Загрузите эту статью в формате .PDF
EPON и GPON — популярные версии пассивных оптических сетей (PON). Эти оптоволоконные сети ближней связи используются для доступа в Интернет, передачи голоса по Интернет-протоколу (VoIP) и доставки цифрового телевидения в городских районах. Другие варианты использования включают транзитные соединения для базовых станций сотовой связи, точек доступа Wi-Fi и даже распределенных антенных систем (DAS). Основное различие между ними заключается в протоколах, используемых для нисходящей и восходящей связи.
Пассивные оптические сети
PON — это волоконная сеть, в которой используются только волокна и пассивные компоненты, такие как разветвители и объединители, а не активные компоненты, такие как усилители, повторители или схемы формирования. Такие сети стоят значительно дешевле, чем те, в которых используются активные компоненты. Главный недостаток — меньшая дальность действия, ограниченная силой сигнала. В то время как активная оптическая сеть (AON) может охватывать диапазон примерно до 100 км (62 миль), PON обычно ограничивается протяженностью волоконного кабеля до 20 км (12 миль). PON также называются оптоволоконными сетями до дома (FTTH).
Термин FTTx используется для обозначения дальности проложенного волокна. В FTTH x означает дом. Вы также можете увидеть это под названием FTTP или оптоволокно до помещения. Другой вариант — FTTB для волокна к зданию. Эти три версии определяют системы, в которых оптоволокно проходит от поставщика услуг до потребителя. В других формах волокно не проходит до потребителя. Вместо этого он направляется к промежуточному узлу по соседству. Это называется FTTN для волокна к узлу. Другой вариант — FTTC или волокно до обочины. Здесь также волокно не доходит до дома. Сети FTTC и FTTN могут использовать медную телефонную линию с неэкранированной витой парой (UTP) клиента для расширения услуг по более низкой цене. Например, быстрая линия ADSL передает данные по оптоволокну на устройства клиента.
Типичная схема PON — это сеть точка-многоточечная (P2MP), где центральный оптический линейный терминал (OLT) находится в объект поставщика услуг распределяет услуги телевидения или Интернета среди 16–128 абонентов по оптоволоконной линии (см. рисунок) . Оптические разветвители, пассивные оптические устройства, которые разделяют один оптический сигнал на несколько сигналов равной, но меньшей мощности, распределяют сигналы пользователям. Оптический сетевой блок (ONU) завершает PON в доме клиента. ONU обычно связывается с оптическим сетевым терминалом (ONT), который может быть отдельным блоком, который соединяет PON с телевизорами, телефонами, компьютерами или беспроводным маршрутизатором. ONU/ONT может быть одним устройством.
В основном методе работы для нисходящего распространения на одной длине волны света от OLT к ONU/ONT все клиенты получают одни и те же данные. ONU распознает данные, предназначенные для каждого пользователя. Для восходящего потока от ONU к OLT используется метод мультиплексирования с временным разделением (TDM), когда каждому пользователю назначается временной интервал на разной длине волны света.. При таком расположении делители действуют как сумматоры мощности. Передачи в восходящем направлении, называемые пакетными режимами, происходят случайным образом, поскольку пользователю необходимо отправить данные. Система назначает слот по мере необходимости. Поскольку в методе TDM участвуют несколько пользователей за одну передачу, скорость передачи данных в восходящем направлении всегда ниже, чем в нисходящем.
GPON
За прошедшие годы были разработаны различные стандарты PON. В конце 1990-х Международный союз электросвязи (ITU) создал стандарт APON, в котором для передачи пакетов на большие расстояния использовался асинхронный режим передачи (ATM). Поскольку ATM больше не используется, была создана более новая версия, получившая название широкополосной PON или BPON. Обозначенный как ITU-T G.983, этот стандарт обеспечивает скорость передачи 622 Мбит/с в нисходящем направлении и 155 Мбит/с в восходящем направлении.
