EPON یک فناوری دسترسی دوربرد اترنت مبتنی بر شبکه حمل و نقل فیبر نوری است. EPON از معماری نقطه به چند نقطه استفاده می کند، که در آن یک فیبر واحد سیگنال های داده بالادست و پایین دست را حمل می کند و پس از تقسیم کننده 1:N، سیگنال نوری به کانال های N تقسیم می شود و چندین نقطه دسترسی یا دسترسی کاربران را با شاخه های نوری پوشش می دهد.
EPON معماری شبکه
EPON همچنین به طور سنتی GEPON نامیده می شود، بدون هیچ گونه قصد گمراه کننده. دستگاه های اولیه EPON در صنعت بر پایه گذرگاه FE (Ethernet سریع) بودند. با این حال، پس از معرفی دستگاه های EPON مبتنی بر گذرگاه GE (گیگابیت اترنت)، به منظور تشخیص آنها GEPON نامیده شد. در حال حاضر، اکثر دستگاه‌های EPON در صنعت اساساً مبتنی بر گذرگاه جنرال الکتریک هستند. در حال حاضر، به طور کلی به آنها EPON گفته می شود.
یک سیستم EPON معمولی از OLT، ONU و ODN تشکیل شده است و ساختار شبکه EPON در شکل 1 نشان داده شده است.
OLT در اتاق سرور مرکزی قرار می گیرد که می تواند به عنوان سوئیچ L2 یا سوئیچ مسیریابی L3 در نظر گرفته شود. در جهت پایین دست، OLT رابط های فیبر نوری را برای شبکه های نوری غیرفعال (ODN) فراهم می کند. در جهت بالادست، OLT رابط های نوری/الکتریکی GE را ارائه خواهد کرد و در آینده، زمانی که استاندارد فناوری اترنت 10 گیگابیت بر ثانیه نهایی شود، OLT از رابط های پرسرعت مشابه نیز پشتیبانی خواهد کرد. به منظور ارائه دسترسی چند سرویس، OLT همچنین می تواند از رابط های E1 و OC3 برای تحقق خدمات دسترسی صوتی سنتی یا ترانک مدار پشتیبانی کند.
از نظر مدیریت شبکه EPON، OLT به عنوان مرکز کنترل اصلی با OAMP Agent داخلی عمل می کند که می تواند دستگاه های ترمینال ONU تحت کنترل خود را مدیریت کند و پنج عملکرد مدیریت شبکه را انجام دهد. همچنین می تواند انزوای موثر کاربر را فراهم کند.
ODN یک شبکه توزیع نوری است که از تقسیم کننده های فیبر نوری غیرفعال و فیبرهای نوری تشکیل شده است. اسپلیتر فیبر نوری غیرفعال یک دستگاه غیرفعال است که OLT و ONU را به هم متصل می کند و وظیفه آن توزیع داده های پایین دست و متمرکز کردن داده های بالادست است. استقرار اسپلیتر غیرفعال بسیار انعطاف پذیر است و به دلیل ماهیت غیرفعال آنها تقریباً با همه محیط ها سازگار است. تقسیم کننده های فیبر نوری غیرفعال عمومی دارای نسبت های تقسیم 1:2، 1:4، 1:8، 1:16، 1:32، 1:64 و غیره هستند. معمولاً توصیه می شود از یک سطح تقسیم و حداکثر استفاده شود. ، بیش از دو سطح تقسیم نمی شود.
ONU یک دستگاه پایانه ای است که در سمت محل مشترک قرار می گیرد. ONU در EPON از پروتکل اترنت برای دستیابی به عملکرد سوئیچینگ لایه 2 اترنت مقرون به صرفه استفاده می کند. با استفاده از پروتکل اترنت، دیگر نیازی به تبدیل پروتکل در طول فرآیند ارتباط برای دستیابی به انتقال شفاف داده های کاربر از یک ONU به دیگری وجود ندارد. علاوه بر این، و پروتکل رمزگذاری بین OLT و ONU برای اطمینان از امنیت داده های کاربر استفاده می شود.
مزیت FTTH مبتنی بر EPON در قابلیت پوشش قوی آن نهفته است که تا 20 کیلومتر (نسبت تقسیم 1:32) از دفتر پایانی را پوشش می دهد و هر نقطه دسترسی نوری را از طریق ODN به هم متصل می کند. در شبکه‌های دسترسی نوری سنتی، محدوده گسترش فیبر نوری معمولاً به نقطه دسترسی شبکه محدود می‌شود. برای رسیدن فیبر به خانه، تعداد زیادی سوئیچ لایه دسترسی پورت نوری گران قیمت باید در نقطه دسترسی پیکربندی شوند. با ظهور و بلوغ فناوری شبکه های نوری غیرفعال، به ویژه فناوری فعلی EPON، می تواند راه حلی مقرون به صرفه برای تحویل مستقیم فیبر نوری به انتهای کاربر ارائه دهد و FTTH را به یک روش دسترسی کارآمد تبدیل کند. در راه حل های FTTX مبتنی بر EPON، حل معرفی کابل فیبر نوری به ساختمان ها، برنامه ریزی OLT در جامعه، استقرار ODN و اتصال فیبر به پایانه های کاربر داخلی (OUN) بسیار مهم شده است.
