Descărcați acest articol în format .PDF
EPON și GPON sunt versiuni populare ale rețelelor optice pasive (PON). Aceste rețele de cablu de fibră optică cu rază scurtă de acțiune sunt utilizate pentru accesul la internet, vocea prin protocolul internet (VoIP) și livrarea de televiziune digitală în zonele metropolitane. Alte utilizări includ conexiuni backhaul pentru stații de bază celulare, hotspoturi Wi-Fi și chiar sisteme de antene distribuite (DAS). Principalele diferențe dintre ele constau în protocoalele utilizate pentru comunicațiile în aval și în amonte.
Rețele optice pasive
O rețea PON este o rețea de fibră optică care utilizează numai fibră optică și componente pasive, cum ar fi divizoare și combinatoare, mai degrabă decât componente active, cum ar fi amplificatoare, repetoare sau circuite de modelare. Astfel de rețele costă semnificativ mai puțin decât cele care utilizează componente active. Principalul dezavantaj este o rază de acoperire mai scurtă, limitată de puterea semnalului. În timp ce o rețea optică activă (AON) poate acoperi o rază de aproximativ 100 km (62 de mile), o rețea PON este de obicei limitată la cabluri de fibră optică de până la 20 km (12 mile). De asemenea, rețelele PON sunt denumite și rețele de fibră optică până la domiciliu (FTTH).
Termenul FTTx este utilizat pentru a preciza distanța pe care o parcurge o linie de fibră optică. În FTTH, x este pentru casă. De asemenea, îl puteți vedea numit FTTP sau fiber to the premises. O altă variantă este FTTB pentru fiber to the building (fibră până la clădire). Aceste trei versiuni definesc sistemele în care fibra merge de la furnizorul de servicii până la client. În alte forme, fibra nu este parcursă până la client. În schimb, aceasta ajunge la un nod intermediar din vecinătate. Acest sistem se numește FTTN (fiber to the node). O altă variantă este FTTC, sau fibra până la bordură. Și în acest caz, fibra nu ajunge până la casă. Rețelele FTTC și FTTN pot utiliza linia telefonică de cupru cu perechi torsadate neecranate (UTP) a unui client pentru a extinde serviciile la un cost mai mic. De exemplu, o linie ADSL rapidă transportă datele prin fibră optică până la dispozitivele clientului.
Dispoziția tipică PON este o rețea punct-la-multipunct (P2MP), în care un terminal de linie optică (OLT) central, aflat la instalația furnizorului de servicii, distribuie servicii de televiziune sau de internet la un număr de 16 până la 128 de clienți pe linie de fibră optică (a se vedea figura). Divizoarele optice, dispozitive optice pasive care împart un singur semnal optic în mai multe semnale egale, dar de putere mai mică, distribuie semnalele către utilizatori. O unitate de rețea optică (ONU) termină PON la domiciliul clientului. ONU comunică, de obicei, cu un terminal de rețea optică (ONT), care poate fi o cutie separată care conectează PON la televizoare, telefoane, computere sau la un router fără fir. ONU/ONT poate fi un singur dispozitiv.
În metoda de funcționare de bază pentru distribuția în aval pe o lungime de undă de lumină de la OLT la ONU/ONT, toți clienții primesc aceleași date. ONU recunoaște datele direcționate către fiecare utilizator. Pentru distribuția în amonte de la ONU la OLT, se utilizează o tehnică de multiplexare prin diviziune în timp (TDM) în care fiecărui utilizator i se atribuie un interval de timp pe o lungime de undă de lumină diferită. Cu acest aranjament, divizoarele acționează ca combinatoare de putere. Transmisiunile în amonte, numite operațiuni în modul rafală, au loc în mod aleatoriu, pe măsură ce un utilizator trebuie să trimită date. Sistemul atribuie un slot în funcție de necesități. Deoarece metoda TDM implică mai mulți utilizatori la o singură transmisie, rata de date în amonte este întotdeauna mai mică decât rata în aval.
GPON
De-a lungul anilor, au fost dezvoltate diverse standarde PON. La sfârșitul anilor 1990, Uniunea Internațională a Telecomunicațiilor (ITU) a creat standardul APON, care folosea modul de transfer asincron (ATM) pentru transmiterea de pachete pe distanțe lungi. Deoarece ATM nu mai este utilizat, a fost creată o versiune mai nouă, denumită PON în bandă largă, sau BPON. Desemnat ca ITU-T G.983, acest standard prevedea 622 Mbits/s în aval și 155 Mbits/s în amonte.
În timp ce BPON poate fi încă utilizat în unele sisteme, majoritatea rețelelor actuale utilizează GPON, sau Gigabit PON. Standardul ITU-T este G.984. Acesta oferă 2,488 Gbits/s în aval și 1,244 Gbits/s în amonte.
GPON utilizează multiplexarea prin divizare în lungime de undă optică (WDM), astfel încât o singură fibră poate fi utilizată atât pentru datele în aval, cât și pentru cele în amonte. Un laser pe o lungime de undă (λ) de 1490 nm transmite datele din aval. Datele în amonte transmit pe o lungime de undă de 1310 nm. În cazul în care se distribuie televiziune, se utilizează o lungime de undă de 1550 nm.
În timp ce fiecare ONU primește întreaga rată descendentă de 2,488 Gbits/s, GPON utilizează un format de acces multiplu cu diviziune în timp (TDMA) pentru a aloca un interval de timp specific fiecărui utilizator. Acest lucru împarte lățimea de bandă astfel încât fiecare utilizator primește o fracțiune, cum ar fi 100 Mbits/s, în funcție de modul în care furnizorul de servicii o alocă.
