EPON εναντίον GPON
Η τεχνολογία επιλογής για παράδοση υπηρεσιών επόμενης γενιάς Στη Βόρεια Αμερική, οι υπηρεσίες δεδομένων με ταχύτητα 100 megabit συν συμμετρικά ποσοστά είναι παραδοσιακά διαθέσιμες μόνο σε μεγάλους πελάτες των επιχειρήσεων λόγω του υψηλού κόστους κατασκευής ινών και εξοπλισμού δεδομένων επιχειρήσεων. Οι μικροί έως μεσαίοι πελάτες της επιχείρησης έχουν υποβιβαστεί σε καλωδιακό μόντεμ ή τεχνολογίες DSL χαμηλότερης απόδοσης που έχουν αποδειχθεί ότι δεν είναι σε θέση να παρέχουν οικονομικά μεγάλο συμμετρικό εύρος ζώνης. Τώρα που οι μικρομεσαίοι πελάτες υιοθετούν εφαρμογές εντάσεως εύρους ζώνης, όπως οι υπηρεσίες cloud, η ζήτηση για απόδοση εξειδικευμένων ινών Ethernet σε σημείο τιμής DSL ή καλωδιακού μόντεμ αυξάνεται με ταχύ ρυθμό. Αυτό, με τη σειρά του, ενθαρρύνει τους φορείς εκμετάλλευσης να διερευνήσουν τεχνολογίες που μπορούν να τους επιτρέψουν να ανταποκριθούν με κερδοφόρο τρόπο στις απαιτήσεις υπηρεσιών αυτής της ιδιαίτερα προσοδοφόρας αγοράς. Οι υπάρχουσες λύσεις Ethernet αποκλειστικής επιχείρησης, αν και ικανοί να ικανοποιήσουν τις απαιτήσεις της τεχνολογίας, είναι υπερβολικά δαπανηρές για την αποτελεσματική υποστήριξη των προσδοκιών για τις τιμές των μικρών έως μεσαίων επιχειρήσεων. Η παθητική οπτική δικτύωση (PON) προσφέρει πολλά υποσχόμενες δυνατότητες όσον αφορά την ποιότητα των υπηρεσιών και το σημείο τιμής. Οι φορείς εκμετάλλευσης έχουν δύο έγκυρες επιλογές τεχνολογίας για να εξυπηρετήσουν αυτήν την αγορά: EPON και GPON. Παρόλο που η GPON βρίσκεται σε ευρεία κλίμακα στη Βόρεια Αμερική, πρόκειται να αντικατασταθεί από την EPON, η οποία αποτελεί μια ανώτερη τεχνολογική επένδυση για την παροχή οικιακών και μικρών έως μεσαίων υπηρεσιών Ethernet για επιχειρήσεις. Το παρόν έγγραφο εξετάζει τους λόγους για τους οποίους η EPON είναι η τεχνολογία της επιλογής για την παροχή υπηρεσιών Ethernet υψηλής ποιότητας σε μικρές ή μεσαίες επιχειρήσεις και οικιακούς πελάτες σε τιμή που είναι πρόθυμη να πληρώσουν. Η υπέρβαση των Περιορισμών της Υποδομής DOCSIS®
Οι φορείς εκμετάλλευσης καλωδίων από καιρό εξυπηρετούν πελάτες μικρών έως μεσαίων επιχειρήσεων χρησιμοποιώντας συσκευές DOCSIS. Ωστόσο, διαπιστώνουν ότι είναι λειτουργικά και οικονομικά ανέφικτο να εκτελέσουν τις ριζικές αλλαγές στην υφιστάμενη υποδομή DOCSIS που είναι απαραίτητες για να συμβαδίσουν με τη ζήτηση των πελατών για υψηλότερες ταχύτητες συμμετρικών προσφορών υπηρεσιών. Η παροχή συμμετρικού εύρους ζώνης χρησιμοποιώντας το DOCSIS αποτελούσε πάντοτε