EPON 기술 개요
액세스 네트워크의 역사
액세스 네트워크는 사용자를 제공업체에 연결하는 통신 네트워크의 일부입니다. 역사적으로 전화 접속을 위해 꼬인 구리선으로 구성되었습니다. 이러한 제공업체는 “통신 회사”로 알려져 있습니다. 또 다른 유형의 액세스 기술은 동축 케이블을 통해 제공되는 케이블 TV 서비스이며, 초기에는 TV가 유일하게 제공되는 서비스였습니다.
시간이 지남에 따라 액세스 네트워크는 고속 데이터, 비디오 및 음성과 같은 다른 서비스를 제공할 수 있게 되었습니다.
- 이는 더 많은 대역폭에 대한 필요성을 창출했습니다. 통신 회사의 xDSL 또는 케이블 세계의 DOCSIS 3.0 및 3.1과 같은 기술은 수년에 걸쳐 대역폭을 증가시켜 기존 네트워크를 유지했습니다. 그럼에도 불구하고 이러한 기술로는 오늘날 주거 및 상업 가입자에게 멀티 기가비트/s 서비스를 제공하기에 충분하지 않습니다.
섬유가 구출!
꼬인 구리 쌍 또는 동축 케이블과 달리 광섬유는 오늘날 중앙 위치에서 가입자까지 20킬로미터 이상 떨어진 거리에서 대칭 10Gbps의 데이터, 음성 및 비디오 서비스를 제공할 수 있습니다.
- 이는 Fiber to the x (FTTx) 서비스로 알려져 있으며, 여기서 x = Home, Business, Premises 등입니다. 광섬유는 HUB에서 각 최종 사용자(가입자)까지 전용 광섬유를 사용하여 지점 간(P2P) 또는 지점 대 다중점(P2MP) 토폴로지를 사용하여 로컬 액세스 네트워크에 배포할 수 있습니다. FTTH 서비스를 제공하는 비용 효율적인 방법 중 하나는 수동 광 네트워크(PON)를 사용하는 것입니다.
PON이란 정확히 무엇입니까?
PON（수동 광 네트워크）의 정의
– 지점 대 다중점, Fiber-to-the-Premises(FTTP) 네트워크 아키텍처입니다.
– 전원이 공급되지 않는 광 분배기를 사용하여 단일 광섬유가 여러 구내, 일반적으로 16-128개에 서비스를 제공할 수 있기 때문에 “수동”이라고 합니다.
– 광 회선 종단 장치(OLT)와 하나 이상의 광 네트워크 장치(ONU)로 구성되며 광 분배 네트워크(ODN)를 통해 연결됩니다.
– ODN은 OLT와 ONU 사이에 활성 전자 장치가 없는 광 액세스 네트워크입니다.
PON 네트워크의 구성 요소
PON 기술
다른 표준 그룹에서 다른 PON 표준을 만들었습니다.
EPON이란 무엇입니까？
• EPON（이더넷 수동 광 네트워크）은 여러 가지 높은 수준의 요소를 기반으로 MSO에서 선호하는 PON 아키텍처로 처음에 선택되었습니다.
– 더 비싸고 복잡한 GPON 사양(ATM) 대신 이더넷 프레이밍을 기반으로 하는 간단한 프로토콜로, 이는 향후 가격에 영향을 미칩니다.
– DOCSIS 기반 프로비저닝 모델을 향한 모멘텀이 이미 만들어졌습니다.
– 10G 사양은 2009년에 완료되었으며, 오늘날 제품을 사용할 수 있습니다.
• CableLabs와 협력하여 MSO는 EPON의 DOCSIS 프로비저닝(DPoE)에 대한 사양을 개발하기 위해 기여하는 공급업체와 5년 이상 협력했습니다. DPoE는 다음 개념에 중점을 둡니다.
– 다중 공급업체 상호 운용성
– 상업 서비스를 위한 Metro 이더넷 서비스 기능
– 멀티 기가비트 IP/HSD 주거 서비스
– 수백만 개의 장치를 프로비저닝할 수 있습니다.
– 기존 MSO 백 오피스 시스템 사용
• 간소화된 프로비저닝 및 10Gbps의 액세스 네트워크 속도는 기존 및 신규 서비스 제공업체에 대한 MSO의 주요 차별화 요소입니다.
• CWDM에 비해 현장 광섬유 배포 및 트랜시버 수를 최소화합니다(낮은 CAPEX).
• 현장에 활성 장치가 없습니다(낮은 OPEX).
