تعریف و تفاوت شبکه های GPON و EPON در FTTX

تعریف و تفاوت شبکه های GPON و EPON در FTTX

استانداردهای GPON و EPON برمبنای PON(Passive optical Network)  معرفی شده اند این دسته از شبکه برای ارائه سرویس های اینترنت و VOIP و تلویزیون دیجیتال در بردهای کوتاه شهری طراحی شده اند. از جمله دیگر کاربردهای این شبکه ها به عنوان بستر زیرساختی برای شبکه های موبایل سلولی ، WIFI Hotspot و زیر ساخت ارتباطی آنتن های توزیع شده (DAS) نیز می توان نام برد. تفاوت مهم و اساسی بین EPON و GPON در پروتکل مورد استفاده و پهنای باند دانلود و آپلود خلاصه می شود. 
PON یک شبکه مبتنی بر فیبر نوری و با استفاده از المانهای پسیو شامل اسپلیتر و امپلی فایر و ریپیتر و غیره می باشد که در کل هزینه پیاده سازی آن در مقایسه با شبکه های مبتنی بر تجهیزات اکتیو فوق العاده کمتر و در عوض از لحاظ رنج قابل پوشش دارای رنج کوتاهتر و توان سیگنال کمتری می باشد. در حالی که در یک شبکه AON(Active Optical Network) برد قابل ارایه 100 کیلومتر می باشد در PON این عدد معادل 20 کیلومتر خواهد بود. از PON بعضا به عنوان FTTX نیز یاد می شود. در زیر اطلاعات برخی از تجهیزات مربوط به شبکه FTTH بابرند هوواوی از محصولات این شرکت قابل دسترسی می باشد
مودم GPON HG8245H
مودم GPON HG8546M
OLT MA5608T
پاورمترPON power meter 
میکروداکت Microduct Afripipe
واژه FTTX که مخفف Fiber To The X می باشد در کاربردهای مختلف مورد استفاده به جای X  از حروف مختلفی استفاده می گردد. در واقع  منظور از FTTH ، Fiber to the Home و در FTTB منظور از B (Building)،  در FTTC منظور از C (Curb) و یا در حقیقت باکس های مخابراتی در محله ها و خیابان ها می باشد که در آن فیبر به یک کافوی نوری منتقل و برای سرویس دهی به مشترک نهایی از کابلهای زوجی به هم تابیده مسی استفاده می شود، که بتوان هزینه نهایی سرویس دهی به مشترک را کمتر نمود. در این حالت با استفاده از تکنولوژی هایی نظیر ADSL از کافوی نوری داده با سرعت بالا به مشترک نهایی رسانده می شود.
به طور کلی PON  یک شبکه Point to Multipoint می باشد که سرویسهایی نظیر اینترنت و یا تلویزیون به 16 تا 128 مشترک بر روی یک تار فیبر توسط تجهیز اکتیوی با نام OLT در مرکز سرویس دهی اپراتور قرار گرفته، توزیع می شود. این توزیع با استفاده از المانهای پسیوی با نام اسپلیتر انجام می شود که یک سیگنال نوری به طور کاملا مشابه ولی با توان کمتر بین یوزرها توزیع می شود. در سمت مشترک ONU این سیگنال را دریافت و به مشترک سرویس لازم را ارائه می نماید. در اغلب اوقات ONU با دستگاه انتهایی دیگری با نام ONT(Optical Network Terminal) در ارتباط می باشد که مستقیما به دستگاه های جانبی همچون تلویزیون ، تلفن، کامپیوتر و غیره متصل می شود. ONU و ONT می توانند هر دو یک تجهیز باشند.
روش انتقال به این شکل است که در حالت DowStream داده برای تمامی مشترکین بر روی یک طول موج توزیع می شود و ONU  تشخیص می دهد که داده برای کدام مشترک ارسال گردیده است. در UpStream داده از سمت ONU  به OLT از تکنیک TDM استفاده می شود که به هر کاربر بر اساس نوبت بندی زمانی (Time Slot) یک اسلات زمانی بر روی طول موجهای مختلف اختصاص می یابد در نهایت انتقالهای Upstream به صورت رندوم و با تقاضای هر یوزر برای انتقال ایجاد می شوند. به خاطر اینکه در کل انتقال داده Upstream  بر اساس TDM عمل می نماید بنابراین درکل انتقال دانلود بسیار سریع تر از آپلود اتفاق می افتد.
