GPON проти EPON: яку технологію пасивної оптичної мережі вам слід розгорнути?

GPON (ITU-T G.984) дає вам 2,5 Гбіт/с у низхідній мережі, вбудований-QoS і коефіцієнт розподілу до 1:128 - він домінує у великих розгортаннях FTTH у Північній Америці та Європі. EPON (IEEE 802.3ah) працює симетрично зі швидкістю 1 Гбіт/с через рідні фрейми Ethernet, коштує дешевше за порт і підключається безпосередньо до існуючої інфраструктури локальної мережі - він лідирує в мережах Східної Азії та корпоративних кампусних мережах. Правильний вибір залежить від щільності абонентів, потреби в смузі пропускання вгорі та того, як виглядає ваш транзитний канал.

 

Різниця протоколу простими словами

GPON і EPON використовують пасивні оптичні розгалужувачі для розведення одного волокна до багатьох кінцевих точок. Розкол відбувається так само. Змінюється те, як кожна технологія пакує дані на волокно.

 

GPON використовує кадрування GEM (метод інкапсуляції GPON), визначене ITU-T G.984. GEM поділяє пакети змінної-довжини в контейнери-фіксованого розміру, тож OLT може змішувати голосовий, відео та трафік даних в одному потоці та розподіляти пропускну здатність для кожного класу обслуговування. EPON використовує стандартні фрейми Ethernet --end-, керовані IEEE 802.3ah і MPCP (Multi-Point Control Protocol) для планування вгорі. Якщо ваша базова мережа вже розмовляє через Ethernet - більшість корпоративних локальних мереж підтримують - EPON повністю уникає додаткового етапу інкапсуляції.

 

Ця різниця в кадрах визначає всі практичні розриви між ними: ефективність пропускної здатності, здатність QoS, вартість обладнання та шлях оновлення.

 

Пропускна здатність: кожен стандарт виграє

GPON забезпечує 2,488 Гбіт/с при зниженні та 1,244 Гбіт/с при збільшенні. EPON забезпечує 1,25 Гбіт/с у кожному напрямку (приблизно 1 Гбіт/с після кодування 8b/10b). За необробленою швидкістю завантаження GPON виграє в два рази.

 

Але необроблена швидкість має менше значення, ніж те, як використовується пропускна здатність. GEM Framing пакетує трафік із використанням понад 90%, оскільки він не заповнює короткі пакети. EPON має надсилати мінімально 64-байтні кадри Ethernet, навіть якщо корисне навантаження менше - думаю, VoIP-пакети -, що витрачає пропускну здатність на високощільні домашні канали, що обслуговують сотні абонентів на порт OLT. На розділенні 1:64 із інтенсивним голосовим трафіком цей розрив ефективності можна виміряти.

 

Перевагою EPON є симетрія. Резервне копіювання в хмарі, камери IP-спостереження та розміщені додатки посилюють великий вихідний трафік. Асиметричний дизайн GPON може зменшити ці робочі навантаження. Якщо ваше розгортання надсилає стільки ж даних вгору, скільки вниз, EPON усуває це обмеження без обхідних шляхів.

Отже, коли ви сідаєте за специфікацію нової мережі доступу, сама по собі пропускна здатність швидко звужує поле. Домашній оператор FTTH, який доставляє відео-за-запитом, IPTV у прямому ефірі та Інтернет до 300+ будинків через один порт OLT, потребує запасу 2,5 Гбіт/с у низхідній мережі - GPON є природним рішенням. Навіть при розділенні 1:64 кожен абонент все ще має доступ до значної частки вихідної ємності в пікові вечірні години, коли всі транслюють одночасно. Стеля 1 Гбіт/с для EPON стає жорсткою за таких умов, особливо якщо врахувати накладні витрати на кодування та витрати на заповнення короткого-пакетного трафіку.

