4.15 Достоїнства gpon

Аналіз технології GPON дозволяє визначити її достоїнства:

• використання гігабітного режиму інкапсуляції для підключення будь-якого клієнта до GPON;

• підтримка як симетричних, так і асиметричних швидкостей передачі даних (у висхідному й спадному потоці);

• підтримка до 256 логічних ONT на одній довжині хвилі;

• наявність механізму розподілу смуги пропускання у висхідному потоці за допомогою маркерів (покажчиків) у спадному потоці;

• змінна кількість захисних бітів на ONT;

• автоматичне й періодичне виявлення ONT;

• захист кожного ONT-з'єднання за допомогою алгоритму AES (Advanced Encryption Standard – поліпшений стандарт шифрування);

• велика кількість різних станів і звітів від абонентських вузлів центральному;

•наявність виділених каналів адміністративного обслуговування,

• контроль угод про рівень послуг, розподіл смуги пропускання в кожному каналі;

-гнучка структура інкапсуляції кадрів, що підтримує кадри постійної та змінної довжини.

4.16 Порівняння epon і gpon

Багато параметрів EPON і GPON успадковані від BPON, тому ці стандарти мають багато загального (табл.4.3). Але ці технології мають ряд відмінностей: це структура рівнів і формування кадрів, доступ до середовища, виявлення та активація абонентських вузлів, шифрування інформації й захисне перемикання.

Структура рівнів і організація транспорту. В EPON пакети Ethernet передаються у своєму вихідному форматі мережею PON. У мережі GPON для передачі даних потрібно два рівні інкапсуляції. Інформаційні потоки телефонних мереж і Ethernet-кадри «упаковуються» у кадри GEM зі змінною довжиною корисного навантаження, в технології EPON фрагментація кадрів відсутня. Чарунки ATM і кадри GEM спільно інкапсулюються в кадри GTC, які передаються мережею PON.

Таблиця 4.3 Порівняння параметрів EPON і GPON

	EPON	GPON	Коментарі
Послуги	Повний пакет послуг, «потрійна послуга» + аналогове ТБ
Структура рівнів та мультиплексування	Кадри Ethernet (що включають TDM)	Чарунки АТМ та кадри GEM (що включають кадри Ethernet та TDM)
Доступ до середовища	Множинний доступ з часовим ущільненням: здійснюється за допомогою керуючих кадрів		Взято з BPON
Виявлення та активація ONT	Автоматичне виявлення нових ONT
Характеристики, що стосуються фізичного рівня
Кількість гілок дерева PON	У стандарті визначено ≥16	На PHY рівні максимум 64, на ТС рівні максимум 128
Довжина хвилі для низхідного (DS) та висхідного (US) потоків	DS: 1490-1500 нм US: 1260-1360 нм вікно 1550 нм резервується для передачі кабельного ТБ або частотних каналів		Взято з BPON
Класифікація оптичної розподільної мережі (ODN)	клас А (5-20 дБ), 10 км клас В (10-25 дБ), 20 км	клас А клас В клас С (15-30 дБ), 20 км	У GPON доданий клас С
Корекція помилок FEC	можлива		Дозволяє працювати на меншому рівні чутливості приймача та збільшити кількість ONT, працювати у лінії з більшим рівнем шумів, зменшити потужність передавача
Шифрування даних (необов’язково)	AES-128 шифрування корисного навантаження Ethernet-кадра	AES-128 шифрування корисного навантаження GEM-кадра та АТМ-чарунки	Схожі методи
Швидкість передачі	DS: 1 Гбіт/с US: 1 Гбіт/с	DS: 1,2 Гбіт/с, 2,4 Гбіт/с US: 155 Мбіт/с, 622 Мбіт/с, 1,2 Гбіт/с, 2,4 Гбіт/с
Інші характеристики	OLT при виявленні нового ONT передає йому інформацію про час синхронізації приймача	Регулювання вихідної оптичної потужності на ONT	У GPON вихідну потужність можливо регулювати в 2 етапи для зменшення відхилень під час автоматичного розподілення потужності OLT

У мережах EPON при передачі неподільних Ethernet-пакетів у висхідному потоці потрібно вказувати довжину окремих кадрів замість довжини черг на абонентському вузлі, що збільшує кількість службової інформації і зменшує ефективність використання смуги пропускання. Відсутність необхідності перегруповувати передані пакети Ethernet в EPON спрощує мережне управління.

