Ściągnij ten artykuł w formacie .PDF
EPON i GPON są popularnymi wersjami pasywnych sieci optycznych (PON). Te krótkodystansowe sieci światłowodowe są używane do dostępu do Internetu, przesyłania głosu przez protokół internetowy (VoIP) i dostarczania telewizji cyfrowej w obszarach miejskich. Inne zastosowania obejmują połączenia typu backhaul dla stacji bazowych telefonii komórkowej, hotspotów Wi-Fi, a nawet rozproszonych systemów antenowych (DAS). Podstawowe różnice między nimi leżą w protokołach używanych do downstream i upstream communications.
Passive Optical Networks
Passive Optical Networks
A PON jest siecią światłowodową, która wykorzystuje tylko włókna i pasywne elementy, takie jak rozgałęźniki i sumatory, a nie aktywne elementy, takie jak wzmacniacze, repeatery, lub kształtowania obwodów. Takie sieci kosztują znacznie mniej niż te wykorzystujące elementy aktywne. Główną wadą jest krótszy zasięg ograniczony siłą sygnału. Podczas gdy aktywna sieć optyczna (AON) może pokryć zasięg do około 100 km (62 mil), PON jest zwykle ograniczona do światłowodów o długości do 20 km (12 mil). PON są również nazywane światłowodami do domu (FTTH) networks.
Termin FTTx jest używany do określenia, jak daleko bieg włókien jest. W FTTH, x jest dla domu. Możesz również zobaczyć to nazywa FTTP lub włókna do pomieszczeń. Inną odmianą jest FTTB dla włókien do budynku. Te trzy wersje określają systemy, w których światłowód biegnie przez całą drogę od dostawcy usług do klienta. W innych formach, włókno nie jest uruchomiony całą drogę do klienta. Zamiast tego, jest on prowadzony do węzła przejściowego w sąsiedztwie. To się nazywa FTTN dla światłowodu do węzła. Inną odmianą jest FTTC, czyli fiber to the curb. Tutaj również światłowód nie biegnie aż do domu. Sieci FTTC i FTTN mogą wykorzystywać nieekranowaną skrętkę (UTP) miedzianą linię telefoniczną klienta w celu rozszerzenia usług po niższych kosztach. Na przykład, szybka linia ADSL przenosi dane światłowodowe do urządzeń klienta.
Typowy układ PON to sieć typu punkt-punkt (P2MP), w której centralny terminal linii optycznej (OLT) w obiekcie dostawcy usług dystrybuuje usługi telewizyjne lub internetowe do 16 do 128 klientów na linię światłowodową (patrz rysunek). Rozgałęźniki optyczne, pasywne urządzenia optyczne, które dzielą pojedynczy sygnał optyczny na wiele jednakowych sygnałów o niższej mocy, rozdzielają sygnały do użytkowników. Urządzenie sieci optycznej (ONU) kończy PON w domu klienta. ONU zazwyczaj komunikuje się z optycznym terminalem sieciowym (ONT), który może być oddzielnym urządzeniem łączącym PON z odbiornikami telewizyjnymi, telefonami, komputerami lub routerem bezprzewodowym. ONU/ONT może być jednym urządzeniem.
W podstawowej metodzie działania dla dystrybucji downstream na jednej długości fali światła od OLT do ONU/ONT, wszyscy klienci otrzymują te same dane. ONU rozpoznaje dane skierowane do każdego użytkownika. Dla upstream od ONU do OLT, technika multipleksu z podziałem czasu (TDM) jest używana, gdzie każdy użytkownik ma przypisaną szczelinę czasową na innej długości fali światła. W tym układzie, splittery działają jako sumatory mocy. Transmisje w górę strumienia, zwane operacjami burst-mode, występują losowo, gdy użytkownik musi wysłać dane. System przydziela szczelinę w zależności od potrzeb. Ponieważ metoda TDM obejmuje wielu użytkowników w pojedynczej transmisji, szybkość danych w górę strumienia jest zawsze wolniejsza niż szybkość w dół strumienia.
GPON
Na przestrzeni lat opracowano różne standardy PON. W późnych latach 90-tych, Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny (ITU) stworzył standard APON, który wykorzystywał Asynchronous Transfer Mode (ATM) do długodystansowej transmisji pakietów. Ponieważ ATM nie jest już wykorzystywany, stworzono nowszą wersję o nazwie szerokopasmowy PON, czyli BPON. Oznaczony jako ITU-T G.983, standard ten przewidział dla 622 Mbit/s downstream i 155 Mbit/s upstream.
While BPON może być nadal używany w niektórych systemach, większość obecnych sieci używać GPON, lub Gigabit PON. Standardem ITU-T jest G.984. Dostarcza 2.488 Gbits/s downstream i 1.244 Gbits/s upstream.
GPON używa optycznego multipleksowania podziału długości fali (WDM), więc pojedynczy światłowód może być używany zarówno dla danych downstream i upstream. Laser o długości fali (λ) 1490 nm transmituje dane downstream. Dane w górę strumienia są transmitowane na fali o długości 1310 nm. Jeśli telewizja jest dystrybuowana, długość fali 1550 nm jest używany.
Chociaż każdy ONU dostaje pełną szybkość downstream 2,488 Gbits / s, GPON wykorzystuje format wielokrotnego dostępu z podziałem czasu (TDMA), aby przydzielić określoną szczelinę czasową dla każdego użytkownika. To dzieli pasmo tak, że każdy użytkownik dostaje ułamek np. 100 Mbit/s w zależności od tego, jak dostawca usługi alokuje go.
