ปอนคืออะไร? เทคโนโลยีการเข้าถึงบรอดแบนด์กำลังเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว และถูกกำหนดให้กลายเป็นสนามรบที่ควันจะไม่มีวันจางหายไป ปัจจุบันกระแสหลักในประเทศยังคงเป็นเทคโนโลยี ADSL แต่ผู้ผลิตอุปกรณ์และผู้ประกอบการจำนวนมากขึ้นได้หันมาให้ความสนใจกับเทคโนโลยีการเข้าถึงเครือข่ายออปติก
ราคาทองแดงยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ราคาเคเบิลยังคงลดลง และความต้องการ IPTV และบริการวิดีโอเกมที่เพิ่มขึ้นกำลังผลักดันการเติบโตของ FTTH โอกาสที่สวยงามในการเปลี่ยนสายทองแดงและสายโคแอกเชียลแบบมีสายด้วยสายออปติคัล โทรศัพท์ เคเบิลทีวี และการเล่นข้อมูลบรอดแบนด์แบบ Triple Play มีความชัดเจน
รูปที่ 1: โทโพโลยี PON
เครือข่ายออปติคัลแบบพาสซีฟ PON (Passive Optical Network) เป็นเทคโนโลยีหลักในการรับรู้ไฟเบอร์ FTTH ให้กับบ้าน โดยให้การเข้าถึงไฟเบอร์แบบจุดต่อหลายจุด ดังแสดงในรูปที่ 1โอแอลที(ขั้วสายออปติคอล) และฝั่งผู้ใช้ฝั่งสำนักงาน ที่สอท(หน่วยเครือข่ายออปติคัล) และ ODN (เครือข่ายการกระจายแสง) ประกอบด้วย โดยทั่วไป ดาวน์ลิงก์จะใช้โหมดการออกอากาศ TDM และอัปลิงก์ใช้โหมด TDMA (การเข้าถึงหลายส่วนตามเวลา) เพื่อสร้างโทโพโลยีทรีแบบจุดต่อหลายจุด จุดเด่นที่สุดของ PON เนื่องจากเทคโนโลยีการเข้าถึงด้วยแสงคือแบบ "พาสซีฟ" ODN ไม่มีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้งานอยู่และอุปกรณ์จ่ายไฟอิเล็กทรอนิกส์ ทั้งหมดประกอบด้วยส่วนประกอบแบบพาสซีฟ เช่น ตัวแยก ซึ่งมีต้นทุนการจัดการและการดำเนินงานต่ำ
ประวัติการพัฒนา PON
การวิจัยเทคโนโลยี PON เกิดขึ้นในปี พ.ศ. 2538 ในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2541 ITU ได้นำมาตรฐานเทคโนโลยี PON ที่ใช้ ATM มาใช้ G ซึ่งสนับสนุนโดยองค์กร FSAN (เครือข่ายการเข้าถึงบริการเต็มรูปแบบ) 983 หรือที่รู้จักในชื่อ BPON (BroadbandPON) อัตราคือ 155Mbps และสามารถเลือกรองรับ 622Mbps ได้
EFMA (Ethernetin the First Mile Alliance) เปิดตัวแนวคิดของ Ethernet-PON (EPON) เมื่อปลายปี 2000 ด้วยอัตราการส่งข้อมูล 1 Gbps และเลเยอร์ลิงก์ที่อิงจากการห่อหุ้มอีเทอร์เน็ตแบบธรรมดา
GPON (Gigabit-CapablePON) ได้รับการเสนอโดยองค์กร FSAN ในเดือนกันยายน พ.ศ. 2545 และ ITU ได้นำ G มาใช้ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2546 ข้อตกลง 984.1 และ G. 984.2 G. 984.1 มีการระบุลักษณะโดยรวมของระบบการเข้าถึง GPON G. 984.2 ระบุเลเยอร์ย่อยที่เกี่ยวข้องกับการกระจายทางกายภาพของ ODN (เครือข่ายการกระจายแสง) ของ GPON ในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2547 ITU ผ่าน G อีกครั้ง 984.3 ซึ่งระบุข้อกำหนดสำหรับเลเยอร์ Transmission Convergence (TC)
