EPON vs. GPON
Tehnologija izbora za isporuku usluga nove generacije Unutar Severne Amerike, podatkovne usluge sa 100 megabita plus simetrične stope tradicionalno su dostupne samo velikim klijentima preduzeća zbog visokih troškova izgradnje vlakana i opreme za podatke preduzeća. Kupci malih i srednjih preduzeća prebačeni su na kablovski modem nižih performansi ili DSL tehnologije koji su se pokazali nesposobnima da ekonomski isporuče visoku simetričnu propusnost. Sada kada kupci malih i srednjih preduzeća prihvaćaju aplikacije koje zahtijevaju propusnu širinu, poput usluga u oblaku, potražnja za namjenskim performansama Etherneta u mreži na DSL ili kabelskom modemu cijena se brzo povećava. To sa druge strane motivira operatore da istražuju tehnologije koje im mogu omogućiti da profitabilno udovolje zahtjevima usluga ovog vrlo unosnog tržišta. Postojeća posvećena poslovna Ethernet rješenja, iako su sposobna udovoljiti tehnološkim zahtjevima, preskupa su da bi mogla učinkovito poduprijeti očekivanja malih i srednjih poslovnih kupaca. Pasivno optičko umrežavanje (PON) nudi obećavajuće mogućnosti u pogledu kvalitete usluge i cijene. Operatori imaju dva valjana izbora tehnologije koja će služiti ovom tržištu: EPON i GPON. Iako je GPON trenutno u širokoj primeni u Severnoj Americi, on će ga zameniti EPON-om, što je vrhunsko ulaganje u tehnologiju za pružanje Ethernet usluga za stambena i mala i srednja preduzeća. Ovaj rad ispituje razloge zbog kojih je EPON tehnologija izbora za pružanje Ethernet usluga velikog broja preduzeća malim i srednjim preduzećima i rezidencijalnim kupcima po ceni koju su spremni da plate. Prevladavanje ograničenja DOCSIS® infrastrukture
Kablovski operateri već dugo služe korisnicima malih i srednjih preduzeća koji koriste DOCSIS uređaje. Međutim, smatraju da je operativno i financijski nepraktično provoditi radikalne promjene postojeće DOCSIS infrastrukture potrebne da bi se održao korak sa potražnjom kupaca za većom brzinom simetrične ponude usluga. Pružanje simetrične širine pojasa pomoću DOCSIS oduvijek je predstavljalo izazov zbog ograničenog broja dostupnih uzvodnih kanala kako je definirano u izvornom DOCSIS standardu. Ovo ograničenje rezultiralo je razvojem usluga kablovskih modema da bi se favorizirala velika širina opsega nizvodno, često veća od 100 Mbs, dok su uzvodne mogućnosti proizvoda većine operatora ograničene na 10 Mbs ili manje. Istina je da standard DOCSIS 3.0 definira dodatne RF kanale koji omogućavaju širenje uzlaznog kapaciteta, ali uklanjanje filtera iz postojeće kablovske infrastrukture za podršku novim frekvencijskim rasponima kapitalno je intenzivna vježba koju većina kablovskih operatera ne želi oduševiti. Da bi poboljšali mrežne performanse, a istovremeno smanjili troškove isporuke većih brzina i simetrične propusnosti, kablovski operateri traže rješenja koja kombiniraju performanse namjenskog Etherneta s niskim kapitalom i operativnim troškovima DOCSIS uređaja. PON se pojavljuje kao privlačna alternativa zbog svoje upotrebe jeftine opreme za isporuku simetričnih gigabitnih brzina, njegove podrške za višestruke ponude usluga i otpornosti na radiofrekvencijska oštećenja koja mogu narušiti kvalitetu iskustva kupca i povećati operativne troškove.
