Το EPON είναι μια τεχνολογία πρόσβασης Ethernet μεγάλης εμβέλειας που βασίζεται σε δίκτυο μεταφοράς οπτικών ινών. Η EPON υιοθετεί μια αρχιτεκτονική από σημείο σε πολλαπλό σημείο, όπου μια ίνα μεταφέρει σήματα δεδομένων ανάντη και κατάντη, και μετά από διαχωριστή 1:N, το οπτικό σήμα χωρίζεται σε Ν κανάλια, καλύπτοντας πολλαπλά σημεία πρόσβασης ή χρήστες πρόσβασης με οπτικούς κλάδους.
ΕΠΟΝ Αρχιτεκτονική δικτύου
ΕΠΟΝ παραδοσιακά ονομάζεται και ΓΕΠΟΝ, χωρίς καμία παραπλανητική πρόθεση. Οι πρώτες συσκευές EPON στη βιομηχανία βασίζονταν σε δίαυλο FE (Fast Ethernet). Ωστόσο, μετά την εισαγωγή των συσκευών EPON που βασίζονται σε δίαυλο GE (Gigabit Ethernet), ονομάστηκαν GEPON για να τις ξεχωρίσουν. Επί του παρόντος, η πλειονότητα των συσκευών EPON στη βιομηχανία βασίζονται βασικά στον δίαυλο GE. Προς το παρόν, αναφέρονται γενικά ως ΕΠΟΝ.
Ένα τυπικό σύστημα EPON αποτελείται από OLT, ONU και ODN και η δομή δικτύου του EPON φαίνεται στο Σχήμα 1.
Το OLT τοποθετείται στο δωμάτιο του κεντρικού διακομιστή, το οποίο μπορεί να θεωρηθεί ως διακόπτης L2 ή διακόπτης δρομολόγησης L3. Στην κατάντη κατεύθυνση, το OLT παρέχει διεπαφές οπτικών ινών για παθητικά οπτικά δίκτυα (ODN). στην ανάντη κατεύθυνση, το OLT θα παρέχει οπτικές/ηλεκτρικές διεπαφές GE και στο μέλλον, όταν οριστικοποιηθεί το πρότυπο τεχνολογίας Ethernet 10 Gbit/s, το OLT θα υποστηρίζει επίσης παρόμοιες διεπαφές υψηλής ταχύτητας. Προκειμένου να παρέχεται πρόσβαση πολλαπλών υπηρεσιών, το OLT μπορεί επίσης να υποστηρίξει διεπαφές E1 και OC3 για την υλοποίηση παραδοσιακών υπηρεσιών φωνητικής πρόσβασης ή κυκλωμάτων.
Όσον αφορά τη διαχείριση του δικτύου EPON, το OLT χρησιμεύει ως το κύριο κέντρο ελέγχου με ενσωματωμένο OAMP Agent, το οποίο μπορεί να διαχειρίζεται τις τερματικές συσκευές ONU υπό τον έλεγχό του και να εκτελεί τις πέντε λειτουργίες διαχείρισης δικτύου. Μπορεί επίσης να παρέχει αποτελεσματική απομόνωση χρήστη.
Το ODN είναι ένα δίκτυο οπτικής διανομής, το οποίο αποτελείται από παθητικούς διαχωριστές οπτικών ινών και οπτικές ίνες. Ένας παθητικός διαχωριστής οπτικών ινών είναι μια παθητική συσκευή που συνδέει το OLT και το ONU και η λειτουργία του είναι να διανέμει δεδομένα κατάντη και να συγκεντρώνει δεδομένα ανάντη. Η ανάπτυξη παθητικού διαχωριστή είναι εξαιρετικά ευέλικτη και μπορεί να προσαρμοστεί σχεδόν σε όλα τα περιβάλλοντα λόγω της παθητικής φύσης τους. Οι γενικοί διαχωριστές παθητικών οπτικών ινών έχουν αναλογίες διαχωρισμού 1:2, 1:4, 1:8, 1:16, 1:32, 1:64 κ.λπ. Γενικά συνιστάται η χρήση ενός επιπέδου διαχωρισμού και το πολύ , όχι περισσότερα από δύο επίπεδα διαχωρισμού.
