EPON é uma tecnologia de acesso Ethernet de longo alcance baseada em rede de transporte de fibra óptica. EPON adota uma arquitetura ponto-a-multiponto, onde uma única fibra transporta sinais de dados upstream e downstream, e após 1:N splitter, o sinal óptico é dividido em N canais, abrangendo múltiplos pontos de acesso ou usuários de acesso com ramais ópticos.
ÉPON Arquitetura de rede
ÉPON também é tradicionalmente chamado de GEPON, sem qualquer intenção enganosa. Os primeiros dispositivos EPON da indústria eram baseados no barramento FE (Fast Ethernet). No entanto, após a introdução de dispositivos EPON baseados em barramento GE (Gigabit Ethernet), eles foram chamados de GEPON para diferenciá-los. Atualmente, a maioria dos dispositivos EPON da indústria são baseados basicamente em barramento GE. Atualmente, eles são geralmente referidos como EPON.
Um sistema EPON típico consiste em OLT, ONU e ODN, e a estrutura de rede do EPON é mostrada na Figura 1.
A OLT é colocada na sala do servidor central, que pode ser considerada como um switch L2 ou um switch de roteamento L3. Na direção downstream, a OLT fornece interfaces de fibra ótica para redes óticas passivas (ODN); na direção upstream, a OLT fornecerá interfaces ópticas/elétricas da GE e, no futuro, quando o padrão de tecnologia Ethernet de 10 Gbit/s for finalizado, a OLT também oferecerá suporte a interfaces similares de alta velocidade. A fim de fornecer acesso multisserviço, a OLT também pode suportar as interfaces E1 e OC3 para realizar o acesso de voz tradicional ou serviços de entroncamento de circuitos.
Em termos de gerenciamento de rede EPON, o OLT serve como o centro de controle principal com o Agente OAMP integrado, que pode gerenciar os dispositivos terminais ONU sob seu controle e executar as cinco funções de gerenciamento de rede. Ele também pode fornecer isolamento eficaz do usuário.
ODN é uma rede de distribuição óptica, que consiste em divisores de fibra óptica passiva e fibras ópticas. Um divisor passivo de fibra óptica é um dispositivo passivo que conecta OLT e ONU, e sua função é distribuir dados downstream e centralizar dados upstream. A implantação do divisor passivo é altamente flexível e pode ser adaptada a quase todos os ambientes devido à sua natureza passiva. Os divisores de fibra óptica passivos gerais têm taxas de divisão de 1:2, 1:4, 1:8, 1:16, 1:32, 1:64, etc. Geralmente é recomendado usar um nível de divisão e no máximo , não mais do que dois níveis de divisão.
A ONU é um dispositivo terminal colocado no lado das instalações do assinante. A ONU no EPON utiliza o protocolo Ethernet para alcançar a funcionalidade de comutação Ethernet Layer 2 econômica. Ao empregar o protocolo Ethernet, não há mais necessidade de conversão de protocolo durante o processo de comunicação para obter transmissão transparente de dados do usuário de uma ONU para outra. Além disso, um protocolo de criptografia é usado entre OLT e ONU para garantir a segurança dos dados do usuário.
A vantagem do FTTH baseado em EPON reside em sua forte capacidade de cobertura, cobrindo até 20 km (taxa de divisão de 1:32) do escritório final e conectando cada ponto de acesso óptico por meio do ODN. Nas redes de acesso ópticas tradicionais, o alcance da extensão de fibra óptica é normalmente limitado ao ponto de acesso à rede. Para alcançar a fibra até a casa, um grande número de comutadores de camada de acesso à porta óptica caros precisam ser configurados no ponto de acesso. Com o surgimento e amadurecimento da tecnologia de redes ópticas passivas, principalmente da atual tecnologia EPON, pode-se oferecer uma solução economicamente viável para entrega de fibra óptica diretamente ao usuário final, tornando o FTTH um método de acesso eficiente. Nas soluções FTTX baseadas em EPON, resolver a introdução de cabos de fibra ótica nos edifícios, planejamento de OLT na comunidade, implantação de ODN e conectividade de fibra para terminais de usuário internos (OUN) tornou-se crucial.
Tecnologias upstream e downstream da EPON
A EPON usa uma única fibra entre OLT e ONU para fornecer largura de banda simétrica de 1.25 Gbps, devido às limitações da interface física, na verdade fornece largura de banda de 1 Gbps para transmitir serviços de dados, voz e vídeo. A EPON emprega tecnologia de multiplexação por divisão de comprimento de onda em uma fibra de núcleo único, permitindo que os fluxos de dados upstream e downstream sejam transmitidos em diferentes bandas de frequência. Entre eles, o
Ligação descendente 1490nm;
Ligação ascendente 1310nm;
1550nm é opcional para CATV.
O fluxo de dados do downlink é transmitido e o OLT envia o fluxo de dados do quadro Ethernet no formato 802.3 para todas as ONUs por meio da replicação unicast. As ONUs determinam se devem receber os quadros julgando o LLID (Logical Link ID) atribuído pela OLT no cabeçalho do quadro Ethernet. Eles recebem os quadros de dados que lhes pertencem e descartam os que não pertencem. Isso é mostrado na Figura 2.
O fluxo de dados de uplink adota a tecnologia Time Division Multiple Access (TDMA), que divide o tempo de uplink em vários intervalos de tempo. Em cada intervalo de tempo, apenas um fluxo de dados de uplink da ONU é transmitido pela fibra. Através da negociação entre OLT e ONU, conflitos entre fluxos de dados de uplink de diferentes ONUs são evitados, garantindo que não ocorra perda de dados. Conforme mostrado na Figura 3.
