EPON est une technologie d'accès Ethernet longue portée basée sur un réseau de transport à fibre optique. EPON adopte une architecture point à multipoint, où une seule fibre transporte des signaux de données en amont et en aval, et après un séparateur 1: N, le signal optique est divisé en N canaux, couvrant plusieurs points d'accès ou utilisateurs d'accès avec des branches optiques.
EPON Architecture de réseau
EPON est aussi traditionnellement appelé GEPON, sans aucune intention trompeuse. Les premiers appareils EPON de l'industrie étaient basés sur le bus FE (Fast Ethernet). Cependant, après l'introduction des appareils EPON basés sur le bus GE (Gigabit Ethernet), ils ont été appelés GEPON afin de les distinguer. Actuellement, la majorité des appareils EPON de l'industrie sont essentiellement basés sur le bus GE. À l'heure actuelle, ils sont généralement appelés EPON.
Un système EPON typique se compose d'OLT, d'ONU et d'ODN, et la structure de réseau d'EPON est illustrée à la Figure 1.
L'OLT est placé dans la salle centrale des serveurs, qui peut être considérée comme un commutateur L2 ou un commutateur de routage L3. Dans le sens aval, l'OLT fournit des interfaces à fibre optique pour les réseaux optiques passifs (ODN); dans le sens amont, l'OLT fournira des interfaces optiques/électriques GE et, à l'avenir, lorsque la norme technologique Ethernet 10 Gbit/s sera finalisée, l'OLT prendra également en charge des interfaces haut débit similaires. Afin de fournir un accès multiservice, OLT peut également prendre en charge les interfaces E1 et OC3 pour réaliser des services traditionnels d'accès vocal ou de jonction de circuits.
En termes de gestion de réseau EPON, l'OLT sert de centre de contrôle principal avec un agent OAMP intégré, qui peut gérer les terminaux ONU sous son contrôle et exécuter les cinq fonctions de gestion de réseau. Il peut également fournir une isolation efficace des utilisateurs.
ODN est un réseau de distribution optique composé de séparateurs passifs à fibres optiques et de fibres optiques. Un répartiteur de fibre optique passif est un dispositif passif qui connecte l'OLT et l'ONU, et sa fonction est de distribuer les données en aval et de centraliser les données en amont. Le déploiement du séparateur passif est très flexible et peut être adapté à presque tous les environnements en raison de leur nature passive. Les séparateurs à fibre optique passifs généraux ont des rapports de division de 1:2, 1:4, 1:8, 1:16, 1:32, 1:64, etc. Il est généralement recommandé d'utiliser un niveau de division, et au plus , pas plus de deux niveaux de fractionnement.
L'unité ONU est un dispositif terminal placé du côté des locaux de l'abonné. L'ONU dans EPON utilise le protocole Ethernet pour obtenir une fonctionnalité de commutation Ethernet de couche 2 économique. En utilisant le protocole Ethernet, il n'y a plus besoin de conversion de protocole pendant le processus de communication pour obtenir une transmission transparente des données d'utilisateur d'une ONU à une autre. De plus, un protocole de cryptage est utilisé entre l'OLT et l'ONU pour assurer la sécurité des données de l'utilisateur.
L'avantage du FTTH basé sur EPON réside dans sa forte capacité de couverture, couvrant jusqu'à 20 km (rapport de division 1:32) à partir du bureau d'extrémité et connectant chaque point d'accès optique via l'ODN. Dans les réseaux d'accès optiques traditionnels, la portée d'extension de la fibre optique est généralement limitée au point d'accès au réseau. Pour atteindre la fibre jusqu'au domicile, un grand nombre de commutateurs de couche d'accès de port optique coûteux doivent être configurés au point d'accès. Avec l'émergence et la maturation de la technologie de réseau optique passif, en particulier la technologie EPON actuelle, elle peut fournir une solution économiquement viable pour fournir directement la fibre optique à l'extrémité de l'utilisateur, faisant du FTTH une méthode d'accès efficace. Dans les solutions FTTX basées sur EPON, la résolution de l'introduction du câble à fibre optique dans les bâtiments, la planification OLT dans la communauté, le déploiement ODN et la connectivité fibre aux terminaux utilisateur intérieurs (OUN) sont devenus cruciaux.