 

Поверніть сценарій до корпоративного кампусу з централізованим хмарним сховищем, системою IP-спостереження на 200-камер і IP-АТС. Вихідний трафік конкурує або перевищує низхідний. Обмеження GPON у 1,244 Гбіт/с у вихідному каналі стає обмежуючим фактором, а не високий низхідний. Симетричний 1 Гбіт/с EPON забезпечує постійну продуктивність в обох напрямках без необхідності обхідних шляхів формування трафіку на OLT для запобігання перевантаженню висхідного каналу. Вбудоване фреймування-Ethernet також означає менше кроків перетворення протоколу між рівнем доступу та базовим комутатором університетського містечка – на одну проблему менше для вирішення проблеми о 2 годині ночі

 

 

QoS і управління трафіком

GPON вбудовує QoS у протокол. Три канали керування - вбудовані OAM, PLOAM і OMCI - нативно обробляють шифрування, моніторинг помилок, розподіл пропускної здатності та віддалене надання ONT. Спеціальні T-CONT (контейнери передачі) можуть гарантувати мінімальну пропускну здатність для голосу, динамічно розподіляючи залишковий обсяг між користувачами даних. Для інтернет-провайдерів, які об’єднують широкосмуговий зв’язок, IPTV і VoIP, це має - велике значення.

EPON не має вбудованого-QoS. Пріоритет трафіку забезпечується за допомогою тегів 802.1Q VLAN, маркування DiffServ або-спеціальних розширень постачальника. Це працює, але додає рівні конфігурації та інколи вимагає дорожчого комутаційного обладнання OLT для підтримки узгоджених угод про рівень обслуговування на змішаній базі абонентів-трафіку. Для чистих служб передачі даних - Інтернет-тільки локальний або корпоративний Ethernet - ці додаткові витрати рідко виправдані, а простота EPON виграє. Багато корпоративних розгортань EPON обробляють QoS повністю на межовому маршрутизаторі рівня 3, повністю минаючи рівень PON.

 

Якщо ваша бізнес-модель залежить від надання трьох або більше типів послуг через одне оптоволокно - широкосмуговий зв’язок, лінійне телебачення та голос є класичною комбінацією - архітектура T-CONT GPON заслуговує на своїй складності. Ви призначаєте кожному класу обслуговування окремий контейнер із гарантованою мінімальною пропускною здатністю, а система DBA (Dynamic Bandwidth Allocation) перерозподіляє невикористану ємність у режимі реального часу. Це означає, що підписник, який завантажує великий файл, не погіршує відеопотік сусіда в середній-кадрі, навіть якщо розділення завантажено. Щоб досягти такої самої ізоляції на EPON, потрібно стекувати зовнішні політики QoS на OLT і, можливо, на кожному проміжному комутаторі, що збільшує як капітальні витрати, так і площу поверхні конфігурації, яку ви повинні підтримувати.

 

З іншого боку, багато мереж забезпечують єдину послугу - доступ до Інтернету - і не потребують гарантій пропускної здатності кожного потоку на рівні PON. Проекти муніципального широкосмугового зв’язку, розширення Ethernet у кампусі та промисловий транспортний зв’язок Інтернету речей – усе це відноситься до цього відра. Для таких розгортань відсутність у EPON вбудованої -QoS не є недоліком; це нерелевантна складність видалена. Чим простіший стек протоколів, тим менше режимів збою під час усунення несправностей і менші інвестиції в навчання для вашої операційної групи.

 

 

Коефіцієнт розподілу, охоплення та що їх насправді обмежує

GPON підтримує розділення до 1:128; 1:32 і 1:64 є стандартними робочими конфігураціями. EPON зазвичай працює від 1:16 до 1:32. Обидві технології охоплюють приблизно 20 км між OLT і найдальшим ONT за нормальних коефіцієнтів розподілу. Трохи вищий бюджет оптичної потужності GPON дає кращий запас при великих розподілах і більшій тривалості.

 

Стандарти підказують стелю. Поле говорить вам, що ви насправді отримуєте. Справжня продуктивність роз’єму залежить від типу волокна (G.652D проти G.657A), ступеня полірування роз’єму (APC проти UPC), втрат при вставці розгалужувача та того, чи очистила монтажна бригада кожну поверхню роз’єму перед закриттям корпусу. Розподіл GPON 1:64 на папері перетворюється на періодичні помилки на відстані 18 км, якщо у вас є два брудних роз’єми SC/APC і вигин волокна нижче мінімального радіусу десь під час проходження.