μια πρόκληση λόγω του περιορισμένου αριθμού διαθέσιμων ανάντη καναλιών όπως ορίζεται στο αρχικό πρότυπο DOCSIS. Αυτός ο περιορισμός είχε ως αποτέλεσμα οι υπηρεσίες καλωδιακού μόντεμ να εξελίσσονται για να ευνοούν το μεγάλο μεταγενέστερο εύρος ζώνης, συχνά μεγαλύτερο των 100 Mbs, ενώ οι ανάντη ικανότητες των προϊόντων των περισσότερων φορέων εκμετάλλευσης περιορίστηκαν στα 10 Mbs ή χαμηλότερα. Είναι αλήθεια ότι το πρότυπο DOCSIS 3.0 ορίζει πρόσθετα κανάλια ραδιοσυχνοτήτων που επιτρέπουν την επέκταση της ανάντη δυναμικότητας, αλλά η κατάργηση φίλτρων από την υπάρχουσα καλωδιακή υποδομή για τη στήριξη των νέων σειρών συχνοτήτων είναι μια άσκηση έντασης κεφαλαίου που οι περισσότεροι καλωδιακοί φορείς δεν είναι ενθουσιασμένοι να αναλάβουν. Για να βελτιωθεί η απόδοση του δικτύου μειώνοντας παράλληλα το κόστος παράδοσης υψηλότερων ταχυτήτων και συμμετρικού εύρους ζώνης, οι καλωδιακοί φορείς αναζητούν λύσεις που συνδυάζουν την απόδοση του αποκλειστικού Ethernet με το χαμηλό κόστος κεφαλαίου και λειτουργίας των συσκευών DOCSIS. Η PON αναδεικνύεται ως ελκυστική εναλλακτική λύση λόγω της χρήσης εξοπλισμού χαμηλού κόστους για την παροχή συμμετρικών ταχύτητας gigabit, της υποστήριξής της για πολλαπλές προσφορές υπηρεσιών και της ασυλίας της σε διαταραχές ραδιοσυχνοτήτων που μπορούν να διαταράξουν την ποιότητα της εμπειρίας των πελατών και να αυξήσουν το λειτουργικό κόστος.
Ανταγωνιστικά Πρότυπα: EPON έναντι GPON
Η βασική χρήση του PON για υπηρεσίες συνδρομητών είναι σχετικά νέα στις Ηνωμένες Πολιτείες, ενώ η Verizon προσφέρει αρχικά την υπηρεσία FiOS που ξεκινά το 2005 και τις προσφορές Google Fiber του Kansas City το 2012. Αντιστρόφως, από την εποχή της γραφής, η Ασία έχει περισσότερα από τριάντα εκατομμύρια Έχουν αναπτυχθεί θύρες EPON. Αρχικά τυποποιημένο ως PON ή APON από την ITU στα τέλη της δεκαετίας του 1990, η PON έχει εξελιχθεί σε δύο ανταγωνιστικές διεθνείς προδιαγραφές από το ITU (GPON) και το IEEE (EPON). Το πρότυπο GPON έχει το πλεονέκτημα του χρονισμού της αγοράς στη Βόρεια Αμερική. τα πρότυπα της σειράς ITU-T G.984.x επικυρώθηκαν το 2003, ενώ το IEEE δεν επικύρωσε το πρότυπο 802.3ah μέχρι το 2004, ένα χρόνο αργότερα. Το χρονοδιάγραμμα της επικύρωσης του προτύπου GPON, καθώς και η ικανότητά του να μεταφέρει τοπικές υπηρεσίες TDM, συνέβαλαν πιθανότατα στην επιλογή του ως πλατφόρμα ανάπτυξης του FiOS της Verizon, γεγονός που εξηγεί γιατί ο GPON αντιπροσωπεύει σήμερα το μεγαλύτερο μέρος των εφαρμογών του FTTH Βόρεια Αμερική.
