Hvad er GPON og EPON: forskelle, fordele og anvendelser

Informatic Digital » Recursos » Hvad er GPON og EPON: forskelle, fordele og anvendelser

Hvis du kigger på muligheder for Fiber til hjemmet eller virksomhedenDu er sikkert stødt på to akronymer, der gentages igen og igen: GPON og EPON. Ved første øjekast virker de næsten ens, men bag dem ligger vigtige forskelle i hastighed, tjenester, omkostninger og netværkskompleksitet, som du bør være opmærksom på, før du træffer beslutninger om implementering eller køb.

I de følgende linjer vil vi tydeligt forklare, hvad PON er, hvordan de forskellige varianter (APON, BPON, EPON, GPON) har udviklet sig, og hvad de reelle forskelle er mellem dem. GPON og EPON i hastighed, kapacitet, QoS, OAM og prisog i hvilke tilfælde det er mere fordelagtigt at vælge én teknologi frem for en anden. Ideen er, at du afslutter artiklen med en klar forståelse af, hvilken der passer bedst til din situation: operatør, stor virksomhed, SMV eller boligmiljø.

Hvad er et PON-netværk, og hvorfor er det så vigtigt i FTTH?

Når vi taler om PON, refererer vi til en Passivt optisk netværkDet er en fiberbaseret adgangsarkitektur, hvor der mellem den optiske linjeterminal (OLT) placeret på centralkontoret og de optiske netværksenheder (ONU eller ONT) placeret hjemme eller i virksomheden ikke er noget mellemliggende aktivt udstyr: kun fibre og passive komponenter.

Dette optiske distributionsnetværk, kendt som ODN (Optical Distribution Network)Den består af fiberoptiske kabler, optiske fordelingsrammer (ODF'er), optiske splittere, stik og bokse eller skabe. Disse passive elementer bruges til at opbygge en punkt-til-multipunkt (P2MP) topologi, der gør det muligt for en enkelt OLT at betjene snesevis eller endda hundredvis af ONT'er/ONU'er, der deler det samme fiberoptiske kabel.

Sammenlignet med løsninger som P2P (point-to-point) eller switche i FTTC-scenarier, tillader PON-netværk reducere forbruget, plads i eksternt anlæg, antal fibre og fejlrateFordi passive komponenter er stort set ufejlbarlige og ikke kræver elektrisk strøm, er de blevet den vigtigste teknologi til masseudrulning af FTTB/FTTH.

PON's store styrke er, at den takket være kombinationen af ​​optiske splittere og multiplexing kan del båndbredde mellem mange brugere opretholdelse af en begrænset investering i ODN. Den reelle omkostningsforskel mellem GPON og EPON, som vi vil se, kommer primært fra OLT/ONU-elektronikken og de optiske moduler, ikke fra kabling eller splittere.

Udviklingen af ​​PON-teknologi: fra APON og BPON til EPON og GPON

PON-familien startede ikke med GPON eller EPON. Før dem var der andre standarder, der banede vejen og hjælper med at forklare hvorfor. EPON og GPON sameksisterer i dag i udrulninger af bredbåndsadgang.

Hvad er APON?

I slutningen af ​​90'erne definerede ITU APON som et PON-system, der brugte ATM (asynkron overførselstilstand) til pakketransmission. På det tidspunkt var ATM grundlaget for mange backbone- og adgangsnetværk, så det gav perfekt mening at udnytte dets statistiske multiplexing og Quality of Service Management.

APON kombinerede ATM-multipleksing med passive optiske splittere og OLT'er for at opnå en adgangsløsning, hvis Omkostningerne var mellem 20 % og 40 % lavere sammenlignet med traditionelle kredsløbskoblede PDH/SDH-systemer. Det var det første store skridt mod ideen om "delt fiber" for brugeren.

Hvad er BPON?

Med Ethernets ustoppelige fremgang sakkede APON bagud. Dette førte til fremkomsten af ​​BPON (Broadband PON), som i bund og grund er en udviklingen af ​​APON-standarden rettet mod bredbåndDet var oprindeligt kendt som APON, men navneændringen til BPON søgte at understrege dets fokus på tjenester med højere kapacitet.

