GPON vs EPON: jaką technologię pasywnej sieci optycznej należy wdrożyć?

GPON (ITU-T G.984) zapewnia pobieranie danych z szybkością 2,5 Gb/s,-wbudowaną funkcję QoS i współczynniki podziału do 1:128 -. Dominuje przy dużych wdrożeniach FTTH w Ameryce Północnej i Europie. EPON (IEEE 802.3ah) obsługuje symetryczną przepustowość 1 Gb/s w natywnych ramkach Ethernet, kosztuje mniej na port i można go podłączyć bezpośrednio do istniejącej infrastruktury LAN -, którą jest liderem w Azji Wschodniej i sieciach kampusowych przedsiębiorstw. Właściwy wybór zależy od gęstości abonentów, potrzeb w zakresie przepustowości łącza wychodzącego i tego, jak wygląda już Twoja sieć szkieletowa.

 

Różnica w protokole w prostych słowach

Zarówno GPON, jak i EPON wykorzystują pasywne rozgałęźniki optyczne do rozdzielania jednego światłowodu do wielu punktów końcowych. Podział następuje w ten sam sposób. Zmienia się sposób, w jaki poszczególne technologie pakują dane w światłowodzie.

 

GPON wykorzystuje ramkę GEM (metoda enkapsulacji GPON) zdefiniowaną przez ITU-T G.984. GEM dzieli pakiety o zmiennej-długości na kontenery-o stałym rozmiarze, dzięki czemu OLT może mieszać ruch głosowy, wideo i dane w jednym strumieniu i przydzielać przepustowość dla poszczególnych klas usług. EPON wykorzystuje standardowe ramki Ethernet od końca do końca, zarządzane przez IEEE 802.3ah i protokół MPCP (Multi-Point Control Protocol) do planowania przesyłania danych. Jeśli Twoja sieć szkieletowa obsługuje już Ethernet, - większość korporacyjnych sieci LAN tak robi, - EPON całkowicie pozwala uniknąć dodatkowego etapu enkapsulacji.

 

Ta różnica w strukturze wpływa na każdą praktyczną lukę między nimi: wydajność przepustowości, możliwość QoS, koszt sprzętu i ścieżkę aktualizacji.

 

Przepustowość: gdzie wygrywa każdy standard

GPON zapewnia prędkość pobierania 2,488 Gb/s i wysyłania 1,244 Gb/s. EPON zapewnia 1,25 Gb/s w każdym kierunku (około 1 Gb/s efektywne po kodowaniu 8b/10b). Jeśli chodzi o surową prędkość pobierania, GPON wygrywa dwukrotnie.

 

Jednak sama prędkość ma mniejsze znaczenie niż wykorzystanie przepustowości. Ramkowanie GEM pakuje ruch w stopniu przekraczającym 90%, ponieważ nie obsługuje krótkich pakietów. EPON musi wysyłać ramki Ethernet o długości co najmniej 64-bajtów, nawet jeśli ładunki są mniejsze, - jak pakiety VoIP -, co marnuje przepustowość łączy domowych o dużej gęstości, obsługujących setki abonentów na port OLT. W przypadku podziału w stosunku 1:64 i dużego ruchu głosowego tę różnicę w wydajności można zmierzyć.

 

Zaletą EPON jest symetria. Kopie zapasowe w chmurze, kamery monitorujące IP i hostowane aplikacje generują duży ruch wychodzący. Asymetryczna konstrukcja GPON może stanowić wąskie gardło w przypadku tych obciążeń. Jeśli Twoje wdrożenie wysyła tyle samo danych w górę i w dół, EPON usuwa to ograniczenie bez obejścia.

