EPON è una tecnologia di accesso Ethernet a lungo raggio basata su una rete di trasporto in fibra ottica. EPON adotta un'architettura punto-multipunto, in cui una singola fibra trasporta segnali dati a monte ea valle e, dopo lo splitter 1:N, il segnale ottico è suddiviso in N canali, coprendo più punti di accesso o accedendo agli utenti con filiali ottiche.
EPON Architettura di rete
EPON è anche tradizionalmente chiamato GEPON, senza alcuna intenzione fuorviante. I primi dispositivi EPON del settore erano basati sul bus FE (Fast Ethernet). Tuttavia, dopo l'introduzione dei dispositivi EPON basati sul bus GE (Gigabit Ethernet), sono stati chiamati GEPON per distinguerli. Attualmente, la maggior parte dei dispositivi EPON nel settore si basa fondamentalmente sul bus GE. Al momento, sono generalmente indicati come EPON.
Un tipico sistema EPON è costituito da OLT, ONU e ODN e la struttura di rete di EPON è mostrata nella Figura 1.
L'OLT è collocato nella sala server centrale, che può essere considerata uno switch L2 o uno switch di routing L3. Nella direzione a valle, l'OLT fornisce interfacce in fibra ottica per reti ottiche passive (ODN); nella direzione a monte, l'OLT fornirà interfacce ottiche/elettriche GE e, in futuro, quando lo standard tecnologico Ethernet a 10 Gbit/s sarà finalizzato, l'OLT supporterà anche interfacce simili ad alta velocità. Al fine di fornire un accesso multiservizio, OLT può anche supportare le interfacce E1 e OC3 per realizzare i tradizionali servizi di accesso vocale o circuit trunking.
In termini di gestione della rete EPON, l'OLT funge da centro di controllo principale con l'agente OAMP integrato, che può gestire i dispositivi terminali ONU sotto il suo controllo ed eseguire le cinque funzioni di gestione della rete. Può anche fornire un efficace isolamento dell'utente.
ODN è una rete di distribuzione ottica, costituita da splitter in fibra ottica passivi e fibre ottiche. Uno splitter passivo in fibra ottica è un dispositivo passivo che collega OLT e ONU e la sua funzione è distribuire i dati a valle e centralizzare i dati a monte. L'impiego di splitter passivi è altamente flessibile e può essere adattato a quasi tutti gli ambienti grazie alla loro natura passiva. Gli splitter in fibra ottica passivi generali hanno rapporti di divisione di 1:2, 1:4, 1:8, 1:16, 1:32, 1:64, ecc. Si consiglia generalmente di utilizzare un livello di divisione e al massimo , non più di due livelli di frazionamento.
L'ONU è un dispositivo terminale posto sul lato della sede dell'abbonato. L'ONU in EPON utilizza il protocollo Ethernet per ottenere una funzionalità di commutazione Ethernet di livello 2 conveniente. Utilizzando il protocollo Ethernet, non è più necessaria la conversione del protocollo durante il processo di comunicazione per ottenere una trasmissione trasparente dei dati dell'utente da un'ONU all'altra. Inoltre, il protocollo di crittografia viene utilizzato tra OLT e ONU per garantire la sicurezza dei dati dell'utente.
Il vantaggio dell'FTTH basato su EPON risiede nella sua forte capacità di copertura, coprendo fino a 20 km (rapporto split 1:32) dall'ufficio finale e collegando ciascun punto di accesso ottico attraverso l'ODN. Nelle reti di accesso ottiche tradizionali, il raggio di estensione della fibra ottica è tipicamente limitato al punto di accesso alla rete. Per ottenere la fibra a casa, è necessario configurare un gran numero di costosi switch del livello di accesso alle porte ottiche nel punto di accesso. Con l'emergere e la maturazione della tecnologia di rete ottica passiva, in particolare l'attuale tecnologia EPON, può fornire una soluzione economicamente valida per fornire direttamente la fibra ottica alla fine dell'utente, rendendo FTTH un metodo di accesso efficiente. Nelle soluzioni FTTX basate su EPON, la risoluzione dell'introduzione del cavo in fibra ottica negli edifici, la pianificazione OLT nella comunità, l'implementazione di ODN e la connettività in fibra ai terminali utente interni (OUN) è diventata cruciale.
