Dağıtımı pasif bileşenler kullanarak ekonomik bir şekilde yapar.Dağıtım noktası ne kadar artarsa GPON kullanımı maliyet ve sisteme avantajı da o ölçüde artar.Dağıtım noktalarına örnek olarak birbirinden bağımsız çalışma alanları olan ofis, otel, hastane odaları verilebilir.

*Yüksek bant genişliği ihtiyacı ve yönetilebilirlik
Networkünüzde çok sayıda kullanıcı varsa,bu 100’lerce PC,IP telefon,IP güvenlik kamerası,Wi-Fi vb.sistemler demektir.Bütün bu sistemlerin networkde güvenli ve sorunsuz bir şekilde taşınması sırasında, yönetim ve yüksek bant genişliği ihtiyacı doğar.GPON kullandığı kapsülleme tekniği ve sağladığı yüksek bant genişliği sayesinde oldukça verimli bir akış sağlar.Bu özelliği GPON’u bakır kullanılarak inşa edilmiş networklerden ayırır.

*Network kablo mesafesi
GPON’da fiber optik kablo kullanıldığı için yerel ağlar (LAN) için mesafe problemi de yoktur.Kablo mesafesi ne kadar artarsa GPON’un diğer bağlantı türlerine göre sistem ve maliyet avantajı da o kadar artar.

*Data+Telefon+HD TV yayınları (Triple-Play) aynı networkde bulunması
Triple -Play; data,telefon ile bir RF sinyalin (Dijital yada analog tv yayınları,(QAM) HD otel headend tv sistemleri ) aynı fiber optik kablo üzerinden birlikte verilmesidir.Bu yöntem telefon ve tv yayınları için ayrıca kablolama yapılmaması anlamına gelir.Ayrıca tv sistemi için kullanılan aktif yükselticilere de gerek yoktur.GPON Bu özellikleri sayesinde Triple-Play metodu ile büyük avantajlar sağlar.

*Zorlu Ortam Şartları
GPON’da fiber optik kablo kullanılır.Ayrıca sahada dağıtım için kullanılan fiber optik bölücüler pasif olarak yani enerjiye ihtiyaç duymadan çalışırlar.Bu özellikleri sayesinde GPON sistemler; sıcaklık,mesafe ve elektromanyetik dalgalar gibi zorlu saha şartlarından etkilenmez.Bu tip zorlu şartlar GPON’u bakır kullanarak inşa edilmiş networklerden ayırır.

Bütün bunlar göz önüne alındığında GPON; Çok sayıda noktaya sahip ofis,otel,hastane,fabrika,AVM,kamu binaları,iş merkezleri gibi daha birçok birim için oldukça avantajlıdır.

Şimdi GPON sistemlerin gerçek avantajlarına geçelim.

Aşağıda GPON Pasif optik dağıtım kutusu ve GPON OLT görünmektedir.




GPON’un Avantajları Nelerdir?
* Kurulum maliyetleri düşüktür,daha az kablo ve fiziksel eleman gereklidir
Bilinenin aksine GPON fiber optik kablolar bakır kablolardan (CAT6) daha düşük maliyete sahiptirler.GPON kablo fiyatlarına buradan bir göz atabilirsiniz.GPON,bakır ve aktif fiber dağıtım ağlarındaki fiziksel ethernet switchlere ihtiyaç duymaz. Dağılım basit ve ekonomik splitterler ile yapılır. Fiziksel anahtarlara gerek olmaması ve tek bir fiber birçok farklı sinyale ayrılabildiğinden, ağda daha az fiber optik kablo ve daha az sonlandırma işlemi yapılır. Bir GPON networkü inşası bakır kullanılarak oluşturulan ağlara göre düşük maliyetli ve daha hızlıdır.Tipik bir GPON’un kablolaması ve ayırıcıları bakır erişim hatlarından yaklaşık olarak % 4ArnkyH51JRD2r6QNhraoYfZJ5vrwQh3dczAM6WnRm5P64CgwwDzXoffBJT7nNm1tVfDLn6UtNC7vbs39vQD6x7EU1CLaSYmetodu syesinde ayrı ayrı 3 kablolama değil sadece 1 fiber optik kablolama yapılması yeterlidir.