Хотя BPON все еще может использоваться в некоторых системах, большинство современных сетей используют GPON, или Gigabit PON. Стандарт ITU-T — G.984. Он обеспечивает скорость передачи 2,488 Гбит/с в нисходящем и 1,244 Гбит/с в восходящем.
GPON использует оптическое мультиплексирование с разделением по длине волны (WDM), поэтому одно волокно может использоваться как для нисходящего, так и для восходящего потока данных. Лазер на длине волны (λ) 1490 нм передает данные ниже по потоку. Данные восходящего потока передаются на длине волны 1310 нм. Если ТВ распространяется, используется длина волны 1550 нм.
Хотя каждый ONU получает полную скорость нисходящего потока 2,488 Гбит/с, GPON использует формат множественного доступа с временным разделением (TDMA) для распределения конкретный временной интервал для каждого пользователя. Это делит полосу пропускания, так что каждый пользователь получает долю, например 100 Мбит/с, в зависимости от того, как поставщик услуг выделяет ее.
Скорость восходящего потока меньше максимальной, поскольку она используется совместно с другими ONU в схема TDMA. OLT определяет расстояние и время задержки каждого абонента. Затем программное обеспечение предоставляет способ выделять временные интервалы для восходящих данных для каждого пользователя.
Типичное разделение одного волокна составляет 1:32 или 1:64. Это означает, что каждое волокно может обслуживать до 32 или 64 абонентов. В некоторых системах возможны коэффициенты разделения до 1: 128.
Что касается формата данных, пакеты GPON могут обрабатывать пакеты ATM напрямую. Напомним, что ATM упаковывает все в 53-байтовые пакеты, по 48 для данных и 5 для служебных данных. GPON также использует общий метод инкапсуляции для передачи других протоколов. Он может инкапсулировать Ethernet, IP, TCP, UDP, T1/E1, видео, VoIP или другие протоколы, как того требует передача данных. Минимальный размер пакета составляет 53 байта, а максимальный — 1518. Шифрование AES используется только в нисходящем направлении.
Последняя версия GPON — это 10-гигабитная версия под названием XGPON или 10G-PON. По мере роста спроса на видео и дополнительные (OTT) ТВ-услуги возрастает потребность в повышении скорости передачи данных для обработки больших объемов данных видео высокой четкости. XGPON служит этой цели. Стандарт ITU — G.987.
Максимальная скорость XGPON составляет 10 Гбит/с (9.95328) в нисходящем направлении и 2,5 Гбит/с (2.48832) в восходящем направлении.. Используются разные длины волн WDM: 1577 нм в нисходящем направлении и 1270 нм в восходящем направлении. Это позволяет службе 10 Гбит/с сосуществовать на одном оптоволокне со стандартным GPON. Оптическое разделение составляет 1: 128, а форматирование данных такое же, как и в GPON. Максимальная дальность остается 20 км. XGPON еще не получил широкого распространения, но обеспечивает отличный способ обновления для поставщиков услуг и клиентов.
Большинство PON настроены таким образом. Количество разделителей и уровней разделения зависит от поставщика и системы. Коэффициенты разделения обычно составляют 1:32 или 1:64, но могут быть и выше.
EPON
Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) разработал еще один новый стандарт PON. EPON 802.3ah, основанный на стандарте Ethernet 802.3, определяет аналогичную пассивную сеть с дальностью действия до 20 км. Он использует WDM с теми же оптическими частотами, что и GPON и TDMA. Скорость передачи необработанных данных составляет 1,25 Гбит/с как в нисходящем, так и в восходящем направлениях. Иногда вы слышите, что сеть называется Gigabit Ethernet PON или GEPON.
EPON полностью совместим с другими стандартами Ethernet, поэтому при подключении к сетям на базе Ethernet на обоих концах не требуется преобразование или инкапсуляция. . Тот же кадр Ethernet используется с полезной нагрузкой до 1518 байт. EPON не использует метод доступа CSMA/CD, используемый в других версиях Ethernet. Поскольку Ethernet является основной сетевой технологией, используемой в локальных сетях (LAN), а теперь и в городских сетях (MAN), преобразование протокола не требуется.