Tecnologie a monte ea valle di EPON
EPON utilizza una singola fibra tra OLT e ONU per fornire una larghezza di banda simmetrica di 1.25 Gbps, a causa delle limitazioni dell'interfaccia fisica, in realtà fornisce una larghezza di banda di 1 Gbps per trasmettere servizi dati, voce e video. EPON utilizza la tecnologia di multiplexing a divisione di lunghezza d'onda su una fibra single-core, consentendo la trasmissione dei flussi di dati a monte ea valle in diverse bande di frequenza. Tra questi, il
Downlink 1490 nm;
Collegamento in salita 1310 nm;
1550nm è opzionale per CATV.
Il flusso di dati downlink viene trasmesso e l'OLT spinge il flusso di dati del frame Ethernet in formato 802.3 a tutte le ONU tramite la replica unicast. Le ONU determinano se ricevere i frame valutando il LLID (Logical Link ID) assegnato dall'OLT nell'intestazione del frame Ethernet. Ricevono i frame di dati che gli appartengono e scartano quelli che non lo fanno. Questo è mostrato nella Figura 2.
Il flusso di dati di uplink adotta la tecnologia TDMA (Time Division Multiple Access), che suddivide il tempo di uplink in più intervalli di tempo. In base alla larghezza di banda assegnata e alla priorità del servizio di ciascuna ONU, vengono assegnati diversi intervalli di tempo ai rispettivi flussi di dati di uplink. Ad ogni fascia oraria, sulla fibra viene trasmesso un solo flusso di dati di uplink dell'ONU. Attraverso la negoziazione tra OLT e ONU, vengono evitati i conflitti tra flussi di dati in uplink provenienti da diverse ONU, garantendo che non si verifichi alcuna perdita di dati. Come mostrato nella Figura 3.
Confronto tra EPON e ADSL
Dopo diversi anni di vigoroso sviluppo, l'ADSL è diventato il metodo di accesso a banda larga più popolare per gli operatori di rete fissa cinesi. Trasmettendo dati a banda larga, l'ADSL sfrutta appieno le risorse di filo di rame degli operatori di rete fissa, rendendola una delle scelte migliori per operatori come China Telecom e China Netcom nella fase iniziale dell'accesso a banda larga.
Il servizio ADSL/ADSL2+ è una tecnologia di accesso a banda larga a trasmissione asimmetrica con una larghezza di banda limitata in uplink inferiore a 1 Mbps e una larghezza di banda massima in downlink fino a 26 Mbps. Nell'effettivo utilizzo commerciale, copre una distanza non superiore a 3 km, fornendo generalmente una larghezza di banda in downlink compresa tra 512 Kbps e 2 Mbps e viene utilizzato principalmente per l'accesso a Internet pubblico.
Tuttavia, con l'avvento di vari nuovi servizi, in particolare i servizi video, i requisiti di larghezza di banda degli utenti stanno aumentando. La rapida crescita di applicazioni come blog, giochi online, messaggistica istantanea, telefonia a banda larga, videotelefonia e condivisione di album fotografici personali ha portato a un aumento della domanda di larghezza di banda in uplink da parte degli utenti.
Nella pianificazione della rete a banda larga di China Telecom e China Netcom, la futura larghezza di banda bidirezionale per i singoli utenti raggiungerà i 10 milioni ~ 20 milioni. La larghezza di banda dell'ADSL è strettamente limitata dalla distanza di trasmissione e la maggiore larghezza di banda può essere raggiunta solo su brevi distanze. certa misura e per un certo periodo di tempo. Anche dopo la trasformazione della “fibra in rame” e la riduzione dell'area di copertura ADSL, può soddisfare il fabbisogno di larghezza di banda solo entro un certo periodo di tempo e in una certa misura.