Kiedy więc usiądziesz i określisz specyfikację nowej sieci dostępowej, sama przepustowość szybko zawęża pole. Operator FTTH w budynkach mieszkalnych dostarczający wideo-na-żądanie, telewizję IPTV na żywo i internet do 300+ domów za pośrednictwem jednego portu OLT potrzebuje zapasu transmisji danych o przepustowości 2,5 Gb/s - GPON, który jest naturalnym rozwiązaniem. Nawet przy podziale na 1:64 każdy abonent nadal ma dostęp do znaczącej części przepustowości w godzinach wieczornych, kiedy wszyscy przesyłają strumieniowo jednocześnie. W takich warunkach pułap 1 Gb/s EPON staje się ciasny, zwłaszcza jeśli uwzględni się narzut związany z kodowaniem i straty związane z wypełnianiem w przypadku krótkiego-ruchu pakietowego.

 

Zmień scenariusz na kampus korporacyjny wyposażony w scentralizowaną pamięć masową w chmurze, system nadzoru IP z 200-kamerami i centralę VoIP PBX. Ruch w górę rzeki dorównuje lub przewyższa ruch w dół. Ograniczenie GPON dla przesyłu danych wynoszącego 1,244 Gb/s staje się czynnikiem ograniczającym, a nie jego duże ograniczenie dla odbiorców końcowych. Symetryczna przepustowość 1 Gb/s EPON zapewnia stałą wydajność w obu kierunkach bez konieczności stosowania obejść kształtowania ruchu na OLT, aby zapobiec zatorom nadawczym. Natywna ramka-Ethernet oznacza także mniej etapów konwersji protokołu między warstwą dostępową a głównym przełącznikiem kampusu – o jedną rzecz mniej do rozwiązania o 2 w nocy

 

 

Zarządzanie QoS i ruchem

GPON wbudowuje QoS w protokół. Trzy kanały zarządzania - wbudowane OAM, PLOAM i OMCI - natywnie obsługują szyfrowanie, monitorowanie błędów, alokację przepustowości i zdalne udostępnianie ONT. Dedykowane T-CONT (kontenery transmisyjne) mogą zagwarantować minimalną przepustowość dla głosu, dynamicznie dzieląc się pozostałą przepustowością między użytkownikami danych. Dla dostawców usług internetowych łączących łącza szerokopasmowe, IPTV i VoIP ma to - ogromne znaczenie.

EPON nie ma wbudowanej-QoS. Priorytet ruchu wymuszasz za pomocą tagów VLAN 802.1Q, oznaczeń DiffServ lub rozszerzeń-specyficznych dostawców. Działa, ale dodaje warstwy konfiguracyjne i czasami wymaga droższego sprzętu przełączającego OLT do utrzymywania spójnych umów SLA dla bazy abonentów o mieszanym-ruchu. W przypadku usług transmisji danych - Internetu-tylko sieci Ethernet w budynkach mieszkalnych lub korporacyjnych - taki dodatkowy koszt rzadko jest uzasadniony, a prostota EPON wygrywa. Wiele wdrożeń EPON w przedsiębiorstwach obsługuje QoS całkowicie na routerze brzegowym warstwy 3, całkowicie pomijając warstwę PON.

 

Jeśli Twój model biznesowy opiera się na dostarczaniu trzech lub więcej typów usług za pośrednictwem jednego światłowodu, - łącza szerokopasmowego, telewizji liniowej i głosu, będącego klasyczną kombinacją, architektura T-CONT firmy - GPON zyskuje na swojej złożoności. Każdej klasie usług przypisujesz własny kontener z gwarantowaną dolną granicą przepustowości, a silnik DBA (Dynamic Bandwidth Allocation) redystrybuuje niewykorzystaną pojemność w czasie rzeczywistym. Oznacza to, że abonent pobierający duży plik nie pogarsza strumienia wideo sąsiada w połowie-klatki, nawet jeśli załadowany jest podział. Próba osiągnięcia tej samej izolacji w EPON wymaga ułożenia zewnętrznych zasad QoS na OLT i potencjalnie na każdym przełączniku pośrednim, co zwiększa zarówno nakłady kapitałowe, jak i powierzchnię konfiguracyjną, którą należy utrzymać.

