GPON vs EPON: Bạn nên triển khai công nghệ mạng quang thụ động nào?

GPON (ITU-T G.984) cung cấp cho bạn tốc độ truyền tải 2,5 Gbps,-QoS tích hợp và tỷ lệ phân chia lên đến 1:128 - nó thống trị các đợt triển khai FTTH lớn ở Bắc Mỹ và Châu Âu. EPON (IEEE 802.3ah) chạy đối xứng 1 Gbps trên các khung Ethernet gốc, chi phí trên mỗi cổng thấp hơn và cắm thẳng vào cơ sở hạ tầng mạng LAN hiện có - nó dẫn đầu ở Đông Á và các mạng trong khuôn viên doanh nghiệp. Lựa chọn phù hợp tùy thuộc vào mật độ người đăng ký, nhu cầu băng thông ngược dòng và đường truyền ngược của bạn trông như thế nào.

 

Sự khác biệt về giao thức trong các điều khoản đơn giản

GPON và EPON đều sử dụng bộ tách quang thụ động để truyền một sợi quang tới nhiều điểm cuối. Sự chia rẽ cũng diễn ra tương tự. Những thay đổi là cách mỗi công nghệ đóng gói dữ liệu trên sợi quang.

 

GPON sử dụng khung GEM (Phương pháp đóng gói GPON) được xác định bởi ITU-T G.984. GEM chia các gói có độ dài-có thể thay đổi thành các vùng chứa có kích thước-cố định, do đó OLT có thể kết hợp lưu lượng thoại, video và dữ liệu trong một luồng và phân bổ băng thông cho mỗi lớp dịch vụ. EPON sử dụng các khung Ethernet tiêu chuẩn từ đầu đến cuối-đến{6}}, chịu sự điều chỉnh của IEEE 802.3ah và MPCP (Giao thức điều khiển đa điểm-) ​​để lập lịch ngược dòng. Nếu mạng lõi của bạn đã hỗ trợ Ethernet thì - hầu hết các mạng LAN doanh nghiệp đều thực hiện - EPON sẽ tránh hoàn toàn bước đóng gói bổ sung.

 

Sự khác biệt về khung đó tạo ra mọi khoảng cách thực tế giữa hai yếu tố: hiệu suất thông lượng, khả năng QoS, chi phí thiết bị và lộ trình nâng cấp.

 

Băng thông: Nơi mỗi tiêu chuẩn thắng

GPON cung cấp 2,488 Gbps tải xuống và 1,244 Gbps tải lên. EPON cung cấp 1,25 Gbps theo mỗi hướng (hiệu quả khoảng 1 Gbps sau khi mã hóa 8b/10b). Về tốc độ tải xuống thô, GPON thắng gấp đôi.

 

Nhưng tốc độ thô không quan trọng bằng cách sử dụng băng thông. GEM framing gói lưu lượng truy cập có mức sử dụng trên 90% vì nó không đệm các gói ngắn. EPON phải gửi các khung Ethernet tối thiểu 64-byte ngay cả khi tải trọng nhỏ hơn - hãy nghĩ rằng các gói VoIP - gây lãng phí dung lượng trên các liên kết dân cư mật độ cao phục vụ hàng trăm người đăng ký trên mỗi cổng OLT. Ở tỷ lệ phân chia 1:64 với lưu lượng thoại lớn, khoảng cách hiệu quả đó có thể đo lường được.

 

Ưu điểm của EPON là tính đối xứng. Sao lưu đám mây, camera giám sát IP và các ứng dụng được lưu trữ sẽ thúc đẩy lưu lượng truy cập ngược dòng lớn. Thiết kế bất đối xứng của GPON có thể cản trở những khối lượng công việc đó. Nếu quá trình triển khai của bạn gửi nhiều dữ liệu lên và xuống, EPON sẽ loại bỏ hạn chế đó mà không có giải pháp thay thế.

