EPON vs. GPON
Technologie volby pro dodávku služeb příští generace V Severní Americe jsou datové služby s rychlostí 100 megabitů plus symetrické sazby tradičně dostupné pouze velkým podnikovým zákazníkům z důvodu vysokých nákladů na výrobu vláken a vybavení podnikových dat. Zákazníci malých a středních podniků byli zařazeni do kabelových modemů s nízkým výkonem nebo technologií DSL, u nichž se ukázalo, že nejsou schopni ekonomicky poskytovat vysokou symetrickou šířku pásma. Nyní, když zákazníci z řad malých a středních podniků přijímají aplikace náročné na šířku pásma, jako jsou cloudové služby, rychle roste poptávka po vyhrazeném výkonu vláknového Ethernetu v DSL nebo kabelovém modemu. To zase motivuje operátory k prozkoumávání technologií, které jim mohou umožnit ziskové uspokojení požadavků na služby tohoto vysoce lukrativního trhu. Stávající specializovaná podniková ethernetová řešení, i když jsou schopna splnit technologické požadavky, jsou příliš nákladná, aby účinně podporovala cenová očekávání malých a středních firemních zákazníků. Pasivní optické sítě (PON) nabízejí slibné možnosti jak z hlediska kvality služeb, tak z hlediska ceny. Operátoři mají na výběr z těchto dvou platných technologií: EPON a GPON. Přestože je GPON v současné době v Severní Americe široce nasazen, má jej nahradit EPON, což je vynikající technologická investice pro poskytování rezidenčních a malých a středních podnikových ethernetových služeb. Tento článek zkoumá důvody, proč je EPON zvolenou technologií pro poskytování kvalitních ethernetových služeb pro velké podniky malým a středním podnikům a rezidenčním zákazníkům za cenu, kterou jsou ochotni zaplatit. Překonání omezení infrastruktury DOCSIS®
Provozovatelé kabelových sítí dlouhodobě obsluhují zákazníky z řad malých a středních podniků využívajících zařízení DOCSIS. Zjistí však, že je operativně a finančně nepraktické provádět radikální změny stávající infrastruktury DOCSIS nezbytné k tomu, aby držely krok s poptávkou zákazníků po nabídkách vyšší rychlosti symetrických služeb. Dosažení symetrické šířky pásma pomocí DOCSIS bylo vždy výzvou kvůli omezenému počtu dostupných upstream kanálů, jak je definováno v původním standardu DOCSIS. Toto omezení vedlo k vývoji kabelových modemových služeb, které upřednostňovaly velkou šířku pásma po proudu, často přesahující 100 Mbs, zatímco předcházející funkce produktů většiny operátorů byly omezeny na 10 Mbs nebo méně. Je pravda, že standard DOCSIS 3.0 definuje další vysokofrekvenční kanály, které umožňují rozšíření upstreamové kapacity, ale odstranění filtrů ze stávající kabelové infrastruktury na podporu nových frekvenčních rozsahů je kapitálově náročné cvičení, které většina provozovatelů kabelových sítí není nadšena provádět. Provozovatelé kabelových sítí hledají řešení, která kombinují výkon vyhrazeného Ethernetu s nízkými investičními a provozními náklady na zařízení DOCSIS, aby zlepšili výkon sítě a současně snížili náklady na poskytování vyšších rychlostí a symetrické šířky pásma. PON se objevuje jako přitažlivá alternativa, protože využívá levné zařízení k poskytování symetrických gigabitových rychlostí, svou podporu pro více služeb a imunitu vůči poruchám vysokofrekvenčních vln, které mohou narušit kvalitu zkušeností zákazníků a zvyšovat provozní náklady.
Rival Standards: EPON versus GPON
Ve Spojených státech je běžné používání PON pro předplatitelské služby relativně nové, přičemž společnost Verizon poprvé nabízí své služby FiOS od roku 2005 a nabídky společnosti Google Fiber v Kansas City v roce 2012. Naopak, v době psaní má Asie více než třicet milionů Nasazeny porty EPON. Koncem 90. let, původně standardizovaný jako PON na bázi ATM nebo APON, ITU, se PON vyvinul ve dva současné konkurenční implementace mezinárodních standardů z ITU (GPON) a IEEE (EPON). Standard GPON má výhodu načasování trhu v Severní Americe; standardy ITU-T G.984.x byly ratifikovány v roce 2003, zatímco IEEE neratifikoval standard 802.3ah až do roku 2004, o rok později. Načasování ratifikace standardu GPON, stejně jako jeho schopnost přenášet nativní TDM služby, pravděpodobně přispěly k jeho výběru jako platforma pro nasazení Verizon FiOS, což vysvětluje, proč GPON v současné době odpovídá za většinu nasazení FTTH v Severní Amerika.
GPON měl původně technickou tržní výhodu v tom, že jeho přenosová konvergenční vrstva nativně přizpůsobila nejen zapouzdření nativních ethernetových rámců, ale také ATM buněk a TDM služeb. Díky této schopnosti se stala ideální volbou pro operátory, kteří chtějí svým zákazníkům poskytovat simultánní hlasové a datové služby. Protože se telefonní služby přenesly z tradičních TDM na IP, tato technická výhoda GPON oproti EPON nyní ztratila většinu svého významu.
