EPON to technologia dostępu Ethernet dalekiego zasięgu oparta na światłowodowej sieci transportowej. EPON przyjmuje architekturę punkt-wielopunkt, w której pojedyncze włókno przenosi sygnały danych w górę iw dół, a po rozdzielaczu 1:N sygnał optyczny jest dzielony na N kanałów, obejmujących wiele punktów dostępowych lub użytkowników dostępowych z gałęziami optycznymi.
EPON Architektura sieci
EPON jest również tradycyjnie nazywany GEPON, bez żadnych wprowadzających w błąd intencji. Wczesne urządzenia EPON w branży były oparte na magistrali FE (Fast Ethernet). Jednak po wprowadzeniu urządzeń EPON opartych na magistrali GE (Gigabit Ethernet) dla odróżnienia nazwano je GEPON. Obecnie większość urządzeń EPON w branży bazuje zasadniczo na magistrali GE. Obecnie są one ogólnie określane jako EPON.
Typowy system EPON składa się z OLT, ONU i ODN, a strukturę sieci EPON pokazano na rysunku 1.
OLT znajduje się w centralnej serwerowni, którą można traktować jako przełącznik L2 lub przełącznik routingu L3. W kierunku downstream OLT zapewnia interfejsy światłowodowe dla pasywnych sieci optycznych (ODN); w kierunku upstream OLT zapewni optyczne/elektryczne interfejsy GE, aw przyszłości, kiedy standard technologii Ethernet 10Gbit/s zostanie sfinalizowany, OLT będzie również obsługiwał podobne szybkie interfejsy. Aby zapewnić dostęp wielousługowy, OLT może również obsługiwać interfejsy E1 i OC3 w celu realizacji tradycyjnego dostępu głosowego lub usług trunkingowych.
W zakresie zarządzania siecią EPON, OLT służy jako główne centrum kontroli z wbudowanym agentem OAMP, które może zarządzać urządzeniami końcowymi ONU pod jego kontrolą i wykonywać pięć funkcji zarządzania siecią. Może również zapewnić skuteczną izolację użytkownika.
ODN to optyczna sieć dystrybucyjna, na którą składają się pasywne splittery światłowodowe oraz włókna światłowodowe. Pasywny rozdzielacz światłowodowy jest pasywnym urządzeniem łączącym OLT i ONU, a jego funkcją jest dystrybucja danych downstream i centralizacja danych upstream. Wdrożenie pasywnego rozdzielacza jest bardzo elastyczne i można je dostosować do prawie wszystkich środowisk ze względu na ich pasywny charakter. Ogólne pasywne splittery światłowodowe mają współczynniki podziału 1:2, 1:4, 1:8, 1:16, 1:32, 1:64 itd. Ogólnie zaleca się stosowanie jednego poziomu podziału i co najwyżej , nie więcej niż dwa poziomy podziału.
ONU jest urządzeniem końcowym umieszczonym po stronie abonenta. ONU w EPON wykorzystuje protokół Ethernet, aby osiągnąć efektywną kosztowo funkcjonalność przełączania Ethernet warstwy 2. Dzięki zastosowaniu protokołu Ethernet nie ma już potrzeby konwersji protokołów podczas procesu komunikacji, aby uzyskać przejrzystą transmisję danych użytkownika z jednego ONU do drugiego. Dodatkowo protokół szyfrowania jest używany pomiędzy OLT i ONU w celu zapewnienia bezpieczeństwa danych użytkownika.
Zaletą FTTH opartego na EPON jest duży zasięg, obejmujący do 20 km (współczynnik podziału 1:32) od biura końcowego i łączący każdy optyczny punkt dostępowy przez ODN. W tradycyjnych sieciach dostępu optycznego zasięg rozszerzenia światłowodu jest zwykle ograniczony do punktu dostępu do sieci. Aby uzyskać dostęp światłowodowy do domu, w punkcie dostępowym należy skonfigurować dużą liczbę drogich przełączników warstwy dostępu do portu optycznego. Wraz z pojawieniem się i dojrzewaniem technologii pasywnych sieci optycznych, zwłaszcza obecnej technologii EPON, może ona stanowić opłacalne ekonomicznie rozwiązanie do bezpośredniego dostarczania światłowodu do użytkownika końcowego, czyniąc FTTH wydajną metodą dostępu. W rozwiązaniach FTTX opartych na EPON, rozwiązanie problemu wprowadzenia kabla światłowodowego do budynków, planowanie OLT w społeczności, wdrożenie ODN i łączność światłowodowa z wewnętrznymi terminalami użytkownika (OUN) stało się kluczowe.