 

Z drugiej strony wiele sieci zapewnia pojedynczą usługę - dostępu do Internetu - i nie ma potrzeby zapewniania przepustowości na-przepływ w warstwie PON. Do tego segmentu zaliczają się projekty miejskich łączy szerokopasmowych, rozszerzenia sieci Ethernet na kampusach i przemysłowe łącza szkieletowe IoT. W przypadku tych wdrożeń brak wbudowanej-QoS EPON nie jest wadą; usunięto nieistotną złożoność. Im prostszy stos protokołów, tym mniej trybów awarii podczas rozwiązywania problemów i tym mniejsze inwestycje w szkolenie zespołu operacyjnego.

 

 

Współczynnik podziału, zasięg i co tak naprawdę je ogranicza

GPON obsługuje podziały do ​​1:128; 1:32 i 1:64 to standardowe konfiguracje produkcyjne. EPON działa zazwyczaj od 1:16 do 1:32. Obie technologie osiągają zasięg około 20 km pomiędzy OLT a najdalszym ONT przy normalnych współczynnikach podziału. Nieco wyższy budżet mocy optycznej GPON zapewnia lepszą marżę przy dużych podziałach i dłuższych seriach.

 

Normy mówią o suficie. Pole mówi Ci, co faktycznie otrzymujesz. Rzeczywista wydajność podziału zależy od typu światłowodu (G.652D vs G.657A), jakości polskiego złącza (APC vs UPC), tłumienności wtrąceniowej rozdzielacza oraz tego, czy ekipa instalacyjna wyczyściła każdą powierzchnię złącza przed zamknięciem obudowy. Podział GPON w skali 1:64 na papierze zamienia się w sporadyczne błędy na 18 km, jeśli masz dwa zabrudzone złącza SC/APC i gdzieś na trasie włókno jest zagięte poniżej minimalnego promienia.

 

Zanim zdecydujesz się na współczynnik podziału, zmierz rzeczywisty budżet mocy optycznej za pomocą skalibrowanego miernika mocy na drugim końcu. Sprawdź, czy TwojeTerminal GPON ONUczułość odbiornika ma co najmniej 2–3 dB marginesu powyżej wartości zapewnianej przez łącze po wszystkich stratach w rozdzielaczu, złączu i kablu. Margines ten uwzględnia starzenie się komponentów, przyszłe spawy i sezonowe wahania temperatury, które zmieniają tłumienie włókien.

 

W gęstej miejskiej sieci FTTH, gdzie najdalszy abonent znajduje się w promieniu 5 km od centrali, zarówno GPON, jak i EPON działają komfortowo przy czasie 1:32. Budżet mocy optycznej jest hojny, straty na złączach są wybaczalne, a Ty masz zapas na przyszłe punkty łączenia. Wybór technologii w tym scenariuszu zależy od innych czynników - przepustowości, jakości usług i kosztów -, a nie od warstwy fizycznej.

 

Pytanie dotyczące współczynnika podziału staje się bardziej interesujące w przypadku budynków podmiejskich i półwiejskich-, gdzie odległości zbliżają się do 15–20 km, a gęstość abonentów uzasadnia 1:64. Wyższy budżet mocy GPON pochłania dodatkowe straty w rozdzielaczu, ale nadal pozostawia margines na kilka zanieczyszczonych złączy lub mniej-niż-doskonałe połączenie. EPON o 1:64 na dystansie 18 km jest technicznie zgodny ze specyfikacją, ale pracujesz prawie bez marginesu - jakakolwiek degradacja w fabryce włókien (gryzonie, wyszczerbienie konstrukcyjne, wyblakłe złącze) może zepchnąć łącze poniżej progu. Jeśli planujesz korzystać z dużych rozdzieleń na duże odległości, zapas optyczny GPON nie jest opcjonalny. - Jest to różnica między siecią stabilną a siecią, która generuje przerywane alarmy przy każdej zmianie temperatury.