La larghezza di banda della rete di accesso basata su fibra è teoricamente infinitamente scalabile. Pertanto, con la maturità della tecnologia EPON, la sua elevata larghezza di banda e la copertura a lunga distanza rendono EPON una scelta inevitabile per lo sviluppo tecnologico, sostituendo la tecnologia ADSL.
Rispetto all'ADSL, EPON ha costi di costruzione iniziali più elevati, compreso il costo dell'attrezzatura preliminare e il costo della posa della fibra. Tuttavia, a causa dell'uso della tecnologia di rete ottica passiva per la connettività di rete, la tecnologia PON basata su fibra ha costi operativi e di manutenzione significativamente inferiori rispetto all'ADSL e al filo di rame.
La capacità di fornire una maggiore larghezza di banda e una copertura del servizio a lunga distanza attraverso minori costi post-operativi e di manutenzione, consente la fornitura di nuovi servizi aggiuntivi, portando maggiori entrate aziendali, può compensare relativamente l'investimento in apparecchiature e costi di linea. Il costo della fibra è già basso, FTTX è entrato in un periodo di rapida crescita e il costo delle apparecchiature continuerà a diminuire durante la costruzione. Pertanto, implementando EPON, gli operatori possono migliorare la competitività dell'intera gamma di servizi, compreso l'accesso a banda larga, stabilizzando così le risorse degli abbonati e persino recuperando gli abbonati persi, il che porterà maggiori entrate commerciali agli operatori e ne beneficerà a lungo termine.
Vantaggi tecnici di EPON
Con la maturità della tecnologia EPON, i principali operatori del settore hanno avviato l'implementazione su larga scala dei sistemi EPON per lanciare applicazioni FTTX. Mirano a realizzare Triple Play (triple play, fornendo servizi voce, dati e video) su questa base per costruire una piattaforma di accesso triple play.
Dal 2004, la tecnologia EPON è stata ampiamente implementata nei mercati FTTH maturi come Giappone, Corea, Stati Uniti ed Europa, guidando ulteriormente la prosperità del business IPTV. Nel mercato cinese, i prodotti EPON sono stati sperimentati e disponibili commercialmente in tutte le province.
La tecnologia EPON utilizza la tecnologia WDM (wavelength division multiplexing) per ottenere una larghezza di banda simmetrica di 1 Gbps su una singola fibra e consente la suddivisione a valle in prossimità del segmento del cliente, risparmiando molte risorse in fibra di backbone. Un altro vantaggio del sistema EPON è la sua forte capacità di copertura, con una copertura massima di 20 km con rapporto di divisione 1:32 e 10 km con rapporto di divisione 1:64. Ciò garantisce la convergenza di apparecchiature affidabili. Con un rapporto di suddivisione 1:32, la larghezza di banda media di ciascun utente ONU può raggiungere più di 30 M, fornendo una garanzia di larghezza di banda sufficiente per i servizi video.
L'uso di splitter ottici passivi nei sistemi EPON consente di risparmiare notevoli risorse di manutenzione, incluso il risparmio di sale server e pacchetti di alimentazione, riducendo così i costi complessivi di costruzione e manutenzione delle reti FTTX. La diminuzione del costo della fibra ottica negli ultimi anni ha contribuito alla riduzione dei costi dell'infrastruttura via cavo nelle implementazioni FTTX.
Attualmente i servizi di accesso a banda larga forniti dagli operatori sono principalmente di due tipi: ADSL e accesso LAN. Inoltre, con la crescente domanda di larghezza di banda, anche VDSL sta gradualmente diventando un'opzione. Altri metodi di accesso, come il modem via cavo e l'accesso alla linea elettrica, hanno una quota di mercato limitata a causa dei limiti delle risorse nel settore.