Relativní ekonomické a technické přednosti EPON a GPON
Náklady na optické distribuční zařízení (typ vlákna, rozbočovače, konektory atd.) Jsou podobné pro GPON i EPON. Primární technické, a proto i cenové rozdíly mezi těmito dvěma standardy, lze nalézt v OLT a ONU. Rozdíly primárních komponent v OLT a ONU pro GPON a EPON jsou ASIC / FPGA a optické moduly. Většina produktů GPON dostupných na trhu je založena na FPGA, zatímco produkty EPON využívají převážně levnější ASIC. I když je podstatně dražší vybavit se na sestavení ASIC, jakmile se tato počáteční investice uskuteční, výrobní náklady jsou mnohem nižší než u čipových sad FPGA a náklady se dále snižují úměrně s objemem vyrobených čipů. Vysoká poptávka po EPON v Asii, kde byly doposud nasazeny desítky milionů jednotek, umožnila výrobcům amortizovat počáteční investici do ASIC, zatímco pokračovala ve snižování nákladů na komponenty, protože poptávka, a tudíž i objem, rostla. Lepší úspory z rozsahu při větších objemech pro výrobce ASIC naznačují, že je nepravděpodobné, že by produkty GPON klesaly tak rychle, jak to dosud dosáhly čipové sady EPON (a budou i nadále zvyšovat poptávku). Kromě toho jsou optické moduly pro GPON také dražší než EPON kvůli rychlejší on-off laserové modulaci a vícenásobnému vyrovnání výkonu laseru, které vyžaduje standard ITU-T. Kromě toho je rychlost 2,4 Gb / s používaná mnoha výrobci GPON nestandardní pro optický průmysl, což omezuje objem poptávky potřebné ke snížení výrobních nákladů na tato zařízení. Je velmi pochybné, že náklady na zařízení GPON mohou být z dlouhodobého hlediska někdy tak nízké jako náklady na zařízení EPON.
EPON má zřetelnou technickou výhodu v síti, kde jsou služby definovány jako Ethernet nebo IP přes Ethernet, v tom, že ethernetové rámce jsou nativně přenášeny v pasivní optické síti. GPON vyžaduje dvě vrstvy zapouzdření k přenosu stejného provozu. V GPON musí být Ethernetová data a TDM rámce nejprve zapouzdřeny do GEM rámců, které jsou pak dále zapouzdřeny společně s ATM snímky do GTC rámců pro transport na PON. I když tento přístup fungoval dobře tam, kde byla potřeba přenášet nativní TDM a ATM provoz, v all-ethernetové síti zahrnutí zapouzdření GEM a GTC přidává zbytečnou složitost a neslouží k žádnému skutečnému prospěchu při přepravě čistě ethernetových rámců.
GPON je navržen speciálně pro podporu připojení point-to-point; tedy tam, kde je vyžadováno přemostění Ethernetu nebo podpora LAN / VLAN, musí být toto provedeno před OLT pomocí překryvného zařízení. Naopak poskytování služeb definovaných MEF je standardní funkcí systémů EPON.
Protože je EPON postaven na standardech IEEE 802.3 Ethernet, zdědí standardní Ethernet MIB, které jsou dobře podporovány systémy OSS již nasazenými pro správu nosných sítí. Kromě toho podpora specifikace CableLabs® DPoE ™, která je nyní zabudována do zařízení EPON, umožňuje použití existujících standardizovaných API pro snadné poskytování, správu a údržbu instalací EPON. DPoE bylo navrženo k tomu, aby zprostředkovávalo mezi stávajícími provozovatelskými systémy DOCSIS pro správu a správu, které způsobí, že se zařízení OLT a ONU v síti PON objeví, jako by se jednalo o DOCSIS CMTS a kabelový modem. Je důležité poznamenat, že společnost DPoE vybízí výrobce zařízení, aby do svých systémů zabudovali schopnosti, aby podporovali průmyslově standardizovanou sadu API pro poskytování služeb. To nejen umožňuje provozovatelům kabelových sítí automatizovat poskytování ethernetových služeb opakovatelným a efektivním způsobem s využitím jejich stávajícího back office, ale také poskytuje vestavěný standardizovaný mechanismus poskytování a údržby pro všechny telekomunikační společnosti, které mají používat. Tato výhoda není u produktů GPON k dispozici.