 

Перш ніж використовувати коефіцієнт розподілу, виміряйте фактичний бюджет оптичної потужності за допомогою каліброваного вимірювача потужності на дальньому кінці. Перевірте, що вашТермінал GPON ONUЧутливість приймача має запас принаймні на 2–3 дБ вище, ніж забезпечує зв’язок після всіх втрат у розгалужувачі, з’єднувачі та кабелі. Цей запас враховує старіння компонентів, майбутні з’єднання та сезонні коливання температури, які змінюють затухання волокна.

 

У щільній міській забудові FTTH, де найдальший абонент знаходиться в межах 5 км від центрального офісу, як GPON, так і EPON працюють комфортно за 1:32. Бюджет оптичної потужності щедрий, втрати роз’єму пробачливі, і у вас є резерв для майбутніх точок з’єднання. Вибір технології в цьому сценарії залежить від інших факторів - пропускної здатності, QoS, вартості - не від фізичного рівня.

 

Питання про коефіцієнт розподілу стає цікавішим у передмістях і напів-сілах, де відстані досягають 15–20 км, а щільність абонентів виправдовує 1:64. Вищий бюджет GPON поглинає додаткові втрати на розгалужувачі та залишає запас для кількох брудних роз’ємів або не--ідеального з’єднання. EPON на 1:64 понад 18 км технічно відповідає специфікації, але ви працюєте майже без запасу - будь-яка деградація оптоволоконного заводу (гризун, надріз на конструкції, вивітрюваний з’єднувач) може підштовхнути зв’язок нижче порогового значення. Якщо ви плануєте використовувати високі розподіли на відстані, оптичний запас GPON необов’язковий - це різниця між стабільною мережею та мережею, яка генерує періодичні сигнали тривоги щоразу, коли змінюється температура.

 

 

Справжні змінні вартості, а не лише ціна OLT

Старе правило - «EPON дешевше» - було вірним, коли чіпсети GPON покладалися на дорогі FPGA. Сьогодні інтегровані GPON SoC усунули розрив у-портах. Лише порівняння ціни за одиницю не дає зрозуміти фактичну загальну вартість володіння. Чотири фактори важливіші:

 

1. Вартість одиниці OLT і ONU:Зараз майже паритет. EPON все ще трохи випереджає для невеликих розгортань до 200 абонентів, де переваги GPON у масштабі не діють.
2. Сумісність модулів:Неузгоджений трансивер спричиняє закрилки зв’язку, які створюють крен вантажівки. Перед покупкою перевірте форм-фактор, довжину хвилі (1310/1490/1550 нм для PON), кодування мікропрограми хоста та підтримку DDM. Яснаконтрольний список вибору трансиверазапобігає найпоширенішим помилкам у закупівлях.
3. Вибір оптоволокна та з’єднувача:Одинарний-режим G.652D для стандартних прокладок, G.657A для-вигину всередині приміщень. Роз’єми APC для PON (нижнє заднє-відображення). Куртка LSZH для внутрішніх пленумів. Ці рішення ускладнюють - лише неправильне полірування роз’єму може коштувати 0,5 дБ на сполучену пару, цього достатньо, щоб підштовхнути маргінальне з’єднання до збою.
4. Поточні операції:Підтримка GPON OMCI та TR-069 дає змогу віддалено оновлювати мікропрограму, відстежувати продуктивність і виявляти несправності без залучення технічних спеціалістів. Управління EPON на основі SNMP- є простішим, але менш детальним. Для великих абонентських баз віддалене керування GPON зменшує OPEX на кожного абонента протягом 5–7 років життєвого циклу.

•  

Для невеликого інтернет-провайдера або громадського широкосмугового кооперативу, який з’єднує 100–200 приміщень з одним OLT, нижча вхідна вартість EPON все ще має фінансовий сенс. Ви купуєте менше карток OLT, кількість ваших абонентів не виправдовує розподілу 1:64, а ваші послуги пропонують-тільки Інтернет -, тому QoS і функції керування GPON не забезпечують достатньої операційної економії, щоб компенсувати дещо вищу вартість обладнання. Тримайте стек простим, тримайте бюджет жорстким.

