GPON vs EPON: ما هي تقنية الشبكة الضوئية السلبية التي يجب عليك نشرها؟

يمنحك GPON (ITU-T G.984) سرعة نقل تبلغ 2.5 جيجابت في الثانية، ومدمجًا في جودة الخدمة-ونسب تقسيم تصل إلى 1:128 -، وهو يهيمن على عمليات طرح FTTH الكبيرة في أمريكا الشمالية وأوروبا. يعمل EPON (IEEE 802.3ah) على تشغيل متماثل بسرعة 1 جيجابت في الثانية عبر إطارات Ethernet الأصلية، وبتكلفة أقل لكل منفذ، ويتم توصيله مباشرة بالبنية الأساسية لشبكة LAN الحالية - وهو رائد في شرق آسيا وشبكات الحرم الجامعي للمؤسسات. يعتمد الاختيار الصحيح على كثافة المشتركين، واحتياجات النطاق الترددي المنبع، والشكل الذي تبدو عليه شبكة التوصيل الخاصة بك بالفعل.

 

اختلاف البروتوكول في المصطلحات العادية

يستخدم كل من GPON وEPON مقسمات ضوئية سلبية لتهوية ألياف واحدة إلى العديد من نقاط النهاية. يحدث الانقسام بنفس الطريقة. ما يتغير هو كيفية قيام كل تقنية بحزم البيانات على الألياف.

 

يستخدم GPON إطار GEM (طريقة تغليف GPON) المحدد بواسطة ITU-T G.984. تقوم GEM بتقطيع الحزم ذات الطول المتغير - إلى حاويات ذات حجم ثابت -، بحيث يمكن لـ OLT مزج حركة مرور الصوت والفيديو والبيانات في تدفق واحد وتخصيص النطاق الترددي لكل فئة خدمة. يستخدم EPON إطارات Ethernet القياسية من النهاية - إلى - النهاية، والتي يحكمها IEEE 802.3ah وMPCP (بروتوكول التحكم في النقاط المتعددة -) ​​للجدولة الأولية. إذا كانت شبكتك الأساسية تتحدث بالفعل عن شبكة Ethernet - فإن معظم شبكات LAN الخاصة بالمؤسسات تتحدث عن -، فإن EPON يتجنب خطوة التغليف الإضافية تمامًا.

 

يؤدي هذا الاختلاف في الإطارات إلى سد كل فجوة عملية بين الاثنين: كفاءة الإنتاجية، وقدرة جودة الخدمة، وتكلفة المعدات، ومسار الترقية.

 

عرض النطاق الترددي: حيث يفوز كل معيار

يوفر GPON سرعة 2.488 جيجابت في الثانية للأسفل و1.244 جيجابت في الثانية للأعلى. توفر EPON سرعة 1.25 جيجابت في الثانية في كل اتجاه (حوالي 1 جيجابت في الثانية فعالة بعد تشفير 8b/10b). على سرعة التنزيل الأولية، يفوز GPON بعامل اثنين.

 

لكن السرعة الأولية أقل أهمية من كيفية استخدام النطاق الترددي. يقوم إطار GEM بتجميع حركة المرور بنسبة تزيد عن 90% لأنه لا يستوعب الحزم القصيرة. يجب أن ترسل EPON حدًا أدنى يبلغ 64-إطارات إيثرنت بايت حتى عندما تكون الحمولات أصغر - فكر في حزم VoIP - التي تهدر السعة على الروابط السكنية عالية الكثافة التي تخدم مئات المشتركين لكل منفذ OLT. عند تقسيم 1:64 مع حركة مرور صوتية كثيفة، تكون فجوة الكفاءة هذه قابلة للقياس.

 

ميزة EPON هي التماثل. تعمل النسخ الاحتياطية السحابية وكاميرات مراقبة IP والتطبيقات المستضافة على دفع حركة مرور كثيفة. يمكن أن يؤدي تصميم GPON غير المتماثل إلى اختناق أعباء العمل هذه. إذا كان النشر الخاص بك يرسل قدرًا كبيرًا من البيانات لأعلى ولأسفل، فإن EPON يزيل هذا القيد دون حلول بديلة.

