EPON Technologie Overzicht
Geschiedenis van Toegangsnetwerken
Toegangsnetwerken maken deel uit van een telecommunicatienetwerk dat gebruikers verbindt met hun providers. Vroeger bestonden ze uit twisted-pair koperdraden voor telefoontoegang. Deze providers staan bekend als “telco's”. Een ander type toegangstechnologie is kabeltelevisie, die wordt geleverd via een coaxkabel. TV was de enige dienst die in de beginjaren werd aangeboden.
Na verloop van tijd werd het toegangsnetwerk in staat om andere diensten te leveren, zoals snelle data, video en spraak.
-Dit creëerde de behoefte aan meer bandbreedte. Technologieën zoals xDSL voor telco's of DOCSIS 3.0 en 3.1 in de kabelwereld hebben de bandbreedte in de loop der jaren vergroot, waardoor de bestaande netwerken in leven bleven. Desalniettemin zijn deze technologieën niet voldoende om vandaag de dag multigigabit/s-diensten te leveren aan residentiële en commerciële abonnees.
Vezel tot de redding!
In tegenstelling tot twisted-pair koper of coaxkabel, is optische vezel in staat om vandaag symmetrische 10 Gbps aan data-, spraak- en videodiensten te leveren over afstanden van 20 kilometer of meer vanaf een centrale locatie naar een abonnee.
-Dit staat bekend als Fiber to the x (FTTx)-dienst, waarbij x = Home, Business, Premises, etc. Vezel kan worden ingezet in het lokale toegangsnetwerk met behulp van een point-to-point (P2P) of point-to-multipoint (P2MP) topologie, met dedicated vezelverbindingen van de HUB naar elke eindgebruiker (abonnee). Een kosteneffectieve manier om FTTH-diensten te leveren, is met behulp van Passive Optical Networks (PON).
Wat is precies een PON?
Definitie van PON（Passive Optical Network）
– Is een point-to-multipoint, Fiber-to-the-Premises (FTTP) netwerkarchitectuur.
– Wordt “passief” genoemd omdat onbekrachtigde optische splitters worden gebruikt om één optische vezel in staat te stellen meerdere locaties te bedienen, doorgaans 16-128.
– Het bestaat uit Optical Line Terminals (OLT's) en meer dan één Optical Network Units (ONU's) en is verbonden via het Optical Distribution Network (ODN).
– Het ODN is een optisch toegangsnetwerk zonder actieve elektronische apparaten tussen OLT en ONU.
Componenten in een PON-netwerk
PON-technologieën
Verschillende standaardgroepen hebben verschillende PON-standaarden gecreëerd:
Wat is EPON？
• EPON（Ethernet Passive Optical Network） werd aanvankelijk door MSO's gekozen als de voorkeurs-PON-architectuur op basis van verschillende factoren op hoog niveau:
– Eenvoudig protocol gebaseerd op Ethernet Framing in plaats van een duurdere en gecompliceerdere GPON-specificatie (ATM), wat van invloed is op de toekomstige prijzen
– Er was al momentum gecreëerd in de richting van een DOCSIS-gebaseerd provisioning-model
– De 10G-specificatie werd in 2009 voltooid, met producten die vandaag de dag beschikbaar zijn
• In samenwerking met CableLabs hebben MSO's 5+ jaar besteed aan het werken met bijdragende leveranciers om specificaties te ontwikkelen voor DOCSIS Provisioning of EPON (DPoE). DPoE richt zich op de volgende concepten:
– Multi-vendor interoperabiliteit
– Metro Ethernet-dienstenfunctionaliteit voor commerciële diensten
– Multigigabit IP/HSD-residentiële dienst
– In staat om miljoenen apparaten te provisioneren
– Gebruik van bestaande backoffice-systemen van MSO's
• Vereenvoudigde provisioning en toegangsnetwerksnelheden van 10 Gbps zijn belangrijke onderscheidende factoren voor MSO's ten opzichte van bestaande en nieuwe serviceproviders.
• Minimaliseert de vezelinstallatie en het aantal transceivers in het veld in vergelijking met CWDM (lagere CAPEX).
• Geen actieve apparaten in het veld (lagere OPEX).
