Mis on GPON ja EPON: erinevused, eelised ja kasutusalad

Informatec Digital » Ressursid » Mis on GPON ja EPON: erinevused, eelised ja kasutusalad

Kui otsite fiiberühenduse koju või fiiberühenduse ettevõtteni võimalusi , olete ilmselt kohanud kahte ikka ja jälle korratud akronüümi: GPON ja EPON. Esmapilgul tunduvad need peaaegu samad, kuid kiiruse, teenuste, kulude ja võrgu keerukuse osas on olulisi erinevusi, millega peaksite enne juurutamis- või ostuotsuste tegemist kursis olema.

Järgmistes ridades selgitame selgelt, mis on PON, kuidas erinevad variandid (APON, BPON, EPON, GPON) on arenenud, GPON-i ja EPON-i tegelikud erinevused kiiruse, mahutavuse, QoS-i, OAM-i ja hinna osas ning millal on üks tehnoloogia teisele soodsam valida. Eesmärk on, et lõpetaksite selle artikli selge arusaamaga, milline neist sobib teie vajadustega kõige paremini: operaator, suurettevõte, VKE või elamukeskkond.

Mis on PON-võrk ja miks see on FTTH-s nii oluline?

PON-ist rääkides peame silmas passiivset optilist võrku . See on kiudoptiline juurdepääsuarhitektuur, milles keskkontori optilise liini terminali (OLT) ja kodus või ettevõttes asuvate optilise võrgu üksuste (ONU või ONT) vahel puuduvad aktiivsed vaheseadmed: ainult kiudoptika ja passiivkomponendid.

See optiline jaotusvõrk, mida tuntakse kui ODN-i (optiline jaotusvõrk) , koosneb fiiberoptilistest kaablitest, optilistest jaotusraamidest (ODF-idest), optilistest jaoturitest, pistikutest ja korpustest või kappidest. Need passiivkomponendid moodustavad punkt-mitmepunkti (P2MP) topoloogia, mis võimaldab ühel OLT-l teenindada kümneid või isegi sadu ONT-sid/ONU-sid, mis jagavad sama fiiberoptilist kaablit.

Võrreldes selliste lahendustega nagu P2P (punkt-punkti) või FTTC stsenaariumide kommutaatorid, vähendavad PON-võrgud energiatarbimist , välistingimustes kasutatava ruumi nõudeid, vajalike kiudude arvu ja rikete määra , kuna passiivkomponendid on praktiliselt veatud ega vaja välist toiteallikat. Seetõttu on need muutunud FTTB/FTTH massilise kasutuselevõtu võtmetehnoloogiaks.

PON-i peamine tugevus seisneb selles, et tänu optiliste jaoturite ja multipleksimise kombinatsioonile saab ribalaiust jagada paljude kasutajate vahel , hoides samal ajal ODN-i investeeringu hallatavana. Nagu näeme, tuleneb GPON-i ja EPON-i tegelik kulude erinevus peamiselt OLT/ONU elektroonikast ja optilistest moodulitest, mitte kaablitest või jaoturitest.

PON-tehnoloogia areng: APON-ist ja BPON-ist EPON-i ja GPON-ini

PON-perekond ei saanud alguse GPON-ist ega EPON-ist. Enne neid olid teised standardid, mis sillutasid teed ja aitasid selgitada, miks EPON ja GPON tänapäeval lairibaühenduse juurutustes koos eksisteerivad.

Mis on APON?

90. aastate lõpus defineeris ITU APON-i kui PON-süsteemi, mis kasutas pakettide edastamiseks ATM-i (asünkroonse edastusrežiimi) . Sel ajal oli ATM paljude magistraal- ja juurdepääsuvõrkude alus, seega oli täiesti mõistlik ära kasutada selle statistilist multipleksimist ja teenuse kvaliteedi haldust.

APON kombineeris ATM-multipleksimise passiivsete optiliste jaoturite ja OLT-dega, et saavutada juurdepääsulahendus, mis maksis 20–40% vähem kui traditsioonilised ahelkommuteeritud PDH/SDH-süsteemid. See oli esimene suur samm kasutajale suunatud „jagatud kiu“ idee suunas.

