PON چیست؟فناوری دسترسی پهن باند در حال افزایش است و قرار است به میدان جنگی تبدیل شود که دود هرگز در آن از بین نمی‌رود.در حال حاضر، جریان اصلی داخلی هنوز هم فناوری ADSL است، اما تولیدکنندگان و اپراتورهای تجهیزات بیشتر و بیشتر توجه خود را به فناوری دسترسی به شبکه نوری معطوف کرده‌اند.
قیمت مس همچنان در حال افزایش است، قیمت کابل همچنان رو به کاهش است و تقاضای فزاینده برای IPTV و خدمات بازی های ویدیویی باعث رشد FTTH می شود.چشم انداز زیبای جایگزینی کابل مسی و کابل کواکسیال سیمی توسط کابل نوری، تلفن، تلویزیون کابلی و پخش سه گانه داده پهنای باند روشن می شود.
شکل 1: توپولوژی PON
شبکه نوری غیرفعال PON (شبکه نوری غیرفعال) فناوری اصلی برای تحقق فیبر FTTH به خانه است که دسترسی فیبر نقطه به چند نقطه را فراهم می کند، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، این OLT (ترمینال خط نوری) و سمت کاربر است. سمت دفترONU (واحد شبکه نوری) و ODN (شبکه توزیع نوری) تشکیل شده‌اند. به طور کلی، لینک پایین حالت پخش TDM و لینک بالا از حالت TDMA (دسترسی چندگانه تقسیم زمانی) برای تشکیل یک توپولوژی درخت نقطه به چند نقطه استفاده می‌کند. بزرگترین نقطه برجسته PON به عنوان فناوری دسترسی نوری "غیرفعال" است.ODN حاوی هیچ دستگاه الکترونیکی فعال و منبع تغذیه الکترونیکی نیست.همه آنها از قطعات غیرفعال مانند اسپلیترها تشکیل شده اند که هزینه مدیریت و بهره برداری پایینی دارند.
تاریخچه توسعه PON
تحقیقات فناوری PON در سال 1995 آغاز شد. در اکتبر 1998، ITU استاندارد فناوری PON مبتنی بر ATM، G را که توسط سازمان FSAN (شبکه دسترسی کامل به خدمات) حمایت می شد، پذیرفت.983. همچنین به عنوان BPON (BroadbandPON) شناخته می شود.سرعت 155 مگابیت بر ثانیه است و می تواند به صورت اختیاری از 622 مگابیت در ثانیه پشتیبانی کند.
EFMA (Ethernetin the First Mile Alliance) مفهوم Ethernet-PON (EPON) را در پایان سال 2000 با نرخ انتقال 1 گیگابیت بر ثانیه و یک لایه پیوند مبتنی بر یک محصورسازی ساده اترنت معرفی کرد.
GPON (Gigabit-CapablePON) توسط سازمان FSAN در سپتامبر 2002 پیشنهاد شد و ITU G در مارس 2003. 984. 1 و G. 984. 2 موافقت کرد.G. 984.1 مشخصات کلی سیستم دسترسی GPON مشخص شده است.G.984. 2 زیرلایه مربوط به توزیع فیزیکی ODN (شبکه توزیع نوری) GPON را مشخص می کند. در ژوئن 2004، ITU دوباره G را تصویب کرد.984. 3، که الزامات لایه همگرایی انتقال (TC) را مشخص می کند.
مقایسه محصولات EPON و GPON
EPON و GPON دو عضو اصلی دسترسی به شبکه نوری هستند که هر کدام شایستگی های خاص خود را دارند، با یکدیگر رقابت می کنند، یکدیگر را تکمیل می کنند و از یکدیگر یاد می گیرند.موارد زیر آنها را از جنبه های مختلف مقایسه می کند:
نرخ
EPON با استفاده از کدگذاری خط 8b/10b، لینک بالا و پایین ثابت با سرعت 1.25 گیگابیت در ثانیه را ارائه می دهد و نرخ واقعی آن 1 گیگابیت بر ثانیه است.
GPON از چندین درجه سرعت پشتیبانی می کند و می تواند از سرعت های نامتقارن uplink و downlink، 2.5Gbps یا 1.25Gbps downstream و 1.25Gbps یا 622Mbps uplink پشتیبانی کند.با توجه به تقاضای واقعی، نرخ های uplink و downlink تعیین می شوند و ماژول های نوری مربوطه برای افزایش نسبت قیمت سرعت دستگاه نوری انتخاب می شوند.
این نتیجه: GPON بهتر از EPON است.
نسبت تقسیم
نسبت تقسیم تعداد ONU (کاربر) توسط یک پورت OLT (دفتر) است.
استاندارد EPON نسبت تقسیم 1:32 را تعریف می کند.
