شبکه فیبرنوری پسیو EPON و GPON

EPON و GPON نسخه های رایج شبکه های نوری پسیو (PON) هستند. این شبکه های کوتاه برد از کابل فیبر نوری برای دسترسی به اینترنت ، پروتکل صدا از طریق اینترنت (VOIP) و ارائه خدمات تلویزیون دیجیتال در مناطق شهری استفاده می شوند.

شبکه فیبرنوری پسیو

PON یک شبکه فیبرنوری پسیو است که فقط از فیبر و اجزای غیرفعال مانند تقسیم کننده ها و جمع کننده ها استفاده می کند تا اجزای فعال مانند تقویت کننده ها، تکرار کننده ها یا مدارهای شکل دهنده. در شبکه هایی که از اجزای غیرفعال استفاده می شود هزینه ها به مقدار قابل توجهی کمتر از (٦٢ مایل) را پوشش دهد ، یک PON معمولاً به کابل های فیبر تا 20 کیلومتر (12 مایل) محدود می شود. PON ها را شبکه های فیبر به خانه (FTTH) نیز می نامند.

اصطلاح FTTx به صورت کلی برای نشان دادن کابل های فیبر نوری به سمت مکان های مختلف به کار برده می شود. درFTTH ، حرف H برای خانه است. همچنین ممکن است گاهی به جای FTTH ازFTTP  یا فیبر به محل استفاده شود. مورد دیگر FTTB برای فیبر به ساختمان است. در نمونه های دیگر، فیبر تا محل کشیده نمیشود. در عوض، از  node های موقت در مجاورت محل استفاده می شود.

نمونه های این مورد (فیبر به کابینت  های مخابرات در سطح شهر)FTTC و (فیبر به توزیع‌کننده‌ها (Active node))FTTN هستند.

شبکه های FTTC و FTTN ممکن است از سیم مسی تلفن (copper telephone line) و سیم بهم تابیده بدون محافظ (unshielded twisted-pair) برای افزایش خدمات با هزینه کمتر استفاده کنند. در این حالت با استفاده از تکنولوژی هایی نظیر ADSL از کافوی نوری داده با سرعت بالا به مشترک نهایی رسانده می شود.

GPON

در طول سالها ، استانداردهای مختلف PON توسعه یافته است. در اواخر دهه ١٩٩٠، اتحادیه بین المللی مخابرات (ITU: International Telecommunications Union) استاندارد APON را ایجاد کرد که از حالت انتقال ناهمزمان (ATM) برای انتقال بسته های اطلاعاتی در مسافت های طولانی استفاده می کرد.

از آنجا که دیگر از دستگاه های خودپرداز استفاده نمی شود ، نسخه جدیدتری به نام BPON ایجاد شد. این استاندارد که به عنوان ITU-T G.983 تعیین شده است و نرخ دریافت آن ٦٢٢ مگابیت بر ثانیه و نرخ ارسال آن ١٥٥ مگابیت بر ثانیه است.

در حالی که BPON ممکن است هنوز در برخی از سیستم ها استفاده شود ، اکثر شبکه های فعلی از GPON یا Gigabit PON استفاده می کنند. استاندارد آن‌ ITU-T G.984 است. نرخ دریافت آن ٢.٤٨٨ گیگابیت بر ثانیه و نرخ ارسال آن ١.٢٤٤  گیگابیت بر ثانیه است.

GPON از مالتی پلکس کردن بر اساس تفکیک طول موج (WDM) استفاده می کند ، بنابراین یک فیبر واحد می تواند برای دریافت و ارسال داده استفاده شود. یک لیزر با طول موج ١٤٩٠ نانومتر اطلاعات دریافتی را منتقل می کند. در حالی که اطلاعات ارسالی در طول موج ١٣١٠ نانومتر منتقل می شوند.

در حالی که هر ONU نرخ دریافت ٢.٤٨٨ گیگابیت بر ثانیه است، GPON از یک فرمت دسترسی چندگانه بخش زمانی (TDMA) برای اختصاص یک بازه زمانی خاص به هر کاربر استفاده می کند. این تکنولوژی پهنای باند را تقسیم می کند بنابراین هر کاربر بسته به نحوه تخصیص ارائه دهنده خدمات ، کسری از آن همانند ١٠٠ مگابیت بر ثانیه دریافت می کند.

نرخ ارسال کمتر از حداکثر است زیرا با سایر ONU ها در یک طرح TDMA به اشتراک گذاشته می شود. OLT فاصله و تاخیر زمانی هر مشترک را تعیین می کند. سپس نرم افزار راهی برای اختصاص زمان بندی به داده های ارسالی برای هر کاربر فراهم می کند.

معمولا فیبر بصورت ١:٣٢ یا ١:٦٤ تقسیم میشود. این بدان معناست که هر فیبر می تواند تا ٣٢ یا ٦٤ مشترک را خدمات دهد. نسبت تقسیم تا ١:١٢٨ در برخی از سیستم ها امکان پذیر است.

آخرین نسخه GPON یک نسخه ١٠ گیگابیتی به نام XGPON یا G-PON10 است. وقتی تقاضا برای خدمات ویدئویی و تلویزیونی (OTT) افزایش یافت، نیاز به افزایش نرخ خطوط برای مدیریت داده های عظیم ویدئوهای با کیفیت بالا افزایش می یابد. به همین منظور از XGPON استفاده می شود . استاندارد آن ITU G.987 است.

