Was ist PON?Die Breitbandzugangstechnologie ist auf dem Vormarsch und wird zu einem Schlachtfeld, auf dem sich der Rauch niemals auflösen wird.Der heimische Mainstream ist derzeit noch die ADSL-Technologie, doch immer mehr Gerätehersteller und Betreiber richten ihr Augenmerk auf die optische Netzwerkzugangstechnologie.
Die Kupferpreise steigen weiter, die Kabelpreise sinken weiter und die wachsende Nachfrage nach IPTV- und Videospieldiensten treibt das Wachstum von FTTH voran.Die schöne Aussicht, das Kupferkabel und das kabelgebundene Koaxialkabel durch das optische Kabel, das Telefon, das Kabelfernsehen und das Breitband-Daten-Triple-Play zu ersetzen, wird deutlich.
Abbildung 1: PON-Topologie
Das passive optische Netzwerk PON (Passive Optical Network) ist die Haupttechnologie zur Realisierung von FTTH-Fasern bis ins Haus und bietet einen Punkt-zu-Mehrpunkt-Faserzugang. Wie in Abbildung 1 dargestellt, handelt es sich dabei um das OLT (Optical Line Terminal) und die Benutzerseite Büroseite.Die ONU (Optical Network Unit) und das ODN (Optical Distribution Network) bestehen aus. Im Allgemeinen verwendet der Downlink den TDM-Broadcast-Modus und der Uplink den TDMA-Modus (Time Division Multiple Access), um eine Punkt-zu-Mehrpunkt-Baumtopologie zu bilden .Das größte Highlight von PON als optische Zugangstechnologie ist „passiv“.Das ODN enthält keine aktiven elektronischen Geräte und elektronischen Netzteile.Alle bestehen aus passiven Komponenten wie Splittern, die geringe Verwaltungs- und Betriebskosten verursachen.
PON-Entwicklungsgeschichte
Die PON-Technologieforschung begann im Jahr 1995. Im Oktober 1998 übernahm die ITU den ATM-basierten PON-Technologiestandard G, der von der FSAN-Organisation (Full Service Access Network) befürwortet wurde.983. Auch bekannt als BPON (BroadbandPON).Die Rate beträgt 155 Mbit/s und kann optional 622 Mbit/s unterstützen.
EFMA (Ethernetin the First Mile Alliance) führte Ende 2000 das Konzept von Ethernet-PON (EPON) mit einer Übertragungsrate von 1 Gbit/s und einer Verbindungsschicht basierend auf einer einfachen Ethernet-Kapselung ein.
GPON (Gigabit-CapablePON) wurde im September 2002 von der FSAN-Organisation vorgeschlagen, und die ITU verabschiedete im März 2003 die Vereinbarung G. 984. 1 und G. 984. 2.G. 984.1 Die Gesamteigenschaften des GPON-Zugangssystems werden spezifiziert.G.984. 2 spezifiziert die auf die physikalische Verteilung bezogene Unterschicht des ODN (Optical Distribution Network) von GPON. Im Juni 2004 verabschiedete die ITU erneut G.984.3, in dem die Anforderungen für die Transmission Convergence (TC)-Schicht festgelegt sind.
Vergleich von EPON- und GPON-Produkten
EPON und GPON sind die beiden Hauptmitglieder des optischen Netzwerkzugangs, die jeweils ihre eigenen Vorzüge haben, miteinander konkurrieren, sich ergänzen und voneinander lernen.Im Folgenden werden sie in verschiedenen Aspekten verglichen:
Rate
EPON bietet einen festen Uplink und Downlink von 1,25 Gbit/s unter Verwendung einer 8b/10b-Leitungskodierung, und die tatsächliche Rate beträgt 1 Gbit/s.
GPON unterstützt mehrere Geschwindigkeitsstufen und kann asymmetrische Uplink- und Downlink-Geschwindigkeiten, 2,5 Gbit/s oder 1,25 Gbit/s im Downlink und 1,25 Gbit/s oder 622 Mbit/s im Uplink unterstützen.Entsprechend der tatsächlichen Nachfrage werden die Uplink- und Downlink-Raten bestimmt und die entsprechenden optischen Module ausgewählt, um das Preis-Leistungs-Verhältnis der optischen Geräte zu erhöhen.
Diese Schlussfolgerung: GPON ist besser als EPON.
Split-Verhältnis
Das Split-Verhältnis gibt an, wie viele ONUs (Benutzer) von einem OLT-Port (Büro) übertragen werden.
Der EPON-Standard definiert ein Aufteilungsverhältnis von 1:32.