Vì vậy, khi bạn ngồi xuống để xác định một mạng truy cập mới, chỉ riêng băng thông sẽ thu hẹp trường này một cách nhanh chóng. Nhà điều hành FTTH dân cư cung cấp video-theo-theo yêu cầu, IPTV trực tiếp và Internet đến các ngôi nhà 300+ thông qua một cổng OLT cần khoảng không gian hạ lưu 2,5 Gbps - GPON là phù hợp tự nhiên. Ngay cả ở mức phân chia 1:64, mỗi người đăng ký vẫn có quyền truy cập vào một phần dung lượng tải xuống đáng kể trong những giờ cao điểm buổi tối khi mọi người phát trực tuyến đồng thời. Mức trần 1 Gbps của EPON sẽ bị hạn chế trong những điều kiện đó, đặc biệt là khi bạn tính đến chi phí mã hóa và lãng phí phần đệm đối với lưu lượng gói{11}}ngắn.

 

Chuyển kịch bản sang khuôn viên doanh nghiệp chạy bộ lưu trữ đám mây tập trung, hệ thống giám sát IP 200- camera và tổng đài VoIP. Lưu lượng truy cập ngược dòng cạnh tranh hoặc vượt quá lưu lượng truy cập xuôi dòng. Giới hạn tải lên 1,244 Gbps của GPON trở thành yếu tố hạn chế chứ không phải là giới hạn mạnh mẽ ở hạ lưu. Tốc độ 1 Gbps đối xứng của EPON mang lại hiệu suất ổn định theo cả hai hướng mà không cần các giải pháp định hình lưu lượng truy cập tại OLT để ngăn ngừa tắc nghẽn luồng lên. Khung gốc Ethernet{8}}cũng có nghĩa là có ít bước chuyển đổi giao thức hơn giữa lớp truy cập và bộ chuyển mạch lõi của trường - bớt một việc cần khắc phục vào lúc 2 giờ sáng

 

 

QoS và quản lý lưu lượng

GPON xây dựng QoS vào giao thức. Ba kênh quản lý - được nhúng OAM, PLOAM và OMCI - xử lý mã hóa, giám sát lỗi, phân bổ băng thông và cung cấp ONT từ xa một cách tự nhiên. T-CONT chuyên dụng (Bộ chứa truyền) có thể đảm bảo băng thông tối thiểu cho giọng nói trong khi chia sẻ động dung lượng còn lại giữa những người dùng dữ liệu. Đối với các ISP kết hợp băng thông rộng, IPTV và VoIP, điều này rất quan trọng -.

EPON không có QoS tích hợp sẵn. Bạn thực thi mức độ ưu tiên lưu lượng truy cập thông qua thẻ VLAN 802.1Q, dấu hiệu DiffServ hoặc tiện ích mở rộng dành riêng cho nhà cung cấp-. Nó hoạt động nhưng bổ sung thêm các lớp cấu hình và đôi khi yêu cầu phần cứng chuyển mạch OLT đắt tiền hơn để duy trì SLA nhất quán trên cơ sở thuê bao lưu lượng truy cập hỗn hợp. Đối với các dịch vụ dữ liệu thuần túy - internet-chỉ có Ethernet dân dụng hoặc doanh nghiệp -, chi phí bổ sung đó hiếm khi hợp lý và tính đơn giản của EPON sẽ chiến thắng. Nhiều hoạt động triển khai EPON dành cho doanh nghiệp xử lý QoS hoàn toàn tại bộ định tuyến biên Lớp 3, bỏ qua hoàn toàn lớp PON.

 

Nếu mô hình kinh doanh của bạn phụ thuộc vào việc cung cấp ba loại dịch vụ trở lên trên một băng thông rộng - cáp quang, truyền hình tuyến tính và giọng nói là sự kết hợp cổ điển thì kiến ​​trúc T{2}}CONT của GPON sẽ trở nên phức tạp. Bạn chỉ định mỗi lớp dịch vụ có vùng chứa riêng với mức băng thông được đảm bảo và công cụ DBA (Phân bổ băng thông động) sẽ phân phối lại dung lượng chưa sử dụng trong thời gian thực. Điều đó có nghĩa là người đăng ký tải xuống một tệp lớn sẽ không làm giảm chất lượng khung hình giữa- luồng video của hàng xóm, ngay cả khi phần tách được tải. Việc cố gắng đạt được sự cách ly tương tự trên EPON yêu cầu xếp chồng các chính sách QoS bên ngoài tại OLT và có thể ở mọi bộ chuyển mạch trung gian, điều này làm tăng cả vốn đầu tư lẫn diện tích bề mặt cấu hình mà bạn phải duy trì.