لذلك عندما تجلس لتحديد شبكة وصول جديدة، فإن عرض النطاق الترددي وحده يضيق المجال بسرعة. يحتاج مشغل FTTH السكني الذي يقدم الفيديو-عند-الطلب وبث تلفزيون IPTV المباشر والإنترنت إلى 300+ المنازل من منفذ OLT واحد إلى مساحة رأسية تبلغ 2.5 جيجابت في الثانية - GPON هو الملاءمة الطبيعية. حتى عند تقسيم 1:64، لا يزال لدى كل مشترك إمكانية الوصول إلى حصة كبيرة من سعة المصب خلال ساعات الذروة المسائية عندما يقوم الجميع بالبث في وقت واحد. يصبح سقف EPON الذي يبلغ 1 جيجابت في الثانية ضيقًا في ظل هذه الظروف، خاصةً عندما تأخذ في الاعتبار حمل التشفير وإهدار الحشو على-حركة مرور الحزم القصيرة.

 

اقلب السيناريو إلى حرم مؤسسة يقوم بتشغيل وحدة تخزين سحابية مركزية، ونظام مراقبة IP يضم 200 كاميرا، وVoIP PBX. حركة المرور المنبع تنافس أو تتجاوز المصب. يصبح الحد الأقصى لـ GPON البالغ 1.244 جيجابت في الثانية هو العامل المقيد، وليس قوته في اتجاه مجرى النهر. توفر سرعة 1 جيجابت في الثانية المتماثلة من EPON أداءً متسقًا في كلا الاتجاهين دون الحاجة إلى حلول بديلة لتشكيل حركة المرور في OLT لمنع الازدحام في المنبع. يعني الإطار الأصلي لشبكة Ethernet- أيضًا عددًا أقل من خطوات تحويل البروتوكول بين طبقة الوصول والمحول الأساسي للحرم الجامعي - هناك شيء أقل لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها في الساعة 2 صباحًا

 

 

جودة الخدمة وإدارة حركة المرور

يقوم GPON ببناء جودة الخدمة في البروتوكول. ثلاث قنوات إدارة - مضمنة OAM وPLOAM وOMCI - تتعامل مع التشفير ومراقبة الأخطاء وتخصيص عرض النطاق الترددي وتوفير ONT عن بعد محليًا. يمكن أن تضمن T-CONTs (حاويات النقل) الحد الأدنى من عرض النطاق الترددي للصوت أثناء مشاركة السعة المتبقية ديناميكيًا بين مستخدمي البيانات. بالنسبة لمزودي خدمات الإنترنت الذين يقومون بتجميع النطاق العريض وIPTV وVoIP، فإن هذا يهم - كثيرًا.

لا تحتوي EPON على-جودة خدمة مضمنة. يمكنك فرض أولوية حركة المرور من خلال علامات 802.1Q VLAN، أو علامات DiffServ، أو الامتدادات الخاصة بالمورد-. إنه يعمل، ولكنه يضيف طبقات تكوين ويتطلب في بعض الأحيان أجهزة تحويل OLT أكثر تكلفة للاحتفاظ باتفاقيات مستوى الخدمة المتسقة عبر قاعدة -مختلطة من المشتركين في حركة المرور. بالنسبة لخدمات البيانات الخالصة - الإنترنت-فقط إيثرنت محلي أو مؤسسي - نادرًا ما يكون هناك ما يبرر الحمل الإضافي، وتفوز بساطة EPON. تتعامل العديد من عمليات نشر EPON الخاصة بالمؤسسات مع جودة الخدمة بالكامل على جهاز توجيه الطبقة الثالثة، متجاوزة طبقة PON تمامًا.

 

إذا كان نموذج عملك يعتمد على تقديم ثلاثة أنواع من الخدمة أو أكثر عبر ألياف ضوئية واحدة - ذات نطاق عريض وتلفزيون خطي وصوت، فهي التركيبة الكلاسيكية - GPON's T-CONT المعمارية التي تكتسب تعقيدها. يمكنك تعيين حاوية خاصة لكل فئة خدمة مع أرضية عرض نطاق ترددي مضمونة، ويقوم محرك DBA (تخصيص النطاق الترددي الديناميكي) بإعادة توزيع السعة غير المستخدمة في الوقت الفعلي. وهذا يعني أن المشترك الذي يقوم بتنزيل ملف كبير لا يؤدي إلى انخفاض جودة دفق الفيديو الخاص بالجيران في منتصف الإطار-، حتى عندما يتم تحميل التقسيم. تتطلب محاولة تحقيق نفس العزلة على EPON تكديس سياسات جودة الخدمة الخارجية في OLT وربما عند كل محول وسيط، مما يزيد من نفقات رأس المال ومساحة سطح التكوين التي يتعين عليك الحفاظ عليها.

