Что такое XPON (EPON/GPON двухрежимный) ONU?

В сетях доступа пассивная оптическая сеть (PON) является лучшей средой передачи для реализации triple-play и решения проблемы «последней мили» информационной магистрали. EPON и GPON — наиболее распространенные и зрелые стандарты сетей доступа в семействе PON. EPON, основанный на стандарте IEEE 802.3ah, представляет собой популярную технологию широкополосного доступа, обеспечивающую экономичную интеграцию услуг передачи данных, голоса и видео через единую оптическую систему доступа. GPON (гигабитная пассивная оптическая сеть) — это новейшее поколение технологии широкополосного доступа на основе стандарта ITU-T G.984.x. Большинство операторов считают GPON идеальной технологией для реализации широкополосной и комплексной трансформации услуг сети доступа благодаря высокой пропускной способности, эффективности, широкому охвату, богатым пользовательским интерфейсам и т. д. Поэтому производители телекоммуникационного оборудования разработали продукты, совместимые как со стандартами EPON, так и GPON, обычно называемые xPON.

1. Обзор xPON ONU

Как известно, система пассивной оптической сети состоит из оптического линейного терминала (OLT), оптической распределительной сети (ODN) и оптического сетевого устройства (ONU). xPON ONU — это оптическое сетевое устройство, поддерживающее как стандарт EPON IEEE 802.3ah, так и стандарт GPON ITU-T G.984.x, что означает возможность его использования в сетях EPON и GPON. xPON ONU также может автоматически переключаться в режим EPON или GPON.

2. Технология xPON ONU

2.1 Программное обеспечение

Для начала познакомимся с двумя концепциями: PLOAM и MPCP.

В GPON до того, как ONU захочет зарегистрироваться в OLT (это называется фазой регистрации), между ONU и OLT должен быть установлен канал управления и обслуживания физического уровня (PLOAM). Канал PLOAM представляет собой формализованную информационную систему, передаваемую в кадре GTC в определенном месте. Он используется для передачи другой управляющей информации PMD (зависимой от физической среды) и GTC (транспортной конвергенции GPON), не отправляемой по встроенному каналу OAM. Канал OMCI используется для управления определениями услуг верхнего уровня GTC. GTC должен предоставлять транспортный интерфейс для OMCI. Дополнительный канал, включая определение идентификатора транспортного протокола (Port-ID), предлагается GTC в соответствии с конфигурацией устройства.

В EPON ONU и OLT должны установить механизм управления MPCP, если ONU хочет зарегистрироваться в OLT (это называется стадией регистрации). MPCP (протокол многоточечного управления) — это протокол подуровня управления MAC EPON. MPCP определяет механизм управления между OLT и ONU для координации эффективной отправки и приема данных.

Построение канала PLOAM в GPON и механизма управления MPCP в EPON вместе называются стадией регистрации.

В xPON ONU встроен специальный процесс обнаружения оптического сигнала нисходящего потока OLT для определения, является ли он GPON или EPON, поскольку EPON и GPON имеют разные сообщения и поля протокола взаимодействия, что помогает ONU в идентификации на этапе регистрации. Если результат идентификации не соответствует режиму PON ONU, ONU автоматически перезапустится, чтобы переключиться в режим PON, соответствующий текущей сети.

2.2 Аппаратное обеспечение

Обычно в оборудовании ONU используется оптический модуль ONU, состоящий из драйвера лазера в режиме вспышки, приемного ограничивающего усилителя, BOSA, MCU, схемы повышения напряжения APD и т.д.

В модуле ONU используется два типа лазеров: FP и DFB.

Поскольку приемник принимает сигнал непрерывно, ему требуется специальный ограничивающий усилитель для усиления электрического сигнала, преобразованного из PD. APD-TIA и PIN-TIA — это два типа приемников.

В соответствии с требованиями к производительности, для оптического модуля GPON ONU требуется DFB-лазер 1310 нм и приемник InGaAs Super-TIA с WDM-фильтром 1490 нм. Что касается оптического модуля EPON ONU, требуется FP-лазер 1310 нм и приемник InGaAs PIN-TIA с WDM-фильтром 1490 нм.

В оптических устройствах обычно используются передатчики и приемники пакетного режима, но это ключевая техническая сложность для всех TDM-PON. Существуют большие различия во временных требованиях при работе оптических устройств с пакетными передатчиками и приемниками из-за различных протоколов передачи EPON и GPON. Фактически, требования к временам пакетной передачи восходящего потока GPON гораздо более жесткие, чем у EPON. Как показано на рисунке 1, время установки, требуемое для пакетного приема GPON, составляет не более 96 байт, т.е. 77 нс, тогда как у EPON — 400 нс. Кроме того, GPON также более строго регулирует время включения-выключения лазера при управлении пакетным излучением ONU.

В итоге, в xPON ONU обычно используются оптические устройства GPON. Как говорится, «технология имеет обратную совместимость», оптические устройства GPON используются для совместимости с сетевой средой EPON.

3. Применение и преимущества xPON ONU

3.1 Совместимость с существующей сетью

xPON ONU может работать в режиме EPON или GPON. Он может автоматически определять, является ли OLT типа EPON или GPON, и переключать режим работы. Поэтому, независимо от того, EPON или GPON используется в текущей сети операторов или интернет-провайдеров, xPON ONU может в ней функционировать.

3.2 Более быстрое развертывание при модернизации

Поскольку внедрение сети EPON произошло раньше, чем GPON, EPON-сеть составляет большую часть текущей сети. Однако EPON-сеть будет постепенно заменяться GPON-сетью из-за преимущества в пропускной способности.

xPON ONU играет важную роль при переходе от EPON к GPON. Когда операторы решат перейти на GPON, можно добиться более плавного перехода сети и значительной экономии затрат на модернизацию, просто заменив OLT EPON на GPON на головной станции без каких-либо операций на стороне пользователя.

3.3 Защита инвестиций

Первоначальное оборудование EPON ONU и EPON OLT должно быть выведено из эксплуатации в процессе модернизации системы с EPON на GPON. Но xPON ONU позволяет избежать этого, так как он совместим со стандартами EPON и GPON, что значительно защищает инвестиции пользователей.

3.4 Содействие эксплуатации и техническому обслуживанию сети

xPON ONU делает EPON и GPON прозрачными и предоставляет унифицированный интерфейс для верхнего уровня управления после устранения различий между EPON и GPON. Таким образом, независимо от того, является ли терминал EPON или GPON, его конфигурация одинакова. В этом случае сетевому администратору нужно сосредоточиться только на управлении услугами, что значительно повышает эффективность эксплуатации и технического обслуживания.

4. Типы xPON ONU от C-Data

5. Перспективы и резюме

xPON ONU обладает подавляющими преимуществами в совместимости, помехоустойчивости, характеристиках пропускной способности, дальности доступа, обслуживании и управлении и т.д. Он широко распространен на рынке и вызывает большой интерес у интернет-провайдеров в плане применения. Учитывая, что сеть EPON в основном сформировалась, xPON ONU может стать основным решением в ближайшие несколько лет, и только при поддержке xPON ONU переход от EPON к GPON может быть успешным.

Являясь профессиональным поставщиком продуктов для широкополосного доступа FTTH, компания Shenzhen C-Data Technology Co., Ltd. будет следить за тенденциями рынка и спросом, чтобы производить лучшие продукты для интернет-индустрии.