* Daha düşük bakım maliyeti gerektirir
Düşük sayıda aktif fiziksel ekipmana sahip olmak, ağın fiziksel ekipman arızasına daha az duyarlı olduğu anlamına gelir.Ayrıca daha az fiziksel ekipman bakımı gerekir.Tamamen pasif bileşenlere dayanan bir ağda, yanlış gidebilecek daha az şey vardır.Pasif bileşenler enerjiye ihtiyaç duymaz,sıklıkla bozulmaz yada ortam sıcaklığından etkilenmezler.Bu sayede bakım maliyetleri düşer.

Örneğin sahada veya kat aralarında sürekli sorun çıkaran ethernet switchler yada tv sistemlerinde kullanılan sinyal yükselticiler Gpon ağlarda yer almazlar.

* Çok yüksek bant genişliği sağlar
GPON daha yüksek bant genişliği sunumu sağlar.2,4 Gbps downlink ve 1,2 Gbps uplink kapasitesine sahiptir. Verileri iletmek için büyük, değişken uzunluklu paketler kullanır.Ses ve video trafiği için yüksek kalite sağlamak üzere çerçeve bölümlemeler kullanır.Bu artılar sayesinde orta ve büyük ölçekli networklerde farklı fiziksel ağlara ihtiyaç duyulmaz.Veri, Wi-Fi,Ip telefonlar (Voip),IP kameralar (CCTV) ve IP tv gibi tüm ihtiyaçlarınızı tek bir GPON networkü ile karşılayabilirsiniz.

Hatta aynı ağ üzerinde SMATV (QAM) HD Digital otel tv sistemlerini bile Triple-Play (Data+Telefon+Tv yayınları bir arada) metodunu kullanarak iletebilirsiniz.Üstelik bant genişliğinde herhangi bir kayıp olmadan. Gpon Triple-Play sistemlerde farklı dalga boyları (Wavelength) kullanılır.

* Çevre dostudur enerji tüketimi düşüktür ve daha az yer kaplar
Sahada yüksek enerji gereksinimi olan ethernet switch, CATV sinyal güçlendiriciler gibi aktif elemanlara ve bunları soğutmak için kullanılan klimalara ihtiyaç duyulmaması ve veriyi ışık olarak iletmesi %50’lere varan enerji tasarrufu sağlanması anlamına gelir.GPON sahada pasif dağıtım elemanları kullandığı için extra sunucu odaları yada rack kabinetlere ihtiyaç duymaz.Bu sayede ciddi yer kazançları sağlar.Ayrıca GPON mimarisinde noktadan çok noktaya ve tek bir core fiber kablo kullanıldığı için kablo yoğunluğu düşüktür.Dağınık sistem odaları,koridor ve şaftlarda yoğun kablo öbekleri GPON sistemlerde görülmez.

* Geleceğe yönelik verimli bir yatırımdır
Günden güne artan yüksek bant genişliği ihtiyacı ve bakır kabloların bant genişliği anlamında limitlerinin sonuna gelmesi günümüzde fiber optik kablolara yönelimi kaçınılmaz hale getirdi.GPON bugünü olduğu kadar altyapı anlamıda geleceği de garanti eder.Yani altyapınız (fiber optik kablolar,splitterler vs.)gelecekte kullanılması muhtemel pon sistemlerine uyumludur.Hatta günümüzde bile standartlaşmış olan 10 Gbps,40 Gbps gibi PON versiyonları vardır

.Ayrıca bakır kablolar fiziksel anlamda ortalama 15-20 yıllık bir ömre sahipken fiber optik kabloların ömrü ise neredeyse 50 yıla kadar uzanır.

”Bu çok uzun bir süre.Bu kadar uzun bir zamanda zaten farklı teknolojiler çıkar hatta tüm sistemler kablosuz bile olabilir”
diye düşünebilirsiniz.Şöyle cevaplamaya çalışalım.Fiber optik kabloların teorik olarak bant genişliği yada hız limitleri yoktur.Bu limitleri uçlardaki aygıtlar belirler.Yani gelecekte kullanılması muhtemel network aygıtları fiber optik kablonun taşıyabileceği hız limitlerini aşamaz.Diyelim ki aştı teorik olarak zaten sizin yerel ağınızda o kadar hıza ihtiyacınız olmaz.Günümüzde bile fiber optik veri hızları terrabit seviyelerine ulaşmıştır.

2019 yılında kırılan fiber optik veri iletim rekoru için (POPULAR SCIENCE Dergi makalesi) tıklayın!