 

Mặt khác, nhiều mạng cung cấp một dịch vụ duy nhất - truy cập Internet - và không cần đảm bảo băng thông cho mỗi- luồng ở lớp PON. Các dự án băng thông rộng thành phố, tiện ích mở rộng Ethernet trong khuôn viên trường và dịch vụ hỗ trợ IoT công nghiệp đều nằm trong nhóm này. Đối với những hoạt động triển khai đó, việc EPON thiếu-QoS tích hợp không phải là thiếu sót; đó là sự phức tạp không liên quan được loại bỏ. Ngăn xếp giao thức càng đơn giản thì càng ít chế độ lỗi trong quá trình khắc phục sự cố và khoản đầu tư đào tạo cho nhóm vận hành của bạn càng nhỏ.

 

 

Tỷ lệ phân chia, phạm vi tiếp cận và điều gì thực sự hạn chế chúng

GPON hỗ trợ phân chia lên tới 1:128; 1:32 và 1:64 là cấu hình sản xuất tiêu chuẩn. EPON thường chạy từ 1:16 đến 1:32. Cả hai công nghệ đều đạt khoảng 20 km giữa OLT và ONT xa nhất ở tỷ lệ phân chia thông thường. Ngân sách năng lượng quang cao hơn một chút của GPON mang lại lợi nhuận tốt hơn ở mức phân chia cao và thời gian chạy dài hơn.

 

Tiêu chuẩn cho bạn biết mức trần. Trường này cho bạn biết những gì bạn thực sự nhận được. Hiệu suất phân chia thực sự phụ thuộc vào loại sợi (G.652D so với G.657A), mức độ đánh bóng đầu nối (APC so với UPC), mức độ mất chèn bộ chia và liệu đội lắp đặt có làm sạch mọi mặt đầu nối trước khi đóng vỏ hay không. Tỷ lệ phân chia GPON 1:64 trên giấy sẽ trở thành lỗi không liên tục ở khoảng cách 18 km nếu bạn có hai đầu nối SC/APC bẩn và sợi quang bị uốn cong dưới bán kính tối thiểu ở đâu đó trong quá trình chạy.

 

Trước khi cam kết tỷ lệ phân chia, hãy đo mức công suất quang thực tế bằng đồng hồ đo công suất đã hiệu chỉnh ở đầu xa. Kiểm tra xem bạnThiết bị đầu cuối GPON ONUĐộ nhạy của máy thu có biên độ cao hơn ít nhất 2–3 dB so với mức mà liên kết mang lại sau tất cả các tổn thất trên bộ chia, đầu nối và cáp. Biên độ đó gây ra hiện tượng lão hóa linh kiện, các mối nối trong tương lai và sự dao động nhiệt độ theo mùa làm thay đổi độ suy giảm của sợi.

 

Trong tòa nhà FTTH đô thị dày đặc, nơi thuê bao xa nhất nằm trong phạm vi 5 km tính từ văn phòng trung tâm, cả GPON và EPON đều hoạt động thoải mái lúc 1:32. Ngân sách năng lượng quang rất lớn, tổn thất đầu nối không đáng kể và bạn có dư thừa để dành cho các điểm nối trong tương lai. Lựa chọn công nghệ trong kịch bản đó phụ thuộc vào các yếu tố khác - băng thông, QoS, chi phí - chứ không phụ thuộc vào lớp vật lý.

 

Câu hỏi về tỷ lệ phân chia trở nên thú vị hơn ở các khu vực ngoại ô và bán{0}}nông thôn, nơi khoảng cách tăng lên 15–20 km và mật độ người đăng ký là 1:64. Ngân sách năng lượng cao hơn của GPON giúp giảm bớt tổn thất bộ chia bổ sung và vẫn để lại lề cho một số đầu nối bẩn hoặc mối nối-không-hoàn hảo. EPON lúc 1:64 trên 18 km về mặt kỹ thuật nằm trong thông số kỹ thuật, nhưng bạn đang vận hành gần như không có biên độ - bất kỳ sự xuống cấp nào trong nhà máy sợi (một loài gặm nhấm nhai, một vết nứt xây dựng, một đầu nối bị phong hóa) có thể đẩy liên kết xuống dưới ngưỡng. Nếu bạn định chạy ở khoảng cách xa, khoảng không quang học của GPON không phải là tùy chọn - đó là sự khác biệt giữa mạng ổn định và mạng tạo ra cảnh báo gián đoạn mỗi khi nhiệt độ thay đổi.

