EPON هي تقنية وصول طويلة المدى إلى Ethernet تعتمد على شبكة نقل الألياف البصرية. تتبنى EPON بنية من نقطة إلى عدة نقاط ، حيث يحمل ليف واحد إشارات البيانات المنبع والمصب ، وبعد مقسم 1: N ، يتم تقسيم الإشارة الضوئية إلى قنوات N ، تغطي نقاط وصول متعددة أو مستخدمين وصول لديهم فروع بصرية.
EPON هندسة الشبكات
EPON يُطلق عليه أيضًا اسم GEPON تقليديًا ، دون أي نية مضللة. كانت أجهزة EPON المبكرة في الصناعة تعتمد على ناقل FE (Fast Ethernet). ومع ذلك ، بعد إدخال أجهزة EPON القائمة على ناقل GE (Gigabit Ethernet) ، تم تسميتها GEPON لتمييزها. حاليًا ، تعتمد غالبية أجهزة EPON في الصناعة أساسًا على ناقل GE. في الوقت الحاضر ، يشار إليها عمومًا باسم EPON.
يتكون نظام EPON النموذجي من OLT و ONU و ODN ، ويظهر هيكل شبكة EPON في الشكل 1.
يتم وضع OLT في غرفة الخادم المركزية ، والتي يمكن اعتبارها مفتاح L2 أو مفتاح توجيه L3. في اتجاه المصب ، يوفر OLT واجهات الألياف البصرية للشبكات الضوئية المنفعلة (ODN) ؛ في اتجاه المنبع ، ستوفر OLT واجهات GE الضوئية / الكهربائية ، وفي المستقبل ، عندما يتم الانتهاء من معيار تكنولوجيا Ethernet بسرعة 10 جيجابت / ثانية ، ستدعم OLT أيضًا واجهات عالية السرعة مماثلة. من أجل توفير وصول متعدد الخدمات ، يمكن لـ OLT أيضًا دعم واجهات E1 و OC3 لتحقيق الوصول الصوتي التقليدي أو خدمات توصيل الدوائر.
فيما يتعلق بإدارة شبكة EPON ، يعمل OLT كمركز تحكم رئيسي مع وكيل OAMP مدمج ، والذي يمكنه إدارة الأجهزة الطرفية لـ ONU تحت سيطرته وأداء الوظائف الخمس لإدارة الشبكة. يمكن أن يوفر أيضًا عزلًا فعالًا للمستخدم.
ODN عبارة عن شبكة توزيع بصرية ، تتكون من مقسمات ألياف ضوئية سلبية وألياف بصرية. جهاز تقسيم الألياف الضوئية السلبي هو جهاز سلبي يربط OLT و ONU ، وتتمثل وظيفته في توزيع البيانات النهائية ومركز البيانات الأولية. يعد نشر الفاصل السلبي مرنًا للغاية ويمكن تكييفه مع جميع البيئات تقريبًا نظرًا لطبيعتها السلبية. تحتوي مقسمات الألياف البصرية العامة على نسب تقسيم تبلغ 1: 2 ، 1: 4 ، 1: 8 ، 1:16 ، 1:32 ، 1:64 ، إلخ. يوصى عمومًا باستخدام مستوى واحد من التقسيم ، وعلى الأكثر ، ليس أكثر من مستويين من الانقسام.
ONU هو جهاز طرفي يوضع على جانب مباني المشترك. يستخدم ONU في EPON بروتوكول Ethernet لتحقيق وظيفة تحويل Ethernet Layer 2 فعالة من حيث التكلفة. من خلال استخدام بروتوكول Ethernet ، لم تعد هناك حاجة لتحويل البروتوكول أثناء عملية الاتصال لتحقيق نقل شفاف لبيانات المستخدم من وحدة ONU إلى أخرى. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام بروتوكول التشفير بين OLT و ONU لضمان أمان بيانات المستخدم.
تكمن ميزة FTTH المستندة إلى EPON في قدرتها القوية على التغطية ، حيث تغطي ما يصل إلى 20 كم (نسبة الانقسام 1:32) من المكتب النهائي وتوصيل كل نقطة وصول بصرية عبر ODN. في شبكات الوصول البصرية التقليدية ، يقتصر نطاق تمديد الألياف الضوئية عادةً على نقطة وصول الشبكة. لتحقيق الألياف إلى المنزل ، يجب تكوين عدد كبير من محولات طبقة الوصول إلى المنفذ البصري باهظة الثمن عند نقطة الوصول. مع ظهور تقنية الشبكة الضوئية السلبية ونضجها ، وخاصة تقنية EPON الحالية ، يمكن أن توفر حلاً مجديًا اقتصاديًا لتوصيل الألياف الضوئية مباشرة إلى نهاية المستخدم ، مما يجعل FTTH طريقة وصول فعالة. في حلول FTTX المستندة إلى EPON ، أصبح حل إدخال كبل الألياف الضوئية إلى المباني ، وتخطيط OLT في المجتمع ، ونشر ODN ، واتصال الألياف بأطراف المستخدم الداخلية (OUN) أمرًا بالغ الأهمية.