Το ONU είναι μια τερματική συσκευή που τοποθετείται στην πλευρά των εγκαταστάσεων του συνδρομητή. Το ONU στο EPON χρησιμοποιεί το πρωτόκολλο Ethernet για την επίτευξη οικονομικής λειτουργικότητας μεταγωγής επιπέδου 2 Ethernet. Χρησιμοποιώντας το πρωτόκολλο Ethernet, δεν υπάρχει πλέον ανάγκη για μετατροπή πρωτοκόλλου κατά τη διαδικασία επικοινωνίας για την επίτευξη διαφανούς μετάδοσης δεδομένων χρήστη από το ένα ONU στο άλλο. Επιπλέον, χρησιμοποιείται και πρωτόκολλο κρυπτογράφησης μεταξύ OLT και ONU για τη διασφάλιση της ασφάλειας των δεδομένων χρήστη.
Το πλεονέκτημα του FTTH που βασίζεται σε EPON έγκειται στην ισχυρή του ικανότητα κάλυψης, καλύπτοντας έως και 20 km (αναλογία διαχωρισμού 1:32) από το τελικό γραφείο και συνδέοντας κάθε σημείο οπτικής πρόσβασης μέσω του ODN. Στα παραδοσιακά δίκτυα οπτικής πρόσβασης, το εύρος επέκτασης οπτικών ινών τυπικά περιορίζεται στο σημείο πρόσβασης δικτύου. Για να φτάσει η ίνα στο σπίτι, ένας μεγάλος αριθμός ακριβών διακοπτών επιπέδου πρόσβασης οπτικής θύρας πρέπει να διαμορφωθεί στο σημείο πρόσβασης. Με την εμφάνιση και την ωρίμανση της τεχνολογίας παθητικού οπτικού δικτύου, ειδικά της τρέχουσας τεχνολογίας EPON, μπορεί να προσφέρει μια οικονομικά βιώσιμη λύση για την απευθείας παράδοση οπτικών ινών στο τέλος του χρήστη, καθιστώντας το FTTH μια αποτελεσματική μέθοδο πρόσβασης. Στις λύσεις FTTX που βασίζονται σε EPON, η επίλυση της εισαγωγής καλωδίου οπτικών ινών στα κτίρια, ο σχεδιασμός OLT στην κοινότητα, η ανάπτυξη ODN και η συνδεσιμότητα οπτικών ινών σε τερματικά εσωτερικών χρηστών (OUN) έχει καταστεί ζωτικής σημασίας.
Ανοδικές και κατάντη τεχνολογίες της ΕΠΟΝ
Το EPON χρησιμοποιεί μια ενιαία ίνα μεταξύ OLT και ONU για να παρέχει συμμετρικό εύρος ζώνης 1.25 Gbps, λόγω των περιορισμών της φυσικής διεπαφής, παρέχει στην πραγματικότητα εύρος ζώνης 1 Gbps για τη μετάδοση δεδομένων, υπηρεσιών φωνής και βίντεο. Το EPON χρησιμοποιεί τεχνολογία πολυπλεξίας διαίρεσης μήκους κύματος σε ίνα μονού πυρήνα, επιτρέποντας τη μετάδοση των ροών δεδομένων ανάντη και κατάντη σε διαφορετικές ζώνες συχνοτήτων. Μεταξύ αυτών, το
Κατερχόμενη ζεύξη 1490nm ;
Uplink 1310nm ;
Τα 1550nm είναι προαιρετικά για CATV.
Η ροή δεδομένων κατερχόμενης ζεύξης μεταδίδεται και το OLT ωθεί τη ροή δεδομένων πλαισίου Ethernet σε μορφή 802.3 σε όλα τα ONU μέσω αναπαραγωγής unicast. Τα ONU καθορίζουν εάν θα λάβουν τα πλαίσια κρίνοντας το LLID (Logical Link ID) που έχει εκχωρηθεί από το OLT στην κεφαλίδα του πλαισίου Ethernet. Λαμβάνουν τα πλαίσια δεδομένων που τους ανήκουν και απορρίπτουν αυτά που δεν τους ανήκουν. Αυτό φαίνεται στο Σχήμα 2.
Η ροή δεδομένων ανερχόμενης ζεύξης υιοθετεί την τεχνολογία Time Division Multiple Access (TDMA), η οποία διαιρεί τον χρόνο ανόδου σε πολλαπλές χρονοθυρίδες. Σε κάθε χρονοθυρίδα, μόνο μία ροή δεδομένων ανερχόμενης ζεύξης του ONU μεταδίδεται μέσω της ίνας. Μέσω της διαπραγμάτευσης μεταξύ OLT και ONU, αποφεύγονται οι συγκρούσεις μεταξύ ροών δεδομένων ανερχόμενης ζεύξης από διαφορετικά ONU, διασφαλίζοντας ότι δεν θα υπάρξει απώλεια δεδομένων. Όπως φαίνεται στο Σχήμα 3.