حداکثر نرخ XGPON ، ١٠ گیگابیت بر ثانیه نرخ دریافت و ٢.٥ گیگابیت بر ثانیه نرخ ارسال است. طول موج های مختلفWDM ، ١٥٧٧ نانومتر نرخ دریافت و ١٢٧٠ نانومتر نرخ ارسال استفاده می شود. این اجازه می دهد تا سرویس ١٠ گیگابیت بر ثانیه بر روی همان فیبر با GPON استاندارد همزیستی کند. تقسیم نوری ١:١٢٨ است و قالب بندی داده ها همان GPON است. حداکثر برد هنوز ٢٠ کیلومتر است. XGPON  هنوز بطور گسترده پیاده سازی نشده است ولی یک راه بروزرسانی عالی برای سرویس دهندگان و مشتریان محسوب می شود.

اکثر PON ها به این شکل پیکربندی شده اند. تعداد تقسیم کننده ها و سطوح تقسیم متفاوت است. نسبتهای تقسیم معمولاً ١:٣٢ یا ١:٦٤ است اما می تواند بیشتر باشد.

EPON

موسسه مهندسان برق و الکترونیک (IEEE) استاندارد جدیدتر PON را توسعه داد.

بر اساس استاندارد ٨٠٢.٣ اترنت ، EPON 802.3ah یک شبکه منفعل مشابه را با برد حداکثر ٢٠ کیلومتر مشخص می کند. از WDM با فرکانس های نوری مشابه GPON و TDMA استفاده می کند.  نرخ خالص انتقال اطلاعات در این نوع تکنولوژی  ١.٢٥Gbits/s است. گاهی اوقات می شنوید که شبکه با نام Gigabit Ethernet PON یا GEPON شناخته می شود.

EPON با سایر استانداردهای اترنت کاملاً سازگار است ، بنابراین هنگام اتصال به شبکه های مبتنی بر اترنت در هر دو طرف ، هیچ تبدیل یا فشرده سازی لازم نیست. همان فریم اترنت با بار حداکثر تا ١٥١٨ بایت استفاده می شود. EPON از روش دسترسی CSMA/CD که در نسخه های دیگر اترنت استفاده می شود ، استفاده نمی کند. از آنجایی که اترنت فناوری اصلی شبکه است که در شبکه های محلی (LAN) و در حال حاضر در شبکه های شهری (MANs) استفاده می شود، نیازی به تبدیل پروتکل نیست.

تفاوت شبکه فیبرنوری پسیو EPON و GPON

١. در ساختار GPON پهنای باندی بین ١.٢٥ الی ٢.٥ گیگابایت در ثانیه ارائه می دهند. این در حالی است EPON پهنای باندی در حدود ١ گیگابایت در ثانیه را ارائه می دهد.

٢. ساختار GPON بر اساس یک ساختار نقطه به نقطه ایجاد شده است این در حالی است که از EPON به صورت غیرمستقیم برای استفاده از اترنت به کار برده می شود. ساختار EPON کاملاً با اساس استاندارد های اترنت سازگار است. در نتیجه در هنگام اتصال به شبکه های مبتنی بر اترنت در هر دو طرف نیازی به تبدیل نیست.

٣. در شبکه های GPON فرآیند تقسیم تعداد واحدهای شبکه های نوری یا همان ONU بر اساس یک ترمینال  OLT در حد ١٢٨ عدد است. این در حالی است که در ساختار EPON محدودیت در تعداد ONU ها به مقدار ٣٢ یا ٦٤ عدد می باشد.

٤. فرآیند رمز نگاری در سیستم GPON عموماً روی ساختار پایین دستی یا همان Downstream انجام می شود. این در حالی است که در ساختار EPON فرایند رمز نگاری هم در دریافت و هم ارسال اطلاعات انجام می شود.

٥. در حال حاضر، هزینه تجهیزات EPON تقریباً برابر با ۱۰ درصد از هزینه‌های تجهیزات GPON می‌باشد و تجهیزات EPON به سرعت در حال تبدیل شدن به هزینه رقابتی با VDSL می‌باشند.

نتیجه گیری: 

شرکت های مخابراتی از PON ها استفاده می کنند تا خدمات سه گانه شامل تلویزیون، تلفن VOIP و اینترنت را به مشترکین سرویس دهی کنند. فایده ی آن سرعت های داده بالاتر است که برای توزیع ویدئو و دیگر خدمات اینترنتی ضروری می باشد. هزینه پایین قطعات پسیو به معنی سیستم های ساده تر با اجزای کمتر برای تعمیر یا نگهداری می باشد. عیب اصلی آن کوتاه بودن برد آن بوده که عموماً بیش از ۲۰ کیلومتر نیست.  شبکه های فیبرنوری پسیو PON در حال کسب محبوبیت بیشتر می باشند زیرا خدمات اینترنت پر سرعت و ویدئو رو به افزایش هستند. GPON در ایالات متحده رایج تر است ، مانند سیستم Verizon’s Foist. سیستم های EPON بیشتر در آسیا و اروپا رایج است. در عملکرد، GPON از EPON برتر است و در هزینه ها پایین تر از EPON است. به تعبیری خاص ، به نظر می رسد GPON برای مشتریانی که نیاز بیشتری به پهنای باند، خدمات، QoS، امنیت و ATM دارند، مناسب تر است.