BPON er stadig baseret på ATM, men tilbyder hastigheder på ca. 155 Mbps upload og 622 Mbps downloadUd over at inkorporere dynamisk båndbreddeallokering og forbedrede beskyttelsesmekanismer muliggør dette levering af tjenester som Ethernet-adgang, videotransport og højhastighedslejede linjer over den samme PON-infrastruktur.

Hvad er EPON?

Det næste spring fremad kom fra IEEE med EPON (Ethernet Passive Optical Network). Målet var at opnå et passivt optisk netværk, der Det ville udnytte end-to-end Ethernet.forenkling af protokolstakken og reduktion af omkostningerne sammenlignet med BPON.

EPON er standardiseret i IEEE 802.3 Den bruger PON-teknologi på det fysiske lag, mens den på datalinklaget er direkte afhængig af Ethernet-frames. Den nominelle hastighed er 1,25 Gbps upstream og downstream, ved hjælp af 8b/10b-kodning, hvilket efterlader en brugbar faktisk hastighed på omkring 1 Gbps symmetrisk.

EPON bruger WDM (bølgelængdedelingsmultipleksering) til opnå tovejstransmission over en enkelt fiberÉn bølgelængde til downstream og en anden til upstream. Delt upstream-adgang opnås ved hjælp af TDMA (Time Division Multiple Access), hvor OLT'en planlægger den transmissionstid, der er allokeret til hver ONU.

Det store ved EPON er, at det kombinerer lav pris, enkel arkitektur og fuld Ethernet-kompatibilitetDette har gjort det meget populært i private hjem, hos kabeloperatører, WISP'er og SMV'er, især i Asien og store dele af Europa.

Hvad er GPON?

Parallelt udviklede ITU GPON (Gigabit-kompatibelt passivt optisk netværk), defineret i en række anbefalinger ITU-T G.984.xMålet var at gå ud over BPON og EPON med hensyn til kapacitet, alsidighed og carriers serviceniveau.

GPON er designet til indbygget at understøtte Triple play-tjenester: data, tale og videoDen tilbyder større båndbredde, bedre administrationsværktøjer og servicekvalitet end EPON og understøtter forskellige upstream- og downstream-hastighedskombinationer og når 2,488 Gbps downstream og 1,25 Gbps upstream i sin mest almindelige tilstand.

Selvom GPON er mere avanceret med hensyn til ydeevne, kommer den kraft med en pris: teknologien er mere kompleks at implementere, og hardwaren er normalt dyrere end i EPON. Alligevel er GPON blevet den foretrukne løsning for operatørscenarier, adgang til backbone-netværk eller kunder med stærke QoS- og sikkerhedskrav.

Vigtige forskelle mellem GPON og EPON

Både GPON og EPON er varianter inden for den større PON-familie, men de imødekommer noget forskellige behov. Følgende beskriver de punkter, hvor de virkelig adskiller sig. Forskellen mellem de to teknologier er mærkbar.: datahastighed, optisk splitforhold, arkitektur, QoS, OAM og omkostninger.

Hastigheder og båndbredde: GPON vs. EPON

EPON tilbyder en fast datahastighed på 1,25 Gbps upstream og downstreamPå grund af 8b/10b-kodningen er den brugbare kapacitet omkring 1 Gbps symmetrisk. Dette er mere end rigeligt for de fleste brugere. boligforbindelser og nuværende små virksomheder.

GPON understøtter derimod flere hastighedsprofiler. Det kan fungere med 622 Mbps i begge retninger, 1,25 Gbps symmetrisk eller 2,488 Gbps downstream og 1,25 Gbps upstreamDenne fleksibilitet gør det muligt at justere typen af ​​optisk modul og serviceprofil til de specifikke behov i implementeringen, hvilket optimerer forholdet mellem omkostninger og ydelse.

Ved at tilbyde dobbelt (eller mere) downstream-båndbredde i forhold til EPON, giver GPON betydelig headroom til 4K/8K videotjenester, IPTV, massiv VoIP eller krævende forretningsforbindelserAsymmetri favoriserer især scenarier, hvor der forbruges meget mere downloadtrafik end uploadtrafik.

Hvis din prioritet er at have et netværk, der er forberedt til tjenester med et meget højt dataforbrug i de kommende år, hælder balancen mod GPON som den mest bekvemme løsningselvom EPON stadig er mere end tilstrækkelig til de fleste boligapplikationer.