Ayrıca kablolu networkler ile kablosuz networkler arasındaki tek fark hız değildir.Network bilgi güvenliği günümüzde ve gelecekte en önemli konulardan biridir. .Kablolu ağlar fiziksel olarak kapalı devredir. internet erişimi kapatıldığında hiç kimse dışarıdan yerel networke erişemez! Bu, fiber optik kablo yada başka kablo çeşitleri gelecekte var olmayı sürdürecektir anlamına gelmektedir.

* Yönetimi oldukça kolaydır
GPON’un tasarım özelliklerinden biri de network yönetimi ve sorun giderme kolaylığıdır. Merkezden uçta bulunan ONU/ONT ler yönetilebilir.Örnek olarak ağınızı farklı VLAN’ lere bölebilir ONU/,ONT’lere farklı bant genişliği limitleri ve öncelikler (QOS) verebilir hatta çalışma sıcaklıklarını dahi takip edebilebilirsiniz.Pasif bileşenlerin sayısı nedeniyle, aktif bir ethernet ağına kıyasla çok daha az sorun çıkar ve çözümü kolaydır. Ayrıca az sayıda saha teknisyeni desteği ile yüksek hacimli hareketler, değişiklikler ve eklemeler yapılabilir.

* Network bilgi güvenliği ve fiziksel güvenlik üst düzeydedir
Gpon’da veri şifreli (encrypted) olarak iletilir.Bu sayede ağda güvenlik en yüksek düzeydedir.Ayrıca fiber optik networklerin bir avantajıda sistemdeki tüm uç noktaların birbirlerinden elektriksel anlamda izole olmasıdır.Uç noktalarda oluşabilecek elektriksel sorunlar, GPON fiber optik sistemlerde sadece sorunlu uç nokta ile sınırlı kalır.Diğer noktalar ile elektriksel bir bağlantı olmadığı için sorun başka noktaları etkileyemez.

Örnek vermek gerekirse yıldırım düşmesi sonucu oluşabilecek ciddi hasarlardan sadece bir yada birkaç nokta etkilenir sistemin tamamı korunmuş olur.Ayrıca SMATV (QAM) HD otel tv sistemlerinde kuaksiyel kablo (anten kablosu) kullanımlarında herhangi bir noktada yaşanan parazit sorununun diğer noktaları etkilemesine GPON fiber optik sistemlerde rastlanmaz.

* Oldukça uzun veri mesafesi
GPON mimarisinde kullanılan kablo single mode ve bir core fiber optik kablodur.Hiçbir sinyal güçlendirici kullanmadan 20 kilometreye kadar veri iletebilir.Ayrıca fiber optik kablolar bakır kablolar gibi elektromanyetik dalgalar ve sıcaklık vb. ortam şartlarından etkilenmezler.Bakır kablo ise tipik olarak 100 metre mesafe ile sınırlıdır.

* %100 Wi-Fi kapsama alanı
Burada bir parantezde Wi-Fi için açmak gerekir.GPON networklerde uçlarda ONT/ONU terminaller bulunur.Bu terminaller birçok özelliklerinin yanında ayrıca access point (kablosuz ağ tekrarlayıcı,güçlendici) özelliğine sahiptir.Bu durum her uç noktanın %100 kablosuz ağ çekim kalitesine sahip olması anlamına gelir.Ayrıca kişilere yada odalara özel yönetilebilir,belli limitler atanabilen ve daha güvenli Wi-Fi demektir.GPON networklerde diğer sistemlerde yaşanan bir odada yüksek diğer odalarda düşük Wi-Fi çekim kalitesi sorunlarına rastlanmaz.Her lokasyon tam çekim kalitesine sahiptir.

* GPON Triple-Play Özelliği (Data+Telefon+HD tv yayınları bir arada)
En son değindiğimiz ama belkide GPON’un en önemli özelliği olan Triple-Play metodunu açıklamaya çalışalım.Triple-Play,data,telefon ve televizyon yayınlarının tek bir fiber core üzerinden iletilmesidir.Sadece bu özelliği bile ekstra kablolama ve işçilik maliyeti açısından sağladığı müthiş avantaj ile yeterlidir.Ama bununlada kalmayıp başka avantajlara da sahiptir.