범용 광섬유 액세스 아키텍처로서의 EPON
• 모든 서비스 유형
– 주거
– 비즈니스
– 셀룰러 백홀
• 모든 구성
– MDU/MTU
– FTTH
– FTTC/FTTN
• 모든 데이터 속도
– 1Gb/s(802.3ah 2004)
– 10/1 및 10/10(802.3av 2009)
• 모두 동일하게 지원
• 외부 플랜트(ODN)
EPON 기술 로드맵
EPON 표준 진화:
– 802.3ah: 1G/1G 사양(2004)
– 802.3av: 10G/10G 사양(2009)
– DPoEv1: EPON을 통한 DOCSIS 프로비저닝(2011)
– DPoEv2: (2012)
– SIEPON: 이더넷 수동 네트워크의 서비스 상호 운용성(2013)
– NG-EPON: IEEE는 이미 40 또는 100Gbps의 속도를 위한 차세대 EPON을 연구하고 있습니다.
EPON 구성 요소
일반적인 EPON 시스템은 OLT, 여러 ONU 및 ODN으로 구성됩니다.
– OLT(광 회선 종단 장치)는 MSO의 허브 또는 때로는 MDU에 있으며 광 액세스 네트워크를 코어에 연결합니다. OLT는 스위치 또는 라우터일 수 있으며 EPON 인터페이스를 포함합니다. CMTS의 광학적 등가물입니다.
– ONU(광 네트워크 장치)는 최종 사용자 위치(고객 구내)에 있으며 광 트랜시버가 있고 음성, 데이터 및 비디오와 같은 서비스를 제공합니다. 케이블 모뎀의 광학적 등가물입니다.
– ODN(광 분배 네트워크)은 OLT와 ONU를 연결합니다. ODN에서 하나의 광섬유는 WDM을 사용하여 DS 및 US 신호를 전달합니다. 그런 다음 광섬유는 개별 ONU에 서비스를 제공하기 위해 분할됩니다. 광 분배기는 간단한 수동 장치입니다.
EPON US/DS 파장
EPON 시스템은 Wavelength Division Multiplexing(WDM)을 사용하여 단일 광섬유에서 양방향 통신을 수행합니다.
EPON 아키텍처 모델
- 트리 토폴로지(a)는 일반적으로 물리 계층 복원력 요구 사항이 없는 주거 및 비즈니스 고객을 위해 중국, 미국 및 유럽에서 사용됩니다.
- 버스 토폴로지(b)는 일반적으로 일본에서 사용됩니다(대부분의 광섬유가 공중 버스형 아키텍처로 배포됨).
- 링 토폴로지(c)는 일반적으로 높은 복원력이 있는 네트워크에 사용됩니다(SIEPON에서 트리/트렁크 보호)
- EPON 프로토콜은 모든 ODN(광 분배 네트워크) 아키텍처에서 작동합니다.
광 전력 레벨
802.3ah(1기가 EPON)
1000BASE-PX20 트랜시버
OLT:
• TX 파장: 1480~1500nm
• TX: +2~+7dBm
• RX: -6~-27dBm
ONU:
• TX 파장: 1260~1360nm
• TX: -1~+4dBm
• RX: -3~-24dBm
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802.3av(10기가 EPON)
10GBASE–PR–D3 트랜시버
OLT:
• TX 파장: 1575~1580nm
• TX: +2~+5dBm
• RX: -6~-28dBm
ONU:
• TX 파장: 1260~1280nm
• TX: +4~+9dBm
• RX: -10~-28.5dBm
다운스트림 트래픽
OLT는 모든 ONU에 데이터를 브로드캐스트합니다.
• ONU는 등록 시 LLID(Logical Link ID)를 수신합니다(LLID가 하나 이상일 수 있음). 이는 DOCSIS에서 일련의 서비스 흐름(US/DS)을 수신하는 케이블 모뎀과 유사합니다.
• ONU는 자체 활성 LLID 세트로만 트래픽을 전달합니다.
• 모든 ONU에 데이터를 브로드캐스트하기 위해 OLT는 TDM(Time Division Multiplexing)을 사용합니다.
업스트림 트래픽
• ONU 등록 중에 OLT는 ONU에서 시간 지연(거리)을 계산하고 전송 매개변수를 조정하도록 지시합니다.
• 각 ONU는 OLT에서 할당된 시간 슬롯 동안에만 전송합니다.
• 각 ONU에서 전송된 내용은 충돌 없이 OLT에 도착합니다.
• 연결된 모든 ONU에 대해 단일 광섬유 링크에 대한 다중 액세스를 제공하기 위해 TDMA(Time Division Multiple Access) 아키텍처가 업스트림 채널에 구현됩니다.