ما الفرق بين شبكات الألياف البصرية EPON و GPON؟
EPON و GPON من الإصدارات الشائعة للشبكات البصرية المنفعلة (PONs). تُستخدم شبكات الكبلات الضوئية قصيرة المدى هذه للوصول إلى الإنترنت وبروتوكول نقل الصوت عبر الإنترنت (VoIP) وتليفزيون رقمي في المناطق الحضرية. وتشمل الاستخدامات الأخرى وصلات التوصيل للاساسات الخلوية ونقاط اتصال Wi-Fi وحتى أنظمة الهوائي الموزعة (DAS). الاختلافات الأساسية بينهما تكمن في البروتوكولات المستخدمة للاتصالات المنبع والمصب.
الشبكات البصرية السلبية
EPON و GPON من الإصدارات الشائعة للشبكات البصرية المنفعلة (PONs). تُستخدم شبكات الكبلات الضوئية قصيرة المدى هذه للوصول إلى الإنترنت وبروتوكول نقل الصوت عبر الإنترنت (VoIP) وتليفزيون رقمي في المناطق الحضرية. وتشمل الاستخدامات الأخرى وصلات التوصيل للاساسات الخلوية ونقاط اتصال Wi-Fi وحتى أنظمة الهوائي الموزعة (DAS). الاختلافات الأساسية بينهما تكمن في البروتوكولات المستخدمة للاتصالات المنبع والمصب.
الشبكات البصرية السلبية
يستخدم المصطلح FTTx لتوضيح مدى تشغيل الألياف. في FTTH ، x هو للمنزل. قد ترى أيضًا أنه يسمى FTTP أو ألياف إلى المبنى. اختلاف آخر هو FTTB للألياف إلى المبنى. تحدد هذه الإصدارات الثلاثة الأنظمة التي يعمل فيها الألياف على طول الطريق من مزود الخدمة إلى العميل. في أشكال أخرى ، لا يتم تشغيل الألياف طوال الطريق إلى العميل. بدلاً من ذلك ، يتم تشغيله إلى عقدة مؤقتة في الحي. وهذا ما يسمى FTTN للألياف إلى العقدة. اختلاف آخر هو FTTC ، أو الألياف إلى الحد. هنا أيضًا لا تعمل الألياف على طول الطريق إلى المنزل. قد تستخدم شبكات FTTC و FTTN خط الهاتف النحاسي (UTP) النحاسي للعميل دون حماية لتوسيع الخدمات بتكلفة أقل. على سبيل المثال ، خط ADSL سريع يحمل بيانات الألياف إلى أجهزة العميل.
ترتيب PON النموذجي هو نقطة لشبكة متعددة النقاط (P2MP) حيث تقوم محطة خط بصري مركزي (OLT) في مرفق مزود الخدمة بتوزيع خدمة التلفزيون أو الإنترنت على ما يصل إلى 16 إلى 128 عميلًا لكل خط ليفي (انظر الشكل) . تقوم الموزعات الضوئية ، الأجهزة البصرية المنفعلة التي تقسم إشارة بصرية واحدة إلى إشارات متعددة متساوية ولكن منخفضة الطاقة ، بتوزيع الإشارات على المستخدمين. تقوم وحدة الشبكة الضوئية (ONU) بإنهاء PON في منزل العميل. يتصل ONU عادةً بطرف شبكة ضوئية (ONT) ، والذي قد يكون صندوقًا منفصلاً يصل جهاز PON بأجهزة التلفزيون أو الهواتف أو أجهزة الكمبيوتر أو جهاز التوجيه اللاسلكي. قد يكون ONU / ONT جهازًا واحدًا.
في طريقة التشغيل الأساسية للتوزيع النهائي على طول موجة واحدة من الضوء من OLT إلى ONU / ONT ، يتلقى جميع العملاء نفس البيانات. يتعرف ONU على البيانات المستهدفة لكل مستخدم. بالنسبة إلى المنبع من ONU إلى OLT ، تُستخدم تقنية تعدد الإرسال بتقسيم الوقت (TDM) حيث يتم تعيين كل مستخدم على فترة زمنية بطول موجة مختلفة من الضوء. مع هذا الترتيب ، تكون الخائن بمثابة مجمعات الطاقة. تحدث عمليات نقل البيانات الأولية ، التي تسمى عمليات وضع الرشقات ، بشكل عشوائي حيث يحتاج المستخدم إلى إرسال البيانات. يعين النظام فتحة حسب الحاجة. نظرًا لأن طريقة TDM تتضمن عدة مستخدمين على إرسال واحد ، فإن معدل البيانات الأولية يكون دائمًا أبطأ من معدل المصب.
