EPON es una tecnología de acceso Ethernet de largo alcance basada en una red de transporte de fibra óptica. EPON adopta una arquitectura punto a multipunto, donde una sola fibra transporta señales de datos ascendentes y descendentes, y después del divisor 1:N, la señal óptica se divide en N canales, cubriendo múltiples puntos de acceso o usuarios de acceso con ramas ópticas.
EPON Red de arquitectura
EPON también se denomina tradicionalmente GEPON, sin ninguna intención engañosa. Los primeros dispositivos EPON de la industria se basaban en el bus FE (Fast Ethernet). Sin embargo, después de la introducción de los dispositivos EPON basados en el bus GE (Gigabit Ethernet), se les llamó GEPON para distinguirlos. Actualmente, la mayoría de los dispositivos EPON en la industria se basan básicamente en el bus GE. En la actualidad, generalmente se les conoce como EPON.
Un sistema EPON típico consta de OLT, ONU y ODN, y la estructura de red de EPON se muestra en la Figura 1.
OLT se coloca en la sala de servidores central, que se puede considerar como un conmutador L2 o un conmutador de enrutamiento L3. En sentido descendente, la OLT proporciona interfaces de fibra óptica para redes ópticas pasivas (ODN); en sentido ascendente, la OLT proporcionará interfaces ópticas/eléctricas de GE y, en el futuro, cuando finalice el estándar de tecnología Ethernet de 10 Gbit/s, la OLT también admitirá interfaces de alta velocidad similares. Para proporcionar acceso multiservicio, OLT también puede admitir interfaces E1 y OC3 para realizar servicios tradicionales de acceso de voz o circuitos troncales.
En cuanto a la gestión de la red EPON, la OLT sirve como centro de control principal con el Agente OAMP incorporado, que puede gestionar los dispositivos terminales ONU bajo su control y realizar las cinco funciones de gestión de la red. También puede proporcionar un aislamiento efectivo del usuario.
ODN es una red de distribución óptica, que consta de divisores de fibra óptica pasivos y fibras ópticas. Un divisor pasivo de fibra óptica es un dispositivo pasivo que conecta OLT y ONU, y su función es distribuir datos descendentes y centralizar datos ascendentes. El despliegue del divisor pasivo es muy flexible y se puede adaptar a casi todos los entornos debido a su naturaleza pasiva. Los divisores de fibra óptica pasivos generales tienen relaciones de división de 1:2, 1:4, 1:8, 1:16, 1:32, 1:64, etc. Generalmente se recomienda usar un nivel de división y como máximo , no más de dos niveles de división.
La ONU es un dispositivo terminal colocado en el lado de las instalaciones del suscriptor. La ONU en EPON utiliza el protocolo Ethernet para lograr una funcionalidad de conmutación de Capa 2 de Ethernet rentable. Al emplear el protocolo Ethernet, ya no es necesario convertir el protocolo durante el proceso de comunicación para lograr una transmisión transparente de datos de usuario de una ONU a otra. Además, se utiliza un protocolo de cifrado entre OLT y ONU para garantizar la seguridad de los datos del usuario.
La ventaja de FTTH basado en EPON radica en su gran capacidad de cobertura, cubriendo hasta 20 km (relación de división 1:32) desde la oficina final y conectando cada punto de acceso óptico a través de la ODN. En las redes de acceso óptico tradicionales, el rango de extensión de fibra óptica generalmente se limita al punto de acceso a la red. Para lograr fibra hasta el hogar, es necesario configurar una gran cantidad de conmutadores de capa de acceso de puerto óptico costosos en el punto de acceso. Con el surgimiento y la maduración de la tecnología de redes ópticas pasivas, especialmente la tecnología EPON actual, puede brindar una solución económicamente viable para entregar fibra óptica directamente al final del usuario, lo que convierte a FTTH en un método de acceso eficiente. En las soluciones FTTX basadas en EPON, resolver la introducción de cable de fibra óptica en los edificios, la planificación de OLT en la comunidad, el despliegue de ODN y la conectividad de fibra a terminales de usuario interiores (OUN) se ha vuelto crucial.
Tecnologías upstream y downstream de EPON
EPON utiliza una única fibra entre OLT y ONU para proporcionar un ancho de banda simétrico de 1.25 Gbps. Debido a las limitaciones de la interfaz física, en realidad proporciona un ancho de banda de 1 Gbps para transmitir servicios de datos, voz y video. EPON emplea tecnología de multiplexación por división de longitud de onda en una fibra de un solo núcleo, lo que permite que los flujos de datos ascendentes y descendentes se transmitan en diferentes bandas de frecuencia. Entre ellos, el
Enlace descendente 1490nm;
Enlace ascendente 1310nm;
1550nm es opcional para CATV.
El flujo de datos de enlace descendente se transmite y la OLT envía el flujo de datos de la trama de Ethernet en formato 802.3 a todas las ONU a través de la replicación de unidifusión. Las ONU determinan si recibir las tramas evaluando el LLID (ID de enlace lógico) asignado por la OLT en el encabezado de la trama de Ethernet. Reciben las tramas de datos que les pertenecen y descartan las que no. Esto se muestra en la Figura 2.
El flujo de datos de enlace ascendente adopta la tecnología de acceso múltiple por división de tiempo (TDMA), que divide el tiempo de enlace ascendente en múltiples intervalos de tiempo. Según el ancho de banda asignado y la prioridad de servicio de cada ONU, se asignan diferentes intervalos de tiempo a sus respectivos flujos de datos de enlace ascendente. En cada intervalo de tiempo, solo se transmite el flujo de datos de enlace ascendente de una ONU a través de la fibra. A través de la negociación entre OLT y ONU, se evitan los conflictos entre los flujos de datos de enlace ascendente de diferentes ONU, lo que garantiza que no se produzcan pérdidas de datos. Como se muestra en la Figura 3.
