EPON และ GPON แตกต่างกันอย่างไร?
ทำความรู้จัก EPON และ GPON
EPON และ GPON เป็นรูปแบบหนึ่งของเครือข่ายใยแก้วนำแสงแบบพาสซีฟ (PON) โดยทั่วไประบบ PON ประกอบด้วยอุปกรณ์ปลายทางสายใยแก้วนำแสง (OLT) ที่ตั้งอยู่ในชุมสายกลาง (CO) ของผู้ให้บริการ และอุปกรณ์หน่วยเครือข่ายใยแก้วนำแสง (ONU) หลายหน่วยที่ติดตั้งใกล้ผู้ใช้ปลายทาง มีการใช้ตัวแยกสัญญาณแสงเพื่อให้ใยแก้วนำแสงเส้นเดียวให้บริการสถานที่หลายแห่งได้ EPON และ GPON ซึ่งพัฒนาโดยสถาบันวิศวกรไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ (IEEE) และภาคมาตรฐานโทรคมนาคมของสหภาพโทรคมนาคมระหว่างประเทศ (ITU-T) ตามลำดับ มีเป้าหมายเพื่อเสนอโซลูชันระดับกิกะบิตสำหรับการให้บริการ Ethernet และ IP
EPON อ้างอิงมาตรฐาน IEEE สำหรับ Ethernet in the First Mile โดยใช้ประโยชน์จากความสามารถ ความเข้ากันได้ และประสิทธิภาพของโพรโทคอล Ethernet รองรับการส่งข้อมูลแบบแพ็กเก็ตด้วยความเร็ว 1 Gbps และ 10 Gbps ส่วน GPON ใช้เทคโนโลยี SONET/SDH และใช้ Generic Framing Protocol (GFP) สำหรับการขนส่งข้อมูล Ethernet โดยทำงานด้วยโพรโทคอลที่อิง IP และสามารถใช้การเข้ารหัสแบบ ATM หรือ GPON Encapsulation Method (GEM) ได้ GPON รองรับการให้บริการ “ทริปเปิลเพลย์” ซึ่งรวมเสียง ข้อมูล และวิดีโอ และเป็นพื้นฐานของการใช้งานใยแก้วนำแสงถึงสถานที่ผู้ใช้ (FTTP) ส่วนใหญ่ที่วางแผนไว้ในอนาคตอันใกล้
แม้ว่า EPON และ GPON จะมีแนวคิดและสถาปัตยกรรมทั่วไปที่คล้ายกัน เช่น การทำงานของ PON โครงสร้างเครือข่ายกระจายสัญญาณแสง (ODN) แผนการใช้ความยาวคลื่น และสถานการณ์การใช้งาน แต่ทั้งสองมีความแตกต่างอย่างมากในด้านการทำงาน โพรโทคอลข้อมูล คุณสมบัติที่รองรับ และบริการ
การเปรียบเทียบ EPON กับ GPON
EPON และ GPON ต่างมีข้อดีและข้อเสียของตนเอง จึงทั้งเสริมกันและแข่งขันกันในบางด้าน การเปรียบเทียบต่อไปนี้มีจุดประสงค์เพื่ออธิบายความแตกต่างระหว่าง EPON และ GPON ให้ชัดเจน
อัตราการส่งข้อมูล:
EPON ถูกกำหนดโดยมาตรฐาน IEEE 802.3 โดยมีข้อกำหนด 802.3ah-2004 ที่ได้รับการรับรองสำหรับความเร็ว 1.25 Gbps (1.0 Gbps ก่อนการเข้ารหัส 8B/10B) และมาตรฐาน IEEE 802.3av สำหรับความเร็ว 10Gbps (10G-EPON) อัตราการส่งข้อมูลขาขึ้นและขาลงของ EPON เป็นแบบสมมาตร