Comparação de EPON e ADSL
Após vários anos de desenvolvimento vigoroso, o ADSL tornou-se o método de acesso de banda larga mais popular para as operadoras de rede fixa da China. Ao transmitir dados em banda larga, o ADSL faz pleno uso dos recursos de fio de cobre das operadoras de rede fixa, tornando-se uma das melhores escolhas para operadoras como China Telecom e China Netcom no estágio inicial de acesso de banda larga.
O serviço ADSL/ADSL2+ é uma tecnologia de acesso de banda larga de transmissão assimétrica com uma largura de banda de uplink limitada de menos de 1 Mbps e uma largura de banda máxima de downlink de até 26 Mbps. Em uso comercial real, ele cobre uma distância não superior a 3 km, geralmente fornecendo uma largura de banda de downlink variando de 512 Kbps a 2 Mbps e é aplicado principalmente para acesso público à Internet.
No entanto, com o surgimento de vários novos serviços, especialmente serviços de vídeo, os requisitos de largura de banda dos usuários estão aumentando. O rápido crescimento de aplicativos como blogs, jogos online, mensagens instantâneas, telefonia de banda larga, videotelefonia e compartilhamento de álbuns de fotos pessoais levou a um aumento na demanda por largura de banda de uplink por parte dos usuários.
No planejamento da rede de banda larga da China Telecom e da China Netcom, a futura largura de banda bidirecional para usuários individuais chegará a 10M~20M. A largura de banda do ADSL é estritamente limitada pela distância de transmissão, e a maior largura de banda só pode ser alcançada em distâncias curtas. certa medida e por um certo período de tempo. Mesmo após a transformação de “fibra para cobre” e a redução da área de cobertura ADSL, ela só consegue atender ao requisito de largura de banda dentro de um determinado período de tempo e até certo ponto.
A largura de banda da rede de acesso baseada em fibra é teoricamente infinitamente escalável. Portanto, com a maturidade da tecnologia EPON, sua alta largura de banda e cobertura de longa distância tornam o EPON uma escolha inevitável para o desenvolvimento de tecnologia, substituindo a tecnologia ADSL.
Comparado ao ADSL, o EPON tem despesas iniciais de construção mais altas, incluindo o custo preliminar do equipamento e o custo de instalação da fibra. No entanto, devido ao uso de tecnologia de rede óptica passiva para conectividade de rede, a tecnologia PON baseada em fibra tem custos de operação e manutenção significativamente menores em comparação com ADSL e fio de cobre.
A capacidade de fornecer maior largura de banda e cobertura de serviço de maior distância por meio de custos pós-operação e manutenção mais baixos, permite o fornecimento de novos serviços adicionais, trazendo mais receita comercial, pode compensar relativamente o investimento em equipamentos e custos de linha. O custo da fibra já é baixo, o FTTX entrou em um período de rápido crescimento e o custo do equipamento continuará diminuindo durante a construção. Portanto, ao implantar o EPON, as operadoras podem aumentar a competitividade de toda a gama de serviços, incluindo acesso de banda larga, estabilizando assim os recursos de assinantes e até recuperando assinantes perdidos, o que trará mais receita comercial para as operadoras e os beneficiará a longo prazo.
Vantagens técnicas do EPON
Com a maturidade da tecnologia EPON, as principais operadoras do setor começaram a implantação em larga escala de sistemas EPON para lançar aplicativos FTTX. Pretendem realizar Triple Play (triple play, prestação de serviços de voz, dados e vídeo) com base nesta base para construir uma plataforma de acesso triple-play.
Desde 2004, a tecnologia EPON tem sido amplamente implantada em mercados maduros de FTTH, como Japão, Coréia, Estados Unidos e Europa, impulsionando ainda mais a prosperidade dos negócios de IPTV. No mercado chinês, os produtos EPON foram testados e disponibilizados comercialmente em todas as províncias.
A tecnologia EPON usa a tecnologia de multiplexação por divisão de comprimento de onda (WDM) para obter uma largura de banda simétrica de 1 Gbps em uma única fibra e permite a divisão downstream próxima ao segmento do cliente, economizando muitos recursos de fibra de backbone. Outra vantagem do sistema EPON é sua forte capacidade de cobertura, com uma cobertura máxima de 20 km na proporção de 1:32 e 10 km na proporção de 1:64. Isso garante a convergência de equipamentos confiáveis. Sob a proporção de divisão de 1:32, a largura de banda média de cada usuário da ONU pode atingir mais de 30M, fornecendo garantia de largura de banda suficiente para serviços de vídeo.
O uso de divisores ópticos passivos em sistemas EPON economiza recursos de manutenção significativos, incluindo economia de salas de servidores e pacotes de fornecimento de energia, reduzindo assim os custos gerais de construção e manutenção de redes FTTX. A redução do custo da fibra óptica nos últimos anos contribuiu para a redução do custo da infraestrutura de cabos nas implantações de FTTX.
Actualmente, os serviços de acesso em banda larga prestados pelos operadores são essencialmente de dois tipos: acesso ADSL e acesso LAN. Além disso, com a crescente demanda por largura de banda, o VDSL também está gradualmente se tornando uma opção. Outros métodos de acesso, como modem a cabo e acesso à linha de energia, têm participação de mercado limitada devido a restrições de recursos na indústria.
