EPON is een Ethernet-toegangstechnologie met een groot bereik op basis van een glasvezeltransportnetwerk. EPON maakt gebruik van een point-to-multipoint-architectuur, waarbij een enkele vezel stroomopwaartse en stroomafwaartse datasignalen transporteert, en na een 1:N-splitter wordt het optische signaal verdeeld in N-kanalen, die meerdere toegangspunten of toegangsgebruikers met optische vertakkingen dekken.
EPON Netwerk architectuur
EPON wordt traditioneel ook wel GEPON genoemd, zonder enige misleidende bedoeling. De vroege EPON-apparaten in de branche waren gebaseerd op een FE-bus (Fast Ethernet). Na de introductie van EPON-apparaten op basis van GE (Gigabit Ethernet) -bus, werden ze echter GEPON genoemd om ze te onderscheiden. Momenteel zijn de meeste EPON-apparaten in de branche in wezen gebaseerd op GE-bus. Momenteel worden ze over het algemeen EPON genoemd.
Een typisch EPON-systeem bestaat uit OLT, ONU en ODN, en de netwerkstructuur van EPON wordt getoond in figuur 1.
OLT wordt geplaatst in de centrale serverruimte, die kan worden beschouwd als een L2-switch of L3-routingswitch. In stroomafwaartse richting biedt de OLT glasvezelinterfaces voor passieve optische netwerken (ODN); in stroomopwaartse richting zal de OLT optische/elektrische interfaces van GE bieden, en in de toekomst, wanneer de 10Gbit/s Ethernet-technologiestandaard is voltooid, zal de OLT ook soortgelijke hogesnelheidsinterfaces ondersteunen. Om multi-service toegang te bieden, kan OLT ook E1- en OC3-interfaces ondersteunen om traditionele spraaktoegang of circuit trunking-services te realiseren.
In termen van EPON-netwerkbeheer dient de OLT als het belangrijkste controlecentrum met ingebouwde OAMP-agent, die de ONU-eindapparaten onder zijn controle kan beheren en de vijf functies van netwerkbeheer kan uitvoeren. Het kan ook zorgen voor een effectieve gebruikersisolatie.
ODN is een optisch distributienetwerk, dat bestaat uit passieve glasvezelsplitters en optische vezels. Een passieve glasvezelsplitter is een passief apparaat dat OLT en ONU verbindt, en zijn functie is om stroomafwaartse gegevens te distribueren en stroomopwaartse gegevens te centraliseren. De inzet van passieve splitters is zeer flexibel en kan vanwege hun passieve aard worden aangepast aan bijna alle omgevingen. De algemene passieve glasvezelsplitters hebben splitsingsverhoudingen van 1:2, 1:4, 1:8, 1:16, 1:32, 1:64, enz. Het wordt over het algemeen aanbevolen om één niveau van splitsing te gebruiken, en maximaal , niet meer dan twee splitsingsniveaus.
De ONU is een eindapparaat dat aan de kant van het gebouw van de abonnee wordt geplaatst. De ONU in EPON maakt gebruik van het Ethernet-protocol om kosteneffectieve Ethernet Layer 2-schakelfunctionaliteit te bereiken. Door gebruik te maken van het Ethernet-protocol is er geen behoefte meer aan protocolconversie tijdens het communicatieproces om een transparante overdracht van gebruikersgegevens van de ene ONU naar de andere te bereiken. Bovendien wordt er een coderingsprotocol gebruikt tussen OLT en ONU om de veiligheid van gebruikersgegevens te waarborgen.
Het voordeel van op EPON gebaseerde FTTH ligt in de sterke dekkingscapaciteit, die tot 20 km (1:32 split ratio) vanaf het eindkantoor bestrijkt en elk optisch toegangspunt verbindt via de ODN. In de traditionele optische toegangsnetwerken is het uitbreidingsbereik van glasvezel doorgaans beperkt tot het netwerktoegangspunt. Om glasvezel tot in huis te krijgen, moet een groot aantal dure optische poorttoegangslaagschakelaars worden geconfigureerd op het toegangspunt. Met de opkomst en volwassenheid van passieve optische netwerktechnologie, met name de huidige EPON-technologie, kan het een economisch haalbare oplossing bieden voor het rechtstreeks leveren van glasvezel aan het einde van de gebruiker, waardoor FTTH een efficiënte toegangsmethode wordt. In op EPON gebaseerde FTTX-oplossingen is het oplossen van de introductie van glasvezelkabel naar de gebouwen, OLT-planning in de gemeenschap, ODN-implementatie en glasvezelconnectiviteit met indoor user terminals (OUN) cruciaal geworden.