GPON รองรับตัวเลือกอัตราบิตหลายแบบโดยใช้โพรโทคอลเดียวกัน ได้แก่ อัตราการส่งข้อมูลแบบสมมาตร 622 Mbps ทั้งขาลงและขาขึ้น อัตราการส่งข้อมูลแบบสมมาตร 1.25 Gbps ทั้งสองทิศทาง รวมถึงอัตราการส่งข้อมูลขาลง 2.5 Gbps และขาขึ้น 1.25 Gbps ผู้ใช้สามารถเลือกอัตราการส่งข้อมูลขาขึ้นและขาลงตามความต้องการได้ ทำให้ GPON มีความยืดหยุ่นมากกว่า EPON
อัตราส่วนการแยกสัญญาณ:
อัตราส่วนการแยกสัญญาณหมายถึงจำนวนผู้ใช้ที่ PON หนึ่งระบบออกแบบมาเพื่อให้บริการ โดยทั่วไปคือ 32 และอาจเลือกเป็น 16, 64 หรือแม้แต่ 128 ได้ ประสิทธิภาพของโมดูลรับส่งสัญญาณแสงอาจส่งผลต่ออัตราส่วนการแยกสัญญาณ อัตราส่วนการแยกสัญญาณที่สูงขึ้นทำให้ต้นทุนโมดูลรับส่งสัญญาณแสงเพิ่มขึ้นอย่างมาก และทำให้ระยะทางการส่งสัญญาณลดลง ตัวอย่างเช่น ที่อัตราส่วนการแยกสัญญาณ 1:16 ระยะทางการส่งสัญญาณสูงสุดอาจอยู่ที่ 20 กม. แต่เมื่อใช้อัตราส่วนการแยกสัญญาณ 1:32 ระยะทางสูงสุดจะลดลงเหลือ 10 กม. EPON และ GPON เหมือนกันในด้านนี้
โดยทั่วไป EPON รองรับอัตราส่วนการแยกสัญญาณขั้นต่ำ 32 (กล่าวคือ 1:32) และไม่ได้จำกัดอัตราส่วนการแยกสัญญาณ เนื่องจากสามารถใช้ 1:64 และ 1:128 ได้เช่นกัน ผู้ให้บริการสามารถกำหนดอัตราส่วนการแยกสัญญาณตามบริการและแบนด์วิดท์ที่ต้องการรองรับ ในทางตรงกันข้าม GPON กำหนดขีดจำกัดสูงสุดของอัตราส่วนการแยกสัญญาณ โดยรองรับผู้ใช้ได้สูงสุด 128 ราย แต่โดยทั่วไปอยู่ที่ 64 อัตราส่วนการแยกสัญญาณที่ใช้กันทั่วไปสำหรับ GPON ได้แก่ 1:32, 1:64 หรือ 1:128 แม้ว่า GPON จะมีอัตราส่วนการแยกสัญญาณให้เลือกหลายระดับ แต่ก็ไม่ได้มีข้อได้เปรียบอย่างมีนัยสำคัญเมื่อพิจารณาด้านต้นทุน EPON สามารถใช้อุปกรณ์ทางแสงที่มีราคาถูกกว่าในหน่วยเครือข่ายใยแก้วนำแสง (ONU) ได้ เนื่องจากไม่จำเป็นต้องรองรับอัตราส่วนการแยกสัญญาณถึง 128
การแบ่งชั้นและบริการเข้าถึงเครือข่าย:
ใน EPON โมเดลการแบ่งชั้นและบริการจัดการที่เกี่ยวข้องจะถูกแมปบน Ethernet (โดยตรงหรือผ่าน IP) ส่วน GPON ต้องใช้การห่อหุ้มข้อมูลสองชั้นเพื่อให้ได้ผลลัพธ์เดียวกัน โดยเฟรม TDM และ Ethernet จะถูกห่อหุ้มเป็นเฟรม GTC Encapsulation Method (GEM) ก่อน ซึ่งมีรูปแบบคล้าย GFP (Generic Frame Procedure ที่พัฒนามาจาก ITU G.7401) จากนั้นทั้งเฟรม ATM และ GEM จะถูกห่อหุ้มเป็นเฟรม GTC เพื่อส่งผ่าน PON ดังแสดงในรูปที่ 2