استاندارد GPON نسبت تقسیم را به 1:32 زیر تعریف می کند.1:64;1:128
در واقع، سیستم‌های فنی EPON می‌توانند به نسبت‌های تقسیم بالاتر نیز دست یابند، مانند 1:64، 1:128، پروتکل کنترل EPON می‌تواند ONUهای بیشتری را پشتیبانی کند. نسبت جاده عمدتاً توسط مشخصات عملکرد ماژول نوری و تقسیم بزرگ محدود می‌شود. نسبت باعث می شود هزینه ماژول نوری به طور قابل توجهی افزایش یابد.علاوه بر این، تلفات درج PON 15 تا 18 دسی بل است و نسبت تقسیم بزرگ فاصله انتقال را کاهش می دهد.پهنای باند اشتراک گذاری بیش از حد کاربر نیز هزینه نسبت تقسیم بزرگ است.
این نتیجه گیری: GPON انتخاب چندگانه را ارائه می دهد، اما در نظر گرفتن هزینه مشخص نیست.حداکثر فاصله فیزیکی که سیستم GPON می تواند پشتیبانی کند.هنگامی که نسبت تقسیم نوری 1:16 است، حداکثر فاصله فیزیکی 20 کیلومتر باید پشتیبانی شود.هنگامی که نسبت تقسیم نوری 1:32 است، حداکثر فاصله فیزیکی 10 کیلومتر باید پشتیبانی شود.EPON هم همینطورهاین نتیجه: برابر است.
QOS (کیفیت خدمات)
EPON یک MPCP (پروتکل کنترل چند نقطه ای) 64 بایتی را به هدر اترنت هدر MAC اضافه می کند. MPCP دسترسی به توپولوژی نقطه به چند نقطه P2MP را از طریق پیام ها، ماشین های حالت و تایمرها برای پیاده سازی تخصیص پهنای باند پویا DBA کنترل می کند. MPCP شامل تخصیص اسلات‌های زمانی انتقال ONU، کشف و پیوستن خودکار ONUها، و گزارش ازدحام به لایه‌های بالاتر برای تخصیص پویا پهنای باند. MPCP پشتیبانی اساسی از توپولوژی P2MP را فراهم می‌کند.با این حال، پروتکل اولویت های خدمات را طبقه بندی نمی کند.همه سرویس ها به صورت تصادفی برای پهنای باند رقابت می کنند.GPON دارای DBA کامل تر و قابلیت های خدمات QoS عالی است.
GPON روش تخصیص پهنای باند سرویس را به چهار نوع تقسیم می کند.بالاترین اولویت ثابت (ثابت)، مطمئن، غیر مطمئن و بهترین تلاش است.DBA همچنین یک محفظه ترافیک (T-CONT) را به عنوان یک واحد زمان‌بندی ترافیک بالا تعریف می‌کند و هر T-CONT با یک Alloc-ID شناسایی می‌شود.هر T-CONT می تواند شامل یک یا چند GEMPort-ID باشد. T-CONT به پنج نوع سرویس تقسیم می شود.انواع مختلف T-CONT حالت‌های تخصیص پهنای باند متفاوتی دارند، که می‌توانند نیازمندی‌های QoS مختلف جریان‌های خدمات مختلف برای تاخیر، جیتر و نرخ تلفات بسته را برآورده کنند. تخصیص پهنای باند ثابت (ثابت)، مناسب برای خدمات حساس به تاخیر، مانند خدمات صوتی.نوع 2 با پهنای باند ثابت اما شکاف زمانی نامشخص مشخص می شود.تخصیص پهنای باند تضمین شده مربوطه (تضمین شده) برای خدمات پهنای باند ثابتی که نیازی به لرزش زیاد ندارند، مانند خدمات ویدیوی درخواستی، مناسب است.نوع 3 با حداقل ضمانت پهنای باند و اشتراک پویا پهنای باند اضافی مشخص می شود و دارای محدودیت حداکثر پهنای باند، مربوط به تخصیص پهنای باند غیر مطمئن (Non-Assured)، مناسب برای خدمات با الزامات گارانتی خدمات و ترافیک زیاد است.مانند دانلود business.Type 4 با BestEffort مشخص می‌شود، بدون ضمانت پهنای باند، مناسب برای سرویس‌هایی با تأخیر کم و نیازهای لرزش، مانند سرویس مرور وب.نوع 5 یک نوع ترکیبی است، پس از تخصیص پهنای باند تضمینی و غیر تضمینی، پهنای باند اضافی مورد نیاز به بهترین شکل ممکن تخصیص داده می شود.
نتیجه گیری: GPON بهتر از EPON است
OAM را اداره و نگهداری کنید
EPON توجه زیادی به OAM ندارد، اما به سادگی نشان‌دهنده خطای راه دور ONT، مانیتورینگ لینک و حلقه را تعریف می‌کند و پشتیبانی اختیاری است.