Mis on BPON?

Etherneti peatamatu arenguga jäi APON maha. See viis BPON-i (lairiba PON) tekkimiseni, mis on sisuliselt APON-standardi edasiarendus, mis on suunatud lairibaühendusele . Algselt APON-ina tuntud võrk muutis nime BPON-iks, et rõhutada selle keskendumist suurema mahutavusega teenustele.

BPON põhineb endiselt ATM-il, kuid pakub ülesvoolu kiirust ligikaudu 155 Mbps ja allavoolu kiirust 622 Mbps , lisaks dünaamilisele ribalaiuse eraldamisele ja täiustatud kaitsemehhanismidele. See võimaldab pakkuda selliseid teenuseid nagu Etherneti-juurdepääs, videotransport ja kiired renditud liinid sama PON-infrastruktuuri kaudu.

Mis on EPON?

Järgmise hüppe edasi tegi IEEE EPON-iga (Ethernet Passive Optical Network). Eesmärk oli luua passiivne optiline võrk, mis kasutaks otsast lõpuni Etherneti , lihtsustades protokollipinu ja vähendades kulusid võrreldes BPON-iga.

EPON on standarditud IEEE 802.3 alusel ja kasutab füüsilisel kihil PON-tehnoloogiat, andmesidekihil aga tugineb see otse Etherneti kaadritele. Nimikiirus on üles- ja allavoolu suunas 1,25 Gbps, kasutades 8b/10b kodeeringut, mille tulemuseks on sümmeetriline kasutatav kiirus ligikaudu 1 Gbps.

EPON kasutab kahesuunalise edastuse saavutamiseks ühe kiu kaudu WDM-i (lainepikkuse jagamise multipleksimist) : üks lainepikkus allavoolu ja teine ​​ülesvoolu jaoks. Jagatud ülesvoolu juurdepääs saavutatakse TDMA (ajajagamise mitmekordse juurdepääsu) abil, kus OLT ajastab igale ONU-le eraldatud edastusaja.

EPONi suur eelis seisneb selles, et see ühendab endas madala hinna, arhitektuuri lihtsuse ja täieliku ühilduvuse Ethernetiga , mis on muutnud selle väga populaarseks elamukeskkondades, kaabeloperaatorite, WiFi-teenuse pakkujate ja VKEde seas, eriti Aasias ja suures osas Euroopast.

Mis on GPON?

Paralleelselt töötas ITU välja GPON-i (gigabitivõimelise passiivse optilise võrgu), mis on määratletud ITU-T G.984.x soovituste seerias . Eesmärk oli minna BPON-ist ja EPON-ist kaugemale mahutavuse, mitmekülgsuse ja operaatori teenindustaseme osas.

GPON on loodud toetama natiivselt kolmikteenuseid: andmeside, kõne ja video , pakkudes suuremat ribalaiust, paremaid haldustööriistu ja teenuse kvaliteeti kui EPON. See toetab mitmesuguseid üles- ja allavoolu kiiruste kombinatsioone, ulatudes oma kõige levinumas režiimis kuni 2,488 Gbps allavoolu ja 1,25 Gbps ülesvoolu.

Kuigi GPON pakub paremat jõudlust, on sellel oma hind: tehnoloogia rakendamine on keerukam ja riistvara on tavaliselt kallim kui EPON-is. Sellegipoolest on GPON-ist saanud eelistatud valik operaatorite, juurdepääsuvõrgu magistraalvõrkude või rangete QoS-i ja turvanõuetega klientide jaoks.

Peamised erinevused GPONi ja EPONi vahel

Nii GPON kui ka EPON on suurema PON-perekonna variandid, kuid need vastavad mõnevõrra erinevatele vajadustele. Järgnevalt kirjeldatakse punkte, kus kahe tehnoloogia erinevus on kõige märgatavam : andmeedastuskiirus, optilise jaotuse suhe, arhitektuur, QoS, OAM ja hind.