Standardi rivala: EPON u odnosu na GPON
Osnovna upotreba PON-a za pretplatničke usluge relativno je nova u Sjedinjenim Državama, a Verizon je prvi put ponudio svoju FiOS uslugu početkom 2005. godine, a ponudu Kansas Cityja Google Fiber 2012. godine. Suprotno tome, Azija je u vrijeme pisanja pisala više od trideset miliona EPON portovi su raspoređeni. Početno standardizovani kao PONU sa sjedištem na ATM-u ili APON, krajem 1990-ih, PON se razvio u sadašnje dvije konkurentne međunarodne implementacije ITU-a (GPON) i IEEE (EPON). GPON standard ima prednost tržišnog vremena u Sjevernoj Americi; standardi serije ITU-T G.984.x ratificirani su 2003. godine, dok IEEE nije ratificirao 802.3ah standard do 2004. godine, godinu dana kasnije. Vreme ratifikacije GPON standarda, kao i njegova sposobnost da nosi domaće TDM usluge, vjerovatno su doprinijeli njegovom odabiru kao platformi za Verizon FiOS implementacije, što objašnjava zašto GPON trenutno čini većinu FTTH implementacija u Sjeverna amerika.
U početku je GPON imao tehničku tržišnu prednost po tome što je njegov konvergentni sloj izvorno sadržavao ne samo inkapsulaciju nativnih Ethernet okvira, već i ATM ćelije i TDM usluge. Ova sposobnost učinila ga je idealnim izborom za prijevoznike koji žele istovremeno pružati usluge glasovnih i podatkovnih podataka svojim klijentima. Kako su telefonske usluge prešle sa tradicionalnog TDM-a na IP, ova tehnička prednost GPON-a u odnosu na EPON sada je izgubila većinu važnosti.
Relativne ekonomske i tehničke zasluge EPON-a i GPON-a
Troškovi optičke distribucijske opreme (vrsta vlakana, razdjelnici, konektori i slično) slični su i za GPON i za EPON. Primarna tehnička i, dakle, varijacija troškova između dva standarda mogu se naći u OLT-u i ONU-u. Primarne razlike u OLT i ONU za GPON i EPON su ASIC / FPGA i optički moduli. Većina GPON proizvoda koji su dostupni na tržištu zasnivaju se na FPGA, dok EPON proizvodi pretežno koriste ASIC-ove niže cijene. Iako je znatno skuplje izraditi alat za izgradnju ASIC-a, nakon što su izvršena ta nova ulaganja, troškovi proizvodnje su mnogo niži nego za FPGA čipsete i troškovi se dalje proporcionalno spuštaju s količinom proizvedenih čipova. Velika potražnja za EPON-om u Aziji, gdje su do danas raspoređeni deseci miliona jedinica, omogućila je proizvođačima amortizaciju početnih ulaganja ASIC-a, dok su i dalje smanjivali troškove komponenata kao potražnje, a samim tim i količine. Bolja ekonomija razmjera pri većoj količini za proizvođače ASIC sugerira da je malo vjerojatno da će proizvodi GPON-a tako brzo padati kao što su to do sada radili EPON-ovi čipseti (i nastavit će se raditi sa povećanjem potražnje). Nadalje, optički moduli za GPON također su skuplji od EPON-a zbog brže laserske modulacije koja se isključuje i višestrukog laserskog niveliranja snage koju zahtijeva ITU-T standard. Uz to, brzina od 2,4 Gbps koju koriste mnogi proizvođači GPON-a nestandardna je za optičku industriju i ograničava količinu potražnje neophodne za smanjivanje troškova proizvodnje tih uređaja. Vrlo je dvojbeno da dugoročno troškovi GPON opreme mogu biti toliko niski kao i za EPON.