 

من ناحية أخرى، تحمل الكثير من الشبكات خدمة واحدة - للوصول إلى الإنترنت - ولا تحتاج إلى ضمانات لكل-عرض النطاق الترددي للتدفق في طبقة PON. تندرج مشاريع النطاق العريض البلدية وملحقات إيثرنت الحرم الجامعي والوصلات الخلفية لإنترنت الأشياء الصناعية ضمن هذه المجموعة. بالنسبة لعمليات النشر هذه، فإن افتقار EPON إلى -جودة الخدمة المضمنة لا يعد نقصًا؛ تمت إزالة التعقيد غير ذي الصلة. كلما كانت مجموعة البروتوكولات أبسط، قلت أوضاع الفشل أثناء استكشاف الأخطاء وإصلاحها، وقل الاستثمار في تدريب فريق العمليات الخاص بك.

 

 

نسبة الانقسام، والوصول، وما يحدهم فعليًا

يدعم GPON ما يصل إلى 1:128 من الانقسامات؛ 1:32 و1:64 هي إعدادات إنتاج قياسية. يعمل EPON عادةً من 1:16 إلى 1:32. تصل كلتا التقنيتين إلى حوالي 20 كم بين OLT وأبعد ONT بنسب تقسيم عادية. تمنح ميزانية الطاقة الضوئية الأعلى قليلاً لـ GPON هامشًا أفضل عند الانقسامات العالية والتشغيل الأطول.

 

المعايير تخبرك بالسقف. يخبرك الحقل بما تحصل عليه بالفعل. يعتمد أداء الانقسام الحقيقي على نوع الألياف (G.652D مقابل G.657A)، ودرجة تلميع الموصل (APC مقابل UPC)، وفقدان إدخال الفاصل، وما إذا كان طاقم التثبيت قد قام بتنظيف كل وجه موصل قبل إغلاق العلبة. يتحول انقسام GPON بنسبة 1:64 على الورق إلى أخطاء متقطعة عند 18 كم إذا كان لديك موصلين SC/APC متسخين وانحناء ألياف تحت الحد الأدنى لنصف القطر في مكان ما أثناء التشغيل.

 

قبل الالتزام بنسبة الانقسام، قم بقياس ميزانية الطاقة الضوئية الفعلية باستخدام مقياس طاقة تمت معايرته في النهاية البعيدة. تأكد من أن الخاص بكمحطة GPON ONUتحتوي حساسية جهاز الاستقبال على ما لا يقل عن 2-3 ديسيبل من الهامش أعلى مما يقدمه الرابط بعد كل خسائر الفاصل والموصل والكابل. ويمثل هذا الهامش عمر المكونات، والتوصيلات المستقبلية، وتقلبات درجات الحرارة الموسمية التي تغير توهين الألياف.

 

في مبنى FTTH حضري كثيف حيث يقع أبعد مشترك على بعد 5 كم من المكتب المركزي، يعمل كل من GPON وEPON بشكل مريح عند 1:32. تعتبر ميزانية الطاقة الضوئية سخية، كما أن خسائر الموصلات متسامحة، ولديك هامش احتياطي لنقاط الوصل المستقبلية. يعتمد اختيار التكنولوجيا في هذا السيناريو على عوامل أخرى - عرض النطاق الترددي وجودة الخدمة والتكلفة - وليس على الطبقة المادية.

 

يصبح سؤال نسبة التقسيم أكثر إثارة للاهتمام في مباني الضواحي وشبه الريفية حيث تتراوح المسافات بين 15 و20 كيلومترًا وتبلغ كثافة المشتركين 1:64. تمتص ميزانية الطاقة العالية لـ GPON خسارة المقسم الإضافية وتظل تترك هامشًا لعدد قليل من الموصلات المتسخة أو أقل-من-وصلة مثالية. يعد EPON عند 1:64 على مسافة تزيد عن 18 كم ضمن المواصفات من الناحية الفنية، لكنك تعمل بدون هامش تقريبًا - أي تدهور في مصنع الألياف (مضغ القوارض، أو شق البناء، أو الموصل المتأثر بالعوامل الجوية) يمكن أن يدفع الرابط إلى ما دون الحد الأدنى. إذا كنت تخطط لتشغيل انقسامات عالية عن بعد، فإن الإرتفاع البصري لـ GPON ليس اختياريًا -، إنه الفرق بين الشبكة المستقرة والشبكة التي تولد إنذارات متقطعة في كل مرة تتغير فيها درجة الحرارة.