Rata ascendentă este mai mică decât cea maximă deoarece este partajată cu alte ONU-uri într-o schemă TDMA. OLT determină distanța și întârzierea în timp a fiecărui abonat. Apoi, software-ul oferă o modalitate de alocare a sloturilor de timp pentru datele în amonte pentru fiecare utilizator.
Divizarea tipică a unei singure fibre este de 1:32 sau 1:64. Asta înseamnă că fiecare fibră poate deservi până la 32 sau 64 de abonați. Rapoarte de divizare de până la 1:128 sunt posibile în unele sisteme.
În ceea ce privește formatul datelor, pachetele GPON pot gestiona direct pachetele ATM. Reamintim că ATM împachetează totul în pachete de 53 de octeți, cu 48 pentru date și 5 pentru overhead. GPON utilizează, de asemenea, o metodă de încapsulare generică pentru a transporta alte protocoale. Acesta poate încapsula Ethernet, IP, TCP, UDP, T1/E1, video, VoIP sau alte protocoale, în funcție de cerințele transmisiei de date. Dimensiunea minimă a pachetului este de 53 de octeți, iar cea maximă este de 1518. Criptarea AES este utilizată numai în aval.
Cea mai recentă versiune a GPON este o versiune de 10-Gigabit numită XGPON sau 10G-PON. Pe măsură ce cererea de servicii video și de servicii de televiziune over the top (OTT) a crescut, există o nevoie tot mai mare de a mări ratele de linie pentru a gestiona datele masive de video de înaltă definiție. XGPON servește acestui scop. Standardul ITU este G.987.
Taxa maximă a XGPON este de 10 Gbits/s (9,95328) în aval și de 2,5 Gbits/s (2,48832) în amonte. Sunt utilizate lungimi de undă WDM diferite, 1577 nm în aval și 1270 nm în amonte. Acest lucru permite ca serviciul de 10 Gbit/s să coexiste pe aceeași fibră cu GPON standard. Împărțirea optică este de 1:128, iar formatarea datelor este aceeași ca în cazul GPON. Raza maximă de acțiune este în continuare de 20 km. XGPON nu este încă implementat pe scară largă, dar oferă o cale excelentă de upgrade pentru furnizorii de servicii și clienți.
Majoritatea PON-urilor sunt configurate astfel. Numărul de divizoare și nivelurile de divizare variază în funcție de furnizor și de sistem. Rapoartele de divizare sunt de obicei de 1:32 sau 1:64, dar pot fi mai mari.
EPON
Institutul Inginerilor Electrici și Electronici (IEEE) a dezvoltat un alt standard PON mai nou. Bazat pe standardul Ethernet 802.3, EPON 802.3ah specifică o rețea pasivă similară cu o rază de acțiune de până la 20 km. Acesta utilizează WDM cu aceleași frecvențe optice ca GPON și TDMA. Rata de date brută a liniei este de 1,25 Gbits/s atât în sens descendent, cât și în sens ascendent. Veți auzi uneori că rețeaua este denumită Gigabit Ethernet PON sau GEPON.
EPON este pe deplin compatibilă cu alte standarde Ethernet, astfel încât nu este necesară nicio conversie sau încapsulare atunci când se conectează la rețele bazate pe Ethernet la ambele capete. Se utilizează același cadru Ethernet cu o sarcină utilă de până la 1518 octeți. EPON nu utilizează metoda de acces CSMA/CD utilizată în alte versiuni de Ethernet. Deoarece Ethernet este principala tehnologie de rețea utilizată în rețelele locale (LAN) și, în prezent, în rețelele metropolitane (MAN), nu este necesară conversia protocolului.
Există, de asemenea, o versiune Ethernet de 10 Gbit/s denumită 802.3av. Rata reală a liniei este de 10,3125 Gbits/s. Modul primar este de 10 Gbits/s atât în amonte, cât și în aval. O variantă utilizează 10 Gbits/s în aval și 1 Gbit/s în amonte. Versiunile de 10 Gbit/s folosesc lungimi de undă optice diferite pe fibră, de la 1575 la 1580 nm în aval și de la 1260 la 1280 nm în amonte, astfel încât sistemul de 10 Gbit/s poate fi multiplexat în lungime de undă pe aceeași fibră ca un sistem standard de 1 Gbit/s.
Rezumat
Companii de telecomunicații folosesc PON pentru a furniza servicii triple-play, inclusiv televiziune, telefonie VoIP și servicii de internet abonaților. Beneficiul este reprezentat de debite de date mult mai mari, care sunt esențiale pentru distribuția video și alte servicii de internet. Costul redus al componentelor pasive înseamnă sisteme mai simple, cu mai puține componente care se defectează sau care necesită întreținere. Principalul dezavantaj este distanța mai mică posibilă, de obicei nu mai mult de 20 km sau 12 mile. PON-urile sunt din ce în ce mai populare, pe măsură ce crește cererea de servicii de internet mai rapide și de servicii video. GPON este cel mai popular în SUA, cum ar fi sistemul Foist de la Verizon. Sistemele EPON sunt mai răspândite în Asia și Europa.
Descărcați acest articol în format .PDF
1. Frenzel, Louis, Principles of Electronic Communications Systems, McGraw Hill, 2008.Referințe
2. Lippi’s, Nicholas, GPON vs. Gigabit Ethernet in Campus Networking, februarie 2012.
3. Trots, Joe, An Overview of GPON in the Access Network, prezentare pentru Ericsson, noiembrie 2008.
Caption
Majoritatea rețelelor PON sunt configurate astfel. Numărul de divizoare și nivelurile de divizare variază în funcție de furnizor și de sistem. Raporturile de divizare sunt de obicei de 1:32 sau 1:64, dar pot fi mai mari.
.