فن آوری های بالادستی و پایین دستی EPON
EPON از یک فیبر واحد بین OLT و ONU برای ارائه پهنای باند متقارن 1.25 گیگابیت بر ثانیه استفاده می کند، به دلیل محدودیت های رابط فیزیکی، در واقع پهنای باند 1 گیگابیت در ثانیه را برای انتقال داده ها، خدمات صوتی و تصویری فراهم می کند. EPON از فناوری مالتی پلکسی تقسیم طول موج بر روی یک فیبر تک هسته ای استفاده می کند که به جریان های بالادستی و پایین دستی اجازه می دهد تا در باندهای فرکانسی مختلف منتقل شوند. در میان آنها،
داونلینک 1490 نانومتر;
Uplink 1310nm
1550 نانومتر برای CATV اختیاری است.
جریان داده‌های downlink پخش می‌شود و OLT جریان داده فریم اترنت را در قالب 802.3 از طریق تکثیر unicast به همه ONU ها فشار می‌دهد. ONU ها با قضاوت در مورد LLID (شناسه پیوند منطقی) اختصاص داده شده توسط OLT در هدر فریم اترنت تعیین می کنند که آیا فریم ها را دریافت کنند. آنها فریم های داده ای را دریافت می کنند که به آنها تعلق دارد و آن هایی را که به آنها تعلق ندارد دور می اندازند. این در شکل 2 نشان داده شده است.
جریان داده uplink از فناوری دسترسی چندگانه تقسیم زمانی (TDMA) استفاده می‌کند، که زمان آپلینک را به چند شکاف زمانی تقسیم می‌کند، بر اساس پهنای باند تخصیص یافته و اولویت سرویس هر ONU، اسلات‌های زمانی مختلف به جریان‌های داده uplink مربوطه آنها اختصاص داده می‌شود. در هر شکاف زمانی، تنها یک جریان داده uplink ONU از طریق فیبر منتقل می شود. از طریق مذاکره بین OLT و ONU، از تضاد بین جریان های داده uplink از ONU های مختلف جلوگیری می شود و اطمینان حاصل می شود که داده ها از دست نمی روند. همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است.
مقایسه EPON و ADSL
پس از چندین سال توسعه شدید، ADSL به محبوب ترین روش دسترسی باند پهن برای اپراتورهای شبکه ثابت چین تبدیل شده است. با انتقال داده های پهنای باند، و ADSL به طور کامل از منابع سیم مسی اپراتورهای شبکه ثابت استفاده می کند و آن را به یکی از بهترین انتخاب ها برای اپراتورهایی مانند China Telecom و China Netcom در مراحل اولیه دسترسی پهن باند تبدیل می کند.
سرویس ADSL/ADSL2+ یک فناوری دسترسی به پهنای باند انتقال نامتقارن با پهنای باند آپلینک محدود کمتر از 1 مگابیت در ثانیه و حداکثر پهنای باند لینک پایین تا 26 مگابیت در ثانیه است. در استفاده تجاری واقعی، مسافتی بیش از 3 کیلومتر را پوشش نمی دهد، به طور کلی پهنای باند downlink از 512Kbps تا 2Mbps را ارائه می دهد و عمدتا برای دسترسی به اینترنت عمومی استفاده می شود.
با این حال، با ظهور خدمات جدید مختلف، به ویژه خدمات ویدئویی، پهنای باند مورد نیاز کاربران در حال افزایش است. رشد سریع برنامه‌هایی مانند وبلاگ‌نویسی، بازی‌های آنلاین، پیام‌رسانی فوری، تلفن باند پهن، تلفن ویدیویی و اشتراک‌گذاری آلبوم عکس شخصی منجر به افزایش تقاضا برای پهنای باند Uplink از سوی کاربران شده است.
در برنامه ریزی شبکه پهن باند China Telecom و China Netcom، پهنای باند دو طرفه آینده برای کاربران فردی به 10 تا 20 میلیون خواهد رسید. پهنای باند ADSL به شدت توسط فاصله انتقال محدود می شود و پهنای باند بالاتر را فقط می توان در فواصل کوتاه به دست آورد، حتی با تبدیل "فیبر به مس" و کوتاه شدن پوشش ADSL، تنها می تواند نیازهای پهنای باند را برآورده کند. مقدار معینی و برای مدت معینی. حتی پس از تبدیل "فیبر به مس" و کاهش سطح پوشش ADSL، تنها می تواند نیاز پهنای باند را در مدت زمان معین و تا حد معینی برآورده کند.