 

 

متغيرات التكلفة الحقيقية، وليس فقط سعر OLT

كانت القاعدة القديمة - "EPON أرخص" - صحيحة عندما اعتمدت شرائح GPON على FPGAs باهظة الثمن. واليوم، قامت شرائح GPON SoC المدمجة بسد فجوة كل-منفذ. إن مقارنة سعر الوحدة وحده يفتقد صورة التكلفة الإجمالية للملكية الفعلية. هناك أربعة عوامل أكثر أهمية:

 

1. تكلفة وحدة OLT وONU:بالقرب من التكافؤ الآن. لا تزال EPON تتقدم قليلاً بالنسبة لعمليات النشر الصغيرة التي تقل عن 200 مشترك حيث لا تظهر مزايا نطاق GPON.
2. توافق الوحدة:يتسبب جهاز الإرسال والاستقبال غير المتطابق في حدوث اللوحات الارتباطية التي تولد لفات الشاحنة. تحقق من عامل الشكل والطول الموجي (1310/1490/1550 نانومتر لـ PON) وترميز البرامج الثابتة المضيفة ودعم DDM قبل الشراء. واضحقائمة اختيار جهاز الإرسال والاستقباليمنع أخطاء الشراء الأكثر شيوعا.
3. خيارات الألياف والموصل:وضع G.652D الفردي- للتشغيل القياسي، ووضع G.657A للتوجيه الداخلي المحكم-. موصلات APC لـ PON (انعكاس أسفل الظهر-). سترة LSZH للأماكن المغلقة. تؤدي هذه القرارات إلى تفاقم - تلميع الموصل الخاطئ وحده ويمكن أن يكلف 0.5 ديسيبل لكل زوج تزاوج، وهو ما يكفي لدفع الرابط الهامشي إلى الفشل.
4. العمليات الجارية:يتيح دعم OMCI وTR-069 الخاص بـ GPON ترقية البرامج الثابتة عن بعد ومراقبة الأداء وعزل الأخطاء دون إرسال فنيين. تعد الإدارة المستندة إلى SNMP- الخاصة بـ EPON أبسط ولكنها أقل تفصيلاً. بالنسبة لقواعد المشتركين الكبيرة، تعمل إدارة GPON عن بعد على تقليل النفقات التشغيلية لكل مشترك على مدار دورة حياة تتراوح من 5 إلى 7 سنوات.

•  

بالنسبة لمزود خدمة الإنترنت الصغير أو تعاونية النطاق العريض المجتمعية التي تربط 100-200 مبنى بـ OLT واحد، فإن تكلفة الدخول المنخفضة لـ EPON لا تزال منطقية من الناحية المالية. أنت تشتري عددًا أقل من بطاقات OLT، وعدد المشتركين لديك لا يبرر تقسيمات 1:64، وعرض الخدمة الخاص بك هو الإنترنت-فقط - لذا فإن جودة الخدمة وميزات الإدارة الخاصة بـ GPON لا توفر توفيرًا تشغيليًا كافيًا لتعويض تكلفة المعدات المرتفعة قليلاً. أبقِ المكدس بسيطًا، وحافظ على الميزانية محدودة.

 

تتغير الحسابات بمجرد تجاوز ما يقرب من 500 مشترك أو البدء في تقديم الخدمات المجمعة. وعلى هذا النطاق، فإن قدرة GPON على تشغيل تقسيمات 1:64 تعني عددًا أقل من منافذ OLT وألياف تغذية أقل لتغطية نفس منطقة الخدمة. تعمل إدارتها عن بعد OMCI وTR-069 على تقليل عدد لفات الشاحنات لكل مشترك سنويًا - وهو مقياس يهيمن على النفقات التشغيلية في أي شبكة وصول. وإذا كنت تبيع IPTV إلى جانب النطاق العريض، فإن عرض النطاق الترددي T-CONT يضمن تجنب شكاوى العملاء والاضطراب الناتج عن تدهور جودة الفيديو خلال ساعات الذروة. على مدار دورة حياة الأصول التي تمتد من 5 إلى 7 سنوات، تتضاعف هذه المدخرات بما يتجاوز الفرق الأولي في سعر المعدات.