Der GPON-Standard definiert das Teilungsverhältnis wie folgt: 1:32;1:64;1:128
Tatsächlich können technische EPON-Systeme auch höhere Teilungsverhältnisse erreichen, z. B. 1:64, 1:128. Das EPON-Steuerprotokoll kann mehr ONUs unterstützen. Das Straßenverhältnis wird hauptsächlich durch die Leistungsspezifikationen des optischen Moduls und die große Teilung begrenzt Verhältnis wird dazu führen, dass die Kosten für optische Module erheblich steigen.Darüber hinaus beträgt die PON-Einfügungsdämpfung 15 bis 18 dB und das große Teilungsverhältnis reduziert die Übertragungsentfernung.Zu viel Benutzer-Sharing-Bandbreite ist auch der Preis für das große Split-Verhältnis.
Diese Schlussfolgerung: GPON bietet Mehrfachselektivität, aber die Kostenüberlegung ist nicht offensichtlich.Die maximale physische Entfernung, die das GPON-System unterstützen kann.Wenn das optische Teilungsverhältnis 1:16 beträgt, sollte die maximale physische Entfernung von 20 km unterstützt werden.Wenn das optische Teilungsverhältnis 1:32 beträgt, sollte die maximale physische Entfernung von 10 km unterstützt werden.EPON ist dasselbe,diese Schlussfolgerung: gleich.
QOS (Qualität des Dienstes)
EPON fügt dem MAC-Header Ethernet-Header ein 64-Byte-MPCP (Multi Point Control Protocol) hinzu. MPCP steuert den Zugriff auf die P2MP-Punkt-zu-Mehrpunkt-Topologie über Nachrichten, Zustandsmaschinen und Timer, um die dynamische Bandbreitenzuweisung von DBA zu implementieren. Das MPCP umfasst die Zuweisung von ONU-Übertragungszeitschlitzen, automatische Erkennung und Verbindung von ONUs sowie Meldung von Überlastungen an höhere Schichten zur dynamischen Zuweisung von Bandbreite. MPCP bietet grundlegende Unterstützung für die P2MP-Topologie.Das Protokoll klassifiziert die Dienstprioritäten jedoch nicht.Alle Dienste konkurrieren zufällig um Bandbreite.GPON verfügt über einen umfassenderen DBA und hervorragende QoS-Servicefunktionen.
GPON unterteilt die Methode zur Zuweisung der Dienstbandbreite in vier Typen.Die höchste Priorität ist „Fixed“, „Assured“, „Non-Assured“ und „BestEffort“.Der DBA definiert außerdem einen Verkehrscontainer (T-CONT) als Uplink-Verkehrsplanungseinheit, und jeder T-CONT wird durch eine Alloc-ID identifiziert.Jeder T-CONT kann eine oder mehrere GEMPort-IDs enthalten. T-CONT ist in fünf Arten von Diensten unterteilt.Verschiedene Arten von T-CONTs verfügen über unterschiedliche Bandbreitenzuweisungsmodi, die unterschiedliche QoS-Anforderungen verschiedener Serviceflüsse in Bezug auf Verzögerung, Jitter und Paketverlustrate erfüllen können. T-CONT Typ 1 zeichnet sich durch einen festen Zeitschlitz mit fester Bandbreite aus, entsprechend eine Zuweisung mit fester Bandbreite (fest), geeignet für verzögerungsempfindliche Dienste wie Sprachdienste.Typ 2 zeichnet sich durch eine feste Bandbreite, aber einen unbestimmten Zeitschlitz aus.Die entsprechende garantierte Bandbreitenzuweisung (Assured) eignet sich für Dienste mit fester Bandbreite, die keinen hohen Jitter erfordern, wie z. B. Video-on-Demand-Dienste.Typ 3 zeichnet sich durch eine Mindestbandbreitengarantie und eine dynamische gemeinsame Nutzung redundanter Bandbreite aus und weist die Einschränkung einer maximalen Bandbreite auf, die einer nicht gesicherten Bandbreitenzuweisung (nicht gesichert) entspricht und für Dienste mit Dienstgarantieanforderungen und großem Burst-Verkehr geeignet ist.Zum Beispiel das Herunterladen von Unternehmen.Typ 4 zeichnet sich durch BestEffort aus, keine Bandbreitengarantie, geeignet für Dienste mit geringen Latenz- und Jitter-Anforderungen, wie z. B. WEB-Browsing-Dienste.Typ 5 ist ein Kombinationstyp. Nach der Zuweisung garantierter und nicht garantierter Bandbreite werden die Bandbreitenanforderungen zusätzlich so gut wie möglich zugewiesen.
Fazit: GPON ist besser als EPON
Betreiben und warten Sie OAM
EPON berücksichtigt OAM nicht allzu sehr, sondern definiert lediglich ONT-Fernfehleranzeige, Loopback und Verbindungsüberwachung und bietet optionale Unterstützung.