EPON เป็นโซลูชันที่เรียบง่ายและตรงไปตรงมากว่า GPON การรองรับ ATM และการห่อหุ้มข้อมูลสองชั้นใน GPON ไม่ได้ให้ประโยชน์อย่างมีนัยสำคัญเหนือรูปแบบการขนส่งข้อมูลที่ใช้ Ethernet เพียงอย่างเดียว ในด้านบริการเข้าถึงเครือข่าย EPON เหมาะกับบริการข้อมูลอย่างเดียว ส่วน GPON เหมาะกับบริการทริปเปิลเพลย์ EPON เป็นโซลูชัน Ethernet โดยตรงที่ใช้ประโยชน์จากโพรโทคอล Ethernet ขณะที่ GPON ใช้ SONET/SDH และ Generic Framing Protocol (GFP) เพื่อขนส่งข้อมูล Ethernet ดังนั้น เมื่อเปรียบเทียบด้านการแบ่งชั้น EPON จึงดีกว่า GPON แต่ในด้านการให้บริการ GPON มีข้อได้เปรียบ
QoS (คุณภาพการให้บริการ):
โพรโทคอล Ethernet ไม่ได้รองรับคุณภาพการให้บริการ (QoS) โดยตัวมันเอง เนื่องจากระบบ PON จำเป็นต้องมี QoS ผู้จำหน่ายส่วนใหญ่จึงทำให้ EPON รองรับ QoS โดยใช้แท็ก VLAN (เครือข่ายท้องถิ่นเสมือน) แม้วิธีนี้จะแก้ปัญหา QoS ได้ แต่ก็เพิ่มต้นทุนโดยรวม แท็ก VLAN มักต้องจัดเตรียมด้วยตนเอง เนื่องจากไม่มีการจัดเตรียมโดยอัตโนมัติ ในทางตรงกันข้าม GPON มีการจัดการ QoS ในตัว จึงดีกว่า EPON ในด้าน QoS รูปที่ 3 แสดงความแตกต่างนี้
OAM (การปฏิบัติงาน การบริหาร และการบำรุงรักษา)
ใน GPON มีข้อความควบคุมสามประเภท ได้แก่ OMCI (อินเทอร์เฟซการจัดการและควบคุม ONT), OAM (การปฏิบัติงาน การบริหาร และการบำรุงรักษา) และ PLOAM (OAM ของชั้นกายภาพ) ข้อความควบคุมแต่ละประเภทมีวัตถุประสงค์เฉพาะ ดังอธิบายต่อไปนี้:
1. OMCI: ข้อความ OMCI ใน GPON ถูกส่งผ่านช่องสัญญาณควบคุม Ethernet หรือ ATM โดย OMCI รับผิดชอบการจัดเตรียมและการจัดการบริการของ ONT (อุปกรณ์ปลายทางเครือข่ายใยแก้วนำแสง) และกำหนดชั้นต่าง ๆ ที่อยู่เหนือ GTC (G-PON Transmission Convergence) ช่วยให้สามารถกำหนดค่า เปิดใช้งาน และควบคุม ONT ผ่านระบบจัดการอุปกรณ์เครือข่าย (EMS) ได้
2. Embedded OAM: ข้อความ OAM แบบฝังจะถูกบรรจุอยู่ในส่วนโอเวอร์เฮดของส่วนหัวเฟรม GPON ข้อความเหล่านี้ใช้เพื่อวัตถุประสงค์ต่าง ๆ เช่น การอนุมัติแบนด์วิดท์ การสลับคีย์เข้ารหัส และการจัดสรรแบนด์วิดท์แบบไดนามิก (DBA) โดย OAM แบบฝังช่วยให้สามารถจัดการและตรวจสอบเครือข่าย GPON ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