Optisk delingsforhold og antal brugere

Splitforholdet angiver, hvor mange ONT'er/ONU'er en enkelt OLT-port kan betjene. For eksempel én Et forhold på 1:32 betyder, at én OLT forsyner op til 32 ONT'er gennem passive optiske splittere i ODN'en.

I EPON arbejder standarden typisk med et forhold på 1: 16 til 1: 32Selvom det teknisk set er muligt at nå 1:64 eller endda 1:128, kan kontrolprotokollen håndtere flere ONU'er, men den virkelige begrænsning kommer fra de optiske modulers ydeevne og fiberens strømforbrug.

GPON understøtter native relationer mellem 1:32, 1:64 og endda 1:128 i visse systemer. Dette gør det muligt for et enkelt OLT-kort at betjene et større antal slutbrugere, hvilket resulterer i besparelser på porte og chassis i centralkontoret.

En høj split ratio indebærer dog større dæmpning: når tabet af indsættelse i ODN er omkring 15-18 dB, vil en kraftig forøgelse af delingen reducere den maksimale transmissionsafstandTil reference kan man med 1:16 normalt opnå omkring 20 km, mens afstanden med 1:32 reduceres til omkring 10 km, både i GPON og EPON.

I praksis foretrækker mange operatører ikke altid at gå efter det maksimalt mulige forhold, og at finde en balance mellem antal brugere, afstand og omkostningerne ved optikkenFra et rent teoretisk synspunkt har GPON mere plads til høje forhold, men den økonomiske fordel bliver kun tydelig i storskala implementeringer.

Netværksarkitektur og protokollag

EPON skiller sig ud for sine relativt simpel arkitekturData (tale, video og generel IP-trafik) indkapsles direkte i Ethernet-rammer og sendes via PON. Med andre ord fungerer det som en naturlig forlængelse af ethvert Ethernet-netværk med færre indkapslingslag.

GPON introducerer derimod en noget mere kompleks struktur med flere logiske lag. Ethernet- og TDM-rammer indkapsles først i GEM-rammer (GPON-indkapslingsmetode)Til gengæld er ældre ATM-celler og GEM-rammer indkapslet i GTC-rammen (GPON Transmission Convergence), hvilket i sidste ende er det, der transporteres over PON'en.

Denne mere omfattende arkitektur gør det muligt for GPON at administrere bedre multiservicemiljøer på operatørniveauhvor ældre ATM-tjenester, TDM-trafik, IP-data, IPTV og andet sameksisterer. Det indebærer dog også større kompleksitet i netværksimplementering, konfiguration og diagnosticering.

Servicekvalitet (QoS) og multiservicefunktioner

Et af de væsentligste områder, hvor GPON adskiller sig fra EPON, er i, hvordan det håndterer servicekvalitet. GPON har som standard denne funktion. avancerede QoS-mekanismer for at garantere latenstid, prioritet og minimal gennemløbshastighed for forskellige typer trafik (tale, video i realtid, data osv.).

I EPON definerer den underliggende Ethernet-standard ikke QoS-funktioner som specifikke for PON-adgang, så servicekvalitet opnås normalt gennem omfattende brug af VLAN, 802.1p-prioriteter og politikker for edge-udstyrDet er en gyldig løsning, men den involverer mere ingeniørarbejde og i mange tilfælde højere opsætnings- og administrationsomkostninger.

Hvis dit scenarie kræver, at man for enhver pris sikrer, at kvaliteten af ​​følsomme tjenester såsom masse-VoIP, professionel videostreaming eller dedikerede linjerGPON tilbyder langt mere robust support fra starten. I applikationer, hvor QoS er mindre kritisk, er EPON mere end tilstrækkelig uden at kræve en sådan sofistikering.

Ledelse, drift og vedligeholdelse (OAM) og sikkerhed

OAM-komponenten er der, hvor GPON's carrier-grade-tilgang er mest tydelig. Standarden definerer flere forskellige styringskanaler, såsom Linklag OAM, PLOAM (fysisk lag OAM) og OMCI (ONT Management and Control Interface)Hver enkelt er ansvarlig for specifikke opgaver: fra statussignalering og fejldetektion til ONT-klargøring og fjernbetjening.

Takket være denne adskillelse af kontrol- og styringsniveauer kan operatører implementere på en detaljeret måde kryptering, fejlovervågning, ydeevneovervågning, fejldetektion og automatisk provisionering af tjenester i ONT/FN, med en meget fin detaljeringsgrad.