Существует также 10-Гбит/ s Версия Ethernet, обозначенная как 802.3av. Фактическая скорость линии составляет 10,3125 Гбит/с. Основной режим — 10 Гбит/с в восходящем и нисходящем направлениях. Вариант использует 10 Гбит/с в нисходящем направлении и 1 Гбит/с в восходящем направлении. В версиях со скоростью 10 Гбит/с используются разные длины оптических волн в оптоволокне: от 1575 до 1580 нм в нисходящем направлении и от 1260 до 1280 нм в восходящем направлении, поэтому систему со скоростью 10 Гбит/с можно мультиплексировать по длине волны в том же волокне, что и в стандартном 1-Гбит/с системы.
Резюме
Телекоммуникационные компании используют PON для предоставления услуг Triple-Play, включая телевидение, VoIP-телефонию и Интернет-услуги для подписчики. Преимущество заключается в гораздо более высоких скоростях передачи данных, которые необходимы для распространения видео и других интернет-услуг. Низкая стоимость пассивных компонентов означает более простые системы с меньшим количеством компонентов, которые выходят из строя или требуют обслуживания. Основным недостатком является более короткая дальность действия, обычно не более 20 км или 12 миль. Популярность сетей PON растет по мере роста спроса на более быстрые интернет-услуги и увеличение количества видео. GPON — самый популярный в США, такой как система Verizon Foist. Системы EPON более распространены в Азии и Европе.
Загрузите эту статью в формате .PDF
1. Френзель, Луис, Принципы систем электронных коммуникаций , McGraw Hill, 2008. Ссылки
2. Липпи, Николас, GPON vs. Gigabit Ethernet в сети кампуса , февраль 2012 г.
3. Тротс, Джо, Обзор GPON в сети доступа , презентация для Ericsson, ноябрь 2008 г.
Заголовок
Большинство PON настроены таким образом. Количество разделителей и уровней разделения зависит от поставщика и системы. Коэффициенты разделения обычно составляют 1:32 или 1:64, но могут быть и выше.
Определение PON (пассивной оптической сети)
Означает «пассивную оптическую сеть». PON — это телекоммуникационная сеть, которая передает данные по оптоволоконным линиям. Он «пассивен», поскольку использует разветвители без питания для маршрутизации данных, отправляемых из центрального пункта в несколько пунктов назначения.
PON используются интернет-провайдерами и провайдерами в качестве экономичного способа предоставления доступа в Интернет для клиентов. . Поскольку PON является системой точка-множество точек (P2MP), она обеспечивает более эффективный способ передачи данных, чем сеть точка-точка. Основная линия передачи может быть разделена на 32 отдельные линии, что требует гораздо меньше инфраструктуры, чем построение прямых линий до каждого пункта назначения.
Центральное расположение PON также называется терминалом оптической линии (OLT). , а отдельные пункты назначения называются оптическими сетевыми блоками (ONU). Линии, оканчивающиеся за пределами зданий, называются «волокно до района» (FTTH) или волокно до обочины (FTTC). Линии, которые простираются до зданий, называются «волокно до здания» (FTTB) или «волокно до дома» (FTTH).
В то время как все PON используют оптические кабели и не имеют электропитания. сплиттеров существует несколько разных исполнений. Ниже приведен список различных типов PON.
- APON — ранняя реализация (с середины 1990-х годов), использующая асинхронный режим передачи (ATM) для передачи данных
- BPON — первая «широкополосная» PON, которая поддерживает скорость передачи данных 622 Мбит/с, такую же скорость, как линия OC-12 (STM-4).
- GPON — a » PON с поддержкой гигабит «, который поддерживает нисходящий поток 2,488 Гбит/с и восходящий поток 1,244 Гбит/с; также называется стандартом ITU G.984.
- EPON — наиболее популярная реализация PON; передает данные в виде кадров Ethernet со скоростью до 10 Гбит/с в нисходящем и восходящем направлениях; также известный как GEPON или стандарт IEEE 802.3
