EPON và GPON khác nhau như thế nào?
Giới thiệu về EPON và GPON
EPON và GPON là các biến thể của mạng quang thụ động (PON). Một hệ thống PON thường bao gồm một thiết bị đầu cuối đường dây quang (OLT) đặt tại tổng đài trung tâm (CO) của nhà cung cấp dịch vụ, cùng nhiều thiết bị mạng quang (ONU) đặt gần người dùng cuối. Bộ chia quang được sử dụng để cho phép một sợi quang phục vụ nhiều địa điểm thuê bao. EPON và GPON, lần lượt được phát triển bởi Viện Kỹ sư Điện và Điện tử (IEEE) và Bộ phận Tiêu chuẩn hóa Viễn thông thuộc Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU-T), nhằm cung cấp các giải pháp tốc độ Gigabit để cung cấp dịch vụ Ethernet và IP.
EPON dựa trên tiêu chuẩn IEEE dành cho Ethernet ở chặng đầu tiên, tận dụng các khả năng, tính tương thích và hiệu năng của giao thức Ethernet. Công nghệ này hỗ trợ truyền dẫn dựa trên gói tin ở tốc độ 1 Gbps và 10 Gbps. Trong khi đó, GPON sử dụng công nghệ SONET/SDH và giao thức đóng khung tổng quát (GFP) để truyền tải Ethernet. GPON hoạt động bằng giao thức dựa trên IP và có thể sử dụng mã hóa ATM hoặc phương thức đóng gói GPON (GEM). GPON cho phép cung cấp dịch vụ “triple play” gồm thoại, dữ liệu và video, đồng thời là nền tảng cho phần lớn ứng dụng cáp quang đến cơ sở thuê bao (FTTP) được lên kế hoạch trong tương lai có thể dự đoán được.
Mặc dù EPON và GPON có chung các khái niệm và kiến trúc tổng quát như hoạt động PON, cấu trúc mạng phân phối quang (ODN), quy hoạch bước sóng và các kịch bản ứng dụng, nhưng các khía cạnh vận hành, giao thức dữ liệu, tính năng được hỗ trợ và dịch vụ của chúng khác nhau đáng kể.
So sánh EPON và GPON
EPON và GPON đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng, khiến chúng vừa bổ sung vừa cạnh tranh với nhau ở một số khía cạnh. Phần so sánh dưới đây nhằm làm rõ sự khác biệt giữa EPON và GPON.
Tốc độ dữ liệu:
EPON được định nghĩa trong tiêu chuẩn IEEE 802.3, với đặc tả đã được phê chuẩn 802.3ah-2004 cho tốc độ 1.25 Gbps (1.0 Gbps trước khi mã hóa 8B/10B), và tiêu chuẩn IEEE 802.3av cho tốc độ 10Gbps (10G-EPON). Tốc độ dữ liệu đường lên và đường xuống của EPON là đối xứng.
GPON hỗ trợ nhiều tùy chọn tốc độ bit sử dụng cùng một giao thức, bao gồm tốc độ đối xứng 622 Mbps ở cả đường xuống và đường lên, tốc độ đối xứng 1.25 Gbps ở cả hai hướng, cũng như tốc độ 2.5 Gbps ở đường xuống và 1.25 Gbps ở đường lên. Người dùng có thể lựa chọn tốc độ dữ liệu đường lên và đường xuống theo yêu cầu, giúp GPON linh hoạt hơn so với EPON.
Tỷ lệ chia:
Tỷ lệ chia đề cập đến số lượng người dùng mà một PON nhất định dự kiến phục vụ. Thông thường, tỷ lệ này là 32, với các tùy chọn 16, 64 hoặc thậm chí 128. Tỷ lệ chia có thể chịu ảnh hưởng bởi hiệu năng của các mô-đun thu phát quang. Tỷ lệ chia cao hơn làm tăng đáng kể chi phí mô-đun thu phát quang và giảm khoảng cách truyền dẫn. Ví dụ, với tỷ lệ chia 1:16, khoảng cách truyền dẫn tối đa có thể đạt 20 km. Tuy nhiên, với tỷ lệ chia 1:32, khoảng cách tối đa giảm xuống còn 10 km. EPON và GPON giống nhau ở khía cạnh này.
EPON thường hỗ trợ tối thiểu 32 (tức là 1:32) và không giới hạn tỷ lệ chia vì cũng có các tùy chọn 1:64 và 1:128. Nhà cung cấp dịch vụ có thể xác định tỷ lệ chia theo các dịch vụ và băng thông mà họ muốn hỗ trợ. Ngược lại, GPON quy định giới hạn trên cho tỷ lệ chia, hỗ trợ tối đa 128 người dùng, nhưng thông thường là 64. Các tỷ lệ chia phổ biến của GPON gồm 1:32, 1:64 hoặc 1:128. Mặc dù GPON cung cấp nhiều tỷ lệ chia, công nghệ này không mang lại lợi thế đáng kể xét về chi phí. EPON có thể sử dụng linh kiện quang rẻ hơn tại thiết bị mạng quang (ONU) vì không cần đạt tỷ lệ chia 128.
Phân lớp và dịch vụ truy nhập:
Trong EPON, mô hình phân lớp và các dịch vụ quản lý liên quan được ánh xạ lên Ethernet (trực tiếp hoặc thông qua IP). Trong GPON, cần hai lớp đóng gói để đạt được cùng kết quả. Trước tiên, các khung TDM và Ethernet được đóng gói vào các khung theo phương thức đóng gói GTC (GEM), có định dạng tương tự GFP (thủ tục tạo khung tổng quát bắt nguồn từ ITU G.7401). Sau đó, cả khung ATM và GEM được đóng gói vào các khung GTC để truyền qua PON. Điều này được thể hiện trong Hình 2.