EPON er derimod afhængig af enklere OAM-mekanismer: fjern-ende fejlindikation (FEF), loopback-funktioner, grundlæggende linkovervågning og ikke meget andet. Dette er tilstrækkeligt til mange implementeringer, men Det når ikke niveauet af granulær kontrol og sikkerhed der tilbyder GPON i store carrier-miljøer.

Med hensyn til sikkerhed understøtter begge systemer kryptering, dog med nogle forskelle: EPON tillader kryptering af både upstream- og downstream-trafik, mens GPON typisk kun krypterer downstream-trafikken og supplerer dette med andre kontrolmekanismer for at beskytte den. I praksis, når den er korrekt konfigureret, Begge kan betragtes som sikre til bredbåndsadgangsscenarier.

Implementeringsomkostninger: GPON vs. EPON

For at forstå omkostningerne ved en GPON- eller EPON-implementering skal tre blokke være tydeligt adskilt: ODN, OLT og ONU/ONTODN-delen (fibre, splittere, bokse, stik, ODF) er meget ens i begge teknologier for det samme antal brugere og afstande, så omkostningerne viser ikke væsentlige forskelle.

Den store forskel ligger i den aktive del. I tilfælde af EPON er chipsættene til OLT og ONT normalt baseret på ASIC'er specifikke for Ethernet MAC-lagetenklere og billigere. EPON optiske moduler er normalt også billigere.

I GPON har mange producenter traditionelt brugt FPGA'er og mere kompleks hardware, hvilket øger omkostningerne til elektronikken. Markedet viser, at En GPON OLT kan koste omkring 1,5-2 gange mere end en EPON. tilsvarende, og en GPON ONT kan være mellem 1,2 og 1,5 gange højere end en EPON ONT.

Dog skal omkostningerne pr. abonnent også tages i betragtning. Da GPON muliggør højere splitforhold og mere båndbredde pr. bruger, er det muligt at reducere det samlede antal nødvendige OLT-porte og optimere strømforbrug og headend-plads. I meget tætte implementeringer kan dette føre til langsigtede besparelser. GPON er mere omkostningseffektiv pr. bruger end EPON, selvom den enkelte enhed er dyrere.

Som en generel regel opfattes EPON som billigere og lettere løsning For prisfølsomme private kunder og SMV'er er GPON et bedre valg, når der er mange brugere, avancerede behov og et tilstrækkeligt budget til en mere robust løsning.

Brugsscenarier og områder, hvor GPON og EPON dominerer

Ud over teoretiske værdier har hver teknologi fundet sin plads i den virkelige verden. EPON har spredt sig hurtigt i markeder som Asien og Europaisær hos kabeloperatører, mellemstore internetudbydere og private boliger, hvor omkostninger og kompatibilitet med eksisterende Ethernet-netværk er altafgørende.

GPON er derimod blevet meget godt modtaget i USA og hos store telekommunikationsoperatører der har brug for adgangsløsninger i carrier-grade, klar til at integrere ikke kun FTTH, men også FTTB, avancerede virksomhedstjenester og "last-mile"-backbone-netværk.

I FTTx-applikationer ses EPON ofte i FTTP/FTTH til private hjem og små virksomheder, mens GPON bruges i begge. Massiv FTTH som i virksomhedsadgang og backhaul af mobile basestationer takket være deres større kapacitet og administrationsværktøjer.

I øjeblikket sameksisterer og konkurrerer begge teknologier, samtidig med at de supplerer hinanden. EPON fortsætter med at vinde på grund af pris og enkelhed, mens GPON er mest populært, når der er efterspørgsel efter funktioner. høje tætheder, krævende triple play og stærke QoS- og OAM-krav.

Fordele og ulemper ved EPON og GPON

Kort sagt kan styrkerne og begrænsningerne ved hver teknologi tydeligt opremses, hvilket er yderst nyttigt, når man skal træffe en design- eller købsbeslutning.

EPONs styrker

EPON tilbyder en meget simpel netværksarkitekturDen er direkte baseret på Ethernet, hvilket letter integrationen med resten af ​​operatørens eller virksomhedens infrastruktur. Den kræver ikke yderligere indkapslingslag for de fleste typiske IP-tjenester.