Technologie upstream i downstream firmy EPON
EPON wykorzystuje pojedyncze światłowód między OLT i ONU, aby zapewnić symetryczną przepustowość 1.25 Gb/s, ze względu na ograniczenia interfejsu fizycznego, w rzeczywistości zapewnia przepustowość 1 Gb/s do przesyłania danych, usług głosowych i wideo. EPON wykorzystuje technologię multipleksowania z podziałem długości fal na światłowodzie jednordzeniowym, umożliwiając przesyłanie strumieni danych w górę iw dół w różnych pasmach częstotliwości. Wśród nich,
łącze w dół 1490nm;
łącze w górę 1310nm;
1550nm jest opcjonalne dla CATV.
Strumień danych łącza w dół jest rozgłaszany, a OLT przesyła strumień danych ramki Ethernet w formacie 802.3 do wszystkich jednostek ONU poprzez replikację emisji pojedynczej. ONU określają, czy odbierać ramki, oceniając LLID (identyfikator łącza logicznego) przypisany przez OLT w nagłówku ramki Ethernet. Otrzymują ramki danych, które do nich należą, i odrzucają te, które do nich nie należą. Pokazano to na rysunku 2.
Strumień danych łącza w górę wykorzystuje technologię wielodostępu z podziałem czasu (TDMA), która dzieli czas łącza w górę na wiele przedziałów czasowych. W każdej szczelinie czasowej przez światłowód przesyłany jest tylko jeden strumień danych uplinku ONU. Dzięki negocjacjom między OLT i ONU unika się konfliktów między strumieniami danych uplink z różnych ONU, zapewniając brak utraty danych. Jak pokazano na rysunku 3.
Porównanie EPON i ADSL
Po kilku latach energicznego rozwoju ADSL stał się najpopularniejszą metodą dostępu szerokopasmowego dla chińskich operatorów sieci stacjonarnych. Transmitując dane szerokopasmowe, ADSL w pełni wykorzystuje zasoby przewodów miedzianych operatorów sieci stacjonarnych, co czyni go jednym z najlepszych wyborów dla operatorów takich jak China Telecom i China Netcom na wczesnym etapie dostępu szerokopasmowego.
Usługa ADSL/ADSL2+ to technologia dostępu szerokopasmowego z asymetryczną transmisją, z ograniczoną przepustowością łącza w górę poniżej 1 Mb/s i maksymalną przepustowością łącza w dół do 26 Mb/s. W rzeczywistym zastosowaniu komercyjnym obejmuje odległość nie większą niż 3 km, ogólnie zapewniając przepustowość łącza w dół w zakresie od 512 Kb/s do 2 Mb/s i jest stosowana głównie do publicznego dostępu do Internetu.
Jednak wraz z rozwojem różnych nowych usług, zwłaszcza usług wideo, wymagania użytkowników dotyczące przepustowości rosną. Szybki rozwój zastosowań, takich jak blogowanie, gry online, komunikatory, telefonia szerokopasmowa, telefonia wideo i udostępnianie osobistych albumów fotograficznych, doprowadził do zwiększonego zapotrzebowania użytkowników na przepustowość łącza wysyłającego.
W planach sieci szerokopasmowych China Telecom i China Netcom, przyszła dwukierunkowa przepustowość dla indywidualnych użytkowników osiągnie 10M~20M. Przepustowość ADSL jest ściśle ograniczona odległością transmisji, a wyższą przepustowość można osiągnąć tylko na krótkich dystansach. w określonym zakresie i przez określony czas. Nawet po przekształceniu „światłowodu w miedź” i zmniejszeniu zasięgu ADSL, może spełnić wymagania dotyczące przepustowości tylko w określonym czasie iw określonym zakresie.