GPON
در طی سالیان مختلف استاندارد های مختلفی برای PON تعریف گردید  اولین آن در سال 1990 ،  ITU استاندارد APON را معرفی نمود که بر اساس ATM( Asynchronous Transfer Mode) برای ارتباطات برد بلند استفاده می شد. از زمانی که دیگر از ATM استفاده نشد ورژن جدیدتری با نام Broadband PON یا BPON  تحت شماره ITU-T G.983 معرفی گردید این استاندارد می توانست تا 622Mbit/s دانلود و 155 Mbit/s آپلود را ارائه نماید.
در حالی که بسیاری از سیستمها از BPON استفاده می نمایند استاندارد GPON نیز تعریف گردید که در آن سرعت دانلود تا 2.44 Gbit/s و آپلود تا 1.244 Gbit/s افزایش یافت. در GPON از WDM استفاده شده که در آن یک فیبر می تواند همزمان برای ارسال و دریافت داده مورد استفاده قرار گیرد. یک نور لیزر بر روی طول موج (λ)  1490 nm برای downstream استفاده می نماید. همینطور برای استریم داده در سمت Upstream نیز از طول موج 1310 nm در این استاندارد استفاده می شود. علاوه بر این در صورتی که سیگنال تلویزیون نیز بخواهد بر روی این شبکه توزیع گردد از طول موج 1550 nm برای این استریم استفاده می گردد.
به جهت اینکه در GPON  از TDMA برای تخصیص اسلات زمانی برای هر یوزر استفاده می شود با وجود اینکه در هر ONU نرخ داده Downstream برابر با 2.488 Gbit/s می باشد با این حال هر یوزر سهمی معال 100 Mbit/s بسته به اینکه ارائه دهنده سرویس چگونه تخصیص را انجام دهد دریافت خواهد نمود. این مسئله در خصوص سیگنال آپلود نیز اتفاق می افتد و سرعت آن کمتر از حد ماکزیمم استاندارد می باشد و علت آن این است که OLT براساس فاصله و تاخیر زمانی هر دستگاهی به صورت نرم افزاری تایم اسلات را برای دیتای آپلود هر کاربر اختصاص می دهد.
به صورت معمول نسبت تقسیم اسپلیتر ها در سیستمها 1:32  ویا 1:64 قرار داده می شود که بنابراین ماکزیمم نرخ داده به نسبت لحاظ شده بین دستگاهها تقسیم می گردد این عدد در برخی سیستمها نیز تا 1:128 قابل افزایش می باشد.
در GPON پکتهای ATM به طور مستفیم قابل ارسال می باشد در ATM هربسته دارای طول 53 بایتی می باشد که در آن 48 بایت اصل داده و 5 بایت برای سربار استفاده می شود . به علاوه GPON  از یک مکانیزم کپسوله کردن برای انتقال بسته های سایر پروتکلها استفاده می کند این استاندارد می تواند بسته های پروتکلهایی نظیر Ethernet ، UDP، TCP، T1/E1 ، Video وغیره را ارسال نماید که حداقل طول بسته در آن 53 بایت و ماکزیمم 1518  بایت می باشد برای کدینگ در این استاندارد از AES تنها بر روی سیگنال downstream استفاده می شود.
 آخرین ورژن GPON  دارای نرخ انتقال 10-Gigabit  بوده و بانام XGPON و یا 10G-PON شناخته می شود. این ورژن بر ای پاسخ دهی به نیاز روزافزون پهنای باند برای انتقال تصویر ویدیو و به تبع آن ویدیوهای HD  معرفی گردیده و تحت استاندارد ITU G.987 می باشد. در XGPON نرخ downstream  برابر با 9.95328 Gbit/s و برای آپلود 2.5Gbit/s می باشد در این ورژن از طول موجهای متفاوتی ( 1577 برای استریم دانلود و از 1270 برای استریم آپلود) استفاده می شود استفاده از این طول موجهای متفاوت باعث می شود که بتوان به طور همزمان از GPON معمولی نیز بر روی یک تار فیبر استفاده نمود.
http://www.electronicdesign.com/sites/electronicdesign.com/files/uploads/2014/01/0114_WTD_frenzel_Fig.gif