Σύγκριση ΕΠΟΝ και ADSL
Μετά από αρκετά χρόνια έντονης ανάπτυξης, το ADSL έχει γίνει η πιο δημοφιλής μέθοδος ευρυζωνικής πρόσβασης για τους φορείς εκμετάλλευσης σταθερών δικτύων της Κίνας. Με τη μετάδοση ευρυζωνικών δεδομένων και το ADSL χρησιμοποιεί πλήρως τους πόρους χάλκινων συρμάτων των φορέων εκμετάλλευσης σταθερών δικτύων, καθιστώντας το μια από τις καλύτερες επιλογές για φορείς όπως η China Telecom και η China Netcom στο αρχικό στάδιο της ευρυζωνικής πρόσβασης.
Η υπηρεσία ADSL/ADSL2+ είναι μια τεχνολογία ευρυζωνικής πρόσβασης ασύμμετρης μετάδοσης με περιορισμένο εύρος ζώνης ανοδικής ζεύξης μικρότερο από 1 Mbps και μέγιστο εύρος ζώνης κατερχόμενης ζεύξης έως 26 Mbps. Στην πραγματική εμπορική χρήση, καλύπτει απόσταση όχι μεγαλύτερη από 3 km, παρέχοντας γενικά εύρος ζώνης κατερχόμενης ζεύξης που κυμαίνεται από 512 Kbps έως 2 Mbps και χρησιμοποιείται κυρίως για δημόσια πρόσβαση στο Διαδίκτυο.
Ωστόσο, με την άνοδο των διαφόρων νέων υπηρεσιών, ιδίως των υπηρεσιών βίντεο, οι απαιτήσεις εύρους ζώνης των χρηστών αυξάνονται. Η ταχεία ανάπτυξη εφαρμογών όπως το blogging, τα διαδικτυακά παιχνίδια, η ανταλλαγή άμεσων μηνυμάτων, η ευρυζωνική τηλεφωνία, η τηλεφωνία βίντεο και η κοινή χρήση προσωπικών άλμπουμ φωτογραφιών έχει οδηγήσει σε αυξημένη ζήτηση για εύρος ζώνης uplink από τους χρήστες.
Στο σχεδιασμό ευρυζωνικού δικτύου της China Telecom και της China Netcom, το μελλοντικό αμφίδρομο εύρος ζώνης για μεμονωμένους χρήστες θα φτάσει τα 10 εκατομμύρια έως 20 εκατομμύρια. Το εύρος ζώνης του ADSL περιορίζεται αυστηρά από την απόσταση μετάδοσης και το υψηλότερο εύρος ζώνης μπορεί να επιτευχθεί μόνο σε μικρές αποστάσεις. ορισμένο βαθμό και για ορισμένο χρονικό διάστημα. Ακόμη και μετά τη μετατροπή της «ίνας σε χαλκό» και τη μείωση της περιοχής κάλυψης ADSL, μπορεί να καλύψει την απαίτηση εύρους ζώνης μόνο μέσα σε ένα ορισμένο χρονικό διάστημα και σε ορισμένο βαθμό.
Το εύρος ζώνης του δικτύου πρόσβασης που βασίζεται σε ίνες είναι θεωρητικά απείρως κλιμακωτό. Επομένως, με την ωριμότητα της τεχνολογίας EPON, το υψηλό εύρος ζώνης και η κάλυψη μεγάλων αποστάσεων καθιστούν την EPON αναπόφευκτη επιλογή για την ανάπτυξη τεχνολογίας, αντικαθιστώντας την τεχνολογία ADSL.
Σε σύγκριση με το ADSL, η EPON έχει υψηλότερα αρχικά έξοδα κατασκευής, συμπεριλαμβανομένου του κόστους προκαταρκτικού εξοπλισμού και του κόστους τοποθέτησης ινών. Ωστόσο, λόγω της χρήσης τεχνολογίας παθητικού οπτικού δικτύου για συνδεσιμότητα δικτύου, η τεχνολογία PON που βασίζεται σε ίνες έχει σημαντικά χαμηλότερο κόστος λειτουργίας και συντήρησης σε σύγκριση με το ADSL και το χάλκινο σύρμα.