GPON PLOAM (PhysicalLayerOAM) را در لایه فیزیکی تعریف می‌کند و OMCI (ONTManagementandControlInterface) در لایه بالایی برای انجام مدیریت OAM در سطوح مختلف تعریف می‌شود. PLOAM برای پیاده‌سازی رمزگذاری داده‌ها، تشخیص وضعیت و نظارت بر خطا استفاده می‌شود.پروتکل کانال OMCI برای مدیریت سرویس های تعریف شده توسط لایه بالایی استفاده می شود، از جمله مجموعه پارامترهای تابع ONU، نوع و مقدار سرویس T-CONT، پارامترهای QoS، اطلاعات پیکربندی درخواست و آمار عملکرد، و به طور خودکار رویدادهای در حال اجرا سیستم را برای پیاده سازی پیکربندی OLT در ONT مطلع می کند.مدیریت تشخیص عیب، عملکرد و ایمنی.
نتیجه گیری: GPON بهتر از EPON است
کپسوله سازی لایه پیوند و پشتیبانی از چند سرویس
همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است، EPON از یک فرمت داده اترنت ساده پیروی می کند، اما یک پروتکل کنترل نقطه به چند نقطه MPCP 64 بایتی را به سربرگ اترنت اضافه می کند تا تخصیص پهنای باند، پهنای باند دورگرد و کشف خودکار در سیستم EPON را پیاده سازی کند.دامداری و کارهای دیگر.تحقیقات زیادی در مورد پشتیبانی از خدمات غیر از خدمات داده (مانند خدمات همگام سازی TDM) وجود ندارد.بسیاری از فروشندگان EPON برخی از محصولات غیر استاندارد را برای حل این مشکل توسعه داده اند، اما آنها ایده آل نیستند و برآوردن الزامات QoS کلاس حامل دشوار است.
شکل 2: مقایسه پشته های پروتکل GPON و EPON
GPON بر اساس لایه کاملاً جدید همگرایی حمل و نقل (TC) است که می تواند انطباق خدمات تنوع سطح بالا را کامل کند.همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است، کپسوله سازی ATM و encapsulation GFP (پروتکل فریم بندی عمومی) را تعریف می کند.شما می توانید هر دو را انتخاب کنید.یکی برای کپسوله سازی کسب و کار است.با توجه به محبوبیت فعلی برنامه های ATM، یک GPON که فقط از کپسوله سازی GFP پشتیبانی می کند در دسترس است.دستگاه Lite به وجود آمد و ATM را از پشته پروتکل حذف کرد تا هزینه ها را کاهش دهد.
GFP یک رویه لایه پیوند عمومی برای چندین سرویس است که توسط ITU به عنوان G. 7041 تعریف شده است. تعداد کمی اصلاحات در GFP در GPON انجام شد و PortID در سر قاب GFP برای پشتیبانی از مالتی پلکس شدن چند پورت معرفی شد.یک نشانه تقسیم بندی Frag (Fragment) نیز برای افزایش پهنای باند موثر سیستم معرفی شده است.و فقط از حالت پردازش داده برای داده های با طول متغیر پشتیبانی می کند و از حالت پردازش شفاف داده برای بلوک های داده پشتیبانی نمی کند.GPON دارای ظرفیت حمل چند سرویس قدرتمند است.لایه TC GPON اساساً همزمان است و از 8 کیلوهرتز استاندارد (125) استفاده می کندμm) فریم‌های با طول ثابت، که به GPON اجازه می‌دهد از زمان‌بندی سرتاسر و سایر سرویس‌های شبه همگام، به‌ویژه برای پشتیبانی مستقیم از سرویس‌های TDM، به اصطلاح NativeTDM، پشتیبانی کند.GPON از خدمات TDM پشتیبانی «طبیعی» دارد.
این نتیجه گیری: لایه TC که از GPON برای چند سرویس پشتیبانی می کند قوی تر از MPCP EPON است.
نتیجه
EPON و GPON مزایای خاص خود را دارند.GPON از نظر شاخص های عملکرد بهتر از EPON است.با این حال، EPON از مزیت زمان و هزینه برخوردار است.GPON در حال رسیدن است.انتظار به بازار دسترسی پهن باند آینده ممکن است جایگزینی نباشد، بلکه باید مکمل باشد.برای پهنای باند، چند سرویس، QoS و الزامات امنیتی بالا و فناوری ATM به عنوان مشتری اصلی، GPON مناسب تر خواهد بود.برای مشتریان با حساسیت کم هزینه، QoS و الزامات امنیتی، EPON به عامل غالب تبدیل شده است.