EPON เป็นเทคโนโลยีการเข้าถึงอีเทอร์เน็ตระยะไกลโดยใช้เครือข่ายการขนส่งใยแก้วนำแสง EPON ใช้สถาปัตยกรรมแบบจุดต่อหลายจุด โดยที่เส้นใยเดี่ยวนำสัญญาณข้อมูลต้นทางและปลายน้ำ และหลังจากตัวแยกสัญญาณ 1:N สัญญาณออปติกจะถูกแบ่งออกเป็นช่อง N ครอบคลุมจุดเชื่อมต่อหลายจุดหรือเข้าถึงผู้ใช้ด้วยสาขาออปติก
อีปอน สถาปัตยกรรมเครือข่าย
อีปอน เรียกอีกอย่างว่า GEPON โดยไม่มีเจตนาทำให้เข้าใจผิด อุปกรณ์ EPON รุ่นแรกในอุตสาหกรรมใช้บัส FE (Fast Ethernet) อย่างไรก็ตาม หลังจากเปิดตัวอุปกรณ์ EPON ที่ใช้บัส GE (Gigabit Ethernet) พวกเขาถูกเรียกว่า GEPON เพื่อแยกความแตกต่าง ปัจจุบัน อุปกรณ์ EPON ส่วนใหญ่ในอุตสาหกรรมนั้นใช้ GE บัสเป็นหลัก ในปัจจุบัน โดยทั่วไปจะเรียกว่า EPON
ระบบ EPON ทั่วไปประกอบด้วย OLT, ONU และ ODN และโครงสร้างเครือข่ายของ EPON แสดงในรูปที่ 1
OLT ถูกวางไว้ในห้องเซิร์ฟเวอร์กลาง ซึ่งถือได้ว่าเป็นสวิตช์ L2 หรือสวิตช์กำหนดเส้นทาง L3 ในทิศทางปลายน้ำ OLT ให้อินเทอร์เฟซใยแก้วนำแสงสำหรับเครือข่ายออปติคัลแบบพาสซีฟ (ODN); ในทิศทางอัปสตรีม OLT จะจัดหาอินเทอร์เฟซออปติคัล/ไฟฟ้าของ GE และในอนาคต เมื่อมาตรฐานเทคโนโลยีอีเธอร์เน็ต 10Gbit/s ได้รับการสรุป OLT จะสนับสนุนอินเทอร์เฟซความเร็วสูงที่คล้ายกันด้วย เพื่อให้การเข้าถึงหลายบริการ OLT ยังสามารถรองรับอินเทอร์เฟซ E1 และ OC3 เพื่อให้บริการการเข้าถึงด้วยเสียงแบบดั้งเดิมหรือบริการเดินสายวงจร
ในแง่ของการจัดการเครือข่าย EPON OLT ทำหน้าที่เป็นศูนย์ควบคุมหลักที่มีตัวแทน OAMP ในตัว ซึ่งสามารถจัดการอุปกรณ์ปลายทาง ONU ภายใต้การควบคุมและทำหน้าที่ทั้งห้าของการจัดการเครือข่าย นอกจากนี้ยังสามารถแยกผู้ใช้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ODN เป็นเครือข่ายกระจายแสงซึ่งประกอบด้วยตัวแยกไฟเบอร์ออปติกแบบพาสซีฟและไฟเบอร์ออปติก ตัวแยกไฟเบอร์ออปติกแบบพาสซีฟเป็นอุปกรณ์แบบพาสซีฟที่เชื่อมต่อ OLT และ ONU และหน้าที่ของมันคือการกระจายข้อมูลดาวน์สตรีมและรวมศูนย์ข้อมูลอัพสตรีม การใช้งานตัวแยกสัญญาณแบบพาสซีฟมีความยืดหยุ่นสูงและสามารถปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมเกือบทั้งหมดเนื่องจากลักษณะการทำงานแบบพาสซีฟ ตัวแยกไฟเบอร์ออปติกแบบพาสซีฟทั่วไปมีอัตราส่วนการแยก 1:2, 1:4, 1:8, 1:16, 1:32, 1:64 เป็นต้น โดยทั่วไปแนะนำให้ใช้การแยกหนึ่งระดับ และมากที่สุด ไม่เกินสองระดับของการแยก
ONU เป็นอุปกรณ์ปลายทางที่วางอยู่บนฝั่งของผู้ใช้บริการ ONU ใน EPON ใช้โปรโตคอลอีเทอร์เน็ตเพื่อให้ได้ฟังก์ชันการสลับอีเทอร์เน็ตเลเยอร์ 2 ที่คุ้มค่า เมื่อใช้โปรโตคอลอีเธอร์เน็ต จึงไม่มีความจำเป็นในการแปลงโปรโตคอลในระหว่างกระบวนการสื่อสารอีกต่อไป เพื่อให้เกิดการส่งข้อมูลผู้ใช้ที่โปร่งใสจาก ONU หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง นอกจากนี้ยังใช้โปรโตคอลการเข้ารหัสระหว่าง OLT และ ONU เพื่อรับรองความปลอดภัยของข้อมูลผู้ใช้