การเปรียบเทียบผลิตภัณฑ์ EPON และ GPON
EPON และ GPON เป็นสมาชิกหลักสองตัวของการเข้าถึงเครือข่ายออปติคัล ซึ่งแต่ละตัวมีข้อดีของตัวเอง แข่งขันกัน ส่งเสริมซึ่งกันและกัน และเรียนรู้จากกันและกัน ต่อไปนี้จะเปรียบเทียบในด้านต่างๆ:
ประเมิน
EPON ให้อัปลิงค์และดาวน์ลิงค์คงที่ที่ 1.25Gbps โดยใช้การเข้ารหัสบรรทัด 8b/10b และอัตราจริงคือ 1Gbps
GPON รองรับความเร็วหลายระดับ และสามารถรองรับความเร็วอัปลิงก์และดาวน์ลิงก์แบบไม่สมมาตร, ดาวน์สตรีม 2.5Gbps หรือ 1.25Gbps และอัปลิงก์ 1.25Gbps หรือ 622Mbps ตามความต้องการที่แท้จริง อัตราอัปลิงค์และดาวน์ลิงค์จะถูกกำหนด และเลือกโมดูลออปติคัลที่เกี่ยวข้องเพื่อเพิ่มอัตราส่วนราคาความเร็วของอุปกรณ์ออปติคัล
ข้อสรุปนี้: GPON ดีกว่า EPON
อัตราส่วนการแยก
อัตราส่วนการแบ่งคือเท่าไรONU(ผู้ใช้) ถูกบรรทุกโดยหนึ่งคนโอแอลทีท่าเรือ (สำนักงาน)
มาตรฐาน EPON กำหนดอัตราส่วนการแยก 1:32
มาตรฐาน GPON กำหนดอัตราส่วนการแยกเป็น 1:32 ต่อไปนี้ 1:64; 1:128
ในความเป็นจริง ระบบ EPON ทางเทคนิคยังสามารถบรรลุอัตราส่วนการแยกที่สูงขึ้น เช่น 1:64, 1:128 โปรโตคอลควบคุม EPON สามารถรองรับได้มากขึ้นONUอัตราส่วนถนนส่วนใหญ่ถูกจำกัดโดยข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพของโมดูลออปติคัล และอัตราส่วนการแยกขนาดใหญ่จะทำให้ต้นทุนโมดูลออปติคัลเพิ่มขึ้นอย่างมาก นอกจากนี้ การสูญเสียการแทรก PON คือ 15 ถึง 18 dB และอัตราส่วนการแยกขนาดใหญ่จะช่วยลดระยะการส่งข้อมูล แบนด์วิธการแชร์ผู้ใช้ที่มากเกินไปก็เป็นต้นทุนของอัตราส่วนการแยกขนาดใหญ่เช่นกัน
ข้อสรุปนี้: GPON มีตัวเลือกให้เลือกหลากหลาย แต่การพิจารณาต้นทุนไม่ชัดเจน ระยะทางทางกายภาพสูงสุดที่ระบบ GPON สามารถรองรับได้ เมื่ออัตราส่วนการแยกแสงเป็น 1:16 ควรรองรับระยะทางทางกายภาพสูงสุด 20 กม. เมื่ออัตราส่วนการแยกแสงเป็น 1:32 ควรรองรับระยะทางทางกายภาพสูงสุด 10 กม. EPON ก็เหมือนกันข้อสรุปนี้: เท่ากัน
QOS (คุณภาพการบริการ)
EPON เพิ่ม MPCP 64 ไบต์ (โปรโตคอลควบคุมหลายจุด) ให้กับส่วนหัวอีเธอร์เน็ตของส่วนหัว MAC MPCP ควบคุมการเข้าถึงโทโพโลยีแบบจุดต่อหลายจุด P2MP ผ่านข้อความ เครื่องสถานะ และตัวจับเวลาเพื่อใช้การจัดสรรแบนด์วิดท์แบบไดนามิก DBA MPCP เกี่ยวข้องกับ การจัดสรรของสอทช่วงเวลาการส่ง การค้นหาและการเข้าร่วมโดยอัตโนมัติONUและการรายงานความแออัดไปยังเลเยอร์ที่สูงขึ้นเพื่อจัดสรรแบนด์วิธแบบไดนามิก MPCP ให้การสนับสนุนขั้นพื้นฐานสำหรับโทโพโลยี P2MP อย่างไรก็ตาม โปรโตคอลไม่ได้จัดลำดับความสำคัญของบริการ บริการทั้งหมดจะแข่งขันกันเพื่อแบนด์วิธแบบสุ่ม GPON มี DBA ที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้นและความสามารถในการบริการ QoS ที่ยอดเยี่ยม