Підтримка TDM.У технології EPON відсутній механізм підтримки TDM-трафіка, тому потрібно додаткове апаратне й програмне забезпечення. Системи GPON синхронні, незмінна 125-мікросекундна тривалість GTC-кадру збігається з довжиною стандартного кадру SONET, що спрощує надання традиційних TDM-послуг. Щоб позбутися від блокувань і затримок при передачі TDM-трафіка в EPON і GPON технологіях використовуються різноманітні мережні ресурси, у висхідному потоці періодично планується розподіл смуги пропускання, а в спадному потоці щоб уникнути джіттеру передаються синхронізуючі імпульси.

Контрольні повідомлення. Мережі EPON управляються так само, як мережі Ethernet, – за допомогою простого протоколу управління мережею SNMP (Simple Network Management Protocol).

Щоб уникнути виникнення колізій при одночасній передачі пакетів від різних абонентів, використовується протокол MPCP, в якому використовуються два типи управляючих кадрів: GATE і REPORT. В GPON існують три різних типи управляючих команд: OMCI (ONU Management and Control Interface), OAM, і PLOAM (табл.4.4 ). Повідомленнями OAM надається смуга, у тому числі здійснюється динамічне управління її шириною. Вони вставлені в заголовок рівня підготовкі кадрів (GTC) та передаються як у спадному, так і висхідному потоках. Від центрального вузла повідомленями OAM надходить дозвіл різним ONT на передачу групи пакетів. За допомогою Повідомленнями PLOAM здійснюється автоматичний пошук ONT і іншої керуючі функції на PMD- і GTC-рівнях.

Таблиця 4.4 Управління в EPON і GPON

Управляючі функції	EPON	GPON
Забезпечення ONT-сервісу на рівнях вищих за другий	Простий протокол управління мережею-SNMP	Інтерфейс управління та контролю-OMCI
Надання смуги, ключів шифрування, здійснення динамічного розподілу смуги пропускання	MPCP (більш високий рівень для ключа шифрування)	Експлуатація ,адміністрування, обслуговування-OAM
Автоматичний пошук ONT, інші керуючі функції на рівні середовища передачі- PMD та на рівні формування кадрів у GPON- GTC	Протокол управління великою кількістю вузлів-MPCP та «Ethernet у першій милі –EFM для OAM	OAM фізичного рівня -PLOAM

Адресація та поділ трафіка. Обмін інформацією між користувачами в EPON базується на концепції емуляції з'єднання «точка-точка», коли кожний ONT має однy MAC-адресу, а кількість MAC-адрес на центральному вузлі OLT відповідає кількості ONT з застосуванням індивідуального ідентифікатора вузла – LLID. В мості 802.1,(рис 4.14) трафіки розділяються за характером віщання. У мережах GPON такі мости не потрібні: для поділу трафіка використовуються так звані трафік-контейнери. Кожна черга на ONT залежно від типу трафіка міститься в одному з п'яти видів контейнерів. Таким чином, якість надаваних послуг залежить від того, у якому трафік-контейнері передається інформація.

Дозвіл на передачу. В EPON дозволи на передачу містяться в повідомленнях GATE, які посилаються у спадному потоці конкретному ONT. У такому випадку в GATE утримується ідентифікатор LLID даного абонентського вузла, час початку передачі й тривалість передачі. В інтервалі часу, відведеному для цього ONT, може «укластися» більше одного Ethernet-пакета, але окремий пакет ніколи не розбивається на частині. В GPON дозвіл на передачу надається конкретному контейнеру. Відповідна інформація (ідентифікатор черги, час початку й кінця передачі) прописується в таблиці, що є частиною заголовка кадра, який передається в спадному потоці

Динамічний розподіл смуги DBA. Саме цей механізм відповідає за розподіл смуги пропускання у висхідному потоці. У повідомленнях GATE в EPON утримується інформація, обчислена за алгоритмом DBA на основі даних, отриманих при опитуванні ONT. Механізм DBA дозволяє більш ефективно використовувати смугу у висхідному потоці більш ефективно. В технологіях FTTH ця смуга цілком достатня для задоволення потреб абонентів. В GPON динамічний розподіл смуги стандартизований.