GPON
على مر السنين ، تم تطوير معايير PON المختلفة. في أواخر التسعينيات ، أنشأ الاتحاد الدولي للاتصالات (ITU) معيار APON ، والذي استخدم وضع النقل غير المتزامن (ATM) لإرسال رزم المسافات الطويلة. نظرًا لأن ATM لم يعد يستخدم ، تم إنشاء إصدار أحدث يسمى PON واسع النطاق أو BPON. تم تعيين هذا المعيار كـ ITU-T G.983 ، لتوفير 622 ميجابت / ثانية في اتجاه المصب و 155 ميجابت / ثانية في المنبع.
على الرغم من احتمال استخدام BPON في بعض الأنظمة ، إلا أن معظم الشبكات الحالية تستخدم GPON أو Gigabit PON. المعيار ITU-T هو G.984. يوفر 2.488 جيجابت / ثانية في اتجاه المصب و 1.244 جيجابت في الثانية عند المنبع.
يستخدم GPON تعدد إرسال تقسيم طول الموجة الضوئية (WDM) بحيث يمكن استخدام ألياف واحدة لكل من البيانات الأولية والبيانات الأولية. ينقل الليزر على طول موجة (λ) من 1490 نانومتر بيانات المصب. ينقل البيانات الأولية على طول موجة 1310 نانومتر. إذا تم توزيع التلفزيون ، فسيتم استخدام طول موجة يبلغ 1550 نانومتر.
بينما يحصل كل وحدة ONU على معدل التحويل الكامل البالغ 2.488 جيجابت / ثانية ، تستخدم GPON تنسيق الوصول المتعدد بتقسيم الوقت (TDMA) لتخصيص فترة زمنية محددة لكل مستخدم. يؤدي هذا إلى تقسيم النطاق الترددي بحيث يحصل كل مستخدم على جزء يساوي 100 ميجابت / ثانية بناءً على كيفية قيام مزود الخدمة بتخصيصه.
معدل المنبع أقل من الحد الأقصى لأنه مشترك مع وحدات تشغيل أخرى في مخطط TDMA. يحدد OLT المسافة والتأخير الزمني لكل مشترك. ثم يوفر البرنامج طريقة لتخصيص قوائم زمنية لتوزيع البيانات لكل مستخدم.
الانقسام النموذجي للألياف الفردية هو 1:32 أو 1:64. هذا يعني أن كل ليف يمكنه خدمة ما يصل إلى 32 أو 64 مشتركًا. نسب الانقسام تصل إلى 1: 128 ممكنة في بعض الأنظمة.
بالنسبة لتنسيق البيانات ، يمكن لرزم GPON التعامل مع حزم ATM مباشرة. تذكر أن أجهزة الصراف الآلي تحزم كل شيء في حزم 53 بايت مع 48 للبيانات و 5 للحمل. تستخدم GPON أيضًا طريقة تغليف عامة لحمل البروتوكولات الأخرى. يمكنه تغليف Ethernet أو IP أو TCP أو UDP أو T1 / E1 أو الفيديو أو VoIP أو البروتوكولات الأخرى كما هو مطلوب بواسطة نقل البيانات. الحد الأدنى لحجم الحزمة هو 53 بايت ، والحد الأقصى هو 1518. يتم استخدام تشفير AES في المصب فقط.
أحدث إصدار من GPON هو إصدار 10 جيجابت يسمى XGPON أو 10G-PON. مع ازدياد الطلب على الفيديو وعلى خدمات التليفزيون الأعلى (OTT) ، هناك حاجة متزايدة لزيادة معدلات الخط للتعامل مع البيانات الضخمة للفيديو عالي الدقة. يخدم XGPON هذا الغرض. معيار الاتحاد الدولي للاتصالات هو G.987.