GPON แบ่งวิธีการจัดสรรแบนด์วิธบริการออกเป็นสี่ประเภท ลำดับความสำคัญสูงสุดได้รับการแก้ไขแล้ว (คงที่), Assured, Non-Assured และ BestEffort DBA ยังกำหนด Traffic Container (T-CONT) ให้เป็นหน่วยการตั้งเวลาการรับส่งข้อมูลอัปลิงก์ และ T-CONT แต่ละรายการจะถูกระบุด้วย Alloc-ID T-CONT แต่ละรายการสามารถมี GEMPort-ID ได้ตั้งแต่หนึ่งรายการขึ้นไป T-CONT แบ่งออกเป็นบริการห้าประเภท T-CONT ประเภทต่างๆ มีโหมดการจัดสรรแบนด์วิธที่แตกต่างกัน ซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการ QoS ที่แตกต่างกันของกระแสบริการที่แตกต่างกันสำหรับความล่าช้า ความกระวนกระวายใจ และอัตราการสูญเสียแพ็กเก็ต T-CONT ประเภท 1 มีลักษณะเฉพาะด้วยช่วงเวลาคงที่แบนด์วิธคงที่ ซึ่งสอดคล้องกับ การจัดสรรแบนด์วิธคงที่ (คงที่) เหมาะสำหรับบริการที่ไวต่อความล่าช้า เช่น บริการเสียง ประเภทที่ 2 มีลักษณะเป็นแบนด์วิธคงที่แต่มีช่วงเวลาไม่แน่นอน การจัดสรรแบนด์วิธที่รับประกัน (Assured) ที่สอดคล้องกันนั้นเหมาะสำหรับบริการแบนด์วิธคงที่ซึ่งไม่ต้องการความกระวนกระวายใจสูง เช่น บริการวิดีโอตามต้องการ ประเภทที่ 3 มีคุณลักษณะเฉพาะด้วยการรับประกันแบนด์วิธขั้นต่ำและการแชร์แบนด์วิดท์ที่ซ้ำซ้อนแบบไดนามิก และมีข้อจำกัดของแบนด์วิดท์สูงสุด ซึ่งสอดคล้องกับการจัดสรรแบนด์วิดท์ที่ไม่รับประกัน (Non-Assured) เหมาะสำหรับบริการที่มีข้อกำหนดการรับประกันบริการและการรับส่งข้อมูลขนาดใหญ่ เช่นการดาวน์โหลดธุรกิจ ประเภทที่ 4 มีลักษณะเฉพาะคือ BestEffort ไม่มีการรับประกันแบนด์วิธ เหมาะสำหรับบริการที่มีความต้องการความหน่วงและความกระวนกระวายใจต่ำ เช่น บริการท่องเว็บ ประเภทที่ 5 เป็นประเภทรวมกัน หลังจากจัดสรรแบนด์วิดท์ที่รับประกันและไม่รับประกันแล้ว ข้อกำหนดเพิ่มเติมของแบนด์วิดท์จะถูกจัดสรรให้ดีที่สุดเท่าที่จะทำได้
สรุป: GPON ดีกว่า EPON
ดำเนินการและบำรุงรักษา OAM
EPON ไม่ได้คำนึงถึง OAM มากนัก แต่เพียงกำหนดการบ่งชี้ข้อผิดพลาดระยะไกล ONT การตรวจสอบลูปแบ็คและลิงก์ และเป็นการสนับสนุนเสริม
GPON กำหนด PLOAM (PhysicalLayerOAM) ที่ฟิสิคัลเลเยอร์ และ OMCI (ONTManagementandControlInterface) ถูกกำหนดที่ชั้นบนเพื่อดำเนินการจัดการ OAM ในหลายระดับ PLOAM ใช้เพื่อใช้การเข้ารหัสข้อมูล การตรวจจับสถานะ และการตรวจสอบข้อผิดพลาด โปรโตคอลช่อง OMCI ใช้เพื่อจัดการบริการที่กำหนดโดยชั้นบน รวมถึงชุดพารามิเตอร์ฟังก์ชันของสอทประเภทและปริมาณของบริการ T-CONT พารามิเตอร์ QoS ข้อมูลการกำหนดค่าคำขอ และสถิติประสิทธิภาพ และแจ้งเตือนเหตุการณ์ที่ทำงานอยู่ของระบบโดยอัตโนมัติเพื่อดำเนินการกำหนดค่าของโอแอลทีถึง สทท. การจัดการการวินิจฉัยข้อบกพร่อง ประสิทธิภาพ และความปลอดภัย
สรุป: GPON ดีกว่า EPON
การห่อหุ้มเลเยอร์ลิงก์และการสนับสนุนหลายบริการ