Upstream szybkość jest mniejsza niż maksymalna, ponieważ jest dzielona z innymi ONU w schemacie TDMA. OLT określa odległość i opóźnienie czasowe dla każdego abonenta. Następnie oprogramowanie zapewnia sposób alokacji timeslots do danych upstream dla każdego użytkownika.
Typowy podział pojedynczego włókna to 1:32 lub 1:64. Oznacza to, że każdy światłowód może służyć do 32 lub 64 abonentów. Stosunek podziału do 1:128 są możliwe w niektórych systemach.
Jeśli chodzi o format danych, pakiety GPON może obsługiwać pakiety ATM bezpośrednio. Przypomnijmy, że ATM pakuje wszystko w 53-bajtowe pakiety z 48 na dane i 5 na koszty ogólne. GPON używa również ogólnej metody enkapsulacji do przenoszenia innych protokołów. Może enkapsulować Ethernet, IP, TCP, UDP, T1/E1, video, VoIP lub inne protokoły, które są wymagane przez transmisję danych. Minimalny rozmiar pakietu to 53 bajty, a maksymalny to 1518. Szyfrowanie AES jest stosowane tylko w kierunku downstream.
Najnowszą wersją GPON jest wersja 10-Gigabitowa zwana XGPON, lub 10G-PON. Wraz ze wzrostem zapotrzebowania na usługi wideo i telewizji over the top (OTT), istnieje coraz większa potrzeba zwiększenia szybkości linii, aby obsłużyć ogromne dane wideo o wysokiej rozdzielczości. XGPON służy temu celowi. Standard ITU to G.987.
Maksymalna szybkość XGPON to 10 Gbit/s (9,95328) w dół i 2,5 Gbit/s (2,48832) w górę. Używane są różne długości fal WDM, 1577 nm downstream i 1270 nm upstream. Pozwala to na współistnienie usługi 10-Gbit/s na tym samym włóknie światłowodowym ze standardowym GPON. Podział optyczny wynosi 1:128, a formatowanie danych jest takie samo jak w przypadku GPON. Maksymalny zasięg to nadal 20 km. XGPON nie jest jeszcze szeroko wdrożony, ale zapewnia doskonałą ścieżkę aktualizacji dla dostawców usług i klientów.
Większość sieci PON jest skonfigurowana w ten sposób. Liczba rozgałęźników i poziomów podziału zależy od producenta i systemu. Stosunek podziału wynosi zazwyczaj 1:32 lub 1:64, ale może być wyższy.
EPON
Instytut Inżynierów Elektryków i Elektroników (IEEE) opracował kolejny nowszy standard PON. Oparty na standardzie Ethernet 802.3, EPON 802.3ah określa podobną sieć pasywną o zasięgu do 20 km. Wykorzystuje on WDM o tych samych częstotliwościach optycznych co GPON i TDMA. Surowa szybkość danych linii wynosi 1,25 Gbits/s zarówno w kierunku downstream i upstream. Czasami można usłyszeć sieć określana jako Gigabit Ethernet PON lub GEPON.
EPON jest w pełni kompatybilny z innymi standardami Ethernet, więc nie ma konwersji lub enkapsulacji jest konieczne przy podłączaniu do sieci opartych na Ethernet na obu końcach. Ta sama ramka Ethernet jest używana z ładunkiem do 1518 bajtów. EPON nie używa metody dostępu CSMA/CD używanej w innych wersjach Ethernetu. Ponieważ Ethernet jest podstawową technologią sieciową stosowaną w sieciach lokalnych (LAN), a obecnie w sieciach metropolitalnych (MAN), nie jest potrzebna konwersja protokołu.
Istnieje również wersja Ethernet 10-Gbit/s oznaczona 802.3av. Rzeczywista szybkość linii wynosi 10.3125 Gbits/s. Podstawowym trybem jest 10 Gbits/s upstream, jak również downstream. Odmiana używa 10 Gbit/s downstream i 1 Gbit/s upstream. Wersje 10-Gbit/s używać różnych długości fali optycznej na włóknie, 1575 do 1580 nm downstream i 1260 do 1280 nm upstream tak 10-Gbit/s system może być długość fali multipleksowane na tym samym włóknie jako standard 1-Gbit/s system.
Summary
Przedsiębiorstwa telekomunikacyjne używają PON do świadczenia usług triple-play w tym TV, telefon VoIP, i usługi internetowe do abonentów. Korzyścią jest znacznie wyższa szybkość transmisji danych, które są niezbędne do dystrybucji wideo i innych usług internetowych. Niski koszt komponentów pasywnych oznacza prostsze systemy z mniejszą liczbą elementów, które ulegają awarii lub wymagają konserwacji. Podstawową wadą jest mniejszy zasięg, zwykle nie większy niż 20 km lub 12 mil. PON-y zyskują na popularności wraz z rosnącym zapotrzebowaniem na szybsze usługi internetowe i większą ilość materiałów wideo. GPON jest najbardziej popularny w Stanach Zjednoczonych, np. system Foist firmy Verizon. Systemy EPON są bardziej rozpowszechnione w Azji i Europie.
Ściągnij ten artykuł w formacie .PDF
1. Frenzel, Louis, Principles of Electronic Communications Systems, McGraw Hill, 2008.References
2. Lippi’s, Nicholas, GPON vs. Gigabit Ethernet in Campus Networking, luty 2012.
3. Trots, Joe, An Overview of GPON in the Access Network, prezentacja dla Ericsson, listopad 2008.
Caption
Większość PON-ów jest skonfigurowana w ten sposób. Liczba rozgałęźników i poziomów rozgałęzienia zależy od dostawcy i systemu. Współczynniki podziału to zazwyczaj 1:32 lub 1:64, ale mogą być wyższe.
.