Technologies en amont et en aval d'EPON
EPON utilise une seule fibre entre OLT et ONU pour fournir une bande passante symétrique de 1.25 Gbps, en raison des limitations de l'interface physique, il fournit en fait une bande passante de 1 Gbps pour transmettre des services de données, voix et vidéo. EPON utilise la technologie de multiplexage par répartition en longueur d'onde sur une fibre monocœur, permettant aux flux de données en amont et en aval d'être transmis dans différentes bandes de fréquences. Parmi eux, le
Liaison descendante 1490nm ;
Liaison montante 1310nm ;
1550nm est facultatif pour CATV.
Le flux de données de liaison descendante est diffusé et l'OLT transmet le flux de données de trame Ethernet au format 802.3 à toutes les ONU via la réplication unicast. Les ONU déterminent s'il faut recevoir les trames en jugeant le LLID (ID de liaison logique) attribué par l'OLT dans l'en-tête de trame Ethernet. Ils reçoivent les trames de données qui leur appartiennent et rejettent celles qui ne leur appartiennent pas. Ceci est illustré à la figure 2.
Le flux de données de liaison montante adopte la technologie d'accès multiple par répartition dans le temps (TDMA), qui divise le temps de liaison montante en plusieurs tranches de temps. En fonction de la bande passante allouée et de la priorité de service de chaque ONU, différentes tranches de temps sont attribuées à leurs flux de données de liaison montante respectifs. A chaque tranche de temps, un seul flux de données de liaison montante d'ONU est transmis sur la fibre. Grâce à la négociation entre l'OLT et l'ONU, les conflits entre les flux de données de liaison montante provenant de différentes ONU sont évités, garantissant qu'aucune perte de données ne se produit. Comme le montre la figure 3.
Comparaison EPON et ADSL
Après plusieurs années de développement vigoureux, l'ADSL est devenu la méthode d'accès à large bande la plus populaire pour les opérateurs de réseaux fixes chinois. En transmettant des données à large bande, l'ADSL utilise pleinement les ressources en fil de cuivre des opérateurs de réseau fixe, ce qui en fait l'un des meilleurs choix pour les opérateurs tels que China Telecom et China Netcom au stade précoce de l'accès à large bande.
Le service ADSL/ADSL2+ est une technologie d'accès haut débit à transmission asymétrique avec une bande passante montante limitée à moins de 1 Mbps et une bande passante descendante maximale pouvant atteindre 26 Mbps. En utilisation commerciale réelle, il couvre une distance maximale de 3 km, fournissant généralement une bande passante descendante allant de 512 Kbps à 2 Mbps et est principalement appliqué pour l'accès Internet public.
Cependant, avec l'essor de divers nouveaux services, en particulier les services vidéo, les besoins en bande passante des utilisateurs augmentent. La croissance rapide d'applications telles que les blogs, les jeux en ligne, la messagerie instantanée, la téléphonie à large bande, la téléphonie vidéo et le partage d'albums photo personnels a entraîné une demande accrue de bande passante de liaison montante de la part des utilisateurs.
Dans la planification du réseau haut débit de China Telecom et China Netcom, la future bande passante bidirectionnelle pour les utilisateurs individuels atteindra 10M ~ 20M. La bande passante de l'ADSL est strictement limitée par la distance de transmission, et la bande passante plus élevée ne peut être obtenue que sur de courtes distances. Même avec la transformation de la "fibre en cuivre" et le raccourcissement de la couverture de l'ADSL, il ne peut répondre aux exigences de bande passante qu'à un certaine mesure et pendant un certain temps. Même après la transformation de la "fibre en cuivre" et la réduction de la zone de couverture ADSL, il ne peut répondre aux besoins en bande passante que dans un certain laps de temps et dans une certaine mesure.
