Ποια είναι η διαφορά ανάμεσα στα δίκτυα οπτικών ινών EPON και GPON; - Έκθεση

Ποια είναι η διαφορά ανάμεσα στα δίκτυα οπτικών ινών EPON και GPON;

Το EPON και το GPON είναι δημοφιλείς εκδόσεις παθητικών οπτικών δικτύων (PONs). Αυτά τα δίκτυα οπτικών ινών για κοντινά δρομολόγια χρησιμοποιούνται για πρόσβαση στο Internet, φωνή μέσω πρωτοκόλλου Internet (VoIP) και παροχή ψηφιακής τηλεόρασης σε μητροπολιτικές περιοχές. Άλλες χρήσεις περιλαμβάνουν συνδέσεις backhaul για κυψελοειδείς βάσεις δεδομένων, σημεία hotspot Wi-Fi και συστήματα κατανεμημένης κεραίας (DAS). Οι πρωταρχικές διαφορές μεταξύ τους βρίσκονται στα πρωτόκολλα που χρησιμοποιούνται για επικοινωνίες κατάντη και ανάντη.

Παθητικά οπτικά δίκτυα

Ένα PON είναι ένα δίκτυο ινών που χρησιμοποιεί μόνο ίνες και παθητικά εξαρτήματα όπως διαχωριστές και συνδυασμούς αντί για ενεργά εξαρτήματα όπως ενισχυτές, επαναλήπτες ή κυκλώματα διαμόρφωσης. Αυτά τα δίκτυα κοστίζουν σημαντικά λιγότερο από αυτά που χρησιμοποιούν ενεργά συστατικά. Το κύριο μειονέκτημα είναι το μικρότερο εύρος κάλυψης που περιορίζεται από την ισχύ του σήματος. Ενώ ένα ενεργό οπτικό δίκτυο (AON) μπορεί να καλύψει μια περιοχή περίπου 100 χιλιομέτρων (62 μίλια), ένα PON συνήθως περιορίζεται σε ίνες καλωδίων ρεύματος έως 20 χιλιόμετρα. Τα PONs ονομάζονται επίσης ίνες στα δίκτυα του σπιτιού (FTTH).

Ο όρος FTTx χρησιμοποιείται για να δηλώσει πόσο μακριά τρέχει μια ίνα. Στο FTTH, το x είναι για το σπίτι. Μπορεί επίσης να δείτε ότι ονομάζεται FTTP ή ίνα στο χώρο. Μια άλλη παραλλαγή είναι το FTTB για τις ίνες στο κτίριο. Αυτές οι τρεις εκδόσεις ορίζουν συστήματα όπου η ίνα τρέχει σε όλη τη διαδρομή από τον πάροχο υπηρεσιών στον πελάτη. Σε άλλες μορφές, η ίνα δεν τρέχει μέχρι τον πελάτη. Αντίθετα, τρέχει σε έναν προσωρινό κόμβο στη γειτονιά. Αυτό ονομάζεται FTTN για τις ίνες στον κόμβο. Μια άλλη παραλλαγή είναι η FTTC, ή η ίνα στο κράσπεδο. Και εδώ η ίνα δεν τρέχει μέχρι το σπίτι. Τα δίκτυα FTTC και FTTN μπορούν να χρησιμοποιούν τη χάλκινη τηλεφωνική γραμμή χωρίς καλωδίωση συνεστραμμένου ζεύγους (UTP) του πελάτη για την επέκταση των υπηρεσιών με χαμηλότερο κόστος. Για παράδειγμα, μια γρήγορη γραμμή ADSL μεταφέρει τα δεδομένα των ινών στις συσκευές του πελάτη.

