EPON — это технология доступа Ethernet на большие расстояния, основанная на оптоволоконной транспортной сети. EPON использует архитектуру «точка-многоточка», где по одному волокну передаются восходящие и нисходящие сигналы данных, а после разветвителя 1:N оптический сигнал делится на N каналов, охватывая несколько точек доступа или пользователей доступа с оптическими ответвлениями.
ЭПОН Сетевая архитектура
ЭПОН также традиционно называется GEPON, без каких-либо намерений ввести в заблуждение. Первые устройства EPON в отрасли были основаны на шине FE (Fast Ethernet). Однако после появления устройств EPON на базе шины GE (Gigabit Ethernet) они стали называться GEPON, чтобы их можно было отличить. В настоящее время большинство устройств EPON в отрасли в основном основаны на шине GE. В настоящее время они обычно называются EPON.
Типичная система EPON состоит из OLT, ONU и ODN, а сетевая структура EPON показана на рисунке 1.
OLT размещается в центральной серверной комнате, которую можно рассматривать как коммутатор L2 или коммутатор маршрутизации L3. В нисходящем направлении OLT обеспечивает оптоволоконные интерфейсы для пассивных оптических сетей (ODN); в восходящем направлении OLT будет обеспечивать оптические/электрические интерфейсы GE, а в будущем, когда будет завершена разработка стандарта технологии Ethernet 10 Гбит/с, OLT также будет поддерживать аналогичные высокоскоростные интерфейсы. Чтобы обеспечить мультисервисный доступ, OLT может также поддерживать интерфейсы E1 и OC3 для реализации традиционного голосового доступа или транкинговых услуг.
С точки зрения управления сетью EPON, OLT служит основным центром управления со встроенным агентом OAMP, который может управлять терминальными устройствами ONU, находящимися под его контролем, и выполнять пять функций управления сетью. Он также может обеспечить эффективную изоляцию пользователей.
ODN — это оптическая распределительная сеть, состоящая из пассивных волоконно-оптических разветвителей и оптических волокон. Пассивный оптоволоконный сплиттер — это пассивное устройство, которое соединяет OLT и ONU, и его функция заключается в распределении нисходящих данных и централизации восходящих данных. Развертывание пассивного сплиттера очень гибкое и может быть адаптировано практически ко всем средам благодаря их пассивному характеру. Обычные пассивные оптоволоконные сплиттеры имеют коэффициенты разделения 1:2, 1:4, 1:8, 1:16, 1:32, 1:64 и т. д. Обычно рекомендуется использовать один уровень разделения и не более , не более двух уровней разбиения.
ONU — это оконечное устройство, размещенное на стороне абонента. ONU в EPON использует протокол Ethernet для достижения экономически эффективной коммутации Ethernet уровня 2. При использовании протокола Ethernet больше нет необходимости в преобразовании протокола в процессе связи для обеспечения прозрачной передачи пользовательских данных от одного ONU к другому. Кроме того, протокол шифрования используется между OLT и ONU для обеспечения безопасности пользовательских данных.
Преимущество FTTH на основе EPON заключается в его высокой способности покрытия, охватывающей до 20 км (коэффициент разделения 1:32) от конечного офиса и соединяющей каждую оптическую точку доступа через ODN. В традиционных оптических сетях доступа диапазон расширения оптоволокна обычно ограничен точкой доступа к сети. Чтобы довести оптоволокно до дома, в точке доступа необходимо настроить большое количество дорогих коммутаторов уровня доступа к оптическим портам. С появлением и развитием технологии пассивных оптических сетей, особенно современной технологии EPON, она может обеспечить экономически выгодное решение для прямой доставки оптического волокна до конечного пользователя, что делает FTTH эффективным методом доступа. В решениях FTTX на основе EPON решающее значение приобретают решения по прокладке оптоволоконных кабелей в зданиях, планирование OLT в сообществе, развертывание ODN и оптоволоконные соединения с внутренними пользовательскими терминалами (OUN).
Восходящие и нисходящие технологии EPON
EPON использует одно волокно между OLT и ONU для обеспечения симметричной полосы пропускания 1.25 Гбит/с, из-за ограничений физического интерфейса фактически обеспечивает пропускную способность 1 Гбит/с для передачи данных, голоса и видеоуслуг. EPON использует технологию мультиплексирования с разделением по длине волны на одножильном волокне, что позволяет передавать восходящий и нисходящий потоки данных в разных частотных диапазонах. Среди них
Нисходящая линия 1490нм;
восходящая линия 1310нм;
1550 нм не является обязательным для кабельного телевидения.
Поток данных нисходящего канала передается в широковещательном режиме, и OLT отправляет поток данных кадра Ethernet в формате 802.3 на все ONU посредством одноадресной репликации. ONU определяют, следует ли получать кадры, оценивая LLID (идентификатор логического канала), назначенный OLT в заголовке кадра Ethernet. Они получают кадры данных, которые им принадлежат, и отбрасывают те, которые им не принадлежат. Это показано на рисунке 2.
Поток данных восходящей линии связи использует технологию множественного доступа с временным разделением каналов (TDMA), которая делит время восходящей линии связи на несколько временных интервалов. В зависимости от выделенной полосы пропускания и приоритета обслуживания каждого ONU различные временные интервалы назначаются соответствующим потокам данных восходящей линии связи. В каждый временной интервал по оптоволокну передается только один поток данных восходящей линии связи ONU. Благодаря согласованию между OLT и ONU избегаются конфликты между потоками данных восходящей линии связи от разных ONU, что гарантирует отсутствие потери данных. Как показано на рисунке 3.