I když tento standardizovaný rámec pro poskytování služeb poskytovatelům kabelů teprve začíná přijímat, schopnost používat dobře srozumitelný proces zajišťování a instalace bez ohledu na to, kdo zařízení vyrobil, bude i nadále podporovat zvyšování nasazení EPON v Severní Americe. Důvodem je to, že síťové operace jsou „kde se guma setkává s cestou“ v tom smyslu, že je to jeden z nejdůležitějších přispívajících faktorů při kontrole nákladů a zlepšování efektivity a produktivity. Většina stávajících systémů OSS je napsána tak, aby se zaměřovala na konkrétní typy hardwaru, spíše než na hardware navržený tak, aby vyhovoval sadě standardních rozhraní API. Přijetí společných softwarových standardů namísto současné dominance proprietárních rozhraní OSS usnadní interoperabilitu a vyhladí procesy poskytování a poskytování služeb. Nakonec standardizovaná rozhraní OSS API zlepší výběr operátorů na trhu a umožní jim vybrat zařízení na základě ekonomických a technických výhod, než aby byla uzamčena do jediného dodavatele, jak je běžné v sítích většiny operátorů. Potenciální přínosy tohoto vývoje jsou zřejmé.
Společnost GPON má oproti společnosti EPON určité okrajové výhody, které je třeba poznamenat v zájmu spravedlnosti. Jednou výhodou je, že GPON používá liniové kódování NRZ v porovnání s EPONovým použitím 8B10B linkového kódování, což zajišťuje určitou efektivitu mezní šířky pásma. To je důvod, proč má EPON linkovou rychlost 1,2 Gbps, ale maximální kapacitu 1 Gbps, zatímco maximální kapacita GPON je liniová rychlost 1,2 nebo 2,4 Gbps. Protože oba systémy nyní podporují alternativu 10 Gb / s, stala se tato výhoda do značné míry irelevantní. Standard GPON navíc definuje přepínání ochrany, dynamické přidělování šířky pásma a mechanismus vyrovnávání výkonu ONU. Všechny tyto standardy EPON jsou volitelné nebo nedefinované a jakékoli jejich implementace budou specifické pro dodavatele a nemusí spolupracovat napříč instancemi OLT / ONU s více příjemci.
Současné práce na vývoji norem pro EPON ještě více rozšíří jeho přitažlivost, zejména pro kabelové operátory. Prvním z nich je vývoj standardů EPoC, který v současné době provádí IEEE. To umožňuje použití existující koaxiální kabelové infrastruktury jako fyzického média pro EPON, čímž se eliminuje požadavek na vybudování vlákna poslední míle pro každého zákazníka. Vzhledem k jednoznačnému nákladovému přínosu bude mít tento vývoj jistě značný dopad na trh, protože kabeloví operátoři jej využívají k rozšiřování obchodních služeb i rezidenčního nasazení EPON. Druhým vývojem je přidání WDM k PON. WDM PON umožní operátorům věnovat vlnové délky konkrétním zákazníkům, čímž eliminuje obavy týkající se EPON jako sdíleného média. WDM PON učiní EPON životaschopným řešením jak pro mobilní backhaul, tak pro velké podnikové instalace, kde není požadováno předplatné sdíleného média.
Celkové náklady na vlastnictví společnosti EPON
Na konci 90. let, kdy ATM a SONET dominovaly přepravní sítě dopravců, by jen málokdo představil dominanci, kterou si dnes drží Carrier Ethernet. Za 40 let od svého zavedení si Ethernet získal svou současnou pozici jako dominantní dopravní technologie díky své flexibilitě, jednoduchosti a úsporám z rozsahu, které přirozeně snížily své náklady ve srovnání s alternativami na trhu. Tyto stejné technické možnosti a dynamika trhu budou i nadále poskytovat společnosti EPON celkové náklady na vlastnictví oproti GPON. Je zřejmé, že EPON rychle získává jak technické, tak ekonomické výhody, které budou dále motivovat operátory, aby si je vybrali před GPON. Stejně jako ethernetový přenos zvítězil nad SONETem a ATM, protože EPON na severoamerickém trhu nabývá na dynamice, jeho výrobní náklady budou v průběhu času exponenciálně klesat stejně jako přenosy Ethernetu v sítích metra. Na trhu v konečném důsledku dominují produkty, které poskytují lepší vlastnosti a nižší náklady, a společnost EPON má jednoznačnou pozici, aby se stala dominantním mechanismem dodávání vláken na poslední míli.
Zkratky
API - rozhraní pro programování aplikací
APON - ATM PON
ASIC - integrovaný obvod specifický pro aplikaci
ATM - režim synchronního přenosu
Systém zakončování modemu CMTS
DOCSIS - Specifikace rozhraní přes datové kabelové služby
DPoE -DOCSIS Poskytování EPON
EPoC -EPON přes Coax
EPON -Ethernet Passive Optical Network
FPGA - programovatelné hradlové pole
FTTH - vlákno do domu
Metoda zapouzdření GEM-GPON
Konvergence převodů GTC-GPON
IEEE - Ústav elektrických a elektronických inženýrů
IP - internetový protokol
ITU - Mezinárodní telekomunikační unie
LAN - lokální síť
LTE - dlouhodobý vývoj
Informační základna MIB
NRZ -Ne-Návrat na nulu
OLT -Optical Line Terminator
ONU - optická síťová jednotka
Systém podpory OSS
PON-Pasivní optická síť
SONET - synchronní optická síť
TDM - multiplexování s časovým dělením
VLAN -Virtual Local Area Network
WDM - multiplexování s vlnovou délkou
