تفاوت بین EPON و GPON چیست؟

مقدمه ای بر EPON و GPON

EPON و GPON انواعی از شبکه نوری غیرفعال (PON) هستند. یک سیستم PON معمولاً شامل یک  سرویس دهنده  (OLT) واقع در دفتر مرکزی (CO) ارائه‌دهنده خدمات، همراه با چندین واحد شبکه نوری (ONU) است که در نزدیکی کاربران نهایی قرار دارند. اسپلیترهای نوری برای فعال کردن یک فیبر نوری برای سرویس دهی به چندین محل استفاده می شوند. هدف EPON و GPON که به ترتیب توسط موسسه مهندسین برق و الکترونیک (IEEE) و اتحادیه بین‌المللی مخابرات-بخش استانداردسازی مخابرات (ITU-T) توسعه یافته‌اند، ارائه راه‌حل‌هایی با نرخ گیگابیت برای ارائه خدمات اترنت و IP است.

EPON که بر اساس استاندارد IEEE برای اترنت است، از قابلیت‌ها، سازگاری و عملکرد پروتکل اترنت بهره می‌برد. این انتقال مبتنی بر بسته را با سرعت های 1 گیگابیت بر ثانیه و 10 گیگابیت در ثانیه تسهیل می کند. از سوی دیگر، GPON از فناوری‌های SONET/SDH استفاده می‌کند و از پروتکل فریم‌بندی عمومی (GFP) برای انتقال اترنت استفاده می‌کند. این با استفاده از یک پروتکل مبتنی بر IP عمل می کند و می تواند از کدگذاری ATM یا GPON Encapsulation Method (GEM) استفاده کند. GPON ارائه خدمات «بازی سه‌گانه» را که صدا، داده و ویدیو را در بر می‌گیرد، امکان‌پذیر می‌سازد و به عنوان پایه و اساس بیشتر برنامه‌های کاربردی فیبر به محل (FTTP) در آینده قابل پیش‌بینی عمل می‌کند.

اگرچه EPON و GPON مفاهیم و معماری‌های کلی مانند عملیات PON، چارچوب شبکه توزیع نوری (ODN)، طرح طول موج و سناریوهای کاربردی مشترک دارند، اما جنبه‌های عملیاتی، پروتکل‌های داده، ویژگی‌های پشتیبانی‌شده و خدمات به‌طور قابل‌توجهی متفاوت است.

gpnon

مقایسه EPON و GPON
EPON و GPON مزایا و معایب خاص خود را دارند که باعث می شود در جنبه های خاصی مکمل و رقابتی باشند. مقایسه زیر با هدف روشن کردن تفاوت‌های بین EPON و GPON است.

پهنای باند:

EPON توسط استاندارد IEEE 802.3 با مشخصات تایید شده 802.3ah-2004 برای 1.25 گیگابیت بر ثانیه (1.0 گیگابیت بر ثانیه قبل از کدگذاری 8B/10B) و استاندارد IEEE 802.3av برای 10 گیگابیت در ثانیه (10G-EPON) تعریف شده است. نرخ داده های اپلود  و دانلود  EPON متقارن هستند.

GPON از گزینه‌های مختلف نرخ بیت با استفاده از پروتکل یکسان پشتیبانی می‌کند، از جمله نرخ داده متقارن 622 مگابیت بر ثانیه در هر دو دانلود و اپلود ، نرخ داده متقارن 1.25 گیگابیت بر ثانیه در هر دو جهت، و همچنین نرخ داده 2.5 گیگابیت بر ثانیه در دانلود و 1.25 گیگابیت بر ثانیه در اپلود . . کاربران می توانند نرخ داده های اپلود و دانلود  را بر اساس نیاز خود انتخاب کنند و GPON را در مقایسه با EPON انعطاف پذیرتر می کند.

نسبت های تقسیم:

نسبت تقسیم به تعداد کاربرانی اشاره دارد که در نظر گرفته شده است توسط یک PON معین به آنها خدمات داده شود. به طور معمول، این 32، در صورت اختیاری 16، 64 یا حتی 128 است. نسبت تقسیم را می توان تحت تأثیر عملکرد ماژول های فرستنده گیرنده نوری قرار داد. نسبت تقسیم بالاتر به طور قابل توجهی هزینه ماژول های فرستنده گیرنده نوری را افزایش می دهد و فاصله انتقال را کاهش می دهد. به عنوان مثال، با نسبت تقسیم 1:16، حداکثر فاصله انتقال می تواند 20 کیلومتر باشد. با این حال، با نسبت تقسیم 1:32، حداکثر فاصله به 10 کیلومتر کاهش می یابد. EPON و GPON در این زمینه یکسان هستند.

EPON به طور کلی حداقل 32 را پشتیبانی می کند (یعنی 1:32) و نسبت تقسیم را محدود نمی کند زیرا 1:64 و 1:128 نیز موجود است. ارائه دهندگان خدمات می توانند نسبت تقسیم را با توجه به خدمات و پهنای باندی که می خواهند پشتیبانی کنند تعریف کنند. در مقابل، GPON حد بالایی را برای نسبت تقسیم تعریف می‌کند و حداکثر 128 کاربر را پشتیبانی می‌کند، اما معمولاً 64 است. نسبت‌های تقسیم رایج برای GPON شامل 1:32، 1:64 یا 1:128 است. در حالی که GPON طیف وسیعی از نسبت های تقسیم را ارائه می دهد، از نظر در نظر گرفتن هزینه مزیت قابل توجهی ارائه نمی دهد. EPON می‌تواند اپتیک‌های ارزان‌تری را در واحد شبکه نوری (ONU) مستقر کند زیرا نیازی به رسیدن به نسبت تقسیم ۱۲۸ ندارد.