La bande passante du réseau d'accès basé sur la fibre est théoriquement évolutive à l'infini. Par conséquent, avec la maturité de la technologie EPON, sa bande passante élevée et sa couverture longue distance font d'EPON un choix incontournable pour le développement technologique, remplaçant la technologie ADSL.
Par rapport à l'ADSL, EPON a des dépenses de construction initiales plus élevées, y compris le coût préliminaire de l'équipement et le coût de pose de la fibre. Cependant, en raison de l'utilisation de la technologie de réseau optique passif pour la connectivité réseau, la technologie PON basée sur fibre a des coûts d'exploitation et de maintenance nettement inférieurs à ceux de l'ADSL et du fil de cuivre.
La capacité à fournir une bande passante plus élevée et une couverture de service à plus longue distance grâce à des coûts de post-exploitation et de maintenance inférieurs, permet la fourniture de nouveaux services supplémentaires, apportant plus de revenus commerciaux, peut compenser relativement l'investissement dans les coûts d'équipement et de ligne. Le coût de la fibre est déjà faible, le FTTX est entré dans une période de croissance rapide et le coût des équipements continuera de baisser pendant la construction. Par conséquent, en déployant EPON, les opérateurs peuvent améliorer la compétitivité de la gamme complète de services, y compris l'accès à large bande, stabilisant ainsi les ressources d'abonnés et même regagner les abonnés perdus, ce qui apportera plus de revenus aux opérateurs et leur sera bénéfique à long terme.
Avantages techniques d'EPON
Avec la maturité de la technologie EPON, les principaux opérateurs du secteur ont commencé le déploiement à grande échelle des systèmes EPON pour lancer des applications FTTX. Ils visent à réaliser le Triple Play (triple play, fournissant des services voix, données et vidéo) sur cette base pour construire une plate-forme d'accès triple play.
Depuis 2004, la technologie EPON a été largement déployée sur les marchés FTTH matures tels que le Japon, la Corée, ainsi que les États-Unis et l'Europe, ce qui a contribué à la prospérité de l'activité IPTV. Sur le marché chinois, les produits EPON ont été testés et commercialisés dans toutes les provinces.
La technologie EPON utilise la technologie de multiplexage par répartition en longueur d'onde (WDM) pour obtenir une bande passante symétrique de 1 Gbit/s sur une seule fibre, et elle permet une division en aval à proximité du segment client, économisant ainsi beaucoup de ressources de fibre dorsale. Un autre avantage du système EPON est sa forte capacité de couverture, avec une couverture maximale de 20 km à un rapport de division de 1:32 et de 10 km à un rapport de division de 1:64. Cela garantit la convergence d'équipements fiables. Sous un rapport de division de 1:32, la bande passante moyenne de chaque utilisateur ONU peut atteindre plus de 30M, offrant une garantie de bande passante suffisante pour les services vidéo.
L'utilisation de séparateurs optiques passifs dans les systèmes EPON permet d'économiser des ressources de maintenance importantes, notamment des économies de salles de serveurs et de blocs d'alimentation, réduisant ainsi les coûts globaux de construction et de maintenance des réseaux FTTX. La baisse du coût de la fibre optique au cours des dernières années a contribué à la réduction des coûts de l'infrastructure câblée dans les déploiements FTTX.
A l'heure actuelle, les services d'accès haut débit fournis par les opérateurs sont principalement de deux types : l'accès ADSL et l'accès LAN. De plus, avec la demande croissante de bande passante, le VDSL devient progressivement une option. D'autres méthodes d'accès, telles que le modem câble, l'accès aux lignes électriques, ont une part de marché limitée en raison des contraintes de ressources dans l'industrie.