الحد الأقصى لمعدل XGPON هو 10 جيجابت / ثانية (9.95328) في اتجاه المصب و 2.5 جيجابت / ثانية (2.48832) في اتجاه المنبع. يتم استخدام أطوال موجية مختلفة لـ WDM و 1577 نانومتر في اتجاه التيار و 1270 نانومتر في اتجاه التيار. وهذا يسمح لخدمة 10 جيجابت / ثانية بالتعايش على نفس الألياف مع GPON القياسي. الانقسام البصري هو 1: 128 ، وتنسيق البيانات هو نفسه GPON. أقصى مدى لا يزال 20 كم. لم يتم تطبيق XGPON على نطاق واسع بعد ولكنه يوفر مسار ترقية ممتاز لمقدمي الخدمات والعملاء.
يتم تكوين معظم PONs مثل هذا. يختلف عدد التقسيمات ومستويات الانقسام باختلاف البائع والنظام. تكون نسب الانقسام عادةً 1:32 أو 1:64 ولكن قد تكون أعلى.
EPON
قام معهد المهندسين الكهربائيين والإلكترونيين (IEEE) بتطوير معيار PON أحدث. استنادًا إلى معيار Ethernet 802.3 ، تحدد EPON 802.3ah شبكة خاملة مماثلة بنطاق يصل إلى 20 كم. يستخدم WDM بنفس الترددات البصرية مثل GPON و TDMA. معدل بيانات الخط الخام هو 1.25 جيجابت / ثانية في اتجاهي المصب والمصب. سوف تسمع أحيانًا الشبكة المشار إليها باسم Gigabit Ethernet PON أو GEPON.
EPON متوافق تمامًا مع معايير Ethernet الأخرى ، لذلك لا يلزم تحويل أو تغليف عند الاتصال بالشبكات القائمة على Ethernet على أي من الطرفين. يتم استخدام نفس إطار Ethernet مع حمولة تصل إلى 1518 بايت. لا تستخدم EPON طريقة الوصول إلى CSMA / CD المستخدمة في الإصدارات الأخرى من Ethernet. نظرًا لأن Ethernet هي تقنية الشبكات الأساسية المستخدمة في شبكات المناطق المحلية (LAN) والآن في شبكات منطقة المترو (MANs) ، لا يلزم تحويل البروتوكول.
يوجد أيضًا إصدار Ethernet بسرعة 10 جيجابت / ثانية مخصص 802.3av. معدل الخط الفعلي هو 10.3125 جيجابت / ثانية. الوضع الأساسي هو 10 جيجابت / ثانية المنبع وكذلك المصب. يستخدم التباين 10 جيجابت / ثانية في اتجاه التيار و 1 جيجابت / ثانية في اتجاه التيار. تستخدم الإصدارات 10 جيجابت / ثانية أطوال موجية بصرية مختلفة على الألياف ، و 1575 إلى 1580 نانومتر في اتجاه مجرى النهر ومن 1260 إلى 1280 نانومتر في المنبع ، وبالتالي فإن نظام 10 جيجابت / ثانية يمكن مضاعفة طول الموجة على نفس الألياف مثل 1 جيجابت / ثانية قياسية النظام.
ملخص
تستخدم شركات الاتصالات PONs لتوفير خدمات التشغيل الثلاثي ، بما في ذلك التلفزيون وهاتف VoIP وخدمة الإنترنت للمشتركين. الفائدة هي معدلات بيانات أعلى بكثير ضرورية لتوزيع الفيديو وخدمات الإنترنت الأخرى. انخفاض تكلفة المكونات السلبية يعني أنظمة أكثر بساطة مع عدد أقل من المكونات التي تفشل أو تتطلب الصيانة. العيب الأساسي هو المدى الأقصر الممكن ، وعادة لا يزيد طوله عن 20 كم أو 12 ميل. تزداد شعبية PONs مع تزايد الطلب على خدمة الإنترنت بشكل أسرع والمزيد من الفيديو. GPON هو الأكثر شعبية في الولايات المتحدة ، مثل نظام Foizon من Verizon. أنظمة EPON أكثر انتشارًا في آسيا وأوروبا.
يتم تكوين معظم PONs مثل هذا. يختلف عدد التقسيمات ومستويات الانقسام باختلاف البائع والنظام. تكون نسب الانقسام عادةً 1:32 أو 1:64 ولكن قد تكون أعلى.