ดังแสดงในรูปที่ 2 EPON เป็นไปตามรูปแบบข้อมูลอีเทอร์เน็ตแบบธรรมดา แต่เพิ่มโปรโตคอลควบคุมแบบจุดต่อหลายจุด MPCP ขนาด 64 ไบต์ไปยังส่วนหัวของอีเทอร์เน็ตเพื่อใช้การจัดสรรแบนด์วิธ การหมุนเวียนแบนด์วิธ และการค้นหาอัตโนมัติในระบบ EPON และงานอื่นๆ. ยังไม่มีการวิจัยมากนักเกี่ยวกับการสนับสนุนบริการอื่นนอกเหนือจากบริการข้อมูล (เช่น บริการซิงโครไนซ์ TDM) ผู้จำหน่าย EPON หลายรายได้พัฒนาผลิตภัณฑ์ที่ไม่ได้มาตรฐานบางอย่างเพื่อแก้ไขปัญหานี้ แต่ก็ไม่เหมาะและเป็นการยากที่จะปฏิบัติตามข้อกำหนด QoS ระดับผู้ให้บริการ
รูปที่ 2: การเปรียบเทียบสแต็กโปรโตคอล GPON และ EPON
GPON ขึ้นอยู่กับเลเยอร์การบรรจบกันของการขนส่ง (TC) ใหม่ทั้งหมด ซึ่งสามารถปรับเปลี่ยนบริการความหลากหลายระดับสูงได้อย่างสมบูรณ์ ดังแสดงในรูปที่ 2 จะกำหนดการห่อหุ้ม ATM และการห่อหุ้ม GFP (โปรโตคอลการกำหนดกรอบทั่วไป) คุณสามารถเลือกทั้งสองอย่างได้ หนึ่งคือการห่อหุ้มธุรกิจ เมื่อพิจารณาถึงความนิยมในปัจจุบันของแอปพลิเคชัน ATM จึงทำให้มี GPON ที่รองรับเฉพาะการห่อหุ้ม GFP เท่านั้น อุปกรณ์ Lite ถือกำเนิดขึ้น โดยนำ ATM ออกจากกลุ่มโปรโตคอลเพื่อลดต้นทุน
GFP เป็นขั้นตอนเลเยอร์ลิงก์ทั่วไปสำหรับบริการต่างๆ ที่กำหนดโดย ITU เป็น G. 7041 มีการแก้ไข GFP ใน GPON จำนวนเล็กน้อย และมีการแนะนำ PortID ที่ส่วนหัวของเฟรม GFP เพื่อรองรับมัลติพอร์ตมัลติเพล็กซ์ นอกจากนี้ยังมีการแนะนำตัวบ่งชี้การแบ่งส่วน Frag (Fragment) เพื่อเพิ่มแบนด์วิธที่มีประสิทธิภาพของระบบ และรองรับเฉพาะโหมดการประมวลผลข้อมูลสำหรับข้อมูลที่มีความยาวผันแปรได้ และไม่รองรับโหมดการประมวลผลข้อมูลแบบโปร่งใสสำหรับบล็อกข้อมูล GPON มีศักยภาพในการรองรับบริการที่หลากหลายอันทรงพลัง เลเยอร์ TC ของ GPON เป็นแบบซิงโครนัสเป็นหลัก โดยใช้มาตรฐาน 8 kHz (125μm) เฟรมที่มีความยาวคงที่ ซึ่งช่วยให้ GPON รองรับการกำหนดเวลาแบบ end-to-end และบริการกึ่งซิงโครนัสอื่นๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการสนับสนุนบริการ TDM โดยตรงที่เรียกว่า NativeTDM GPON มีการสนับสนุน "ตามธรรมชาติ" สำหรับบริการ TDM
ข้อสรุปนี้: เลเยอร์ TC ที่รองรับ GPON สำหรับบริการหลายรายการนั้นแข็งแกร่งกว่า MPCP ของ EPON
บทสรุป
EPON และ GPON มีข้อดีในตัวเอง GPON ดีกว่า EPON ในแง่ของตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม EPON มีข้อได้เปรียบด้านเวลาและต้นทุน GPON กำลังตามทัน มองไปข้างหน้าสู่ตลาดการเข้าถึงบรอดแบนด์ในอนาคตอาจไม่สามารถทดแทนได้ก็ควรจะเสริม สำหรับแบนด์วิธ บริการหลายบริการ QoS สูงและข้อกำหนดด้านความปลอดภัย และเทคโนโลยี ATM ในฐานะลูกค้าหลัก GPON จะเหมาะสมกว่า สำหรับลูกค้าที่มีความอ่อนไหวด้านต้นทุน QoS และข้อกำหนดด้านความปลอดภัยต่ำ EPON ได้กลายเป็นปัจจัยหลัก