Kiirused ja ribalaius: GPON vs EPON

EPON pakub fikseeritud andmeedastuskiirust 1,25 Gbps üles- ja allavoolu . Tänu 8b/10b kodeeringule on kasutatav ribalaius umbes 1 Gbps sümmeetriliselt. See on enam kui piisav enamiku tänapäevaste elamu- ja väikeettevõtete ühenduste jaoks.

GPON seevastu toetab mitut kiirusprofiili. See võib töötada kiirusega 622 Mbps mõlemas suunas, 1,25 Gbps sümmeetriliselt või 2,488 Gbps allavoolu ja 1,25 Gbps ülesvoolu . See paindlikkus võimaldab optilise mooduli tüüpi ja teenuseprofiili kohandada vastavalt konkreetsetele juurutamisvajadustele, optimeerides kulude ja jõudluse suhet.

Pakkudes EPON-ist kahekordset (või suuremat) allavoolu ribalaiust, annab GPON märkimisväärse salvestusruumi 4K/8K videoteenuste, IPTV, suuremahulise VoIP-i või nõudlike ettevõtteühenduste jaoks . See asümmeetria on eriti kasulik olukordades, kus allalaadimisliiklus ületab oluliselt üleslaadimisliiklust.

Kui teie prioriteediks on võrgu ettevalmistamine väga suure andmemahuga teenuste jaoks lähiaastatel, kaldub tasakaal GPON-i poole kui mugavama valiku poole , kuigi EPON jääb enamiku kodukasutajate puhul enam kui sobivaks.

Optiline jaotussuhe ja kasutajate arv

Jaotussuhe näitab, mitu ONT-d/ONU-d üks OLT-port teenindada saab. Näiteks suhe 1:32 tähendab, et üks OLT saab ODN-is passiivsete optiliste jaoturite kaudu toita kuni 32 ONT-d .

EPON-is töötab standard tavaliselt suhtega 1:16 kuni 1:32 , kuigi tehniliselt on võimalik saavutada ka 1:64 või isegi 1:128. Juhtimisprotokoll suudab hallata rohkem ONU-sid, kuid tegelik piirang tuleneb optiliste moodulite jõudlusest ja kiu energiatarbimise eelarvest.

GPON toetab teatud süsteemides natiivselt suhteid 1:32, 1:64 ja isegi 1:128 . See võimaldab ühel OLT-kaardil teenindada suuremat arvu lõppkasutajaid, mille tulemuseks on keskkontori portide ja šassiide kokkuhoid.

Kõrge jaotussuhe tähendab aga suuremat sumbumist: kui ODN-i sisestuskaotus on umbes 15–18 dB, siis jaotussuhte märkimisväärne suurendamine vähendab maksimaalset edastuskaugust . Võrdluseks, 1:16 jaotusega saavutatakse tavaliselt umbes 20 km, samas kui 1:32 jaotusega väheneb vahemaa umbes 10 km-ni nii GPON-i kui ka EPON-i puhul.

Praktikas eelistavad paljud operaatorid mitte alati maksimaalse võimaliku suhte poole püüelda, vaid otsivad tasakaalu kasutajate arvu, vahemaa ja optilise kaabli maksumuse vahel . Puht teoreetilisest vaatenurgast on GPON-il rohkem ruumi kõrgete suhtarvude saavutamiseks, kuid majanduslik eelis ilmneb alles ulatusliku juurutamise korral.

Võrguarhitektuur ja protokollikihid

EPON paistab silma oma suhteliselt lihtsa arhitektuuri poolest . Andmed (hääl, video ja üldine IP-liiklus) kapseldatakse otse Etherneti kaadritesse ja saadetakse PON-i kaudu. Teisisõnu, see toimib iga Etherneti võrgu loomuliku laiendusena, millel on vähem kapselduskihte.

GPON seevastu on mõnevõrra keerukama struktuuriga, millel on mitu loogilist kihti. Etherneti ja TDM-kaadrid kapseldatakse esmalt GEM-kaadritesse (GPON Encapsulation Method) . Seejärel kapseldatakse pärand-ATM-rakud ja GEM-kaadrid GTC-kaadrisse (GPON Transmission Convergence), mis lõpuks PON-i kaudu edastatakse.