 بیشتر شبکه های PON  به صورت دیاگرام بالا پیکربندی می گردند وتعداد اسپلیتر ها و سطح استفاده از آنها در طراحی های مختلف و بر اساس تولیدات برندها، متفاوت می باشد به طور معمول نسبت تقسیم در اسپلیترها 1:32 و 1:64  می باشد.
EPON
موسسه بین المللی IEEE استاندارد جدید دیگری برای استفاده در شبکه های PON  با نام EPON  و بر اساس استاندارد 802.3 معرفی نمود. استاندارد EPON 802.3ah یک شبکه پسیو با برد 20 کیلومتر را مشخص می نماید که از همان طول موجهای GPON و TDMA  و WDM استفاده می نماید. در این استاندارد نرخ ناخالص داده در هر دو سمت آپلود و دانلود برابر با 1.25 Gbit/s می باشد و گاها آن را با نام های Ethernet PON و GEPON نیز فراخوانی می نمایند
این استاندارد با سایر استاندارد های اترنت تطابق کامل دارد بنابراین نیازی به تبدیل و یا کپسوله کردن داده ها برای اتصال شبکه های اترنت به دو سر انتهایی این شبکه نمی باشد. در این استاندارد از همان فریم اترنت با طول 1518 بایت استفاده می شود با این تفاوت که در EPON  از CSMA/CD استفاده نمی شود. 
در این استاندارد نیز ورژن پرسرعت تحت استاندارد 802.3av با نرخ 10 Gbit/s تعریف گردیده است. در این استاندارد نرخ اصلی انتقال 10.3125 Gbit/s می باشد که در مود اولیه در هر دو سمت نرخ داده برابر 10Gbit/s ولی در یک نسخه دیگر در جهت دانلود نرخ برابر 10Gbit/s و در سمت آپلود برابر با 1 Gbit/s می تواند تنظیم گردد. در نسخه های 10Gbit/s از طول موجهای متفاوتی بر روی فیبر استفاده می شود که در آن از طول موج 1575-1580 nm برای استریم دانلود و از 1260-1280 nm  برای استریم آپلود استفاده می گردد.
در نهایت می توان اشاره نمود که شرکت های سرویس دهنده برای ارائه سرویسهای متنوعی همچون تلویزیون اینترنتی و VOIP و اینترنت به صورت تجمیعی به مشترکین خود به عنوان بهترین گزینه ممکن از تکنولوژی PON  استفاده نمایند. مزیت های این تکنولوژی نرخ بالاتر داده برای انتقال سرویس های ویدیویی و هزینه کمتر المانهای پسیو مورد نیاز در آن به علاوه هزینه پایین تر نگهداری در آن می باشد. با این حال اولین ایراد این تکنولوژی حداکثر 20 کیلومتر برای دسترسی و ارتباط به مشترکین می باشد. در هر صورت این تقاضا برای استفاده از PON در دنیا رو به گسترش بوده و کمپانی های بزرگی همچون Verizon به طور گسترده از آن استفاده می نمایند. سیستمهای مبتنی بر EPON در حال حاضر بیشتر در آسیا و اروپا مورد استفاده قرار می گیرد.

محمد ظهوریان
سپهر شبکه اسپادانا

نویسنده مقاله : محمد ظهوریان منبع مقاله :
  • 28 دی 1398
  • modir
  • 145
طراحی سایت : رسانه گستر © 2002 - 2021