”IP tv ve IP telefonlar halihazırda sıradan networklerde (cat6) kullanılarak inşa edilmiş) çalışabilmekte.Bu sistemin nesi avantajlı?Diye düşünebilirsiniz. Şöyle açıklayalım;

Triple-Play metodu ile kastedilen aslında IP telefon yada IP Tv değildir.IP Tv ve IP telefonlar network tabanlı oldukları için GPON yada bakır kullanılarak inşa edilen networklerde halihazırda zaten çalışmaktadırlar.Triple-Play ile tv yayınlarından kastedilen IP tv ye ek olarak SMATV (QAM) gibi HD dijital otel tv yayınlarıdır.Eğer bakır kullanılan bir sisteme sahipseniz,tv sistemi için de ayrıca kablolama yapmanız gerekir.Bu sistemlerde RG6 (anten kablosu) kullanılır.Ayrıca mesafeler arttıkça sinyaller düştüğü için belli noktalarda aktif sinyal güçlendiriciler (RF amplifikatör) kullanılması gerekir.

GPON sistemlerde SMATV (QAM dijital HD otel tv yayınları) için ekstra kablolama ve siyal güçlendiricilere gerek duyulmaz.Tüm sistemler (Data+Telefon+Tv yayınları) sadece 1 core (Lif) fiber optik kablo üzerinden çalışır. Ayrıca SMATV (QAM) otel tv sistemleri, IP tv sistemlerine göre çok daha düşük maliyetli sistemlerdir.HD tv yayınları için pahalı smart özellikli televizyonlara yada uydu alıcılara (receiver) ihtiyaç yoktur. Televizyonun tuner (anten soketi) girişi üzerinden çalışırlar.Bu sayede uzaktan kumanda karmaşası da olmaz.Televizyon kumandası tek başına yeterlidir.

*Otel Tv Sistemleri
Burada bir küçük parantezde otel tv sistemleri için açılması gerekir.Günümüzde en popüler Dijital tv headend sistemi versiyonu QAM (DVB-C) sistemleridir.Gpon Triple-Play metodu ile yüzlerce HD televizyon yayını,telefon ve data ile beraber tek bir fiber optik kablo üzerinden sorunsuz bir şekilde televizyonlara ulaştırılır

Telefondan kastedilen ise IP bir telefon santrali (IP PBX) kullanıp analog yada IP masüstü telefon kullanabilmektir.Ip santraller düşük maliyetlerinin yanı sıra çok fazla özelliğe sahiptir.Günümüzde analog telefon santralleri artık kullanılmamaktadır.Fakat Ip telefonlar için malesef düşük maliyetten söz edilemez.GPON, IP santral üzerinden düşük fiyatlı analog masaüstü telefon kullanım özelliğiyle kullanıcılarına büyük avantaj sağlar.Ayrıca ister IP, ister analog yada her ikisi birlikte kullanım imkanı da sunar.

* GPON Örnek Sistemler
200 odalı orta büyüklükte bir otel düşünün.Her oda için tv yayınları,telefon ,Wi-Fi ve data hizmeti sunulması gerekmektedir.
Bu hizmetleri bakır kullanarak (CAT6,RG6) neredeyse herbiri ayrı ayrı olacak şekilde kablolama yaparak ulaştırmanız gerekir.Kablolama ayrı bir maliyet,işçilik ayrı bir maliyet,sahada kullanılan aktif bileşenler (Ethernet switch,access point ve RF sinyal yükselticiler) ayrı bir maliyet hatta bu bileşenlerin sistem çalışırken kullandığı enerji bile ayrı bir maliyet yükü oluşturur.

GPON ise tek bir fiber ile tüm bu sistemlerin iletilmesini sağlar.Sahada yada koridorlarda aktif bileşenler yoktur.Pasif, yani enerji ihtiyacı olmayan ekonomik bileşenler kullanır.Üstelik çok daha yüksek bant genişliği sağlayarak.Ayrıca GPON Triple-PLay hibrit olarak çalışır.İster analog telefon kullanın ister IP. İster QAM otel tv sistemleri kullanın ister IP otel tv sistemleri hatta isterseniz hepsini bir arada.Basit bir hesap Triple-Play GPON networklerin maliyet avantajlarını hesaplamak için yeterlidir.

Aşağıda Triple-Play bir GPON ONT görünmektedir


Burada akıllara bir kaç önemli soru geliyor.

GPON’da Analog bir telefon IP santralde nasıl çalışıyor?
Uçlarda bulunan ONT’lerin içinde gömülü SIP clientler var bir nevi kendisine gelen SIP veriyi analog telefon sinyaline dönüştürüyor.