EPON's upstream- en downstreamtechnologieën
EPON gebruikt een enkele vezel tussen OLT en ONU om een symmetrische bandbreedte van 1.25 Gbps te bieden, vanwege de beperkingen van de fysieke interface biedt het in feite een bandbreedte van 1 Gbps om gegevens-, spraak- en videodiensten te verzenden. EPON maakt gebruik van golflengteverdelingsmultiplextechnologie op een single-core vezel, waardoor de stroomopwaartse en stroomafwaartse gegevensstromen in verschillende frequentiebanden kunnen worden verzonden. Onder hen de
Neerwaartse verbinding 1490nm;
Opstraalverbinding 1310nm;
1550nm is optioneel voor CATV.
De downlink-gegevensstroom wordt uitgezonden en de OLT duwt de Ethernet-framegegevensstroom in 802.3-indeling naar alle ONU's via unicast-replicatie. De ONU's bepalen of ze de frames ontvangen door de LLID (Logical Link ID) te beoordelen die is toegewezen door de OLT in de Ethernet-frameheader. Ze ontvangen de dataframes die bij hen horen en gooien de frames weg die dat niet zijn. Dit is weergegeven in figuur 2.
De uplink-gegevensstroom maakt gebruik van TDMA-technologie (Time Division Multiple Access), die de uplink-tijd verdeelt in meerdere tijdslots. Op basis van de toegewezen bandbreedte en serviceprioriteit van elke ONU worden verschillende tijdslots toegewezen aan hun respectieve uplink-gegevensstromen. Op elk tijdslot wordt slechts één uplink-gegevensstroom van ONU via de glasvezel verzonden. Door onderhandeling tussen OLT en ONU worden conflicten tussen uplink-gegevensstromen van verschillende ONU's vermeden, zodat er geen gegevensverlies optreedt. Zoals getoond in figuur 3.
Vergelijking van EPON en ADSL
Na een aantal jaren van krachtige ontwikkeling is ADSL de meest populaire breedbandtoegangsmethode geworden voor de vaste netwerkoperators in China. Door breedbandgegevens te verzenden, maakt ADSL volledig gebruik van de koperdraadbronnen van vaste netwerkoperators, waardoor het een van de beste keuzes is voor operators zoals China Telecom en China Netcom in de vroege fase van breedbandtoegang.
ADSL/ADSL2+-service is een asymmetrische breedbandtoegangstechnologie met een beperkte uplink-bandbreedte van minder dan 1 Mbps en een maximale downlink-bandbreedte van maximaal 26 Mbps. Bij feitelijk commercieel gebruik bestrijkt het een afstand van niet meer dan 3 km, biedt het over het algemeen een downlink-bandbreedte van 512 Kbps tot 2 Mbps en wordt het voornamelijk gebruikt voor openbare internettoegang.
Met de opkomst van verschillende nieuwe diensten, met name videodiensten, nemen de bandbreedtevereisten van gebruikers echter toe. De snelle groei van toepassingen zoals bloggen, online gamen, instant messaging, breedbandtelefonie, videotelefonie en het delen van persoonlijke fotoalbums heeft geleid tot een grotere vraag naar uplink-bandbreedte van gebruikers.
In de breedbandnetwerkplanning van China Telecom en China Netcom zal de toekomstige bidirectionele bandbreedte voor individuele gebruikers 10M ~ 20M bereiken. De bandbreedte van ADSL wordt strikt beperkt door de transmissieafstand en de hogere bandbreedte kan alleen worden bereikt over korte afstanden. Zelfs met de transformatie van "glasvezel naar koper" en het verkorten van de dekking van ADSL, kan het alleen voldoen aan de bepaalde mate en voor een bepaalde tijd. Ook na de transformatie van "glasvezel naar koper" en de verkleining van het ADSL-dekkingsgebied kan het slechts binnen een bepaalde tijd en in een bepaalde mate aan de bandbreedtebehoefte voldoen.