تقنيات EPON في المنبع والمصب
يستخدم EPON ليفًا واحدًا بين OLT و ONU لتوفير عرض نطاق ترددي متماثل 1.25 جيجابت في الثانية ، نظرًا لقيود الواجهة المادية ، فإنه يوفر في الواقع نطاقًا تردديًا بسرعة 1 جيجابت في الثانية لنقل البيانات وخدمات الصوت والفيديو. تستخدم EPON تقنية مضاعفة تقسيم الطول الموجي على ألياف أحادية النواة ، مما يسمح بنقل تدفقات البيانات المنبع والمصب في نطاقات تردد مختلفة. من بينها ،
1490 نانومتر الهابطة ؛
الإرسال 1310 نانومتر ؛
1550nm اختياري لل CATV.
يتم بث دفق بيانات الوصلة الهابطة ، ويدفع OLT دفق بيانات إطار Ethernet بتنسيق 802.3 لجميع وحدات ONU من خلال النسخ المتماثل أحادي الإرسال. تحدد وحدات ONU ما إذا كنت ستستقبل الإطارات من خلال الحكم على LLID (معرف الارتباط المنطقي) المعين بواسطة OLT في رأس إطار Ethernet. يتلقون إطارات البيانات التي تنتمي إليهم ويتجاهلون الإطارات التي لا تنتمي إليهم. هذا موضح في الشكل 2.
يعتمد تدفق بيانات الوصلة الصاعدة تقنية الوصول المتعدد بتقسيم الوقت (TDMA) ، والتي تقسم وقت الوصلة الصاعدة إلى فترات زمنية متعددة ، بناءً على عرض النطاق الترددي المخصص وأولوية الخدمة لكل وحدة ONU ، يتم تخصيص فترات زمنية مختلفة لتدفقات بيانات الوصلة الصاعدة الخاصة بها. في كل فتحة زمنية ، يتم إرسال دفق بيانات واحد فقط للوصلة الصاعدة الخاصة بـ ONU عبر الألياف. من خلال التفاوض بين OLT و ONU ، يتم تجنب التعارض بين تدفقات بيانات الوصلة الصاعدة من وحدات ONU مختلفة ، مما يضمن عدم حدوث فقدان للبيانات. كما هو مبين في الشكل 3.
مقارنة بين EPON و ADSL
بعد عدة سنوات من التطوير النشط ، أصبح ADSL أكثر طرق الوصول إلى النطاق العريض شيوعًا لمشغلي الشبكات الثابتة في الصين. من خلال نقل بيانات النطاق العريض ، يستفيد ADSL بالكامل من موارد الأسلاك النحاسية لمشغلي الشبكات الثابتة ، مما يجعله أحد أفضل الخيارات لمشغلي مثل China Telecom و China Netcom في المرحلة المبكرة من الوصول إلى النطاق العريض.
خدمة ADSL / ADSL2 + عبارة عن تقنية وصول إلى النطاق العريض للإرسال غير المتماثل مع عرض نطاق ترددي محدود للوصلة الصاعدة أقل من 1 ميجابت في الثانية وعرض النطاق الترددي للوصلة الهابطة بحد أقصى يصل إلى 26 ميجابت في الثانية. في الاستخدام التجاري الفعلي ، يغطي مسافة لا تزيد عن 3 كيلومترات ، ويوفر عمومًا نطاقًا تردديًا للوصلة الهابطة يتراوح من 512 كيلوبت في الثانية إلى 2 ميجا بت في الثانية ويتم تطبيقه بشكل أساسي للوصول العام إلى الإنترنت.
ومع ذلك ، مع ظهور العديد من الخدمات الجديدة ، وخاصة خدمات الفيديو ، تتزايد متطلبات النطاق الترددي للمستخدمين. أدى النمو السريع للتطبيقات مثل التدوين والألعاب عبر الإنترنت والمراسلة الفورية والمهاتفة ذات النطاق العريض والاتصال الهاتفي بالفيديو ومشاركة ألبومات الصور الشخصية إلى زيادة الطلب على النطاق الترددي للوصلة الصاعدة من المستخدمين.
في تخطيط شبكة النطاق العريض لـ China Telecom و China Netcom ، سيصل عرض النطاق الترددي ثنائي الاتجاه المستقبلي للمستخدمين الفرديين إلى 10M ~ 20M. عرض النطاق الترددي لـ ADSL مقيد بشكل صارم بمسافة الإرسال ، ولا يمكن تحقيق عرض النطاق الترددي الأعلى إلا على مسافات قصيرة ، حتى مع تحويل "الألياف إلى النحاس" وتقصير تغطية ADSL ، يمكن فقط تلبية متطلبات النطاق الترددي إلى حد معين ولفترة زمنية معينة. حتى بعد تحويل "الألياف إلى نحاس" وتقليل منطقة تغطية ADSL ، لا يمكنها تلبية متطلبات النطاق الترددي إلا خلال فترة زمنية معينة وإلى حد معين.
