Qual é a diferença entre as redes de fibra óptica EPON e GPON? - exposição

Qual é a diferença entre as redes de fibra óptica EPON e GPON?

EPON e GPON são versões populares de redes ópticas passivas (PONs). Essas redes de curta distância de cabo de fibra óptica são usadas para acesso à Internet, protocolo de voz sobre Internet (VoIP) e distribuição de TV digital em áreas metropolitanas. Outros usos incluem conexões de retorno para estações base celulares, pontos de acesso Wi-Fi e até mesmo sistemas de antena distribuída (DAS). As principais diferenças entre eles estão nos protocolos usados para comunicações a jusante e a montante.

Redes ópticas passivas

Uma PON é uma rede de fibra que usa apenas componentes passivos e de fibra, como divisores e combinadores, em vez de componentes ativos, como amplificadores, repetidores ou circuitos de modelagem. Essas redes custam significativamente menos do que aquelas que usam componentes ativos. A principal desvantagem é uma cobertura menor, limitada pela força do sinal. Enquanto uma rede óptica ativa (AON) pode cobrir um alcance de cerca de 100 km (62 milhas), um PON é normalmente limitado a trechos de cabos de fibra de até 20 km (12 milhas). Os PONs também são chamados de redes de fibra para casa (FTTH).

O termo FTTx é usado para indicar a que distância está uma fibra. No FTTH, x é para casa. Você também pode vê-lo chamado FTTP ou fibra nas instalações. Outra variação é o FTTB de fibra para o edifício. Essas três versões definem sistemas nos quais a fibra é executada desde o provedor de serviços até o cliente. Em outras formas, a fibra não é executada até o cliente. Em vez disso, é executado em um nó provisório na vizinhança. Isso é chamado de FTTN para fibra no nó. Outra variação é o FTTC, ou fibra até o meio-fio. Aqui também a fibra não corre até a casa. As redes FTTC e FTTN podem usar a linha telefônica de cobre de par trançado (UTP) de um cliente para estender os serviços a um custo mais baixo. Por exemplo, uma linha ADSL rápida transporta os dados da fibra para os dispositivos do cliente.

O arranjo típico de PON é uma rede ponto a multiponto (P2MP), em que um terminal de linha óptica central (OLT) nas instalações do provedor de serviços distribui serviços de TV ou Internet para até 16 a 128 clientes por linha de fibra (veja a figura) . Os divisores ópticos, dispositivos ópticos passivos que dividem um único sinal óptico em vários sinais iguais, mas de menor potência, distribuem os sinais aos usuários. Uma unidade de rede óptica (ONU) termina o PON na casa do cliente. A ONU geralmente se comunica com um terminal de rede óptica (ONT), que pode ser uma caixa separada que conecta o PON a aparelhos de TV, telefones, computadores ou roteador sem fio. O ONU / ONT pode ser um dispositivo.

No método básico de operação para distribuição a jusante em um comprimento de onda de luz da OLT para ONU / ONT, todos os clientes recebem os mesmos dados. A ONU reconhece dados direcionados a cada usuário. Para o upstream da ONU para a OLT, é usada uma técnica de multiplexação por divisão do tempo (TDM), na qual cada usuário recebe um intervalo de tempo em um comprimento de onda diferente da luz. Com esse arranjo, os divisores atuam como combinadores de potência. As transmissões upstream, chamadas operações no modo burst, ocorrem aleatoriamente quando o usuário precisa enviar dados. O sistema atribui um slot, conforme necessário. Como o método TDM envolve vários usuários em uma única transmissão, a taxa de dados upstream é sempre mais lenta que a taxa downstream.

GPON

Ao longo dos anos, vários padrões de PON foram desenvolvidos. No final dos anos 90, a União Internacional de Telecomunicações (ITU) criou o padrão APON, que usava o Modo de Transferência Assíncrona (ATM) para transmissão de pacotes de longo curso. Como o ATM não é mais usado, uma versão mais recente foi criada chamada de banda larga PON, ou BPON. Designado como ITU-T G.983, esse padrão previa 622 Mbits / s a jusante e 155 Mbits / s a montante.

Embora o BPON ainda possa ser usado em alguns sistemas, a maioria das redes atuais usa GPON ou Gigabit PON. O padrão ITU-T é G.984. Entrega 2,448 Gbits / s a jusante e 1,244 Gbits / s a montante.

O GPON usa multiplexação por divisão de comprimento de onda óptica (WDM) para que uma única fibra possa ser usada para dados a jusante e a montante. Um laser no comprimento de onda (λ) de 1490 nm transmite dados a jusante. Os dados a montante transmitem em um comprimento de onda de 1310 nm. Se a TV estiver sendo distribuída, é usado um comprimento de onda de 1550 nm.