پهنای باند شبکه دسترسی مبتنی بر فیبر از نظر تئوری بی نهایت مقیاس پذیر است. بنابراین، با بلوغ فناوری EPON، پهنای باند بالا و پوشش مسافت طولانی آن، EPON را به گزینه ای اجتناب ناپذیر برای توسعه فناوری تبدیل کرده و جایگزین فناوری ADSL می کند.
در مقایسه با ADSL، EPON هزینه های ساخت اولیه بالاتری دارد، از جمله هزینه تجهیزات اولیه و هزینه تخمگذار فیبر. با این حال، به دلیل استفاده از فناوری شبکه نوری غیرفعال برای اتصال به شبکه، فناوری PON مبتنی بر فیبر در مقایسه با ADSL و سیم مسی، هزینه‌های عملیاتی و نگهداری بسیار کمتری دارد.
توانایی ارائه پهنای باند بالاتر و پوشش خدمات در فواصل طولانی تر از طریق هزینه های کمتر پس از بهره برداری و نگهداری، امکان ارائه خدمات جدید اضافی را فراهم می کند که درآمد کسب و کار بیشتری را به همراه دارد و می تواند نسبتاً سرمایه گذاری در تجهیزات و هزینه های خط را جبران کند. هزینه فیبر در حال حاضر پایین است، FTTX وارد دوره رشد سریع شده است و هزینه تجهیزات در طول ساخت و ساز کاهش خواهد یافت. بنابراین، با استقرار EPON، اپراتورها می توانند رقابت پذیری طیف گسترده ای از خدمات، از جمله دسترسی باند پهن را افزایش دهند، در نتیجه منابع مشترک را تثبیت کرده و حتی مشترکین از دست رفته را بازیابی کنند، که درآمد کسب و کار بیشتری را برای اپراتورها به ارمغان می آورد و در درازمدت به نفع آنها خواهد بود.
مزایای فنی EPON
با بلوغ فناوری EPON، اپراتورهای اصلی در صنعت استقرار سیستم های EPON در مقیاس بزرگ را برای راه اندازی برنامه های کاربردی FTTX آغاز کرده اند. هدف آنها تحقق Triple Play (بازی سه گانه، ارائه خدمات صوتی، داده و ویدئو) بر این اساس برای ایجاد یک پلت فرم دسترسی سه گانه است.
از سال 2004، فناوری EPON به طور گسترده در بازارهای بالغ FTTH مانند ژاپن، کره، و همچنین ایالات متحده و اروپا به کار گرفته شده است، که باعث رونق تجارت IPTV می شود. در بازار چین، محصولات EPON به صورت آزمایشی و تجاری در تمام استان ها موجود است.
فناوری EPON از فناوری مالتی پلکسی تقسیم طول موج (WDM) برای دستیابی به پهنای باند متقارن 1 گیگابیت بر ثانیه روی یک فیبر واحد استفاده می‌کند و تقسیم پایین‌دستی در نزدیکی بخش مشتری را امکان‌پذیر می‌سازد و در بسیاری از منابع فیبر ستون فقرات صرفه‌جویی می‌کند. یکی دیگر از مزایای سیستم EPON قابلیت پوشش قوی آن است که حداکثر پوشش آن 20 کیلومتر در نسبت تقسیم 1:32 و 10 کیلومتر در نسبت تقسیم 1:64 است. این امر همگرایی تجهیزات قابل اعتماد را تضمین می کند. کمتر از نسبت تقسیم 1:32، میانگین پهنای باند هر کاربر ONU می تواند به بیش از 30M برسد و پهنای باند کافی را برای خدمات ویدئویی تضمین کند.
استفاده از تقسیم کننده های نوری غیرفعال در سیستم های EPON باعث صرفه جویی در منابع نگهداری قابل توجهی از جمله صرفه جویی در اتاق های سرور و بسته های منبع تغذیه می شود و در نتیجه هزینه های ساخت و نگهداری کلی شبکه های FTTX را کاهش می دهد. کاهش هزینه فیبر نوری در سال های اخیر به کاهش هزینه زیرساخت کابل در استقرار FTTX کمک کرده است.
در حال حاضر خدمات دسترسی پهنای باند ارائه شده توسط اپراتورها عمدتاً دو نوع است: دسترسی ADSL و LAN. علاوه بر این، با افزایش تقاضا برای پهنای باند، VDSL نیز به تدریج به یک گزینه تبدیل می شود. سایر روش های دسترسی، مانند مودم کابلی، دسترسی به خط برق، به دلیل محدودیت منابع در صنعت، سهم بازار محدودی دارند.