EPON ima izrazite tehničke prednosti u mreži u kojoj su usluge definirane kao Ethernet ili IP preko Etherneta, jer se Ethernet okviri prenose nativno na pasivnoj optičkoj mreži. GPON zahteva dva sloja enkapsulacije da bi obavljali isti promet. U GPON-u, Ethernet podaci i okviri TDM-a moraju se prvo inkapsulirati u GEM okvire koji se zatim dodatno kapsuliraju zajedno s ATM okvirima u GTC okvire za transport na PON-u. Iako je ovaj pristup dobro djelovao tamo gdje je bila potrebna nošenje izvornog TDM i ATM prometa, u cijelu Ethernet mrežu uključivanje GEM i GTC enkapsulacije dodaje nepotrebnu složenost i ne koristi stvarnu korist u transportu čistih Ethernet okvira.
GPON je dizajniran posebno za podršku veze između točke; prema tome, tamo gdje je potrebna Ethernet premošćavanje ili podrška LAN / VLAN-u, to se mora obaviti uzvodno od OLT-a s prekrivačkom opremom. Suprotno tome, isporuka usluga definiranih MEF-om su standardne mogućnosti EPON sistema.
Kako je EPON izgrađen na IEEE 802.3 Ethernet standardima, on nasljeđuje standardne Ethernet MIB-ove koje dobro podržavaju OSS sustavi koji su već raspoređeni za upravljanje mrežama operatera. Uz to, podrška za specifikacije CableLabs® DPoE ™ koja je sada ugrađena u opremu EPON omogućava upotrebu postojećih standardiziranih API-ja za jednostavno pružanje, upravljanje i održavanje EPON instalacija. DPoE je dizajniran tako da posreduje između postojećih operatora DOCSIS osiguravajućih i upravljačkih sistema da uzrokuju da se OLT i ONU uređaji unutar PON mreže pojavljuju kao da su DOCSIS CMTS i kablovski modem. Važno je napomenuti da DPoE potiče proizvođače opreme da ugrađuju mogućnosti u svoje sisteme tako da podržavaju industrijski standardizirani skup API-ja za pružanje usluga. To ne samo da omogućava kablovskim operaterima da automatizuju pružanje Ethernet usluga na ponovljiv i efikasan način koristeći postojeću stražnju kancelariju, već pruža i ugrađeni standardizovani mehanizam za obezbeđivanje i održavanje za sve telekomunikacijske kompanije koje mogu koristiti. Ova pogodnost nije dostupna u GPON proizvodima.
Iako ovaj standardizirani okvir za nabavku tek počinju usvajati kablovski provajderi, mogućnost korištenja dobro razumljivog postupka nabavke i instalacije bez obzira ko je proizveo opremu i dalje će povećati prihvatanje EPON-ovih implementacija u Sjevernoj Americi. To je zato što mrežne operacije „gdje guma zadovoljava put“ u smislu da je jedan od najvažnijih faktora koji kontrolira troškove i poboljšava efikasnost i produktivnost. Većina postojećih OSS sistema napisana je za adresiranje određenih tipova hardvera, a ne za hardver koji je dizajniran da udovolji skupu industrijskih standardnih API-ja. Usvajanje zajedničkih softverskih standarda, a ne trenutna dominacija vlasničkih OSS sučelja, olakšat će interoperabilnost i ublažiti procese pružanja i pružanja usluga. Konačno, standardizirani OSS API-ji će poboljšati izbor tržišta operatora, omogućujući im da odaberu opremu zasnovanu na ekonomskim i tehničkim zaslugama, a ne da budu zaključani u jednog dobavljača, što je uobičajeno u mrežama većine operatera. Moguće su prednosti ovog razvoja.
GPON ima neke marginalne prednosti u odnosu na EPON koje treba naglasiti u interesu korektnosti. Jedna je prednost upotreba GPON-a kodiranja NRZ linija nasuprot EPON-ove upotrebe linijskog kodiranja 8B10B, što osigurava određenu marginalnu efikasnost propusnosti. Zbog toga EPON ima linijsku brzinu od 1,2 Gbps, ali maksimalni kapacitet od 1 Gbps, dok je maksimalni kapacitet GPON-a 1,2 ili 2,4 Gbps. Budući da oba sistema sada podržavaju alternativu od 10 Gbps, ova prednost je postala uglavnom nebitna. Uz to, GPON standard definira prebacivanje zaštite, dinamičko raspoređivanje propusne širine i ONU mehanizam za niveliranje snage. Sve ovo je neobavezno ili nije definirano u EPON standardu i svaka njihova implementacija bit će specifična za dobavljača i možda neće biti interoperabilna kroz višestruke OLT / ONU instance.