Αρχικά, το GPON είχε τεχνικό πλεονέκτημα στην αγορά, καθώς το στρώμα σύγκλισης μετάδοσης έδινε εγγενή όχι μόνο την ενθυλάκωση των εγγενών πλαισίων Ethernet, αλλά και των κυψελών ΑΤΜ και των υπηρεσιών TDM. Αυτή η δυνατότητα την έκανε ιδανική επιλογή για τους μεταφορείς που επιθυμούν να παρέχουν ταυτόχρονα υπηρεσίες φωνής και δεδομένων στους πελάτες τους. Καθώς οι υπηρεσίες τηλεφωνίας έχουν μεταναστεύσει από το παραδοσιακό TDM σε IP, αυτό το τεχνικό πλεονέκτημα του GPON πάνω από το EPON έχει πλέον χάσει το μεγαλύτερο μέρος της συνάφειας του.
Τα σχετικά οικονομικά και τεχνικά πλεονεκτήματα της EPON και της GPON
Το κόστος του οπτικού εξοπλισμού διανομής (τύπος ίνας, διαχωριστές, συνδέσεις κ.λπ.) είναι παρόμοιοι τόσο για το GPON όσο και για το EPON. Η πρωταρχική τεχνική και συνεπώς η διακύμανση του κόστους μεταξύ των δύο προτύπων βρίσκεται στο OLT και στο ONU. Οι κύριες διαφορές συνιστωσών στο OLT και ONU για GPON και EPON είναι οι ASIC / FPGA και οι οπτικές ενότητες. Η πλειοψηφία των προϊόντων GPON που διατίθενται στην αγορά είναι βασισμένα σε FPGA, ενώ τα προϊόντα EPON χρησιμοποιούν κατά κύριο λόγο χαμηλότερου κόστους ASIC. Παρόλο που είναι πολύ πιο ακριβό το εργαλείο για την κατασκευή ενός ASIC, μόλις πραγματοποιηθεί αυτή η αρχική επένδυση, το κόστος παραγωγής είναι πολύ χαμηλότερο από αυτό των chipset FPGA και το κόστος μειώνεται περαιτέρω ανάλογα με τον όγκο των τσιπ που παράγονται. Η υψηλή ζήτηση για την EPON στην Ασία, όπου έχουν αναπτυχθεί δεκάδες εκατομμύρια μονάδες μέχρι σήμερα, επέτρεψε στους κατασκευαστές να αποσβέσουν την αρχική επένδυση ASIC ενώ παράλληλα συνέχιζαν να μειώνουν το κόστος των εξαρτημάτων καθώς η ζήτηση και επομένως ο όγκος αυξάνονταν. Οι καλύτερες οικονομίες κλίμακας σε υψηλότερους όγκους για τους κατασκευαστές ASIC υποδηλώνουν ότι είναι απίθανο τα προϊόντα GPON να μειωθούν τόσο γρήγορα όσο οι τιμές των chipset EPON (και θα συνεχίσουν να αυξάνονται όσο αυξάνεται η ζήτηση). Επιπλέον, οι οπτικές μονάδες για το GPON είναι επίσης πιο ακριβές από το EPON λόγω της ταχύτερης διαμόρφωσης λέιζερ on-off και της πολλαπλής στάθμης ισχύος λέιζερ που απαιτείται από το πρότυπο ITU-T. Επιπλέον, ο ρυθμός 2,4 Gbps που χρησιμοποιείται από πολλούς κατασκευαστές GPON είναι μη τυποποιημένος για τη βιομηχανία οπτικών ινών, ο οποίος περιορίζει τον όγκο της ζήτησης που απαιτείται για να μειωθεί το κόστος κατασκευής για τις συσκευές αυτές. Είναι πολύ αμφίβολο ότι το κόστος του εξοπλισμού GPON μπορεί να είναι πάντα τόσο χαμηλό όσο το κόστος της EPON μακροπρόθεσμα.