EPON als universele vezeltoegangsarchitectuur
• Alle servicetypen
– Residentieel
– Bedrijven
– Mobiele backhaul
• Alle configuraties
– MDU/MTU
– FTTH
– FTTC/FTTN
• Alle datasnelheden
– 1 Gb/s (802.3ah 2004)
– 10/1 en 10/10 (802.3av 2009)
• Alle ondersteund op dezelfde
• buiteninstallatie (ODN)
EPON Technologie Roadmap
EPON standaard evolutie:
– 802.3ah: 1G/1G specificatie (2004)
– 802.3av: 10G/10G specificatie (2009)
– DPoEv1: DOCSIS Provisioning over EPON (2011)
– DPoEv2: (2012)
– SIEPON: Service Interoperability in Ethernet Passive Networks (2013)
– NG-EPON: IEEE werkt al aan de volgende generatie EPON voor snelheden van 40 of 100 Gbps.
EPON-componenten
Een typisch EPON-systeem bestaat uit een OLT, verschillende ONU's en een ODN.
– De OLT (Optical Line Terminal) bevindt zich in de hubs van de MSO's, of soms in een MDU, en verbindt het optische toegangsnetwerk met de core. OLT's kunnen een switch of router zijn en bevatten EPON-interfaces. Het is het optische equivalent van een CMTS.
– De ONU (Optical Network Unit) bevindt zich op de locatie van de eindgebruiker (klantlocatie), heeft een optische transceiver en levert diensten zoals spraak, data en video. Het is het optische equivalent van een kabelmodem.
– Het ODN (Optical Distribution Network) verbindt de OLT en ONU. In het ODN voert één vezel de DS- en US-signalen uit met behulp van WDM. Vezels worden vervolgens gesplitst om individuele ONU's te bedienen. De optische splitter is een eenvoudig passief apparaat.
EPON US/DS Golflengtes
Een EPON-systeem gebruikt Wavelength Division Multiplexing (WDM) om tweewegcommunicatie op een enkele vezel te bereiken.
EPON Architectuurmodellen
-Boomtopologie (a) wordt doorgaans gebruikt in China, de VS en Europa voor residentiële en zakelijke klanten zonder vereisten voor fysieke laagresilience
-Bustopologie (b) wordt doorgaans gebruikt in Japan (waar de meeste vezels worden ingezet in een luchtbustype architectuur)
-Ringtopologie (c) wordt doorgaans gebruikt voor netwerken met hoge resilience (boom/trunk bescherming onder SIEPON)
-Het EPON-protocol werkt op elke ODN (optische distributienetwerk) architectuur
Optische vermogensniveaus
802.3ah (1Gig EPON)
1000BASE-PX20 Transceivers
OLT:
• TX Golflengte: 1480 tot 1500nm
• TX: +2 tot +7dBm
• RX: -6 tot -27dBm
ONU:
• TX Golflengte: 1260 tot 1360nm
• TX: -1 tot +4dBm
• RX: -3 tot -24dBm
=============================
802.3av (10Gig EPON)
10GBASE–PR–D3 Transceivers
OLT:
• TX Golflengte: 1575 tot 1580nm
• TX: +2 tot +5dBm
• RX: -6 tot -28dBm
ONU:
• TX Golflengte: 1260 tot 1280nm
• TX: +4 tot +9dBm
• RX: -10 tot -28.5dBm
Downstream Verkeer
OLT zendt data uit naar elke ONU
• ONU's ontvangen een Logical Link ID (LLID) bij registratie (kan meer dan één LLID zijn). Dit is vergelijkbaar met een kabelmodem die een paar servicestromen (US/DS) ontvangt in DOCSIS.
• ONU stuurt alleen verkeer door naar zijn eigen set actieve LLID's.
• Om data uit te zenden naar alle ONU's gebruikt de OLT TDM (Time Division Multiplexing)
Upstream Verkeer
• Tijdens de ONU-registratie berekent de OLT de tijdsvertraging (afstand) van de ONU en instrueert deze om zijn transmissieparameters aan te passen.
• Elke ONU zendt alleen uit tijdens de toegewezen tijdslots van de OLT
• Transmissie van elke ONU komt zonder botsingen aan bij de OLT
• Om meerdere toegang te bieden tot een enkele vezelverbinding voor alle aangesloten ONU's, wordt Time Division Multiple Access (TDMA) architectuur geïmplementeerd voor het Upstream-kanaal