 

 

واقع السوق الإقليمية

يهيمن GPON على أمريكا الشمالية وأوروبا. قامت كل من AT&T وDeutsche Telekom وOrange ببناء شبكات FTTH حولها من أجل التوصيل الثلاثي - والتوافق مع استثمارات النقل TDM/ATM الحالية.

 

EPON تقود في شرق آسيا. قامت كل من NTT وKT وChina Telecom بتنفيذ عمليات إنشاء ضخمة لـ FTTH باستخدام-سيليكون EPON منخفض التكلفة من صانعي الرقائق المحليين. وقد عززت هيمنة الإيثرنت على شبكات المؤسسات الآسيوية هذا الاختيار. إذا كنت تقوم بتوفير معدات للنشر في جنوب شرق آسيا، فستجد سلسلة توريد EPON أعمق مع فترات زمنية أقصر في مخزون ONU. إذا كنت تقوم بالبناء في الأمريكتين أو أوروبا، فإن الأنظمة البيئية لموردي GPON تكون أكثر نضجًا ويسهل الحصول على وثائق اختبار التشغيل البيني.

 

تتبنى الأسواق الناشئة في أفريقيا وأمريكا الجنوبية بشكل متزايد GPON لـ FTTH لأن نسبة التقسيم الأعلى تخدم المزيد من المشتركين لكل OLT - وهي ميزة حاسمة عندما يكون حفر خنادق الألياف هو أكبر بند منفرد في الميزانية. يقوم بعض المشغلين في هذه المناطق بنشر أجهزة XPON ONU ذات الوضع المزدوج- لإبقاء خياراتهم مفتوحة أثناء الطرح الأولي، والتبديل بين وضع GPON وEPON اعتمادًا على بائع OLT الذي يفوز بالمناقصة لمنطقة معينة.

 

 

الترقية إلى 10G دون إعادة البناء

يحتوي كلا المعيارين على 10-جيجابت تالية تتواجد مع المعدات القديمة على نفس الألياف من خلال تراكب الطول الموجي - ولا يلزم ترقية الرافعة الشوكية.

يتطور GPON إلى XG-PON (10G لأسفل / 2.5G لأعلى) وXGS-PON (10G متماثل، ITU-T G.9807.1). ينتقل EPON إلى 10G- EPON (IEEE 802.3av) في كلا الوضعين غير المتماثل والمتماثل. يتيح لك كلا المسارين ترحيل المشتركين واحدًا تلو الآخر، واستبدال ONTs تدريجيًا بينما يظل المستخدمون الحاليون على اتصال. تؤكد خطوة التخطيط الحاسمة أن مقسمات ODN - الحالية ولوحات التصحيح وألياف الجذع - تلبي الميزانية الضوئية الأكثر صرامة التي تتطلبها إشارات 10G. إذا كان رابط GPON الحالي الخاص بك يعمل بهامش قدره 1 ديسيبل فقط، فلن يتم إغلاق تراكب 10 جيجا على نفس القسم.

 

المكون الذي يتغير فعليًا أثناء ترقية 10G هو الوحدة الضوئية في كل من OLT وONT. الأجهزة ذات الوضع المزدوج- مثلجهاز الإرسال والاستقبال XPON ONUدعم GPON وEPON في SFP واحد، مما يبسط عملية الجرد للمشغلين الذين يقومون بتشغيل شبكات مختلطة أو الترحيل الأوسط-.

 

 

لماذا تأتي هذه المقارنة من تجربة النشر

هذا ليس ملخصًا لوثيقة المعايير-. قامت شركة FB-LINK بتصنيع معدات الشبكات الضوئية منذ عام 2012، مع أكثر من 300 مهندس ومرفق إنتاج غرف الأبحاث بمساحة 1600 متر مربع في Shenzhen. يغطي خط الإنتاج سلسلة الوصول الكاملة لـ FTTx:هيكل GPON OLTمع 8 و16 منفذ PON، ومحطات GPON وEPON ONU في 1GE من خلال نماذج WiFi - المدمجة، ووحدات ONU ذات الوضع المزدوج XPON -، وأجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية وأسلاك التصحيح التي تربط بينها. تحمل المنتجات شهادات CE وRoHS وISO 9001 وISO 14001، مع نقاط خدمة إقليمية عبر جنوب شرق آسيا وأفريقيا.

 

 

الأسئلة المتداولة