ข้อได้เปรียบของ FTTH ที่ใช้ EPON อยู่ที่ความสามารถในการครอบคลุมที่แข็งแกร่ง ซึ่งครอบคลุมถึง 20 กม. (อัตราส่วนการแยก 1:32) จากสำนักงานปลายทาง และเชื่อมต่อจุดเชื่อมต่อออปติกแต่ละจุดผ่าน ODN ในเครือข่ายการเข้าถึงแบบออปติกแบบดั้งเดิม โดยทั่วไปแล้วช่วงส่วนขยายของไฟเบอร์ออปติกจะจำกัดอยู่ที่จุดเชื่อมต่อเครือข่าย เพื่อให้ได้ไฟเบอร์ที่บ้าน สวิตช์เลเยอร์การเข้าถึงพอร์ตออปติคัลราคาแพงจำนวนมากจำเป็นต้องกำหนดค่าที่จุดเชื่อมต่อ ด้วยการเกิดขึ้นและเติบโตเต็มที่ของเทคโนโลยีเครือข่ายออปติคัลแบบพาสซีฟ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเทคโนโลยี EPON ในปัจจุบัน ทำให้สามารถจัดหาโซลูชันที่ประหยัดได้สำหรับการส่งใยแก้วนำแสงไปยังปลายทางของผู้ใช้โดยตรง ทำให้ FTTH เป็นวิธีการเข้าถึงที่มีประสิทธิภาพ ในโซลูชัน FTTX ที่ใช้ EPON การแก้ปัญหาการนำเคเบิลใยแก้วนำแสงมาใช้กับอาคาร การวางแผน OLT ในชุมชน การปรับใช้ ODN และการเชื่อมต่อไฟเบอร์กับเทอร์มินัลผู้ใช้ภายในอาคาร (OUN) ได้กลายเป็นสิ่งสำคัญ
เทคโนโลยีต้นน้ำและปลายน้ำของ EPON
EPON ใช้ไฟเบอร์เส้นเดียวระหว่าง OLT และ ONU เพื่อมอบแบนด์วิดท์ 1.25Gbps ที่สมมาตร เนื่องจากข้อจำกัดของอินเทอร์เฟซทางกายภาพ จึงให้แบนด์วิดท์ 1Gbps ในการส่งข้อมูล บริการเสียง และวิดีโอ EPON ใช้เทคโนโลยีการมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความยาวคลื่นบนไฟเบอร์แกนเดียว ทำให้สามารถส่งสตรีมข้อมูลต้นน้ำและปลายน้ำในแถบความถี่ที่แตกต่างกันได้ ในหมู่พวกเขา
ดาวน์ลิงค์ 1490nm ;
อัปลิงค์ 1310nm ;
1550nm เป็นตัวเลือกสำหรับ CATV
สตรีมข้อมูลดาวน์ลิงก์ถูกถ่ายทอด และ OLT จะพุชสตรีมข้อมูลอีเธอร์เน็ตเฟรมในรูปแบบ 802.3 ไปยัง ONU ทั้งหมดผ่านการจำลองแบบแบบ unicast ONU กำหนดว่าจะรับเฟรมหรือไม่โดยพิจารณาจาก LLID (Logical Link ID) ที่กำหนดโดย OLT ในส่วนหัวของเฟรมอีเทอร์เน็ต พวกเขาได้รับเฟรมข้อมูลที่เป็นของพวกเขาและละทิ้งเฟรมที่ไม่ได้ ดังแสดงในรูปที่ 2
สตรีมข้อมูลอัปลิงก์ใช้เทคโนโลยี Time Division Multiple Access (TDMA) ซึ่งแบ่งเวลาอัปลิงก์ออกเป็นหลายช่วงเวลา ตามแบนด์วิดท์ที่จัดสรรและลำดับความสำคัญของบริการของแต่ละ ONU ช่วงเวลาที่แตกต่างกันจะถูกกำหนดให้กับสตรีมข้อมูลอัปลิงก์ตามลำดับ ในแต่ละช่วงเวลา สตรีมข้อมูลอัปลิงค์ของ ONU เดียวเท่านั้นที่ส่งผ่านไฟเบอร์ ด้วยการเจรจาระหว่าง OLT และ ONU ทำให้หลีกเลี่ยงข้อขัดแย้งระหว่างสตรีมข้อมูลอัปลิงก์จาก ONU ที่แตกต่างกัน ทำให้มั่นใจได้ว่าข้อมูลจะไม่สูญหาย ดังแสดงในรูปที่ 3
การเปรียบเทียบ EPON และ ADSL