 

 

Các biến chi phí thực, không chỉ giá OLT

Quy tắc cũ - "EPON rẻ hơn" - đúng khi chipset GPON dựa vào FPGA đắt tiền. Ngày nay, các SoC GPON tích hợp đã thu hẹp khoảng cách trên mỗi{3}} cổng. Chỉ so sánh đơn giá sẽ bỏ sót bức tranh TCO thực tế. Bốn yếu tố quan trọng hơn:

 

1. Chi phí đơn vị OLT và ONU:Bây giờ gần ngang bằng. EPON vẫn dẫn trước một chút đối với các hoạt động triển khai nhỏ dưới 200 người đăng ký khi lợi thế về quy mô của GPON không phát huy được.
2. Khả năng tương thích mô-đun:Bộ thu phát không khớp sẽ gây ra các liên kết tạo ra các cuộn xe tải. Xác minh hệ số dạng, bước sóng (1310/1490/1550 nm đối với PON), mã hóa chương trình cơ sở máy chủ và hỗ trợ DDM trước khi mua. rõ ràngdanh sách kiểm tra lựa chọn máy thu phátngăn ngừa những sai lầm mua sắm phổ biến nhất.
3. Lựa chọn sợi và đầu nối:Chế độ đơn-G.652D dành cho các hoạt động tiêu chuẩn, G.657A dành cho định tuyến trong nhà-có đường cong chặt chẽ. Đầu nối APC dành cho PON (phản chiếu-mặt sau). Áo khoác LSZH dành cho không gian rộng rãi trong nhà. Chỉ riêng những quyết định này kết hợp với - việc đánh bóng đầu nối sai có thể tiêu tốn 0,5 dB cho mỗi cặp giao phối, đủ để đẩy một liên kết cận biên vào tình trạng hỏng hóc.
4. Hoạt động đang diễn ra:Hỗ trợ OMCI và TR{2}}069 của GPON cho phép nâng cấp chương trình cơ sở từ xa, giám sát hiệu suất và cách ly lỗi mà không cần cử kỹ thuật viên đến. Việc quản lý dựa trên SNMP{4}}của EPON đơn giản hơn nhưng ít chi tiết hơn. Đối với cơ sở thuê bao lớn, tính năng quản lý từ xa của GPON giúp giảm OPEX trên mỗi người đăng ký trong vòng đời 5–7 năm.

•  

Đối với một ISP nhỏ hoặc hợp tác xã băng thông rộng cộng đồng kết nối 100–200 cơ sở với một OLT duy nhất, chi phí đầu vào thấp hơn của EPON vẫn có ý nghĩa về mặt tài chính. Bạn đang mua ít thẻ OLT hơn, số lượng người đăng ký của bạn không phù hợp với việc chia tỷ lệ 1:64 và việc cung cấp dịch vụ của bạn là internet-chỉ - nên QoS của GPON và các tính năng quản lý không mang lại đủ mức tiết kiệm hoạt động để bù đắp chi phí thiết bị cao hơn một chút. Giữ ngăn xếp đơn giản, giữ ngân sách chặt chẽ.

 

Phép toán sẽ thay đổi khi bạn vượt qua khoảng 500 người đăng ký hoặc bắt đầu cung cấp các dịch vụ đi kèm. Ở quy mô đó, khả năng chạy phân chia 1:64 của GPON có nghĩa là có ít cổng OLT hơn và ít sợi trung chuyển hơn để bao phủ cùng một khu vực dịch vụ. Khả năng quản lý từ xa OMCI và TR{6}}069 của nó giúp giảm số lượt xe lăn trên mỗi người đăng ký mỗi năm - một số liệu thống trị OPEX trong bất kỳ mạng truy cập nào. Và nếu bạn đang bán IPTV cùng với băng thông rộng, băng thông T-CONT đảm bảo sẽ tránh được những khiếu nại và gián đoạn của khách hàng do chất lượng video bị suy giảm trong giờ cao điểm. Trong vòng đời tài sản từ 5–7 năm, những khoản tiết kiệm này cộng lại vượt xa mức chênh lệch giá thiết bị ban đầu.

 

 

Thực tế thị trường khu vực

GPON thống trị Bắc Mỹ và Châu Âu. AT&T, Deutsche Telekom và Orange đã xây dựng mạng FTTH của họ xung quanh nó để có khả năng phân phối ba lần-và khả năng tương thích với các khoản đầu tư truyền tải TDM/ATM hiện có.