GPON definiert PLOAM (PhysicalLayerOAM) auf der physikalischen Ebene, und OMCI (ONTManagementandControlInterface) ist auf der oberen Ebene definiert, um die OAM-Verwaltung auf mehreren Ebenen durchzuführen. PLOAM wird zur Implementierung von Datenverschlüsselung, Statuserkennung und Fehlerüberwachung verwendet.Das OMCI-Kanalprotokoll wird zur Verwaltung der von der oberen Schicht definierten Dienste verwendet, einschließlich des Funktionsparametersatzes der ONU, der Art und Menge des T-CONT-Dienstes, der QoS-Parameter, der Anforderungskonfigurationsinformationen und der Leistungsstatistiken Benachrichtigen Sie automatisch die laufenden Ereignisse des Systems, um die Konfiguration des OLT im ONT zu implementieren.Management von Fehlerdiagnose, Leistung und Sicherheit.
Fazit: GPON ist besser als EPON
Link-Layer-Kapselung und Multi-Service-Unterstützung
Wie in Abbildung 2 dargestellt, folgt EPON einem einfachen Ethernet-Datenformat, fügt dem Ethernet-Header jedoch ein 64-Byte-MPCP-Punkt-zu-Multipunkt-Steuerungsprotokoll hinzu, um Bandbreitenzuweisung, Bandbreiten-Round-Robin und automatische Erkennung im EPON-System zu implementieren.Rangieren und andere Arbeiten.Zur Unterstützung anderer Dienste als Datendiensten (z. B. TDM-Synchronisationsdiensten) gibt es nicht viel Forschung.Viele EPON-Anbieter haben einige nicht standardmäßige Produkte entwickelt, um dieses Problem zu lösen. Diese sind jedoch nicht ideal und es ist schwierig, die QoS-Anforderungen der Carrier-Klasse zu erfüllen.
Abbildung 2: Vergleich der GPON- und EPON-Protokollstacks
GPON basiert auf der völlig neuen Transportkonvergenzschicht (TC), die die Anpassung von Diversitätsdiensten auf hohem Niveau abschließen kann.Wie in Abbildung 2 dargestellt, definiert es die ATM-Kapselung und die GFP-Kapselung (allgemeines Rahmenprotokoll).Sie können beides wählen.Einer dient der Geschäftskapselung.Angesichts der aktuellen Beliebtheit von ATM-Anwendungen ist ein GPON verfügbar, das nur die GFP-Kapselung unterstützt.Es entstand das Lite-Gerät, das ATM aus dem Protokollstapel entfernte, um die Kosten zu senken.
GFP ist ein generisches Link-Layer-Verfahren für mehrere Dienste, das von der ITU als G. 7041 definiert wird. In GPON wurden einige kleine Änderungen an GFP vorgenommen und PortID wurde am Kopf des GFP-Frames eingeführt, um Multi-Port-Multiplexing zu unterstützen.Außerdem wird eine Frag-Segmentierungsanzeige (Fragment) eingeführt, um die effektive Bandbreite des Systems zu erhöhen.Und es unterstützt nur den Datenverarbeitungsmodus für Daten variabler Länge und nicht den datentransparenten Verarbeitungsmodus für Datenblöcke.GPON verfügt über eine leistungsstarke Multi-Service-Übertragungskapazität.Die TC-Schicht von GPON ist im Wesentlichen synchron und verwendet standardmäßig 8 kHz (125).μm) Rahmen mit fester Länge, die es GPON ermöglichen, End-to-End-Timing und andere quasi-synchrone Dienste zu unterstützen, insbesondere zur direkten Unterstützung von TDM-Diensten, dem sogenannten NativeTDM.GPON bietet „natürliche“ Unterstützung für TDM-Dienste.
Diese Schlussfolgerung: Die TC-Schicht, die GPON für Multiservice unterstützt, ist stärker als das MPCP von EPON.
Abschluss
EPON und GPON haben ihre eigenen Vorteile.GPON ist hinsichtlich der Leistungsindikatoren besser als EPON.EPON bietet jedoch Zeit- und Kostenvorteile.GPON holt auf.Mit Blick auf die Zukunft ist der Breitbandzugangsmarkt möglicherweise kein Ersatz, sondern sollte eine Ergänzung sein.Für Bandbreite, Multiservice, hohe QoS- und Sicherheitsanforderungen sowie ATM-Technologie als Backbone-Kunde ist GPON besser geeignet.Für Kunden mit geringer Kostensensibilität, QoS und Sicherheitsanforderungen ist EPON zum dominierenden Faktor geworden.