See keerukam arhitektuur võimaldab GPON-il paremini hallata operaatori tasemel mitme teenusega keskkondi , kus eksisteerivad koos pärand ATM-teenused, TDM-liiklus, IP-andmed, IPTV ja muud. See aga toob kaasa ka suurema keerukuse võrgu juurutamisel, konfigureerimisel ja diagnostikas.

Teenuse kvaliteet (QoS) ja mitme teenuse võimalused

Üks peamisi valdkondi, milles GPON erineb EPON-ist, on teenuse kvaliteedi haldamine. GPON sisaldab vaikimisi täiustatud QoS-mehhanisme , et tagada erinevat tüüpi liikluse (kõne, reaalajas video, andmed jne) jaoks madal latentsus, prioriteet ja minimaalne läbilaskevõime.

EPON-is ei defineeri aluseks olev Etherneti standard QoS-võimalusi spetsiaalselt PON-juurdepääsu jaoks, seega saavutatakse teenuse kvaliteet tavaliselt VLAN-ide ulatusliku kasutamise, 802.1p prioriteetide ja servaseadmete poliitikate abil . See on sobiv lahendus, kuid see hõlmab rohkem inseneritööd ja paljudel juhtudel suuremaid konfigureerimis- ja halduskulusid.

Kui teie stsenaarium nõuab tundlike teenuste (nt suuremahulise VoIP, professionaalse video voogesituse või eraldatud liinide) kvaliteedi absoluutset garanteerimist, pakub GPON palju tugevamat valmislahendust. Rakendustes, kus QoS pole nii oluline, vastab EPON nõuetele enam kui küllaldaselt ilma sellise keerukuseta.

Haldus, käitamine ja hooldus (OAM) ning ohutus

OAM-komponendi puhul on GPON-i operaatoritaseme lähenemine kõige ilmekam. Standard määratleb mitu erinevat halduskanalit, näiteks lingikihi OAM, PLOAM (füüsilise kihi OAM) ja OMCI (ONT haldus- ja juhtimisliides) . Igaüks neist tegeleb kindlate ülesannetega, alates oleku signaalimisest ja rikete tuvastamisest kuni ONT eraldamise ja kaugjuhtimiseni.

Tänu juhtimis- ja haldustasandite eraldamisele saavad operaatorid rakendada ONT-del/ONU-del väga detailset detailset krüptimist, vigade jälgimist, jõudluse jälgimist, vigade tuvastamist ja automaatset teenuste pakkumist.

EPON seevastu tugineb lihtsamatele OAM-mehhanismidele: kaugotsa rikkeindikaator (FEF), tagasihelistamise funktsioonid, põhiline lingi jälgimine ja vähe muud. Sellest piisab paljude juurutuste jaoks, kuid see ei paku samaväärset detailset kontrolli ja turvalisust kui GPON suurte operaatorite keskkondades.

Turvalisuse osas toetavad mõlemad süsteemid krüpteerimist, kuigi mõningate erinevustega: EPON võimaldab nii üles- kui ka allavoolu liikluse krüpteerimist, samas kui GPON krüpteerib tavaliselt ainult allavoolu liiklust ja täiendab seda muude kaitsemehhanismidega. Praktikas võib õigesti konfigureerituna mõlemat pidada lairibaühenduse stsenaariumide jaoks turvaliseks.

Rakenduskulud: GPON vs EPON

GPON-i või EPON-i juurutamise maksumuse mõistmiseks on vaja selgelt eristada kolme komponenti: ODN, OLT ja ONU/ONT . ODN-i komponent (kiud, jagajad, karbid, pistikud, ODF) on mõlema tehnoloogia puhul sama arvu kasutajate ja vahemaade korral väga sarnane, seega maksumuses olulisi erinevusi ei ole.

Suurim erinevus seisneb aktiivkomponentides. EPONi puhul põhinevad OLT ja ONT kiibistikud tavaliselt spetsiaalselt Etherneti MAC-kihi jaoks loodud ASIC-idel , mis on lihtsamad ja säästlikumad. EPONi optilised moodulid on samuti tavaliselt odavamad.