หลังจากหลายปีของการพัฒนาอย่างจริงจัง ADSL ได้กลายเป็นวิธีการเข้าถึงบรอดแบนด์ที่ได้รับความนิยมสูงสุดสำหรับผู้ให้บริการเครือข่ายประจำที่ของจีน ด้วยการส่งข้อมูลบรอดแบนด์ และ ADSL ใช้ประโยชน์จากทรัพยากรสายทองแดงของผู้ให้บริการเครือข่ายแบบประจำที่อย่างเต็มที่ ทำให้เป็นหนึ่งในตัวเลือกที่ดีที่สุดสำหรับผู้ให้บริการอย่าง China Telecom และ China Netcom ในช่วงแรกของการเข้าถึงบรอดแบนด์
บริการ ADSL/ADSL2+ เป็นเทคโนโลยีการเข้าถึงบรอดแบนด์สำหรับการส่งสัญญาณแบบอสมมาตร โดยมีแบนด์วิธอัปลิงก์จำกัดน้อยกว่า 1Mbps และแบนด์วิดท์ดาวน์ลิงก์สูงสุดถึง 26Mbps ในการใช้งานเชิงพาณิชย์จริงครอบคลุมระยะทางไม่เกิน 3 กม. โดยทั่วไปให้แบนด์วิธดาวน์ลิงก์ตั้งแต่ 512Kbps ถึง 2Mbps และใช้สำหรับการเข้าถึงอินเทอร์เน็ตสาธารณะเป็นหลัก
อย่างไรก็ตาม ด้วยบริการใหม่ๆ ที่เพิ่มขึ้น โดยเฉพาะบริการวิดีโอ ความต้องการแบนด์วิธของผู้ใช้จึงเพิ่มขึ้น การเติบโตอย่างรวดเร็วของแอปพลิเคชัน เช่น บล็อก เกมออนไลน์ การส่งข้อความโต้ตอบแบบทันที โทรศัพท์บรอดแบนด์ โทรศัพท์วิดีโอ และการแชร์อัลบั้มภาพส่วนตัว ทำให้ผู้ใช้มีความต้องการแบนด์วิธอัปลิงก์เพิ่มขึ้น
ในการวางแผนเครือข่ายบรอดแบนด์ของ China Telecom และ China Netcom แบนด์วิธสองทางในอนาคตสำหรับผู้ใช้แต่ละรายจะสูงถึง 10M~20M แบนด์วิธของ ADSL ถูกจำกัดอย่างเคร่งครัดโดยระยะการส่งข้อมูล และแบนด์วิธที่สูงขึ้นสามารถทำได้ในระยะทางสั้นๆ เท่านั้น แม้ว่าจะมีการแปลง "ไฟเบอร์เป็นทองแดง" และทำให้การครอบคลุมของ ADSL สั้นลง แต่ก็สามารถตอบสนองความต้องการแบนด์วิธได้เพียง a ขอบเขตและระยะเวลาหนึ่ง แม้หลังจากการเปลี่ยนแปลงของ "ไฟเบอร์เป็นทองแดง" และการลดพื้นที่ครอบคลุม ADSL ก็สามารถตอบสนองความต้องการแบนด์วิธได้ภายในระยะเวลาหนึ่งและในระดับหนึ่งเท่านั้น
แบนด์วิธของเครือข่ายการเข้าถึงแบบใยแก้วนั้นสามารถปรับขยายได้ไม่จำกัดในทางทฤษฎี ดังนั้น ด้วยความสมบูรณ์ของเทคโนโลยี EPON แบนด์วิธที่สูงและการครอบคลุมระยะไกลทำให้ EPON เป็นตัวเลือกที่หลีกเลี่ยงไม่ได้สำหรับการพัฒนาเทคโนโลยี แทนที่เทคโนโลยี ADSL
เมื่อเทียบกับ ADSL แล้ว EPON มีค่าใช้จ่ายในการก่อสร้างเริ่มต้นที่สูงกว่า รวมถึงค่าอุปกรณ์เบื้องต้นและค่าวางไฟเบอร์ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการใช้เทคโนโลยีเครือข่ายออปติกแบบพาสซีฟสำหรับการเชื่อมต่อเครือข่าย เทคโนโลยี PON แบบใช้ไฟเบอร์จึงมีค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานและการบำรุงรักษาที่ต่ำกว่ามากเมื่อเทียบกับ ADSL และสายทองแดง