Η τυπική ρύθμιση PON είναι ένα δίκτυο σημείων προς πολλά σημεία (P2MP) όπου ένα κεντρικό τερματικό οπτικής γραμμής (OLT) στην εγκατάσταση του φορέα παροχής υπηρεσιών διανέμει τηλεοπτική ή διαδικτυακή υπηρεσία σε 16 έως 128 πελάτες ανά γραμμή ινών (βλέπε εικόνα) . Οι οπτικοί διαχωριστές, οι παθητικές οπτικές συσκευές που διαιρούν ένα και μοναδικό οπτικό σήμα σε πολλαπλά σήματα ίσων αλλά χαμηλής ισχύος, διανέμουν τα σήματα στους χρήστες. Μια μονάδα οπτικού δικτύου (ONU) τερματίζει το PON στην κατοικία του πελάτη. Το ONU συνήθως επικοινωνεί με ένα τερματικό οπτικού δικτύου (ONT), το οποίο μπορεί να είναι ένα ξεχωριστό πλαίσιο που συνδέει το PON με τηλεοράσεις, τηλέφωνα, υπολογιστές ή ασύρματο δρομολογητή. Το ONU / ONT μπορεί να είναι μία συσκευή.

Στη βασική μέθοδο λειτουργίας για κατάντη κατανομή σε ένα μήκος κύματος φωτός από OLT σε ONU / ONT, όλοι οι πελάτες λαμβάνουν τα ίδια δεδομένα. Το UN αναγνωρίζει δεδομένα που στοχεύουν σε κάθε χρήστη. Για την ανάντη από την ΟΝΙ έως την ΟΛΤ, χρησιμοποιείται τεχνική πολυπλεξίας διαίρεσης χρόνου (TDM) όπου κάθε χρήστης έχει εκχωρηθεί μια χρονική περίοδος σε διαφορετικό μήκος κύματος φωτός. Με αυτή τη διάταξη, οι διαχωριστές λειτουργούν ως συνδυαστές ισχύος. Οι ανάντη μεταδόσεις, που ονομάζονται λειτουργίες έκρηξης, εμφανίζονται τυχαία καθώς ο χρήστης χρειάζεται να στείλει δεδομένα. Το σύστημα εκχωρεί μια υποδοχή ανάλογα με τις ανάγκες. Επειδή η μέθοδος TDM περιλαμβάνει πολλούς χρήστες σε μία μόνο μετάδοση, ο ρυθμός δεδομένων προς τα πάνω είναι πάντοτε βραδύτερος από τον προς τα κάτω ρυθμό.

GPON

Με τα χρόνια, έχουν αναπτυχθεί διάφορα πρότυπα PON. Στα τέλη της δεκαετίας του 1990, η Διεθνής Ένωση Τηλεπικοινωνιών (ITU) δημιούργησε το πρότυπο APON, το οποίο χρησιμοποίησε τη λειτουργία ασύγχρονης μεταφοράς (ATM) για τη μετάδοση πακέτων σε μεγάλες αποστάσεις. Δεδομένου ότι το ATM δεν χρησιμοποιείται πλέον, δημιουργήθηκε μια νεότερη έκδοση που ονομάζεται PON ευρείας ζώνης ή BPON. Ορίστηκε ως ITU-T G.983, το πρότυπο αυτό προέβλεπε 622 Mbits / s κατάντη και 155 Mbits / s ανάντη.

Ενώ το BPON μπορεί να χρησιμοποιηθεί ακόμα σε ορισμένα συστήματα, τα περισσότερα υπάρχοντα δίκτυα χρησιμοποιούν το GPON ή το Gigabit PON. Το πρότυπο ITU-T είναι G.984. Παρέχει 2.488 Gbits ανά δευτερόλεπτο και 1.244 Gbits / s ανάντη.

Το GPON χρησιμοποιεί πολυπλεξία πολυμέσων οπτικού μήκους κύματος (WDM), ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί μία και μόνο ίνα τόσο για τα κατάντη όσο και για τα ανάντη δεδομένα. Ένα λέιζερ σε μήκος κύματος (λ) 1490 nm μεταδίδει δεδομένα κατάντη. Τα δεδομένα προς τα άνω μεταδίδονται σε μήκος κύματος 1310 nm. Εάν διανέμεται τηλεόραση, χρησιμοποιείται μήκος κύματος 1550 nm.