GPON-is on paljud tootjad traditsiooniliselt kasutanud FPGA-sid ja keerukamat riistvara, mis suurendab elektroonika maksumust. Turul võib GPON OLT maksta umbes 1,5–2 korda rohkem kui samaväärne EPON OLT ja GPON ONT võib olla 1,2–1,5 korda kallim kui EPON ONT.

Siiski tuleb arvestada ka abonendi kohta tekkivate kuludega. Kuna GPON võimaldab suuremaid jaotussuhteid ja suuremat ribalaiust kasutaja kohta, on võimalik vähendada vajalike OLT-portide koguarvu ning optimeerida energiatarbimist ja peajaama ruumi. Väga tihedate juurutuste korral võib see pikas perspektiivis muuta GPON-i kasutaja kohta kulutõhusamaks kui EPON , isegi kui üksikud seadmed on kallimad.

Üldreeglina tajutakse EPON-i hinnatundlike kodu- ja VKE-klientide jaoks säästlikuma ja lihtsama valikuna , samas kui GPON sobib paremini olukordadesse, kus on palju kasutajaid, kõrgendatud vajadused ja piisav eelarve töökindlama lahenduse jaoks.

Kasutusjuhud ja piirkonnad, kus GPON ja EPON domineerivad

Lisaks teoreetilistele väärtustele on iga tehnoloogia leidnud reaalses maailmas oma niši. EPON on jõudsalt laienenud sellistel turgudel nagu Aasia ja Euroopa , eriti kaabeloperaatorite, keskmise suurusega internetiteenuse pakkujate ja kodukasutajate seas, kus hind ja ühilduvus olemasolevate Etherneti võrkudega on esmatähtsad.

GPON on seevastu Ameerika Ühendriikides ja suurte telekommunikatsioonioperaatorite seas väga hästi vastu võetud , kuna nad vajavad operaatoritasemel juurdepääsulahendusi, mis on valmis integreerima lisaks FTTH-le ka FTTB-d, täiustatud ettevõtteteenuseid ja viimase miili magistraalvõrke.

FTTx-rakendustes näeb EPON-i sageli elamute ja väikeettevõtete FTTP/FTTH-võrkudes, samas kui GPON-i kasutatakse nii massiivses FTTH-võrgus kui ka ettevõtete juurdepääsu- ja mobiilsete tugijaamade tagasivõrgus tänu suuremale mahutavusele ja haldustööriistadele.

Praegu eksisteerivad mõlemad tehnoloogiad koos ja konkureerivad, täiendades samal ajal teineteist. EPON jätkab edu tänu hinnale ja lihtsusele, samas kui GPON on domineeriv siis, kui on vaja suurt tihedust, nõudlikku kolmikmängu ning rangeid QoS- ja OAM-nõudeid.

EPONi ja GPONi eelised ja puudused

Kokkuvõttes saab selgelt loetleda iga tehnoloogia tugevused ja piirangud, mis on disaini- või ostuotsuse tegemisel äärmiselt kasulik.

EPONi tugevused

EPON pakub väga lihtsat võrguarhitektuuri , mis põhineb otse Ethernetil ja hõlbustab integratsiooni ülejäänud operaatori või ettevõtte infrastruktuuriga. See ei vaja enamiku tüüpiliste IP-teenuste jaoks täiendavaid kapselduskihte.

EPON-komponendid (OLT-id, ONU-d, optilised moodulid) on tavaliselt odavamad kui nende GPON-ekvivalendid, kuna need kasutavad lihtsamaid ASIC-e ja vähem nõudlikku optikat. See teeb neist eelistatud valiku paljude eelarveteadlike juurutuste jaoks.

EPON toetab nii üles- kui ka allavoolu krüptimist , võimaldades otsast lõpuni liiklust suhteliselt lihtsalt kaitsta olukordades, kus turvalisus on oluline nõue, kuid ilma GPON-i OMCI halduse keerukuse saavutamata.

GPON-i tugevused

GPON-i peamine müügiargument on suurem ribalaius, eriti allavoolu puhul , profiilidega, mis ulatuvad kuni 2,488 Gbps-ni. See pakub tohutult ruumi tulevaste andmemahu tarbimise vajaduste ja kvaliteetsete videoteenuste rahuldamiseks.