EPON cung cấp giải pháp đơn giản và trực tiếp hơn so với GPON. Việc hỗ trợ ATM và đóng gói hai lớp trong GPON không mang lại lợi ích đáng kể so với phương án truyền tải Ethernet thuần túy. Về dịch vụ truy nhập, EPON phù hợp với các dịch vụ chỉ truyền dữ liệu, trong khi GPON phù hợp với dịch vụ triple play. EPON là giải pháp Ethernet thuần gốc tận dụng giao thức Ethernet, còn GPON sử dụng SONET/SDH và giao thức đóng khung tổng quát (GFP) để truyền tải Ethernet. Do đó, xét về phân lớp, EPON tốt hơn GPON, trong khi về cung cấp dịch vụ, GPON có lợi thế.
QoS (Chất lượng dịch vụ):
Giao thức Ethernet vốn không hỗ trợ chất lượng dịch vụ (QoS). Do hệ thống PON cần QoS, phần lớn nhà cung cấp triển khai tính năng này trong EPON bằng cách sử dụng thẻ VLAN (mạng cục bộ ảo). Mặc dù cách này giải quyết được vấn đề QoS, nhưng lại làm tăng tổng chi phí. Các thẻ VLAN thường được cấu hình thủ công vì không có cơ chế cấu hình tự động. Ngược lại, GPON tích hợp sẵn cơ chế xử lý QoS, giúp công nghệ này tốt hơn EPON về QoS. Hình 3 minh họa sự khác biệt này.
OAM (Vận hành, quản trị và bảo trì)
Trong GPON, có ba loại bản tin điều khiển khác nhau: OMCI (giao diện quản lý và điều khiển ONT), OAM (vận hành, quản trị và bảo trì) và PLOAM (OAM lớp vật lý). Mỗi loại bản tin điều khiển này phục vụ một mục đích cụ thể, như mô tả dưới đây:
1. OMCI: Các bản tin OMCI trong GPON được truyền qua kênh điều khiển Ethernet hoặc ATM. OMCI chịu trách nhiệm thiết lập và quản lý các dịch vụ của ONT (thiết bị đầu cuối mạng quang), xác định các lớp phía trên GTC (hội tụ truyền dẫn G-PON). OMCI hỗ trợ cấu hình, kích hoạt và điều khiển các ONT thông qua hệ thống quản lý phần tử mạng (EMS).
2. OAM nhúng: Các bản tin OAM nhúng được mang trong phần thông tin phụ trợ ở tiêu đề khung GPON. Các bản tin này được sử dụng cho nhiều mục đích như cấp phát băng thông, chuyển đổi khóa mã hóa và phân bổ băng thông động (DBA). OAM nhúng cho phép quản lý và giám sát mạng GPON hiệu quả.
3. PLOAM: Các bản tin PLOAM trong GPON được truyền qua kênh điều khiển ATM. PLOAM chịu trách nhiệm tự động phát hiện và quản lý toàn bộ thông tin quản lý khác của lớp phụ thuộc môi trường vật lý (PMD) và GTC. Các bản tin PLOAM được gửi đến những ONT cụ thể hoặc có thể được quảng bá đến nhiều ONT hay toàn bộ PON.
Trong EPON, các bản tin điều khiển khác với GPON. EPON sử dụng các bản tin OAM IEEE 802.3ah để thiết lập dịch vụ, cô lập lỗi và giám sát hiệu năng. Các bản tin OAM này được sử dụng kết hợp với các thao tác set và get của SNMP (giao thức quản lý mạng đơn giản) thông qua IETF (Nhóm đặc trách kỹ thuật Internet) và các MIB (cơ sở thông tin quản lý). Ngoài ra, EPON sử dụng các bản tin GATE/REPORT của MPCP (giao thức điều khiển đa điểm) để cấp phát băng thông.
Chi phí
Chi phí triển khai GPON hoặc EPON phụ thuộc vào OLT, ONU/ONT và các thành phần quang thụ động. Mạng phân phối quang (ODN) bao gồm cáp quang, tủ, bộ chia quang, đầu nối và các thành phần khác. Với số lượng người dùng tương đương, chi phí cáp quang và tủ trong EPON tương đương với GPON. Chi phí OLT và ONT được quyết định bởi mạch tích hợp chuyên dụng (ASIC) và các mô-đun thu phát quang. Phần lớn bộ chipset GPON có trên thị trường chủ yếu dựa trên mảng cổng lập trình được tại hiện trường (FPGA), có chi phí cao hơn ASIC được sử dụng trong lớp điều khiển truy nhập môi trường (MAC) của EPON. Ngoài ra, mô-đun quang của GPON đắt hơn của EPON. Trong giai đoạn triển khai GPON, chi phí ước tính của OLT GPON cao gấp 1.5 đến 2 lần so với OLT EPON, và chi phí dự kiến của ONT GPON sẽ cao gấp 1.2 đến 1.5 lần so với ONT EPON.
Kết luận
EPON và GPON đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Về hiệu năng, GPON vượt trội hơn EPON, nhưng EPON có lợi thế về thời gian triển khai và chi phí. Hiện nay, EPON vẫn là công nghệ chủ đạo, trong khi GPON đang bắt kịp. Trên thị trường truy nhập băng rộng, hai công nghệ có khả năng sẽ cùng tồn tại và bổ sung cho nhau. GPON là lựa chọn lý tưởng cho người dùng có yêu cầu đa dịch vụ, nhu cầu cao về QoS và bảo mật, cùng mạng trục ATM. Trong khi đó, EPON có thể phù hợp hơn với người dùng ưu tiên chi phí và có ít yêu cầu bảo mật hơn.