Η δυνατότητα παροχής υψηλότερου εύρους ζώνης και κάλυψης υπηρεσιών μεγαλύτερης απόστασης μέσω χαμηλότερου κόστους μετά τη λειτουργία και συντήρησης, επιτρέπει την παροχή πρόσθετων νέων υπηρεσιών, φέρνοντας περισσότερα επιχειρηματικά έσοδα, μπορεί να αντισταθμίσει σχετικά την επένδυση σε εξοπλισμό και κόστος γραμμής. Το κόστος των ινών είναι ήδη χαμηλό, το FTTX έχει εισέλθει σε μια περίοδο ταχείας ανάπτυξης και το κόστος του εξοπλισμού θα συνεχίσει να μειώνεται κατά την κατασκευή. Ως εκ τούτου, με την ανάπτυξη του EPON, οι πάροχοι μπορούν να ενισχύσουν την ανταγωνιστικότητα του πλήρους φάσματος των υπηρεσιών, συμπεριλαμβανομένης της ευρυζωνικής πρόσβασης, σταθεροποιώντας έτσι τους πόρους των συνδρομητών και ακόμη και ανακτώντας χαμένους συνδρομητές, κάτι που θα αποφέρει περισσότερα επιχειρηματικά έσοδα στους φορείς εκμετάλλευσης και θα τους ωφελήσει μακροπρόθεσμα.
Τεχνικά πλεονεκτήματα της ΕΠΟΝ
Με την ωριμότητα της τεχνολογίας EPON, οι κύριοι πάροχοι του κλάδου έχουν ξεκινήσει μεγάλης κλίμακας ανάπτυξη συστημάτων EPON για την έναρξη εφαρμογών FTTX. Στόχος τους είναι να υλοποιήσουν το Triple Play (triple play, παροχή υπηρεσιών φωνής, δεδομένων και βίντεο) σε αυτή τη βάση για να δημιουργήσουν μια πλατφόρμα πρόσβασης τριπλής αναπαραγωγής.
Από το 2004, η τεχνολογία EPON έχει αναπτυχθεί ευρέως σε ώριμες αγορές FTTH όπως η Ιαπωνία, η Κορέα, καθώς και οι ΗΠΑ και η Ευρώπη, οδηγώντας περαιτέρω την ευημερία των επιχειρήσεων IPTV. Στην κινεζική αγορά, τα προϊόντα EPON έχουν δοκιμαστεί και είναι εμπορικά διαθέσιμα σε όλες τις επαρχίες.
Η τεχνολογία EPON χρησιμοποιεί τεχνολογία πολυπλεξίας διαίρεσης μήκους κύματος (WDM) για να επιτύχει συμμετρικό εύρος ζώνης 1 Gbps σε μία μόνο ίνα και επιτρέπει την κατάντη διαίρεση σε κοντινή απόσταση από το τμήμα πελατών, εξοικονομώντας πολλούς πόρους ινών κορμού. Ένα άλλο πλεονέκτημα του συστήματος EPON είναι η ισχυρή του ικανότητα κάλυψης, με μέγιστη κάλυψη 20 km σε αναλογία διαχωρισμού 1:32 και 10 km σε αναλογία διαχωρισμού 1:64. Αυτό εξασφαλίζει αξιόπιστη σύγκλιση εξοπλισμού. Κάτω από την αναλογία διαχωρισμού 1:32, το μέσο εύρος ζώνης κάθε χρήστη ONU μπορεί να φτάσει περισσότερα από 30M, παρέχοντας επαρκή εγγύηση εύρους ζώνης για υπηρεσίες βίντεο.
Η χρήση παθητικών οπτικών διαχωριστών σε συστήματα EPON εξοικονομεί σημαντικούς πόρους συντήρησης, συμπεριλαμβανομένης της εξοικονόμησης δωματίων διακομιστή και πακέτων τροφοδοσίας, μειώνοντας έτσι το συνολικό κόστος κατασκευής και συντήρησης των δικτύων FTTX. Το μειωμένο κόστος της οπτικής ίνας τα τελευταία χρόνια έχει συμβάλει στη μείωση του κόστους της καλωδιακής υποδομής στις εγκαταστάσεις FTTX.
Επί του παρόντος, οι υπηρεσίες ευρυζωνικής πρόσβασης που παρέχονται από τους φορείς εκμετάλλευσης είναι κυρίως δύο τύπων: πρόσβαση ADSL και LAN. Επιπλέον, με την αυξανόμενη ζήτηση για εύρος ζώνης, το VDSL γίνεται σταδιακά μια επιλογή. Άλλες μέθοδοι πρόσβασης, όπως το καλωδιακό μόντεμ, η πρόσβαση σε γραμμή ηλεκτρικής ενέργειας, έχουν περιορισμένο μερίδιο αγοράς λόγω των περιορισμών πόρων στον κλάδο.