GPON loodi algusest peale mitme teenusega keskkondade jaoks, seega toetab see tõhusalt kolmikmängu (kõne, andmeside, video) . GEM-i, GTC ja QoS-mehhanismide kombinatsioon muudab selle ideaalseks platvormiks operaatoritele, kes soovivad koondada palju teenuseid ühte juurdepääsuvõrku.

Võimalus töötada suurte jaotussuhetega, näiteks 1:64 või 1:128, võimaldab suurtel GPON-i juurutustel saavutada suurema leviala lõppkasutajatele, kellel on vähem OLT-porte , vähendades oluliselt šassiide, kaartide arvu ja energiatarbimist keskasutuses.

Edastustõhusus koos täiustatud QoS-i, OAM-i ja turvavõimalustega muudab GPON-i keskpikas ja pikas perspektiivis väga kulutõhusaks lahenduseks kõrgetasemelistele kasutajatele või suurtele operaatoritele , hoolimata suuremast alginvesteeringust.

Iga tehnoloogia piirangud

Vaatamata eelistele on EPONil teenuse kvaliteedi, täiustatud OAM-halduse ja operaatoritasemel turvafunktsioonide osas piirangud . Mõnda neist puudustest saab lahendada keeruka võrgudisaini ja konfiguratsioonide abil, kuid see suurendab tegevuskulusid.

GPON-i peamine nõrkus on aga komponentide suurem tehnoloogiline keerukus ja maksumus . GPON-i optilised moodulid ja kiibistikud, eriti varasemates põlvkondades, on olnud oluliselt kallimad kui EPON-is, mis võib takistada selle kasutuselevõttu hinnatundlikes projektides.

Areng 10G EPONi, 10G GPONi ja edasiste suunas

Kasutajate ja teenusepakkujate mahutavuse nõudmised kasvavad pidevalt, seega oli vaid aja küsimus, millal nende tehnoloogiate kiiremad versioonid saabuvad. Tänapäeval on 10G EPON ja 10G GPON juurutused (sageli nimetatakse neid XG-PON-iks või XGS-PON-iks) juba olemas , viies saadaoleva ribalaiuse uuele tasemele.

Neid 10 Gbps variante kasutatakse üha enam FTTB-s (kiudoptika hooneni) ja ettevõtete juurdepääsus , kus on vaja väga suuri kiirusi, mida jagatakse märkimisväärse arvu kasutajate või teenuste vahel, säilitades passiivse võrgu filosoofia.

Kaugemale tulevikku vaadates töötavad standardimisfoorumid ja tööstus juba 25G, 40G ja isegi 100G PON-lahenduste kallal fiiberoptiliste lahenduste kaudu, millel on suurem leviala ja maht rohkemate kasutajate jaoks OLT-pordi kohta. Kuigi need on veel vähem levinud, sillutavad need teed järgmise põlvkonna optilisele juurdepääsule.

Huvitav on see, et hoolimata nendest uutest kiirustest jääb põhikontseptsioon samaks: passiivne optiline võrk, punkt-mitmepunkti topoloogia ja tõhus ribalaiuse jagamine . EPON ja GPON oma erinevates versioonides jäävad veel paljudeks aastateks fiiberoptilise juurdepääsu selgrooks.

Kõiki neid elemente arvesse võttes saab selgemaks, miks EPON ja GPON ei ole teineteist välistavad tehnoloogiad, vaid pigem PON-ökosüsteemi täiendavad tükid. Kuigi EPON paistab silma oma lihtsuse, kulutõhususe ja sujuva Ethernetiga integreerimise poolest elamu- ja VKE-keskkondades , on GPON ideaalne valik operaatoritele ja suurklientidele, kes vajavad suuremat ribalaiust, täiustatud QoS-tööriistu, võimsat OAM-i ja kõrgetasemelisi mitme teenuse võimalusi. Valik ühe või teise vahel sõltub lisaks tehnoloogiale endast ka ärimudelist, kiu eelarvest, lõppkasutajate arvust ning soovitud haldus- ja turvalisuse tasemest.