 

 

Zmienne kosztów rzeczywistych, a nie tylko cena OLT

Stara zasada - „EPON jest tańszy” - sprawdzała się, gdy chipsety GPON opierały się na drogich układach FPGA. Obecnie zintegrowane układy SoC GPON zlikwidowały lukę w przeliczeniu na-porty. Samo porównanie ceny jednostkowej nie pozwala na uzyskanie rzeczywistego obrazu całkowitego kosztu posiadania. Większe znaczenie mają cztery czynniki:

 

1. Koszt jednostkowy OLT i ONU:Już blisko parytetu. EPON nadal ma niewielką przewagę w przypadku małych wdrożeń poniżej 200 abonentów, w których korzyści skali GPON nie są widoczne.
2. Kompatybilność modułu:Niedopasowany transceiver powoduje klapy łączy, które powodują przetaczanie się ciężarówki. Przed zakupem sprawdź współczynnik kształtu, długość fali (1310/1490/1550 nm dla PON), kodowanie oprogramowania sprzętowego hosta i obsługę DDM. Jasnelista kontrolna wyboru transiwerazapobiega najczęstszym błędom zakupowym.
3. Wybór światłowodów i złączy:G.652D w trybie pojedynczym-do standardowych przebiegów, G.657A do trasowania w pomieszczeniach-o ciasnych zakrętach. Złącza APC dla PON (odbicie-dolnej części tylnej). Kurtka LSZH do przestrzeni wewnętrznych. Te decyzje powodują, że samo tylko niewłaściwe wypolerowanie złącza może kosztować 0,5 dB na parę współpracującą, co wystarczy, aby doprowadzić marginalne łącze do awarii.
4. Bieżące operacje:Obsługa OMCI i TR-069 firmy GPON umożliwia zdalną aktualizację oprogramowania sprzętowego, monitorowanie wydajności i izolowanie usterek bez konieczności wysyłania techników. Zarządzanie EPON oparte na SNMP-jest prostsze, ale mniej szczegółowe. W przypadku dużych baz abonentów zdalne zarządzanie GPON zmniejsza OPEX na abonenta w cyklu życia wynoszącym 5–7 lat.

•  

W przypadku małego dostawcy usług internetowych lub społecznościowej spółdzielni szerokopasmowej łączącej 100–200 obiektów za pomocą jednego OLT, niższy koszt wejścia EPON nadal ma sens finansowy. Kupujesz mniej kart OLT, liczba abonentów nie uzasadnia podziału na 1:64, a Twoja oferta usług obejmuje-tylko internet -, więc funkcje QoS i zarządzania GPON nie zapewniają wystarczających oszczędności operacyjnych, aby zrekompensować nieco wyższy koszt sprzętu. Utrzymuj prosty stos, utrzymuj napięty budżet.

 

Matematyka zmienia się, gdy zdobędziesz około 500 subskrybentów lub zaczniesz oferować usługi łączone. W tej skali zdolność GPON do obsługi podziałów 1:64 oznacza mniej portów OLT i mniej włókien zasilających, aby pokryć ten sam obszar usług. Zdalne zarządzanie OMCI i TR-069 zmniejsza liczbę przejazdów ciężarówek na abonenta rocznie - – jest to wskaźnik dominujący w przypadku OPEX w każdej sieci dostępowej. A jeśli sprzedajesz telewizję IPTV wraz z łączem szerokopasmowym, gwarancja przepustowości T-CONT pozwala uniknąć skarg i rezygnacji klientów wynikających z degradacji jakości wideo w godzinach szczytu. W ciągu 5–7-letniego cyklu życia aktywów oszczędności te sumują się znacznie powyżej początkowej różnicy w cenie sprzętu.

 

 

Regionalna rzeczywistość rynkowa

GPON dominuje w Ameryce Północnej i Europie. AT&T, Deutsche Telekom i Orange zbudowały wokół niego swoje sieci FTTH w celu zapewnienia potrójnej-dostawy i zgodności z istniejącymi inwestycjami w zakresie transportu TDM/ATM.