 

Математика змінюється, коли ви досягаєте приблизно 500 підписок або починаєте пропонувати пакетні послуги. У цьому масштабі здатність GPON запускати розділення 1:64 означає менше портів OLT і менше фідерного волокна для покриття тієї самої зони обслуговування. Його віддалене керування OMCI та TR-069 зменшує кількість вантажів на одного абонента на рік - показник, який домінує над OPEX у будь-якій мережі доступу. І якщо ви продаєте IPTV разом із широкосмуговим зв’язком, пропускна здатність T-CONT гарантує уникнення скарг клієнтів і відтоку через погіршення якості відео в години пік. Протягом 5–7 років життєвого циклу активу ці заощадження значно перевищують початкову різницю в ціні обладнання.

 

 

Реальність регіонального ринку

GPON домінує в Північній Америці та Європі. AT&T, Deutsche Telekom і Orange побудували свої мережі FTTH навколо нього для три-доставки та сумісності з існуючими інвестиціями в транспорт TDM/ATM.

 

EPON лідирує в Східній Азії. NTT, KT і China Telecom розгорнули масштабне будівництво FTTH, використовуючи недорогий кремній-EPON від вітчизняних виробників мікросхем. Домінування Ethernet у корпоративних мережах Азії підкріпило цей вибір. Якщо ви купуєте обладнання для розгортання в Південно-Східній Азії, ви знайдете глибший ланцюжок постачання EPON із коротшими термінами виконання на складі ONU. Якщо ви будуєте в Америці чи Європі, екосистеми постачальників GPON більш зрілі, а документацію щодо тестування взаємодії легше отримати.

 

Ринки Африки та Південної Америки, що розвиваються, все частіше використовують GPON для нового FTTH, оскільки вищий коефіцієнт розподілу обслуговує більше абонентів на OLT -, що є вирішальною перевагою, коли траншея оптоволокна є найбільшою окремою статтею бюджету. Деякі оператори в цих регіонах розгортають обладнання подвійного -режиму XPON ONU, щоб зберегти свої можливості відкритими під час початкового розгортання, перемикаючись між режимами GPON і EPON залежно від того, який постачальник OLT виграє тендер для певного району.

 

 

Оновлення до 10G без перебудови

Обидва стандарти мають 10-гігабітні спадкоємці, які співіснують із застарілим обладнанням на тому самому оптоволокні завдяки накладенню довжини хвилі – оновлювати навантажувач не потрібно.

GPON розвивається до XG-PON (10G вниз / 2,5G вище) та XGS-PON (10G симетричний, ITU-T G.9807.1). EPON переходить на 10G-EPON (IEEE 802.3av) як в асиметричному, так і в симетричному режимах. Будь-який шлях дозволяє переміщувати абонентів по одному, поступово замінюючи ONT, у той час як існуючі користувачі залишаються на зв’язку. Важливим етапом планування є підтвердження того, що ваші наявні розгалужувачі ODN -, патч-панелі та магістральні оптоволокна - відповідають обмеженому оптичному бюджету, який вимагає сигналізація 10G. Якщо ваше поточне з’єднання GPON працює лише з запасом 1 дБ, накладення 10G на той самий спліт не закриється.

 

Компонент, який фактично змінюється під час оновлення 10G, – це оптичний модуль як в OLT, так і в ONT. Подвійні -режимні пристрої, такі якТрансивер XPON ONUпідтримка GPON і EPON в одному SFP, що спрощує інвентаризацію для операторів, які використовують змішані мережі або середню -міграцію.

 

 

Чому це порівняння ґрунтується на досвіді розгортання

Це не підсумковий-документ стандартів. FB-LINK виробляє оптичне мережеве обладнання з 2012 року з понад 300 інженерами та виробничим підприємством чистих приміщень площею 1600 м² у Шеньчжені. Лінія продуктів охоплює повний ланцюжок доступу FTTx:Шасі GPON OLTз 8 і 16 портами PON, терміналами GPON і EPON ONU в інтегрованих моделях 1GE через Wi-Fi-, модулями XPON з подвійним-режимом ONU, а також оптичними трансиверами та патч-кордами, що їх з’єднують. Продукти мають сертифікати CE, RoHS, ISO 9001 та ISO 14001, а також регіональні сервісні пункти в Південно-Східній Азії та Африці.

 

 

Часті запитання