С момента появления технологии BPON трафик в сетях доступа быстро рос с увеличением доли IP-пакетов большого (относительно ячеек АТМ) размера. Это сделало необходимым разработку новых подходов к передаче данных по пассивным оптическим сетям PON.
Институт электросвязи ITU-T SG15 при поддержке FSAN пошел по пути создания протоколо-независимой технологии GPON с опорной технологией SDH (стандарт ITU-T G.984.x), а институт инженеров IEEE при сотрудничестве с EFMA продолжил развитие семейства протоколов Ethernet и разработал технологию EPON (стандарт IEEE 802.3ah).
Каждая из технологий GPON и EPON имеет плюсы и минусы, которые мы постарались описать ниже.
Отличия технологий GPON и EPON
Для GPON институт электросвязи ITU-T SG15 при поддержке FSAN выбрал в качестве опорной технологию SDH (стандарт ITU-T G.984.x), институт инженеров IEEE при сотрудничестве с EFMA пошел по пути развития семейства протоколов Ethernet (стандарт IEEE 802.3ah).
Фундаментальное отличие технологий EPON и GPON заключается в способе передачи пакетов по сети PON. В EPON пакеты передаются по пассивной сети PON в исходном виде и не требуют дополнительной обработки. В технологии GPON используется двухуровневая инкапсуляция: сначала потоки TDM, E1/T1 и кадры Ethernet размещаются в кадрах GEM (GTC Encapsulation Method) с переменной длиной полезных данных, имеющих формат Generic Frame Procedure, ITU-T G.7401. Далее ячейки ATM и кадры GEM совместно инкапсулируются в кадры GTC. Именно эти кадры передаются по пассивной оптической сети PON.
ЕPON может обеспечить в нисходящем и восходящем потоках 1.25 Гбит/с, в то время как GPON в нисходящем потоке достигает 2,488 Гбит/с со всеми промежуточными значениями: 155, 622 Мбит/с, 1,244 Гбит/с. Восходящие потоки могут быть со скоростью 155, 622 Мбит/с или 1,244 Гбит/с.
Количество абонентов
При использовании оборудования ЕPON пассивная сеть PON будет состоять из деревьев 1х64 и может иметь радиус до 30 километров. Для технологии GPON доступно создание топологического леса с деревьями 1х128 с радиусом не более 20 километров. Отличие в максимальном количестве абонентов PON кроется в особенностях реализации технологии уплотнения TDM для Ethernet и SDH. В технологии EPON реализация TDM требует дополнительного ПО и аппаратных ресурсов, в то время как GPON длительность GTC-кадров соответствует длительности стандартных кадров SONET (SDH), что упрощает механизм временного уплотнения.
Кодирование
Для передачи данных в технологии EPON используется избыточный код 8B/10B, подразумевающий кодирование каждых 8 символов десятью, что приводит к снижению реальной пропускной способности на 20%. В GPON используется линейное кодирование без возврата к нулю (NRZ), который обеспечивает реальную скорость передачи данных близкую в максимальной. В реальных условиях эффективность использования полосы пропускания для технологии EPON приближено к 70%, для GPON этот показатель превышает 95%.
Распределение полосы и QoS
Очень важной особенностью пассивных оптических сетей является возможность динамического распределения полосы пропускания DBA. Для GPON есть поддержка DBA, в технологии EPON DBA осуществляется на более высоких уровнях OSI.
Для обеспечения качества сервисов QoS в GPON трафик делится на 5 классов и в зависимости от приоритетности передается в различных транспортных контейнерах. В EPON используется похожая методика деления на 8 классов, которая частично заимствована из более ранних версий BPON.
Управление и обслуживание
Поиск и активация абонентских терминалов ONU и сетевых терминалов ONT в сетях GPON производится с использованием серийного номера устройств, для активации конечному оборудованию выделяется ONT_ID. В технологии EPON для определения ONU и их активации используются MAC-адреса и метки LLID.
Управление в сетях EPON осуществляется с применением протоколов SNMP, MPCP (multi-point control protocol), EFM OAM (Operation, Administration and Maintenance). Управляющие команды передаются в общей полосе, вместе с полезными данными. В сетях GPON используются протоколы OMCI (ONU Management and Control Interface), OAM, PLOAM (Physical Layer OAM), управляющие сообщения которых вставляются в заголовки GTC-кадров.
В чем схожи EPON и GPON
Длины волн
Технологии EPON и GPON для приема и передачи сигналов используют одинаковый частотный план, согласно которому нисходящий поток передается на длине волны из диапазона 1480 ~1500 нм, восходящий поток в диапазоне 1260–1360 нм, при этом длины волн, близкие к 1550 нм резервируются для передачи телевизионного сигнала или других применений.
Шифрование
Обе технологии поддерживают поддерживают 128-битовое шифрование Advanced Encryption Standard (AES), которая обеспечивает до 3,4x1038 вариантов ключа и надежно защищает трафик от несанкционированного доступа. Поддержка AES 128 описана в стандарте GPON.
Оптическая инфраструктура
В конечном итоге EPON и GPON могут быть развернуты с использованием одинаковой волоконно-оптической инфраструктуры. Т.е. при выборе оборудования для организации пассивной оптической сети PON нужно учитывать преимущества и недостатки каждой каждой технологии и исходить из ограничений, налагаемых энергетическими характерисиками (оптическим бюджетом), потому что других ограничений на использование технологий EPON или GPON в пассивной оптической сети PON попросту нет.
Важно помнить, что в силу различий технологий оборудование GPON и ЕPON не совместимо и работать в связке не будет.