ความสามารถในการให้แบนด์วิธที่สูงขึ้นและครอบคลุมบริการทางไกลผ่านต้นทุนหลังการใช้งานและการบำรุงรักษาที่ลดลง ช่วยให้สามารถจัดหาบริการใหม่เพิ่มเติม นำรายได้จากธุรกิจมากขึ้น สามารถชดเชยการลงทุนในอุปกรณ์และต้นทุนสายได้ค่อนข้างมาก ต้นทุนของไฟเบอร์ต่ำอยู่แล้ว FTTX ได้เข้าสู่ช่วงของการเติบโตอย่างรวดเร็ว และต้นทุนของอุปกรณ์จะลดลงอย่างต่อเนื่องในระหว่างการก่อสร้าง ดังนั้น ด้วยการปรับใช้ EPON ผู้ให้บริการสามารถเพิ่มขีดความสามารถในการแข่งขันของบริการเต็มรูปแบบ รวมถึงการเข้าถึงบรอดแบนด์ ซึ่งจะช่วยรักษาเสถียรภาพของทรัพยากรสมาชิกและแม้แต่การได้สมาชิกที่หายไปกลับคืนมา ซึ่งจะนำรายได้ทางธุรกิจมาสู่ผู้ให้บริการมากขึ้นและเป็นประโยชน์ต่อพวกเขาในระยะยาว
ข้อได้เปรียบทางเทคนิคของ EPON
ด้วยความสมบูรณ์ของเทคโนโลยี EPON ผู้ให้บริการหลักในอุตสาหกรรมได้เริ่มปรับใช้ระบบ EPON ขนาดใหญ่เพื่อเปิดตัวแอปพลิเคชัน FTTX พวกเขาตั้งเป้าที่จะตระหนักถึง Triple Play (การเล่นสามเท่า การให้บริการเสียง ข้อมูล และวิดีโอ) บนพื้นฐานนี้เพื่อสร้างแพลตฟอร์มการเข้าถึงแบบ Triple-Play
ตั้งแต่ปี 2004 เป็นต้นมา เทคโนโลยี EPON ได้ถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในตลาด FTTH ที่เติบโตแล้ว เช่น ญี่ปุ่น เกาหลี รวมถึงสหรัฐอเมริกาและยุโรป ซึ่งเป็นการผลักดันความเจริญรุ่งเรืองของธุรกิจ IPTV ในตลาดจีน ผลิตภัณฑ์ EPON ได้รับการนำร่องและวางจำหน่ายทั่วไปในทุกจังหวัด
เทคโนโลยี EPON ใช้เทคโนโลยีการมัลติเพล็กซิ่งแบบแบ่งความยาวคลื่น (WDM) เพื่อให้ได้แบนด์วิดท์ 1 Gbps ที่สมมาตรบนไฟเบอร์เส้นเดียว และช่วยให้สามารถแยกดาวน์สตรีมใกล้กับกลุ่มลูกค้าได้ ช่วยประหยัดทรัพยากรไฟเบอร์แกนหลักจำนวนมาก ข้อดีอีกอย่างของระบบ EPON คือความสามารถในการครอบคลุมที่แข็งแกร่ง โดยครอบคลุมสูงสุด 20 กม. ที่อัตราส่วนการแยก 1:32 และ 10 กม. ที่อัตราส่วนการแยก 1:64 สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ถึงการบรรจบกันของอุปกรณ์ที่เชื่อถือได้ ภายใต้อัตราส่วนการแยก 1:32 แบนด์วิธเฉลี่ยของผู้ใช้ ONU แต่ละคนสามารถเข้าถึงมากกว่า 30M ซึ่งรับประกันแบนด์วิธที่เพียงพอสำหรับบริการวิดีโอ
การใช้ตัวแยกออปติคัลแบบพาสซีฟในระบบ EPON ช่วยประหยัดทรัพยากรการบำรุงรักษาที่สำคัญ รวมถึงการประหยัดห้องเซิร์ฟเวอร์และแพ็คเกจแหล่งจ่ายไฟ จึงช่วยลดต้นทุนการก่อสร้างและการบำรุงรักษาโดยรวมของเครือข่าย FTTX ต้นทุนของใยแก้วนำแสงที่ลดลงในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมามีส่วนทำให้ต้นทุนโครงสร้างพื้นฐานของสายเคเบิลในการปรับใช้ FTTX ลดลง
ในปัจจุบัน บริการการเข้าถึงบรอดแบนด์ที่ให้บริการโดยผู้ให้บริการส่วนใหญ่มีสองประเภท: การเข้าถึง ADSL และ LAN นอกจากนี้ ด้วยความต้องการแบนด์วิธที่เพิ่มขึ้น VDSL ก็ค่อยๆ กลายเป็นตัวเลือก วิธีการเข้าถึงอื่นๆ เช่น เคเบิลโมเด็ม การเข้าถึงสายไฟ มีส่วนแบ่งการตลาดที่จำกัดเนื่องจากข้อจำกัดด้านทรัพยากรในอุตสาหกรรม