Enquanto cada ONU obtém a taxa total de 2.488 Gbits / s a jusante, o GPON usa um formato de acesso múltiplo por divisão de tempo (TDMA) para alocar um intervalo de tempo específico para cada usuário. Isso divide a largura de banda para que cada usuário obtenha uma fração como 100 Mbits / s, dependendo de como o provedor de serviços a aloca.

A taxa upstream é menor que a máxima porque é compartilhada com outras ONUs em um esquema TDMA. A OLT determina a distância e o atraso de tempo de cada assinante. Em seguida, o software fornece uma maneira de atribuir intervalos de tempo aos dados upstream de cada usuário.

A divisão típica de uma única fibra é 1:32 ou 1:64. Isso significa que cada fibra pode atender até 32 ou 64 assinantes. Razões de divisão de até 1: 128 são possíveis em alguns sistemas.

Quanto ao formato dos dados, os pacotes GPON podem manipular pacotes ATM diretamente. Lembre-se de que o ATM empacota tudo em pacotes de 53 bytes com 48 para dados e 5 para sobrecarga. O GPON também usa um método genérico de encapsulamento para transportar outros protocolos. Ele pode encapsular Ethernet, IP, TCP, UDP, T1 / E1, vídeo, VoIP ou outros protocolos, conforme exigido pela transmissão de dados. O tamanho mínimo do pacote é 53 bytes e o máximo é 1518. A criptografia AES é usada apenas a jusante.

A versão mais recente do GPON é uma versão de 10 Gigabit chamada XGPON, ou 10G-PON. À medida que a demanda por serviços de vídeo e TV over-the-top (OTT) aumenta, há uma necessidade crescente de aumentar as taxas de linha para lidar com os dados massivos de vídeo de alta definição. O XGPON serve a esse propósito. O padrão ITU é G.987.

A taxa máxima do XGPON é de 10 Gbits / s (9.95328) a jusante e 2.5 Gbits / s (2.48832) a montante. São utilizados diferentes comprimentos de onda WDM, 1577 nm a jusante e 1270 nm a montante. Isso permite que o serviço de 10 Gbit / s coexista na mesma fibra com o GPON padrão. A divisão óptica é 1: 128 e a formatação dos dados é a mesma do GPON. O alcance máximo ainda é de 20 km. O XGPON ainda não está amplamente implementado, mas fornece um excelente caminho de atualização para provedores de serviços e clientes.

A maioria das PONs é configurada assim. O número de divisores e níveis de divisão varia de acordo com o fornecedor e o sistema. As taxas de divisão são geralmente 1:32 ou 1:64, mas podem ser maiores.

EPON

O Instituto de Engenheiros Elétricos e Eletrônicos (IEEE) desenvolveu outro novo padrão PON. Baseado no padrão Ethernet 802.3, o EPON 802.3ah especifica uma rede passiva semelhante com um alcance de até 20 km. Ele usa WDM com as mesmas frequências ópticas que GPON e TDMA. A taxa de dados da linha bruta é de 1,25 Gbits / s nas direções a jusante e a montante. Às vezes, você ouvirá a rede chamada Gigabit Ethernet PON ou GEPON.

O EPON é totalmente compatível com outros padrões Ethernet, portanto, nenhuma conversão ou encapsulamento é necessário ao conectar-se a redes baseadas em Ethernet nas duas extremidades. O mesmo quadro Ethernet é usado com uma carga útil de até 1518 bytes. O EPON não usa o método de acesso CSMA / CD usado em outras versões da Ethernet. Como a Ethernet é a principal tecnologia de rede usada nas redes de área local (LANs) e agora nas redes de área metropolitana (MANs), nenhuma conversão de protocolo é necessária.

Há também uma versão Ethernet de 10 Gbit / s designada 802.3av. A taxa de linha real é 10,3125 Gbits / s. O modo primário é 10 Gbits / s a montante e a jusante. Uma variação usa 10 Gbits / s a jusante e 1 Gbit / s a montante. As versões de 10 Gbit / s usam diferentes comprimentos de onda ópticos na fibra, 1575 a 1580 nm a jusante e 1260 a 1280 nm a montante, de modo que o sistema de 10 Gbit / s possa ser multiplexado na mesma fibra que um padrão de 1 Gbit / s sistema.

Sumário

As empresas de telecomunicações usam PONs para fornecer serviços de reprodução tripla, incluindo TV, telefone VoIP e serviço de Internet para assinantes. O benefício são taxas de dados muito mais altas que são essenciais para a distribuição de vídeo e outros serviços da Internet. O baixo custo de componentes passivos significa sistemas mais simples com menos componentes que falham ou exigem manutenção. A principal desvantagem é o menor alcance possível, geralmente não superior a 20 km ou 12 milhas. As PONs estão crescendo em popularidade à medida que cresce a demanda por serviços de Internet mais rápidos e mais vídeos. O GPON é o mais popular nos EUA, como o sistema Foist da Verizon. Os sistemas EPON são mais prevalentes na Ásia e na Europa.