Comparación de EPON y ADSL
Después de varios años de vigoroso desarrollo, ADSL se ha convertido en el método de acceso de banda ancha más popular para los operadores de red fija de China. Al transmitir datos de banda ancha, ADSL aprovecha al máximo los recursos de cable de cobre de los operadores de red fija, lo que lo convierte en una de las mejores opciones para operadores como China Telecom y China Netcom en la etapa inicial del acceso de banda ancha.
El servicio ADSL/ADSL2+ es una tecnología de acceso de banda ancha de transmisión asimétrica con un ancho de banda de enlace ascendente limitado de menos de 1 Mbps y un ancho de banda de enlace descendente máximo de hasta 26 Mbps. En uso comercial real, cubre una distancia de no más de 3 km, generalmente proporciona un ancho de banda de enlace descendente que va desde 512 Kbps a 2 Mbps y se aplica principalmente para el acceso público a Internet.
Sin embargo, con el surgimiento de varios servicios nuevos, especialmente servicios de video, los requisitos de ancho de banda de los usuarios están aumentando. El rápido crecimiento de aplicaciones como los blogs, los juegos en línea, la mensajería instantánea, la telefonía de banda ancha, la videotelefonía y el uso compartido de álbumes de fotos personales ha llevado a una mayor demanda de ancho de banda de enlace ascendente por parte de los usuarios.
En la planificación de la red de banda ancha de China Telecom y China Netcom, el futuro ancho de banda bidireccional para usuarios individuales alcanzará los 10M~20M. El ancho de banda de ADSL está estrictamente limitado por la distancia de transmisión, y el mayor ancho de banda solo se puede lograr en distancias cortas. Incluso con la transformación de "fibra a cobre" y acortando la cobertura de ADSL, solo puede cumplir con los requisitos de ancho de banda a un cierta medida y durante un determinado período de tiempo. Incluso después de la transformación de "fibra a cobre" y la reducción del área de cobertura ADSL, solo puede cumplir con el requisito de ancho de banda dentro de un cierto período de tiempo y hasta cierto punto.
El ancho de banda de la red de acceso basada en fibra es teóricamente infinitamente escalable. Por lo tanto, con la madurez de la tecnología EPON, su alto ancho de banda y cobertura de larga distancia hacen de EPON una elección inevitable para el desarrollo tecnológico, reemplazando la tecnología ADSL.
En comparación con ADSL, EPON tiene mayores gastos iniciales de construcción, incluido el costo del equipo preliminar y el costo del tendido de fibra. Sin embargo, debido al uso de tecnología de red óptica pasiva para la conectividad de red, la tecnología PON basada en fibra tiene costos de operación y mantenimiento significativamente más bajos en comparación con ADSL y cable de cobre.
La capacidad de proporcionar un mayor ancho de banda y una cobertura de servicio de mayor distancia a través de menores costos posteriores a la operación y mantenimiento, permite la provisión de nuevos servicios adicionales, lo que genera más ingresos comerciales y puede compensar relativamente la inversión en equipos y costos de línea. El costo de la fibra ya es bajo, FTTX ha entrado en un período de rápido crecimiento y el costo del equipo seguirá disminuyendo durante la construcción. Por lo tanto, al implementar EPON, los operadores pueden mejorar la competitividad de la gama completa de servicios, incluido el acceso de banda ancha, estabilizando así los recursos de los suscriptores e incluso recuperando los suscriptores perdidos, lo que generará más ingresos comerciales para los operadores y los beneficiará a largo plazo.
Ventajas técnicas de EPON
Con la madurez de la tecnología EPON, los principales operadores de la industria han comenzado a implementar sistemas EPON a gran escala para lanzar aplicaciones FTTX. Su objetivo es realizar Triple Play (triple play, proporcionando servicios de voz, datos y video) sobre esta base para construir una plataforma de acceso de triple play.
Desde 2004, la tecnología EPON se ha implementado ampliamente en mercados maduros de FTTH como Japón, Corea, Estados Unidos y Europa, impulsando aún más la prosperidad del negocio de IPTV. En el mercado chino, los productos EPON se han probado y están disponibles comercialmente en todas las provincias.
La tecnología EPON utiliza la tecnología de multiplexación por división de longitud de onda (WDM) para lograr un ancho de banda simétrico de 1 Gbps en una sola fibra y permite la división descendente en las proximidades del segmento de clientes, ahorrando una gran cantidad de recursos de fibra troncal. Otra ventaja del sistema EPON es su gran capacidad de cobertura, con una cobertura máxima de 20 km con una relación de división de 1:32 y 10 km con una relación de división de 1:64. Esto asegura la convergencia de equipos confiables. Con una relación de división de 1:32, el ancho de banda promedio de cada usuario de la ONU puede alcanzar más de 30 M, lo que proporciona una garantía de ancho de banda suficiente para los servicios de video.
El uso de divisores ópticos pasivos en los sistemas EPON ahorra importantes recursos de mantenimiento, incluido el ahorro de salas de servidores y paquetes de suministro de energía, lo que reduce los costos generales de construcción y mantenimiento de las redes FTTX. El costo decreciente de la fibra óptica en los últimos años ha contribuido a la reducción del costo de la infraestructura de cable en las implementaciones de FTTX.
En la actualidad, los servicios de acceso de banda ancha que prestan los operadores son principalmente de dos tipos: ADSL y acceso LAN. Además, con la creciente demanda de ancho de banda, VDSL también se está convirtiendo gradualmente en una opción. Otros métodos de acceso, como el módem por cable, el acceso a la línea eléctrica, tienen una participación de mercado limitada debido a las limitaciones de recursos en la industria.