Виявлення й активація ONT В мережах EPON в OLT автоматично визначається знову доданий ONT, одержується його MAC-адреса, призначається LLID і активізується ONT. У стандартному варіанті EPON серійний номер абонентського вузла при його ідентифікації не перевіряється. У мережах GPON для ідентифікації ONT завжди потрібний його серійний номер. Він може бути відомий заздалегідь або виявлений на OLT. Як тільки серійний номер знайдений, до абонентського вузла надходить ідентифікатор ONT та вузол активізується.

Захисне перемикання.У мережах GPON у випадку виявлення втрат кадрів у спадному потоці від ONT в центральний вузол надсилається попередження - «втрата кадру». У результаті або в OLT перемикаються всі абонентські вузли на резервне волокно, або таке перемикання відбувається автоматично. В мережах EPON ця опція не реалізована.

Особливості фізичного рівня EPON і GPON. В EPON і GPON підтримується такий же, як і BPON, частотний план прийому-передачі. Ключові параметри представлені в таблиці 4.5.

Таблиця 4.5 Особливості фізичних рівнів EPON і GPON

		GPON	EPON	Примітка
Клас А	Швидкість передачі	155 Мбіт/с 622 Мбіт/с 1,25 Гбіт/с	1,25 Гбіт/с	EPON 1000PX-10
	Відстань	10 км	10 км
	Кількість розгалужувачів	16	16
	Час переключення передавача в ONT	16 нс	512 нс
Клас В	Швидкість передачі	155 Мбіт/с 622 Мбіт/с 1,25 Гбіт/с	1,25 Гбіт/с	EPON 1000PX-20
	Відстань	20 км	20 км
	Кількість розгалужувачів	32	32
	Час переключення передавача в ONT	16 нс	512 нс
Клас С	Швидкість передачі	155 Мбіт/с 622 Мбіт/с 1,25 Гбіт/с 2,4 Гбіт/с	н/в
	Відстань	>20 км	н/в
	Кількість розгалужувачів	64	н/в
	Час переключення передавача в ONT	16 нс	н/в

н/в – не визначено у стандарті

Лінійне кодування. В технології EPON, яка є частиною стандартного Ethernet використовується лінійний код 8B/10B, що дозволяє відновлювати тактову синхронізацію з прийнятними параметрами, для цього потрібно 20% смуги пропускання на передачу службової інформації (заголовка). Таким чином, при швидкості передачі 1,25 Гбіт/c максимальна реальна смуга пропускання становить 1 Гбіт/c. В GPON використовується лінійний код NRZ, і кадри скремблюються за допомогою спеціального синхронізуючого полінома. У результаті відсутній заголовок лінійного кодування і максимальна пропускна спроможність становить 1,25 Гбит/c.

Рівні потужності.В GPON підтримується механізм регулювання рівнів потужності, при якому командою з центрального вузла на ONT змінюється потужність передавача, яка може прийняти одне із трьох значень (нормальне, нормальне -3дБ, або нормальне -6дБ). Інформація про поточний рівень надходить від кожного ONT у висхідному потоці. В EPON на абонентському вузлі підтримується тільки один рівень потужності.