عرض النطاق الترددي لشبكة الوصول القائمة على الألياف قابل للتطوير نظريًا بشكل لا نهائي. لذلك ، مع نضج تقنية EPON ، فإن النطاق الترددي العالي والتغطية الطويلة المسافة تجعل EPON خيارًا لا مفر منه لتطوير التكنولوجيا ، لتحل محل تقنية ADSL.
مقارنةً بـ ADSL ، تتحمل EPON مصاريف إنشاء أولية أعلى ، بما في ذلك تكلفة المعدات الأولية وتكلفة مد الألياف. ومع ذلك ، نظرًا لاستخدام تقنية الشبكة الضوئية السلبية للاتصال بالشبكة ، فإن تقنية PON القائمة على الألياف لها تكاليف تشغيل وصيانة أقل بكثير مقارنةً بـ ADSL والأسلاك النحاسية.
تتيح القدرة على توفير نطاق ترددي أعلى وتغطية خدمة لمسافات أطول من خلال انخفاض تكاليف ما بعد التشغيل والصيانة ، توفير خدمات جديدة إضافية ، وتحقيق المزيد من إيرادات الأعمال ، ويمكن أن تعوض نسبيًا الاستثمار في المعدات وتكاليف الخط. تكلفة الألياف منخفضة بالفعل ، وقد دخلت FTTX فترة من النمو السريع ، وستستمر تكلفة المعدات في الانخفاض أثناء الإنشاء. لذلك ، من خلال نشر EPON ، يمكن للمشغلين تعزيز القدرة التنافسية لمجموعة كاملة من الخدمات ، بما في ذلك الوصول إلى النطاق العريض ، وبالتالي استقرار موارد المشتركين وحتى استعادة المشتركين المفقودين ، مما سيجلب المزيد من عائدات الأعمال للمشغلين ويفيدهم على المدى الطويل.
المزايا التقنية لـ EPON
مع نضج تقنية EPON ، بدأت شركات النقل الرئيسية في الصناعة في نشر أنظمة EPON على نطاق واسع لإطلاق تطبيقات FTTX. إنهم يهدفون إلى تحقيق اللعب الثلاثي (اللعب الثلاثي ، وتوفير خدمات الصوت والبيانات والفيديو) على هذا الأساس لبناء منصة وصول ثلاثية اللعب.
منذ عام 2004 ، تم نشر تقنية EPON على نطاق واسع في أسواق FTTH الناضجة مثل اليابان وكوريا والولايات المتحدة وأوروبا ، مما أدى إلى زيادة ازدهار أعمال IPTV. في السوق الصينية ، تم تجريب منتجات EPON ومتاحة تجاريًا في جميع المقاطعات.
تستخدم تقنية EPON تقنية تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي (WDM) لتحقيق عرض نطاق ترددي متماثل يبلغ 1 جيجابت في الثانية على ليف واحد ، كما أنها تتيح الانقسام في اتجاه مجرى النهر بالقرب من شريحة العميل ، مما يوفر الكثير من موارد الألياف الأساسية. ميزة أخرى لنظام EPON هي قدرته القوية على التغطية ، مع تغطية قصوى تبلغ 20 كم بنسبة تقسيم 1:32 و 10 كم بنسبة تقسيم 1:64. هذا يضمن تقارب موثوق للمعدات. تحت نسبة الانقسام 1:32 ، يمكن أن يصل متوسط عرض النطاق الترددي لكل مستخدم ONU إلى أكثر من 30 ميجا ، مما يوفر ضمانًا كافيًا لعرض النطاق الترددي لخدمات الفيديو.
يوفر استخدام المقسمات الضوئية السلبية في أنظمة EPON موارد صيانة كبيرة ، بما في ذلك توفير غرف الخادم وحزم إمداد الطاقة ، وبالتالي تقليل تكاليف الإنشاء والصيانة الإجمالية لشبكات FTTX. ساهم انخفاض تكلفة الألياف الضوئية في السنوات الأخيرة في تقليل تكلفة البنية التحتية للكابلات في عمليات نشر FTTX.
في الوقت الحاضر ، خدمات الوصول إلى النطاق العريض التي يقدمها المشغلون هي بشكل أساسي نوعان: ADSL و LAN access. بالإضافة إلى ذلك ، مع زيادة الطلب على النطاق الترددي ، أصبح VDSL أيضًا خيارًا تدريجيًا. طرق الوصول الأخرى ، مثل مودم الكبل والوصول إلى خط الطاقة ، لها حصة سوقية محدودة بسبب قيود الموارد في الصناعة.