Nasıl oluyorda GPON aynı core üzerinden data gönderimi ve alımı (Tx-Rx) hatta 3.bir veri gönderimi yapılıyor?(Şunu biliyoruz ki aktif fiber optik sistemler 2 core üzerinden çalışıyor yani Tx ve Rx için farklı core’lar kullanılıyor.)
Nasıl ki elektrik sinyallerinin farklı frekansları varsa ışığında farklı dalga boyları vardır.Bir nevi frekans da denilebilir.GPON farklı dalga boylarını kullanarak aynı fiber optik kablo üzerinden karşılıklı veri transferi yapar ve bu veriler birbirlerine karışmaz.Hatta 3. Bir dalga boyunu kullanarak bir RF sinyali olan ve televizyonların tuner kısmıdan alınan tv yayınlarını iletebilir.Triple-play denen bu yöntem sayesinde SMATV DVB-C ,QAM,DVB-T gibi dijital ve HD tv yayınları data ile beraber tek bir fiber core üzerinden hiçbir sinyal yükseltici kullanılmadan çok daha düşük maliyetlerle kilometrelerce öteye iletilebilir.Bunu yaparken veri için kullanılan bant genişliğini kullanmaz ayrı bir dalga boyu ayrı bir bant genişliği demektir.

Nasıl oluyorda 1 core fiber splitterler ile bölünse bile bant genişilği uç noktalarda aynı kalıyor?
Fiber optik kabloların bant genişiliği her iki uç noktadaki aktif elemanların hızlarıyla sınırlıdır.Teorik olarak fiber optik kabloların bant genişliğinde sınır yoktur.Bakır kablo gibi sınırlı bir bant genişliğine sahip değildirler.Hatta 40 Gbps pon versiyonları dahi günümüzde standartlaşmıştır.OLT herbir ONT ile ayrı ayrı haberleşir bu yüzden bant genişliğinde azalma olmaz.

Günümüzde en yaygın olarak GPON kullanılsa da,daha az popüler olan kardeş bir versiyonuda vardır.
GPON (Gigabit Passive optical Network)

EPON yada güncel versiyonu olan GEPON (Gigabit Ethernet Passive Optical Network)

Altyapıları aynı olsada çalışma prensipleri birbirlerinden farklıdır.En büyük fark bant genişliğidir.

GPON 2.5Gbit(Downlink) 1.25Gbit(Uplink)

GEPON 1.25Gbit(Downlink) 1.25Gbit(Uplink)

Özetle GEPON ve GPON’un kendi avantajları ve dezavantajları vardır. GPON, performans olarak GEPON’dan daha iyidir. Ancak GEPON zaman maliyet avantajına sahiptir. GPON, yüksek bant genişliği, çoklu hizmet, QoS ve güvenlik gereksinimleri açısından daha hassas ve karmaşık ağlar için uygun olacaktır. Maliyete duyarlı, QoS, güvenlik, nispeten daha küçük ağlarda GEPON tercih edilebilir.


GPON Otel Çözümleri
Oteller,Tatil köyleri ve Bungalov evler gibi çok odalı mekanlar, GPON için en avantajlı yerlerdir.Her oda için ihtiyaç duydukları Data,Wi-Fi,Telefon,HD Otel merkezi tv sistemleri (QAM),geniş alanlara yayılmış olmaları,otel genelindeki IP kamera (CCTV),kartlı geçiş,seslendirme gibi sistemler GPON’U günümüzde oteller için oldukça popüler hale getimiştir.

GPON Hastane Çözümleri
Hastaneler,GPON’un en avantajlı olduğu yerlerden biridir.Yüksek bant genişliği ihtiyacı,Telefon,Wi-Fi,hasta odaları için HD Tv yayınları (QAM),IP kameralar (CCTV), kartlı geçiş sistemleri,hemşire çağrı sistemi gibi network tabanlı sistemler GPON kullanımını günümüzde kaçınılmaz hale getirmiştir.

Eğitim kurumları,Kamu binaları,İş merkezleri,Alışveriş merkezleri,Plazalar,Sanayi bölgeleri,Endüstriyel tesisler,fabrikalar orta ve büyük ölçekli işletmeler GPON’un avantajlı olduğu diğer yerlerdir.

NRL Teknoloji olarak deneyimli kadromuzla; merkezi otel tv ,IP kamera,VOIP telefon,Wi-Fi gibi tüm zayıf akım sistemlerini GPON altyapı kullanarak toplam çözümler sunmaktayız.