De bandbreedte van een op glasvezel gebaseerd toegangsnetwerk is in theorie oneindig schaalbaar. Daarom, met de volwassenheid van EPON-technologie, maken zijn hoge bandbreedte en langeafstandsdekking EPON een onvermijdelijke keuze voor technologieontwikkeling, ter vervanging van ADSL-technologie.
In vergelijking met ADSL heeft EPON hogere initiële bouwkosten, inclusief de voorbereidende apparatuurkosten en de aanlegkosten van de glasvezel. Vanwege het gebruik van passieve optische netwerktechnologie voor netwerkconnectiviteit, heeft op glasvezel gebaseerde PON-technologie echter aanzienlijk lagere bedrijfs- en onderhoudskosten in vergelijking met ADSL en koperdraad.
De mogelijkheid om hogere bandbreedte en servicedekking over langere afstanden te bieden door middel van lagere post-operatieve en onderhoudskosten, maakt het mogelijk om aanvullende nieuwe diensten aan te bieden, wat meer bedrijfsinkomsten oplevert, en kan de investering in apparatuur en lijnkosten relatief compenseren. De kosten van glasvezel zijn al laag, FTTX is een periode van snelle groei ingegaan en de kosten van apparatuur zullen tijdens de bouw blijven dalen. Door EPON in te zetten, kunnen operators het concurrentievermogen van het volledige scala aan diensten, inclusief breedbandtoegang, verbeteren, waardoor de abonneebronnen worden gestabiliseerd en zelfs verloren abonnees worden teruggewonnen, wat meer zakelijke inkomsten voor operators zal opleveren en hen op de lange termijn ten goede zal komen.
Technische voordelen van EPON
Met de volwassenheid van de EPON-technologie zijn mainstream-carriers in de branche begonnen met de grootschalige inzet van EPON-systemen om FTTX-applicaties te lanceren. Zij streven ernaar Triple Play (triple play, het leveren van spraak-, data- en videodiensten) te realiseren om op basis hiervan een triple play toegangsplatform te bouwen.
Sinds 2004 wordt EPON-technologie op grote schaal toegepast in volwassen FTTH-markten zoals Japan, Korea, de VS en Europa, waardoor de welvaart van IPTV-activiteiten verder wordt gestimuleerd. Op de Chinese markt zijn EPON-producten getest en in alle provincies commercieel verkrijgbaar.
EPON-technologie maakt gebruik van WDM-technologie (Wavelength Division Multiplexing) om een symmetrische bandbreedte van 1 Gbps op een enkele vezel te bereiken, en maakt stroomafwaartse splitsing mogelijk in de nabijheid van het klantensegment, waardoor veel backbone-vezelbronnen worden bespaard. Een ander voordeel van het EPON-systeem is het sterke dekkingsvermogen, met een maximale dekking van 20 km bij een split-ratio van 1:32 en 10 km bij een split-ratio van 1:64. Dit zorgt ervoor dat betrouwbare apparatuur convergeert. Onder een split-ratio van 1:32 kan de gemiddelde bandbreedte van elke ONU-gebruiker meer dan 30 miljoen bereiken, wat voldoende bandbreedtegarantie biedt voor videodiensten.
Het gebruik van passieve optische splitters in EPON-systemen bespaart aanzienlijk op onderhoudsmiddelen, waaronder serverruimtes en stroomvoorzieningspakketten, waardoor de totale constructie- en onderhoudskosten van FTTX-netwerken worden verlaagd. De dalende kosten van glasvezel in de afgelopen jaren hebben bijgedragen aan de kostenverlaging van kabelinfrastructuur bij FTTX-implementaties.
Momenteel zijn er twee soorten breedbandtoegangsdiensten die door de operatoren worden aangeboden: ADSL en LAN-toegang. Daarnaast wordt met de toenemende vraag naar bandbreedte stilaan ook VDSL een optie. Andere toegangsmethoden, zoals kabelmodems en toegang tot het elektriciteitsnet, hebben een beperkt marktaandeel vanwege de beperkte middelen in de branche.