Sadašnji rad na razvoju standarda EPON-a samo će dodatno proširiti njegovu privlačnost, posebno za kablovske operatere. Prvi od njih je razvoj standarda EPoC, koji trenutno provodi IEEE. To omogućava upotrebu postojeće koaksijalne kablovske infrastrukture kao fizičkog medija za EPON, čime se eliminira zahtjev za izgradnjom vlakana posljednjeg kilometra za svakog kupca. Zbog uključenih jasnih troškova i koristi, ovaj će razvoj sigurno imati široki tržišni utjecaj, jer kablovski operateri iskorištavaju ga za širenje poslovnih usluga i stambenih primjena EPON-a. Drugi razvoj je dodavanje WDM-a u PON. WDM PON će operaterima omogućiti da posvete talasne dužine određenim kupcima, eliminirajući zabrinutost zbog EPON-a kao zajedničkog medija. WDM PON učinit će EPON održivim rješenje i za stanični remont i za velika poduzeća u kojima pretplata pretplatničkog medija nije poželjna.
EPON-ov ukupni trošak vlasništva
U kasnim 1990-ima, kada su ATM i SONET dominirali transportnim mrežama, malo tko bi zamislio dominaciju koju danas ima Eriernet. U 40 godina od svog uvođenja, Ethernet je stekao svoj trenutni položaj kao dominantne transportne tehnologije zahvaljujući fleksibilnosti, jednostavnosti i ekonomiji razmjera koji su, naravno, smanjili njegove troškove u usporedbi s alternativama na tržištu. Iste tehničke mogućnosti i tržišna dinamika i dalje će EPON-u pružiti ukupnu cijenu prednosti vlasništva nad GPON-om. Jasno je da EPON brzo stječe i tehničke i ekonomske prednosti što će dodatno podstaći operatere da ga odaberu preko GPON-a. Baš kao što je Ethernet transport pobijedio SONET i ATM, kako EPON dobiva na značaju na tržištu Sjeverne Amerike, troškovi njegove proizvodnje nastavit će se eksponencijalno smanjivati s vremenom, slično kao što je to radilo u mrežama metroa. Konačno, proizvodi koji pružaju bolje karakteristike i niže troškove dominiraju na tržištu, a EPON je očito dobro postavljen da postane dominantan mehanizam isporuke vlakana od posljednjeg kilometra.
Skraćenice
API-sučelje za programiranje aplikacija
APON -ATM PON
ASIC -Prigrađeni-specifični integrisani krug
ATM -Asinhroni režim prenosa
CMTS sistem za prekid modema
DOCSIS - Podaci o servisnom sučelju kabela
DPoE -DOCSIS Pružanje EPON-a
EPoC -EPON preko Coaxa
EPON -Ethernet pasivna optička mreža
FPGA -Field-programirljiva vrata
FTTH-Fiber za dom
GEM -GPON metoda inkapsulacije
Konvergencija prijenosa GTC -GPON
IEEE-Institut inženjera elektrotehnike i elektronike
IP-Internet protokol
ITU - Međunarodna unija za telekomunikacije
LAN-lokalna mreža
LTE - dugotrajna evolucija
MIB-baza podataka o upravljanju
NRZ -Ne-Povratak na Nulu
OLT -Optical Line Terminator
ONU -Optička mrežna jedinica
OSS -Operativni sistem za podršku
PON -Passive optička mreža
SONET - Sinhrona optička mreža
TDM -Time-Division Multiplexing
VLAN-Virtualna lokalna mreža
WDM - Multiplexing-Divizija talasne dužine