Το EPON έχει ένα ξεχωριστό τεχνικό πλεονέκτημα σε ένα δίκτυο όπου οι υπηρεσίες ορίζονται ως Ethernet ή IP μέσω Ethernet, δεδομένου ότι τα πλαίσια Ethernet μεταφέρονται στο παθητικό οπτικό δίκτυο. Το GPON απαιτεί δύο στρώματα εγκλεισμού για να φέρει την ίδια κίνηση. Στο GPON, τα δεδομένα Ethernet και τα πλαίσια TDM πρέπει πρώτα να εγκλωβιστούν σε πλαίσια GEM τα οποία στη συνέχεια εγκλεισθούν μαζί με τα πλαίσια ATM σε πλαίσια GTC για μεταφορά στο PON. Ενώ αυτή η προσέγγιση λειτούργησε καλά, όπου απαιτείται η ανάγκη μεταφοράς μη αυτόματων TDM και ATM, σε ένα δίκτυο all-Ethernet η συμπερίληψη της εγκατάστασης GEM και GTC προσθέτει περιττή πολυπλοκότητα και δεν εξυπηρετεί κανένα πραγματικό όφελος στη μεταφορά καθαρών πλαισίων Ethernet.
Το GPON έχει σχεδιαστεί ειδικά για να υποστηρίζει συνδέσεις από σημείο σε σημείο. έτσι, όπου απαιτείται υποστήριξη γεφύρωσης Ethernet ή υποστήριξη LAN / VLAN, αυτό πρέπει να γίνει πριν από την OLT με εξοπλισμό επικάλυψης. Αντίθετα, η παράδοση των υπηρεσιών που ορίζονται από το MEF είναι τυπικές δυνατότητες των συστημάτων EPON.
Επειδή το EPON βασίζεται στα πρότυπα IEEE 802.3 Ethernet, κληρονομεί τα πρότυπα Ethernet MIB που υποστηρίζονται καλά από τα συστήματα OSS που έχουν ήδη αναπτυχθεί για τη διαχείριση των δικτύων φορέων. Επιπρόσθετα, η προδιαγραφή CableLabs® DPoE ™ που τώρα ενσωματώνεται στον εξοπλισμό EPON επιτρέπει τη χρήση των υφιστάμενων τυποποιημένων API για την εύκολη παροχή, διαχείριση και συντήρηση των εγκαταστάσεων EPON. Το DPoE έχει σχεδιαστεί για να μεσολαβεί μεταξύ των υφιστάμενων συστημάτων παροχής και διαχείρισης DOCSIS του φορέα εκμετάλλευσης ώστε να προκαλέσουν οι συσκευές OLT και ONU στο δίκτυο PON να εμφανίζονται σαν να είναι ένα DOCSIS CMTS και καλωδιακό μόντεμ. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι η DPoE ενθαρρύνει τους κατασκευαστές εξοπλισμού να δημιουργήσουν δυνατότητες στα συστήματά τους, έτσι ώστε να υποστηρίξουν ένα βιομηχανικό τυποποιημένο σύνολο API για την παροχή υπηρεσιών. Αυτό όχι μόνο επιτρέπει στους καλωδιακούς φορείς να αυτοματοποιούν την παροχή υπηρεσιών Ethernet με επαναλαμβανόμενο και αποδοτικό τρόπο χρησιμοποιώντας το υπάρχον back office τους, αλλά παρέχει επίσης έναν ενσωματωμένο τυποποιημένο μηχανισμό παροχής και συντήρησης για όλες τις εταιρείες τηλεπικοινωνιών που θα χρησιμοποιήσουν. Αυτό το όφελος δεν είναι διαθέσιμο στα προϊόντα GPON.