 

EPON liderem w Azji Wschodniej. NTT, KT i China Telecom przeprowadziły masową budowę FTTH, korzystając z taniego-krzemu EPON od krajowych producentów chipów. Dominacja Ethernetu w azjatyckich sieciach korporacyjnych wzmocniła ten wybór. Jeśli pozyskujesz sprzęt do wdrożenia w Azji Południowo-Wschodniej, znajdziesz głębszy łańcuch dostaw EPON z krótszymi czasami realizacji w przypadku zapasów ONU. Jeśli budujesz w Ameryce lub Europie, ekosystemy dostawców GPON są bardziej dojrzałe, a dokumentacja testów współdziałania jest łatwiejsza do uzyskania.

 

Rynki wschodzące w Afryce i Ameryce Południowej coraz częściej wdrażają GPON dla FTTH od podstaw, ponieważ wyższy współczynnik podziału obsługuje większą liczbę abonentów na OLT -, co jest zdecydowaną zaletą, gdy wykopy światłowodowe są największą pojedynczą pozycją w budżecie. Niektórzy operatorzy w tych regionach wdrażają sprzęt XPON ONU z dwoma-trybami, aby zachować dostępność opcji podczas początkowego wdrażania i przełączać się między trybami GPON i EPON w zależności od tego, który dostawca OLT wygra przetarg w danym okręgu.

 

 

Aktualizacja do 10G bez przebudowy

Obydwa standardy mają 10-gigabitowych następców, które współistnieją ze starszym sprzętem podłączonym do tego samego światłowodu poprzez nakładanie długości fali – nie jest wymagana modernizacja wózka widłowego.

GPON ewoluuje do XG-PON (10G w dół / 2,5G w górę) i XGS-PON (10G symetryczny, ITU-T G.9807.1). EPON przechodzi na 10G-EPON (IEEE 802.3av) zarówno w trybie asymetrycznym, jak i symetrycznym. Każda ścieżka umożliwia migrację abonentów pojedynczo, stopniowo zastępując ONT, przy jednoczesnym zachowaniu połączenia istniejących użytkowników. Krytycznym krokiem planowania jest potwierdzenie, że istniejące rozgałęźniki, panele krosowe i światłowód ODN - i łącze światłowodowe - spełniają mniejszy budżet optyczny wymagany przez sygnalizację 10G. Jeśli Twoje obecne łącze GPON działa z marginesem tylko 1 dB, nakładka 10G na tym samym podziale nie zostanie zamknięta.

 

Elementem, który faktycznie zmienia się podczas aktualizacji 10G, jest moduł optyczny zarówno w OLT, jak i ONT. Urządzenia z dwoma-trybami, takie jakTransceiver w patyczku XPON ONUobsługuje GPON i EPON w jednym SFP, co upraszcza inwentaryzację dla operatorów prowadzących sieci mieszane lub w trakcie-migracji.

 

 

Dlaczego to porównanie wynika z doświadczenia wdrożeniowego

To nie jest-streszczenie dokumentu dotyczącego standardów. FB-LINK produkuje optyczny sprzęt sieciowy od 2012 roku, zatrudniając ponad 300 inżynierów i mając zakład produkcyjny w pomieszczeniach czystych o powierzchni 1600 m² w Shenzhen. Linia produktów obejmuje pełny łańcuch dostępu FTTx:Obudowa GPON OLTz 8 i 16 portami PON, terminalami GPON i EPON ONU w modelach zintegrowanych-1GE poprzez WiFi, moduły ONU XPON z dwoma-trybami oraz optyczne transceivery i łączące je kable krosowe. Produkty posiadają certyfikaty CE, RoHS, ISO 9001 i ISO 14001 oraz posiadają regionalne punkty serwisowe w Azji Południowo-Wschodniej i Afryce.

 

 

Często zadawane pytania