3. PLOAM: ข้อความ PLOAM ใน GPON ถูกส่งผ่านช่องสัญญาณควบคุม ATM โดย PLOAM รับผิดชอบการค้นพบอุปกรณ์โดยอัตโนมัติ และการจัดการข้อมูลการจัดการอื่นทั้งหมดของ Physical Medium Dependent (PMD) และ GTC ข้อความ PLOAM สามารถส่งไปยัง ONT ที่ระบุ หรือส่งแบบกระจายไปยัง ONT หลายตัวหรือทั่วทั้ง PON ได้
ใน EPON ข้อความควบคุมแตกต่างจาก GPON โดย EPON ใช้ข้อความ OAM ตาม IEEE 802.3ah สำหรับการจัดเตรียม การแยกจุดขัดข้อง และการตรวจสอบประสิทธิภาพ ข้อความ OAM เหล่านี้ใช้ร่วมกับการดำเนินการ set และ get ของ SNMP (Simple Network Management Protocol) ผ่าน IETF (Internet Engineering Task Force) และ MIB (ฐานข้อมูลสารสนเทศเพื่อการจัดการ) นอกจากนี้ EPON ยังใช้ข้อความ GATE/REPORT ของ MPCP (Multi-Point Control Protocol) สำหรับการอนุมัติแบนด์วิดท์
ต้นทุน
ต้นทุนการติดตั้งใช้งาน GPON หรือ EPON ขึ้นอยู่กับ OLT, ONU/ONT และส่วนประกอบทางแสงแบบพาสซีฟ เครือข่ายกระจายสัญญาณแสง (ODN) ประกอบด้วยสายใยแก้วนำแสง ตู้ ตัวแยกสัญญาณแสง หัวต่อ และส่วนประกอบอื่น ๆ สำหรับจำนวนผู้ใช้ที่เท่ากัน ค่าใช้จ่ายด้านใยแก้วนำแสงและตู้ของ EPON ใกล้เคียงกับ GPON ต้นทุนของ OLT และ ONT ถูกกำหนดโดยวงจรรวมเฉพาะงาน (ASIC) และโมดูลรับส่งสัญญาณแสง ชิปเซ็ต GPON ส่วนใหญ่ที่มีจำหน่ายในตลาดใช้ Field Programmable Gate Array (FPGA) เป็นหลัก ซึ่งมีต้นทุนสูงกว่า ASIC ที่ใช้ในชั้น Media Access Control (MAC) ของ EPON นอกจากนี้ โมดูลทางแสงของ GPON ยังมีราคาสูงกว่าของ EPON ในระยะการติดตั้งใช้งาน GPON มีการประมาณว่าต้นทุน GPON OLT จะสูงกว่า EPON OLT 1.5 ถึง 2 เท่า และคาดว่าต้นทุน GPON ONT จะสูงกว่า EPON ONT 1.2 ถึง 1.5 เท่า
บทสรุป
EPON และ GPON ต่างมีข้อดีและข้อเสียของตนเอง ในด้านประสิทธิภาพ GPON เหนือกว่า EPON แต่ EPON มีข้อได้เปรียบด้านระยะเวลาและต้นทุนในการติดตั้งใช้งาน ปัจจุบัน EPON ยังคงเป็นเทคโนโลยีหลัก ขณะที่ GPON กำลังไล่ตามมา ในตลาดการเข้าถึงบรอดแบนด์ เทคโนโลยีทั้งสองมีแนวโน้มที่จะอยู่ร่วมกันและเสริมซึ่งกันและกัน GPON เหมาะอย่างยิ่งสำหรับผู้ใช้ที่ต้องการบริการหลายประเภท มีความต้องการด้าน QoS และความปลอดภัยสูง และมีเครือข่ายแกนหลักแบบ ATM ส่วน EPON อาจเหมาะกว่าสำหรับผู้ใช้ที่ให้ความสำคัญกับต้นทุนและมีความต้องการด้านความปลอดภัยน้อยกว่า