 

EPON dẫn đầu ở Đông Á. NTT, KT và China Telecom đã thúc đẩy việc xây dựng FTTH quy mô lớn bằng cách sử dụng-silicon EPON chi phí thấp từ các nhà sản xuất chip trong nước. Sự thống trị của Ethernet trong các mạng doanh nghiệp châu Á đã củng cố sự lựa chọn đó. Nếu bạn đang tìm nguồn cung ứng thiết bị để triển khai ở Đông Nam Á, bạn sẽ tìm thấy chuỗi cung ứng EPON sâu hơn với thời gian giao hàng ngắn hơn đối với kho ONU. Nếu bạn đang xây dựng ở Châu Mỹ hoặc Châu Âu, hệ sinh thái của nhà cung cấp GPON sẽ hoàn thiện hơn và bạn sẽ dễ dàng lấy được tài liệu thử nghiệm tương tác hơn.

 

Các thị trường mới nổi ở Châu Phi và Nam Mỹ ngày càng áp dụng GPON cho FTTH trong lĩnh vực xanh vì tỷ lệ phân chia cao hơn phục vụ nhiều người đăng ký hơn trên mỗi OLT - một lợi thế mang tính quyết định khi đào rãnh cáp quang là chi tiết đơn hàng lớn nhất trong ngân sách. Một số nhà khai thác ở những khu vực này triển khai phần cứng XPON ONU chế độ kép để duy trì các tùy chọn của họ trong quá trình triển khai ban đầu, chuyển đổi giữa chế độ GPON và EPON tùy thuộc vào nhà cung cấp OLT nào thắng thầu cho một khu vực nhất định.

 

 

Nâng cấp lên 10G mà không cần xây dựng lại

Cả hai tiêu chuẩn đều có 10-gigabit kế thừa cùng tồn tại với thiết bị cũ trên cùng một sợi quang thông qua lớp phủ bước sóng - không cần nâng cấp xe nâng.

GPON phát triển thành XG-PON (giảm 10G / tăng 2,5G) và XGS-PON (đối xứng 10G, ITU-T G.9807.1). EPON chuyển sang 10G-EPON (IEEE 802.3av) ở cả chế độ không đối xứng và đối xứng. Một trong hai đường dẫn đều cho phép bạn di chuyển từng người đăng ký, thay thế ONT dần dần trong khi người dùng hiện tại vẫn được kết nối. Bước lập kế hoạch quan trọng là xác nhận rằng bộ chia, bảng vá lỗi và sợi trục - ODN hiện có của bạn đáp ứng ngân sách quang chặt chẽ hơn mà tín hiệu 10G yêu cầu. Nếu liên kết GPON hiện tại của bạn chỉ chạy với biên độ 1 dB thì lớp phủ 10G trên cùng một phần chia sẽ không đóng.

 

Thành phần thực sự thay đổi trong quá trình nâng cấp 10G là mô-đun quang trong cả OLT và ONT. Các thiết bị có chế độ-kép nhưBộ thu phát thanh XPON ONUhỗ trợ GPON và EPON trong một SFP, giúp đơn giản hóa khoảng không quảng cáo cho các nhà khai thác chạy mạng hỗn hợp hoặc di chuyển-trung gian.

 

 

Tại sao sự so sánh này lại xuất phát từ kinh nghiệm triển khai

Đây không phải là bản tóm tắt tài liệu-chuẩn. FB-LINK đã sản xuất thiết bị mạng quang từ năm 2012, với hơn 300 kỹ sư và cơ sở sản xuất phòng sạch rộng 1.600 mét vuông ở Thâm Quyến. Dòng sản phẩm bao gồm toàn bộ chuỗi truy cập FTTx:Khung gầm GPON OLTvới 8 và 16 cổng PON, thiết bị đầu cuối GPON và EPON ONU trong các mẫu tích hợp 1GE thông qua WiFi, thanh ONU chế độ kép XPON, bộ thu phát quang và dây nối kết nối chúng. Sản phẩm có chứng nhận CE, RoHS, ISO 9001 và ISO 14001, với các điểm dịch vụ khu vực trên khắp Đông Nam Á và Châu Phi.

 

 

Câu hỏi thường gặp