Сравнение EPON и ADSL
После нескольких лет активного развития ADSL стал самым популярным методом широкополосного доступа для операторов фиксированной сети Китая. Передавая широкополосные данные, ADSL полностью использует ресурсы медных проводов операторов фиксированной сети, что делает его одним из лучших вариантов для таких операторов, как China Telecom и China Netcom, на ранней стадии широкополосного доступа.
Услуга ADSL/ADSL2+ представляет собой технологию широкополосного доступа с асимметричной передачей данных с ограниченной пропускной способностью восходящей линии связи менее 1 Мбит/с и максимальной пропускной способностью нисходящей линии связи до 26 Мбит/с. При фактическом коммерческом использовании он покрывает расстояние не более 3 км, обычно обеспечивая пропускную способность нисходящего канала от 512 Кбит/с до 2 Мбит/с и в основном применяется для общедоступного доступа в Интернет.
Однако с появлением различных новых услуг, особенно видеоуслуг, требования пользователей к полосе пропускания возрастают. Быстрый рост приложений, таких как ведение блогов, онлайн-игры, обмен мгновенными сообщениями, широкополосная телефония, видеотелефония и обмен личными фотоальбомами, привел к увеличению спроса на пропускную способность восходящей линии связи со стороны пользователей.
При планировании широкополосной сети China Telecom и China Netcom будущая двусторонняя пропускная способность для отдельных пользователей достигнет 10–20 млн. Полоса пропускания ADSL строго ограничена расстоянием передачи, а более высокая пропускная способность может быть достигнута только на коротких расстояниях. определенной степени и на определенный период времени. Даже после преобразования «волокна в медь» и сокращения зоны покрытия ADSL он может удовлетворить требования к пропускной способности только в течение определенного периода времени и в определенной степени.
Пропускная способность оптоволоконной сети доступа теоретически бесконечно масштабируема. Таким образом, зрелость технологии EPON, ее высокая пропускная способность и дальнее покрытие делают EPON неизбежным выбором для развития технологий, заменяя технологию ADSL.
По сравнению с ADSL, EPON имеет более высокие начальные затраты на строительство, включая стоимость предварительного оборудования и стоимость прокладки волокна. Однако из-за использования технологии пассивной оптической сети для подключения к сети оптоволоконная технология PON имеет значительно более низкие затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание по сравнению с ADSL и медным проводом.
Возможность предоставлять более широкую полосу пропускания и покрытие на большие расстояния за счет более низких затрат на постэксплуатацию и техническое обслуживание, позволяет предоставлять дополнительные новые услуги, принося больший доход бизнесу, может относительно компенсировать инвестиции в оборудование и затраты на линии. Стоимость оптоволокна уже низкая, FTTX вступила в период бурного роста, а стоимость оборудования в процессе строительства продолжит снижаться. Таким образом, развертывая EPON, операторы могут повысить конкурентоспособность всего спектра услуг, включая широкополосный доступ, тем самым стабилизируя абонентские ресурсы и даже возвращая потерянных абонентов, что принесет операторам больший доход от бизнеса и принесет им пользу в долгосрочной перспективе.
Технические преимущества EPON
С развитием технологии EPON основные операторы связи в отрасли начали широкомасштабное развертывание систем EPON для запуска приложений FTTX. Они стремятся реализовать Triple Play (тройной сервис, предоставляющий услуги передачи голоса, данных и видео) на этой основе для создания платформы доступа Triple Play.
С 2004 года технология EPON широко используется на зрелых рынках FTTH, таких как Япония, Корея, а также в США и Европе, что еще больше способствует процветанию бизнеса IPTV. На китайском рынке продукты EPON были опробованы и коммерчески доступны во всех провинциях.
В технологии EPON используется технология мультиплексирования с разделением по длине волны (WDM) для достижения симметричной полосы пропускания 1 Гбит/с по одному волокну, а также обеспечивается разделение в нисходящем направлении в непосредственной близости от клиентского сегмента, что позволяет сэкономить много ресурсов магистрального волокна. Еще одним преимуществом системы EPON является ее высокая способность покрытия с максимальным охватом 20 км при коэффициенте разделения 1:32 и 10 км при коэффициенте разделения 1:64. Это обеспечивает надежную сходимость оборудования. При коэффициенте разделения 1:32 средняя пропускная способность каждого пользователя ONU может достигать более 30 млн, что гарантирует достаточную пропускную способность для видеосервисов.
Использование пассивных оптических сплиттеров в системах EPON значительно экономит ресурсы на техническое обслуживание, в том числе экономит серверные помещения и блоки электропитания, тем самым снижая общие затраты на строительство и обслуживание сетей FTTX. Снижение стоимости оптического волокна в последние годы способствовало снижению стоимости кабельной инфраструктуры при развертывании FTTX.
В настоящее время услуги широкополосного доступа, предоставляемые операторами, в основном двух типов: ADSL и LAN-доступ. Кроме того, с ростом спроса на полосу пропускания VDSL также постепенно становится доступным вариантом. Другие методы доступа, такие как кабельный модем, доступ по линиям электропередач, имеют ограниченную долю рынка из-за нехватки ресурсов в отрасли.