EPON-komponenter (OLT, ONU, optiske moduler) har typisk en lavere omkostninger Sammenlignet med sine GPON-ækvivalenter bruger den enklere ASIC'er og mindre krævende optik. Dette gør den til det foretrukne valg for mange budgetbevidste implementeringer.

EPON-understøttelser krypteret både upstream og downstreamDette giver mulighed for relativt nem end-to-end trafikbeskyttelse i scenarier, hvor sikkerhed er et vigtigt krav, men uden at nå den sofistikerede GPON's OMCI-styring.

Styrker ved GPON

GPON's store krog er dens større båndbredde, især downstreammed profiler, der når op til 2,488 Gbps. Dette giver en enorm margin til fremtidige behov for dataforbrug og videotjenester af høj kvalitet.

GPON er designet fra bunden til multi-service-miljøer, så det understøtter triple play (tale, data, video) meget effektivtKombinationen af ​​GEM-, GTC- og QoS-mekanismer gør den til en ideel platform for operatører, der ønsker at konsolidere mange tjenester over et enkelt adgangsnetværk.

Evnen til at arbejde med høje splitforhold, såsom 1:64 eller 1:128, gør det muligt at opnå store GPON-implementeringer. større dækning for slutbrugere med færre OLT-porte, hvilket reducerer antallet af chassis, kort og energiforbruget på centralkontoret betydeligt.

Transmissionseffektivitet kombineret med dens avancerede QoS-, OAM- og sikkerhedsfunktioner gør den ideel til brugere på højt niveau eller store operatørerGPON er en meget omkostningseffektiv løsning på mellemlang og lang sigt, på trods af en højere initialinvestering.

Begrænsninger ved hver teknologi

EPON har, på trods af sine fordele, begrænsninger i servicekvalitet, avanceret OAM-administration og sikkerhedsfunktioner i carrier-gradeDet er muligt at overvinde nogle af disse mangler med komplekst netværksdesign og -konfigurationer, men det øger driftsomkostningerne.

GPON har derimod som sin største svaghed større teknologisk kompleksitet og omkostningerne ved komponenterGPON optiske moduler og chipsæt, især i tidlige generationer, har været betydeligt dyrere end EPON, hvilket kan hæmme deres anvendelse i prisfølsomme projekter.

Udviklingen mod 10G EPON, 10G GPON og videre

Brugernes og tjenesteudbydernes kapacitetsbehov fortsætter med at vokse, så det var kun et spørgsmål om tid, før hurtigere versioner af disse teknologier ankom. I dag er implementeringer af 10G EPON og 10G GPON (ofte omtalt som XG-PON eller XGS-PON), hvilket hæver den tilgængelige båndbredde til en ny skala.

Disse 10 Gbps-varianter bruges mere og mere i FTTB (fiber til bygningen) og adgang i erhvervslivethvor der er behov for meget høje hastigheder, delt mellem et betydeligt antal brugere eller tjenester, samtidig med at filosofien om det passive netværk opretholdes.

Ser man længere frem, arbejder standardiseringsfora og industrien allerede på PON-løsninger. 25G, 40G og endda 100G over fiber, med større rækkevidde og kapacitet til flere brugere pr. OLT-port. Selvom de stadig er i mindre udbredte faser, baner de vejen for den næste generation af optisk adgang.

Det interessante er, at på trods af disse nye hastigheder forbliver det konceptuelle grundlag det samme: passivt optisk netværk, punkt-til-multipunkt-topologi og effektiv båndbreddedelingEPON og GPON vil i deres forskellige versioner fortsat være rygraden i fiberadgang i mange år fremover.

Efter at have overvejet alle disse elementer, bliver det tydeligere, hvorfor EPON og GPON ikke er gensidigt udelukkende teknologier, men snarere komplementære dele inden for PON-økosystemet. Mens EPON udmærker sig ved sine Enkelhed, omkostningseffektivitet og et naturligt match med Ethernet i bolig- og SMV-miljøerGPON er positioneret som det ideelle valg for operatører og store kunder, der har brug for mere båndbredde, avancerede QoS-værktøjer, kraftfuld OAM og multiservice-funktioner på højt niveau. Valget mellem den ene eller den anden afhænger ikke kun af selve teknologien, men også af forretningsmodellen, fiberbudgettet, antallet af slutbrugere samt niveauet af administration og sikkerhedskrav.