Ενώ κάθε ONU αποκτά το πλήρες downstream ρυθμό 2.488 Gbits / s, η GPON χρησιμοποιεί μια μορφή πολλαπλής προσπέλασης (TDMA) για την κατανομή μιας συγκεκριμένης χρονικής περιόδου σε κάθε χρήστη. Αυτό διαιρεί το εύρος ζώνης έτσι ώστε κάθε χρήστης να έχει ένα κλάσμα, όπως 100 Mbits / s, ανάλογα με τον τρόπο με τον οποίο ο πάροχος υπηρεσιών το κατανέμει.

Ο ρυθμός ανάντη είναι μικρότερος από το μέγιστο, επειδή μοιράζεται με άλλες ΟΝΕ σε ένα σχήμα TDMA. Το OLT καθορίζει την απόσταση και την καθυστέρηση χρόνου κάθε συνδρομητή. Στη συνέχεια, το λογισμικό παρέχει έναν τρόπο κατανομής των χρονικών ορίων σε δεδομένα ανάντη για κάθε χρήστη.

Η τυπική διάσπαση μίας μόνο ίνας είναι 1:32 ή 1:64. Αυτό σημαίνει ότι κάθε ίνα μπορεί να εξυπηρετήσει μέχρι 32 ή 64 συνδρομητές. Οι αναλογίες διαχωρισμού μέχρι 1: 128 είναι δυνατές σε ορισμένα συστήματα.

Όσον αφορά τη μορφή δεδομένων, τα πακέτα GPON μπορούν να χειρίζονται άμεσα τα πακέτα ATM. Θυμηθείτε ότι το ATM πακέτα τα πάντα σε πακέτα των 53 byte με 48 για τα δεδομένα και 5 για τα γενικά έξοδα. Το GPON χρησιμοποιεί επίσης μια γενική μέθοδο ενθυλάκωσης για τη μεταφορά άλλων πρωτοκόλλων. Μπορεί να ενσωματώνει Ethernet, IP, TCP, UDP, T1 / E1, βίντεο, VoIP ή άλλα πρωτόκολλα όπως ζητείται από τη μετάδοση δεδομένων. Το ελάχιστο μέγεθος πακέτου είναι 53 bytes και το μέγιστο είναι 1518. Η κρυπτογράφηση AES χρησιμοποιείται μόνο κατάντη.

Η τελευταία έκδοση του GPON είναι μια έκδοση 10 Gigabit που ονομάζεται XGPON ή 10G-PON. Καθώς αυξανόταν η ζήτηση για υπηρεσίες τηλεόρασης και κορυφαίας τηλεόρασης (OTT), υπάρχει αυξανόμενη ανάγκη ενίσχυσης των ρυθμών γραμμής για τη διαχείριση των μαζικών δεδομένων βίντεο υψηλής ευκρίνειας. Το XGPON εξυπηρετεί αυτό το σκοπό. Το πρότυπο ITU είναι G.987.

Το μέγιστο ποσοστό του XGPON είναι 10 Gbits / s (9.95328) κατάντη και 2.5 Gbits / s (2.48832) ανάντη. Χρησιμοποιούνται διαφορετικά μήκη κύματος WDM, 1577 nm προς τα κάτω και 1270 nm προς τα ανάντη. Αυτό επιτρέπει την συνύπαρξη υπηρεσίας 10 Gbit / s στην ίδια ίνα με το τυπικό GPON. Ο οπτικός διαχωρισμός είναι 1: 128 και η μορφοποίηση δεδομένων είναι ίδια με την GPON. Η μέγιστη εμβέλεια είναι ακόμα 20 χιλιόμετρα. Το XGPON δεν εφαρμόζεται ακόμη ευρέως, αλλά παρέχει μια εξαιρετική πορεία αναβάθμισης για τους παρόχους υπηρεσιών και τους πελάτες.

Τα περισσότερα PON έχουν διαμορφωθεί έτσι. Ο αριθμός των διαχωριστών και των επιπέδων διαίρεσης ποικίλλει ανάλογα με τον προμηθευτή και το σύστημα. Οι αναλογίες διαχωρισμού είναι συνήθως 1:32 ή 1:64 αλλά θα μπορούσαν να είναι υψηλότερες.