Ενώ αυτό το τυποποιημένο πλαίσιο παροχής υπηρεσιών μόλις αρχίζει να υιοθετείται από τους φορείς παροχής καλωδιακής τηλεπικοινωνίας, η ικανότητα χρήσης μιας καλά κατανοητής διαδικασίας παροχής και εγκατάστασης, ανεξάρτητα από το ποιος κατασκευάζει τον εξοπλισμό, θα συνεχίσει να αυξάνει την απορρόφηση των εγκαταστάσεων EPON στη Βόρειο Αμερική. Αυτό συμβαίνει επειδή οι λειτουργίες του δικτύου είναι "όπου το καουτσούκ συναντά το δρόμο", με την έννοια ότι είναι ένας από τους σημαντικότερους παράγοντες που συμβάλλουν στον έλεγχο του κόστους και τη βελτίωση της αποδοτικότητας και της παραγωγικότητας. Τα περισσότερα υπάρχοντα συστήματα OSS γράφονται για να απευθύνονται σε συγκεκριμένους τύπους υλικού και όχι στο υλικό που σχεδιάζεται για να συμμορφώνεται με ένα σύνολο API βιομηχανικών προτύπων. Η υιοθέτηση κοινών προτύπων λογισμικού, αντί της σημερινής κυριαρχίας των ιδιόκτητων διεπαφών OSS, θα διευκολύνει τη διαλειτουργικότητα και θα εξομαλύνει τις διαδικασίες παροχής και παροχής υπηρεσιών. Τελικά, τα τυποποιημένα API OSS θα βελτιώσουν την επιλογή της αγοράς φορέων εκμετάλλευσης, επιτρέποντάς τους να επιλέξουν εξοπλισμό βασισμένο σε οικονομικά και τεχνικά πλεονεκτήματα και όχι να κλειδωθούν σε έναν μόνο πωλητή, όπως είναι συνηθισμένο στα δίκτυα των περισσότερων φορέων. Τα δυνητικά οφέλη αυτής της ανάπτυξης είναι σαφή.
Η GPON έχει κάποια οριακά πλεονεκτήματα έναντι του EPON που πρέπει να σημειωθεί για λόγους δικαιοσύνης. Ένα πλεονέκτημα είναι η χρήση από την GPON της κωδικοποίησης της γραμμής NRZ έναντι της χρήσης της κωδικοποίησης γραμμής 8B10B της EPON, η οποία παρέχει κάποια οριακή εύρος ζώνης. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο το EPON έχει ρυθμό γραμμής 1,2 Gbps, αλλά μέγιστη χωρητικότητα 1 Gbps, ενώ η μέγιστη χωρητικότητα GPON είναι ο ρυθμός γραμμής 1,2 ή 2,4 Gbps. Δεδομένου ότι και τα δύο συστήματα υποστηρίζουν τώρα μια εναλλακτική λύση 10 Gbps, αυτό το πλεονέκτημα έχει καταστεί σε μεγάλο βαθμό άσχετο. Επιπλέον, το πρότυπο GPON ορίζει την εναλλαγή προστασίας, τη δυναμική κατανομή εύρους ζώνης και έναν μηχανισμό οριζοντίωσης ισχύος ONU. Όλα αυτά είναι είτε προαιρετικά είτε δεν προσδιορίζονται στο πρότυπο EPON και οι τυχόν εφαρμογές τους θα είναι συγκεκριμένα για τον προμηθευτή και ενδέχεται να μην διαλειτουργούν μεταξύ των περιπτώσεων OLT / ONU πολλαπλών παραγόντων.
Οι τρέχουσες εργασίες ανάπτυξης προτύπων στην EPON θα διευρύνουν περαιτέρω την έκκλησή της, ειδικά για τους φορείς εκμετάλλευσης καλωδιακών δικτύων. Το πρώτο από αυτά είναι το πρότυπο ανάπτυξης EPoC, το οποίο επί του παρόντος αναλαμβάνεται από το IEEE. Αυτό επιτρέπει τη χρήση της υπάρχουσας υποδομής ομοαξονικών καλωδίων ως φυσικού μέσου για την EPON, εξαλείφοντας έτσι την απαίτηση κατασκευής ινών τελευταίου μιλίου σε κάθε πελάτη. Λόγω του σαφούς κόστους-οφέλους, η εξέλιξη αυτή θα έχει σίγουρα ευρύτατο αντίκτυπο στην αγορά, καθώς οι φορείς εκμετάλλευσης καλωδιακής τηλεπικοινωνίας την εκμεταλλεύονται για να επεκτείνουν τόσο τις επιχειρηματικές υπηρεσίες όσο και τις εγκαταστάσεις κατοικίας της EPON. Η δεύτερη εξέλιξη είναι η προσθήκη του WDM σε PON. Το WDM PON θα προσφέρει στους χειριστές τη δυνατότητα να αφιερώνουν μήκη κύματος σε συγκεκριμένους πελάτες, εξαλείφοντας την ανησυχία σχετικά με το EPON ως κοινόχρηστο μέσο. Το WDM PON θα καταστήσει την EPON μια βιώσιμη λύση τόσο για τις κυψελωτές εγκαταστάσεις backhaul όσο και για τις μεγάλες επιχειρήσεις, όπου δεν είναι επιθυμητή η υπερκάλυψη ενός κοινόχρηστου μέσου.