Przepustowość światłowodowej sieci dostępowej jest teoretycznie nieskończenie skalowalna. Dlatego, wraz z dojrzałością technologii EPON, jej wysoka przepustowość i zasięg na duże odległości sprawiają, że EPON jest nieuniknionym wyborem dla rozwoju technologii, zastępując technologię ADSL.
W porównaniu z ADSL, EPON ma wyższe początkowe koszty budowy, w tym koszt wstępnego sprzętu i koszt układania światłowodów. Jednak ze względu na wykorzystanie technologii pasywnej sieci optycznej do łączności sieciowej, technologia światłowodowa PON ma znacznie niższe koszty eksploatacji i konserwacji w porównaniu z ADSL i drutem miedzianym.
Możliwość zapewnienia większej przepustowości i zasięgu usług na dłuższych dystansach dzięki niższym kosztom pooperacyjnym i konserwacyjnym pozwala na świadczenie dodatkowych nowych usług, przynoszących większe przychody biznesowe, które mogą względnie zrekompensować inwestycje w sprzęt i koszty linii. Koszt światłowodu jest już niski, FTTX wkroczyło w okres szybkiego wzrostu, a koszt sprzętu będzie nadal spadał w trakcie budowy. Dlatego też, wdrażając EPON, operatorzy mogą zwiększyć konkurencyjność pełnego zakresu usług, w tym dostępu szerokopasmowego, stabilizując w ten sposób zasoby abonenckie, a nawet odzyskując utraconych abonentów, co przyniesie operatorom większe przychody biznesowe i przyniesie im korzyści w dłuższej perspektywie.
Techniczne zalety EPON
Wraz z dojrzałością technologii EPON, główni operatorzy w branży rozpoczęli wdrażanie na dużą skalę systemów EPON do uruchamiania aplikacji FTTX. Ich celem jest realizacja Triple Play (triple play, dostarczanie usług głosowych, danych i wideo) na tej podstawie, aby zbudować platformę dostępową triple play.
Od 2004 roku technologia EPON jest szeroko stosowana na dojrzałych rynkach FTTH, takich jak Japonia, Korea, a także Stany Zjednoczone i Europa, co jeszcze bardziej napędza pomyślność biznesu IPTV. Na rynku chińskim produkty EPON były pilotażowe i dostępne komercyjnie we wszystkich prowincjach.
Technologia EPON wykorzystuje technologię multipleksowania z podziałem długości fali (WDM) w celu uzyskania symetrycznej przepustowości 1 Gb/s na pojedynczym włóknie i umożliwia podział downstream w bliskiej odległości od segmentu klienta, oszczędzając wiele zasobów światłowodów szkieletowych. Kolejną zaletą systemu EPON jest jego duży zasięg, z maksymalnym zasięgiem 20 km przy współczynniku podziału 1:32 i 10 km przy współczynniku podziału 1:64. Zapewnia to zbieżność niezawodnego sprzętu. Przy współczynniku podziału 1:32 średnia przepustowość każdego użytkownika ONU może osiągnąć ponad 30M, zapewniając wystarczającą gwarancję przepustowości dla usług wideo.
Zastosowanie pasywnych rozgałęźników optycznych w systemach EPON pozwala na znaczną oszczędność zasobów konserwacyjnych, w tym oszczędność serwerowni i pakietów zasilających, zmniejszając tym samym ogólne koszty budowy i utrzymania sieci FTTX. Spadające w ostatnich latach koszty światłowodów przyczyniły się do obniżenia kosztów infrastruktury kablowej we wdrożeniach FTTX.
Obecnie usługi dostępu szerokopasmowego świadczone przez operatorów to głównie dwa rodzaje: dostęp ADSL i LAN. Dodatkowo, wraz z rosnącym zapotrzebowaniem na przepustowość, VDSL stopniowo staje się opcją. Inne metody dostępu, takie jak modem kablowy, dostęp do linii energetycznej, mają ograniczony udział w rynku ze względu na ograniczenia zasobów w branży.