EPON

Το Ινστιτούτο Ηλεκτρολόγων και Ηλεκτρονικών Μηχανικών (IEEE) ανέπτυξε ένα άλλο νεότερο πρότυπο PON. Με βάση το πρότυπο Ethernet 802.3, το EPON 802.3ah καθορίζει ένα παρόμοιο παθητικό δίκτυο με εύρος έως 20 km. Χρησιμοποιεί WDM με τις ίδιες οπτικές συχνότητες με GPON και TDMA. Ο ρυθμός δεδομένων πρώτης γραμμής είναι 1,25 Gbits / s στις κατευθύνσεις κατάντη και προς τα πάνω. Μερικές φορές ακούτε το δίκτυο που αναφέρεται ως Gigabit Ethernet PON ή GEPON.

Το EPON είναι πλήρως συμβατό με άλλα πρότυπα Ethernet, επομένως δεν απαιτείται μετατροπή ή εγκαψούλωση όταν συνδέεστε σε δίκτυα που βασίζονται σε Ethernet σε οποιοδήποτε άκρο. Το ίδιο πλαίσιο Ethernet χρησιμοποιείται με ωφέλιμο φορτίο έως και 1518 byte. Το EPON δεν χρησιμοποιεί τη μέθοδο πρόσβασης CSMA / CD που χρησιμοποιείται σε άλλες εκδόσεις του Ethernet. Εφόσον το Ethernet είναι η πρωτεύουσα τεχνολογία δικτύωσης που χρησιμοποιείται στα τοπικά δίκτυα (LAN) και τώρα στα δίκτυα μετρό (MANs), δεν απαιτείται μετατροπή πρωτοκόλλου.

Υπάρχει επίσης μια έκδοση Ethernet 10 Gbit / s που ονομάζεται 802.3av. Ο πραγματικός ρυθμός γραμμής είναι 10,3125 Gbits / s. Ο κύριος τρόπος λειτουργίας είναι 10 Gbits / s ανάντη, καθώς και κατάντη. Μια παραλλαγή χρησιμοποιεί 10 Gbits / s κατάντη και 1 Gbit / s ανάντη. Οι εκδόσεις των 10 Gbit / s χρησιμοποιούν διαφορετικά οπτικά μήκη κύματος στην ίνα, 1575 έως 1580 nm προς τα κάτω και 1260 έως 1280 nm προς τα ανάντη, ώστε το σύστημα 10 Gbit / s να μπορεί να είναι πολυπλεξία μήκους κύματος στην ίδια ίνα με ένα πρότυπο 1 Gbit / s Σύστημα.

Περίληψη

Οι εταιρείες τηλεπικοινωνιών χρησιμοποιούν PON για την παροχή υπηρεσιών τριπλού παιχνιδιού, συμπεριλαμβανομένης της τηλεόρασης, του τηλεφώνου VoIP και της υπηρεσίας Internet στους συνδρομητές. Το όφελος είναι πολύ υψηλότερα ποσοστά δεδομένων που είναι απαραίτητα για τη διανομή βίντεο και άλλες υπηρεσίες Διαδικτύου. Το χαμηλό κόστος των παθητικών εξαρτημάτων σημαίνει απλούστερα συστήματα με λιγότερα εξαρτήματα που αποτυγχάνουν ή απαιτούν συντήρηση. Το κύριο μειονέκτημα είναι η μικρότερη δυνατή περιοχή, συνήθως όχι περισσότερο από 20 χλμ. Ή 12 μίλια. Τα PONs αυξάνονται σε δημοτικότητα, καθώς η ζήτηση για ταχύτερη υπηρεσία Internet αυξάνεται. Το GPON είναι το πιο δημοφιλές στις ΗΠΑ, όπως το σύστημα Foist της Verizon. Τα συστήματα EPON είναι πιο διαδεδομένα στην Ασία και την Ευρώπη.