سرویس لایه بندی و دسترسی:

مدل لایه‌بندی و خدمات مدیریت مرتبط از طریق اترنت (مستقیم یا از طریق IP) در EPON نگاشت می‌شوند. در GPON، دو لایه کپسوله سازی برای رسیدن به نتیجه یکسان مورد نیاز است. فریم‌های TDM و اترنت ابتدا در فریم‌های GTC Encapsulation Method (GEM) پیچیده می‌شوند که فرمتی شبیه به GFP (رویه فریم عمومی برگرفته از ITU G.7401) دارند. سپس، هر دو قاب ATM و GEM در قاب‌های GTC کپسوله می‌شوند، که روی PON منتقل می‌شوند.

EPON در مقایسه با GPON راه حل ساده تر و ساده تری ارائه می دهد. پشتیبانی از ATM و کپسوله سازی دوگانه در GPON مزایای قابل توجهی نسبت به یک طرح انتقال اترنت خالص ارائه نمی دهد. از نظر سرویس دسترسی، EPON برای خدمات فقط داده مناسب است، در حالی که GPON برای سرویس های سه گانه مناسب است. EPON یک راه حل بومی اترنت است که از پروتکل اترنت استفاده می کند، در حالی که GPON از SONET/SDH و پروتکل فریم سازی عمومی (GFP) برای انتقال اترنت استفاده می کند. بنابراین، از نظر مقایسه لایه بندی، EPON بهتر از GPON است، در حالی که برای ارائه خدمات، GPON مزیت دارد.

QoS (کیفیت خدمات):

پروتکل اترنت ذاتاً از کیفیت خدمات (QoS) پشتیبانی نمی کند. از آنجایی که یک سیستم PON به QoS نیاز دارد، اکثر فروشندگان آن را با استفاده از تگ های VLAN (شبکه محلی مجازی) در EPON فعال می کنند. در حالی که این مشکل QoS را حل می کند، هزینه های کلی را افزایش می دهد. تگ های VLAN اغلب به صورت دستی ارائه می شوند زیرا هیچ تجهیز خودکار وجود ندارد. از سوی دیگر، GPON مدیریت QoS را یکپارچه کرده است و از نظر QoS بهتر از EPON است.

OAM (اداره عملیات و نگهداری)

در GPON، سه نوع مختلف پیام کنترل وجود دارد: OMCI (رابط مدیریت و کنترل ONT)، OAM (عملیات، مدیریت، و تعمیر و نگهداری) و PLOAM (OAM لایه فیزیکی). هر یک از این پیام های کنترلی هدف خاصی را دنبال می کند که در زیر توضیح داده شده است:

1. OMCI: پیام های OMCI در GPON از طریق کانال کنترل اترنت یا ATM منتقل می شوند. OMCI مسئول تهیه و مدیریت خدمات ONT (ترمینال شبکه نوری) است که لایه های بالای GTC (همگرایی انتقال G-PON) را تعریف می کند. پیکربندی، فعال سازی و کنترل ONT ها را از طریق سیستم مدیریت عنصر (EMS) تسهیل می کند.

2. OAM تعبیه شده: پیام های OAM تعبیه شده در سربرگ فریم های GPON حمل می شوند. این پیام ها برای اهداف مختلفی مانند اعطای پهنای باند، تعویض کلید رمزگذاری و تخصیص پهنای باند پویا (DBA) استفاده می شوند. OAM تعبیه شده امکان مدیریت و نظارت کارآمد بر شبکه GPON را فراهم می کند.

3. PLOAM: پیام های PLOAM در GPON از طریق کانال کنترل ATM منتقل می شوند. PLOAM مسئول کشف خودکار و مدیریت سایر اطلاعات مدیریتی وابسته به محیط فیزیکی (PMD) و GTC است. پیام های PLOAM به ONT های خاصی هدایت می شوند یا می توانند به چندین ONT یا کل PON پخش شوند.

در EPON، پیام های کنترل با GPON متفاوت است. EPON از پیام های OAM IEEE 802.3ah برای تامین، جداسازی خطا و نظارت بر عملکرد استفاده می کند. این پیام‌های OAM همراه با مجموعه‌های SNMP (پروتکل مدیریت شبکه ساده) استفاده می‌شوند و از طریق IETF (گروه وظیفه مهندسی اینترنت) و MIB (پایه‌های اطلاعات مدیریت) دریافت می‌شوند. علاوه بر این، EPON از MPCP (پروتکل کنترل چند نقطه ای) GATE/REPORT برای اعطای پهنای باند استفاده می کند.

هزینه ها

هزینه استقرار GPON یا EPON به OLT، ONU/ONT و اجزای نوری غیرفعال بستگی دارد. یک شبکه توزیع نوری (ODN) شامل کابل فیبر، کابینت، اسپلیتر نوری، کانکتور و غیره است. برای تعداد معادلی از کاربران، هزینه فیبر و کابینت در EPON با هزینه GPON قابل مقایسه است. هزینه OLT و ONT توسط مدار مجتمع ویژه برنامه (ASIC) و ماژول های فرستنده گیرنده نوری تعیین می شود. اکثر چیپ‌ست‌های GPON موجود در بازار عمدتاً مبتنی بر آرایه دروازه‌ای قابل برنامه‌ریزی میدانی (FPGA) هستند که از ASIC مورد استفاده در لایه کنترل دسترسی رسانه (MAC) EPON گران‌تر است. علاوه بر این، ماژول نوری GPON گرانتر از EPON است. در مرحله استقرار GPON، هزینه تخمینی یک GPON OLT 1.5 تا 2 برابر بیشتر از یک EPON OLT است و هزینه پیش بینی شده یک GPON ONT 1.2 تا 1.5 برابر بیشتر از یک EPON ONT خواهد بود.