Можливості надання послуг зв'язку.В EPON розроблені спеціальні протоколи для передачі будь-якого виду інформації: IP-даних, TDM, VOIP, , аналогового телебачення, IPTV (відео поверх IP). цифрового відео ( Switched Digital Video - SDV), відео за запитом (VOD). У відео за запитом кожний абонент дивиться свою передачу, а в SDV групи глядачів переглядають деяку кількість каналів. VOD засновано на одноадресному розсиланні (Unicast), а SDV – на багато адресному розсиланні (Multicast). Ці послуги потребують великої смуги пропускання і мінімальних втрат пакетів. IPTV, SDV рішення використовують протокол IGMP (Internet Group Management Protocol) поверх широкомовної топології PON. Ключова перевага полягає в створенні однієї версії широкомовного потоку, що приводить до необхідності поділу смуги за кількістю каналів, а не за кількістю глядачів. В EPON додаткову ефективність можна одержати, використовуючи функції IGMP для забезпечення мінімальної смуги при оптимальній організації повідомлень між глядачами й відеосервером. В GPON неможливо використовувати широкомовні переваги Ethernet, тому що в них не комутується Ethernet-трафік.

Обмін інформацією між ONT. В EPON обмін інформацією між користувачами є стандартною функцією, яка підтримується за допомогою емуляції з'єднання «точка-точка». Оскільки в GPON архітектура крос-комутації на OLT відрізняється від Ethernet-комутації, в ній неможливо підтримувати стандартний обмін інформацією, що особливо важливо при будівництві мереж FTTB.

Смуга пропускання. Основною перевагою GPON є збільшення швидкості передачі до 2,448 Гбіт/c у висхідному й спадному потоках, а також можливість вибору швидкості. Для спадного потоку найбільш реалістичні швидкості 622 Мбіт/с або 1,2 Гбіт/с. Рішення, у якому смуга пропускання у висхідному потоці буде перевищувати 622 Мбіт/с, менш економічне необхідність використання лазерів із зовнішньою модуляцією.

Ефективність. Ефективність використання смуги в EPON на 20% менше ефективності GPON через застосування коду 8В/10В. Ефективність потрібно розглядати в обох напрямках PON, тому що заголовки кадрів у висхідному й спадному потоках відрізняються. Ефективність у зворотному потоці набагато важливіше через асиметричне використання смуги PON. Ефективність PON залежить від ефективності планування смуги пропускання й кількості службової інформації. У спадному потоці вплив обох факторів незначний. Ефективність EPON може досягати в спадному потоці 72%, а у висхідному потоці 68% від швидкості передачі 1,25 Гбіт/с, тобто 900 Мбіт/c - 850 Мбіт/с, у той час як ефективність GPON при використанні GEM-технології наближається до 95% від 1,25 Гбіт/с в обох напрямках.

Висновок. Підбиваючи підсумок порівняння технологій EPON і GPON, можна зробити висновок, що кожна з них має певні технічні переваги й недоліки, які наведені в табл.4.6 Наскільки важливі ті або інші технічні переваги, в остаточному підсумку вирішує оператор зв'язку.

Таблиця 4.6 Переваги та недоліки GPON та EPON

	Переваги	Недоліки
GPON	Може працювати на різних швидкостях з одними й тими самим передавачами Теоретично швидкість у 2 рази більша,ніж в EPON Може працювати в асиметричному режимі На ONT використовуються дешеві лазери Шифрується усе корисне навантаження Підтримка стандартного TDM трафіка Стандартна сервіс-рівнева структура управління ONT	Складна система рівнів Ethernet GEM GTC інкапсуляція, що ускладнює управління Більш дорогі, ніж у EPON, рішення на порівнянних швидкостях Передавачі на 2,4 Гбіт/с досить дорогі на сьогоднішній час Висхідний потік на сьогодні обмежений швидкістю 622 Мбіт/с
EPON	Передаються вихідні Ethernet-пакети Просте та недороге управління Переваги Ethernet-комутації: повна сумісність з ІР підтримка TLS Broadcast, Multicast підтримка IGMP: краще організовано підтримку IPTv, особливо під час масштабних інсталяцій	Основні недоліки під час взаємодії з іншими технологіями: Недостатнє сервіс-рівнева взаємодія Нестандартний TDM Нестандартне шифрування Нестандартне захисне переключення