Το Συνολικό Κόστος Πωλήσεων της EPON Advantage
Στα τέλη της δεκαετίας του 1990, όταν τα ATM και SONET κυριαρχούσαν στα δίκτυα μεταφορών, λίγοι θα είχαν οραματιστεί την κυριαρχία που κατέχει σήμερα το Carrier Ethernet. Στα 40 χρόνια από την καθιέρωσή της, η Ethernet έχει κερδίσει τη σημερινή της θέση ως κυρίαρχη τεχνολογία μεταφορών λόγω της ευελιξίας, της απλότητας και των οικονομιών κλίμακας που έχουν φυσικά μειώσει το κόστος της σε σύγκριση με εναλλακτικές στην αγορά. Αυτές οι ίδιες τεχνικές δυνατότητες και η δυναμική της αγοράς θα συνεχίσουν να προσφέρουν στην EPON ένα πλεονέκτημα συνολικού κόστους ιδιοκτησίας έναντι του GPON. Είναι σαφές ότι η EPON κερδίζει γρήγορα τόσο τεχνικά όσο και οικονομικά πλεονεκτήματα, τα οποία θα ενθαρρύνουν τους φορείς εκμετάλλευσης να το επιλέξουν πέρα από το GPON. Ακριβώς όπως η μεταφορά μέσω Ethernet έχει κερδίσει την SONET και την ATM, καθώς η EPON κερδίζει δυναμική στην αγορά της Βόρειας Αμερικής, το κόστος κατασκευής της θα συνεχίσει να μειώνεται εκθετικά με την πάροδο του χρόνου, όπως και οι μεταφορές Ethernet σε δίκτυα μετρό. Τελικά, τα προϊόντα που προσφέρουν καλύτερα χαρακτηριστικά και χαμηλότερο κόστος κυριαρχούν στην αγορά και η EPON έχει σαφώς καλή θέση να γίνει ο κυρίαρχος μηχανισμός παράδοσης οπτικών ινών τελευταίου μιλίου.
Ακρωνύμια
API - Διεπαφή προγραμματισμού εφαρμογής
APON -ATM PON
ASIC-Ειδικό ολοκληρωμένο κύκλωμα εφαρμογής
ATM - λειτουργία ασύγχρονης μεταφοράς
Σύστημα τερματισμού CMTS-καλωδιακού μόντεμ
DOCSIS - Προδιαγραφές διασύνδεσης εξυπηρέτησης δεδομένων καλωδίων
DPoE-DOCSIS Προμήθεια EPON
EPoC-EPON πάνω από Coax
EPON - παθητικό οπτικό δίκτυο Ethernet
FPGA-Προγραμματιζόμενη πύλη Array
FTTH-Φυτέψτε στο σπίτι
Μέθοδος εγκλεισμού GEM -GPON
Μετατροπή μετάδοσης GTC-GPON
IEEE - Ίδρυμα Ηλεκτρολόγων και Ηλεκτρονικών Μηχανικών
IP-Πρωτόκολλο Διαδικτύου
ITU-Διεθνής Ένωση Τηλεπικοινωνιών
LAN - Δίκτυο τοπικής περιοχής
LTE - Μακροπρόθεσμη Εξέλιξη
MIB-βάση πληροφοριών διαχείρισης
NRZ -Non-Επιστροφή στο μηδέν
OLT -Ολοκληρωτής Οπτικής Γραμμής
ONU-Μονάδα οπτικών δικτύων
OSS - Σύστημα υποστήριξης λειτουργιών
PON-παθητικό οπτικό δίκτυο
SONET -Συγχρονικό οπτικό δίκτυο
TDM - Πολυπλεξία χρονικού διαχωρισμού
VLAN -Virtual Local Area Network
WDM - Πολυπλεξία διαίρεσης μήκους κύματος
