GPON- vs. EPON-Technologie im FTTH-Netzwerk

In einem früheren Beitrag erwähnen wir, dass die optischer Verteilerrahmen (ODF) ist eine der Komponenten im optischen Verteilnetz (ODN), und ODN ist ein Teil des passives optisches Netzwerk (PON) System. PON ist die Schlüsseltechnologie zur Umsetzung von FTTx und zur Bereitstellung eines Punkt-zu-Mehrpunkt-Glasfaserzugangs (P2MP). Was sind also GPON und EPON? Was sind die Unterschiede zwischen EPON und GPON? Um ein klares Bild von beiden zu erhalten, betrachten wir die GPON- und EPON-Technologie im FTTH-Netz genauer.

Was ist PON?

PON (Passive Optical Network) ist die grundlegende Technologie von FTTx. Es ist ein Glasfaser-Kommunikationsnetz, das Endnutzern Breitband-Netzzugang bietet. Dieses passive Glasfasernetz zeichnet sich dadurch aus, dass das Signal ohne elektrische Energie aufgeteilt wird. Es besteht aus OLT (Optical Line Terminal), ONU (Optical Network Unit) und ODN. PON nutzt eine P2MP-Topologie. Im Vergleich zu anderen Glasfaser-Zugangsnetzlösungen wie Point-to-Point (P2P) und Fibre to the Curb (FTTC)-Switch ist die PON-Architektur eine Win-win-Lösung zur Senkung der Übertragungskosten und zur Verringerung der Ausfallrate auf der Zugangsseite.

Was ist GPON vs EPON?

Sowohl Ethernet Passive Optical Network (EPON) als auch Gigabit Passive Optical Network (GPON) sind Varianten von PON. Sie sind Ableitungen unterschiedlicher Anforderungen zu verschiedenen Zeiten für die Bereitstellung von Glasfaser-Breitbandzugangsnetzen mit P2MP-Topologie.

EPON ist eine Ethernet-basierte PON-Technologie, die dem IEEE 802.3-Standard entspricht. IEEE veröffentlichte die erste Version im Jahr 2004, die PON-Technologie in der physischen Schicht (Schicht 1) und das Ethernet-Protokoll in der Sicherungsschicht (Schicht 2) einsetzt, Ethernet-Zugang über eine PON-Topologie realisiert und mehrere Dienste über Ethernet anbietet. Sie kombiniert Ethernet- und PON-Technologie in einem und übernimmt die Vorteile beider.

Ethernet PON verwendet WDM-Technologie (Wavelength Division Multiplexing), um eine bidirektionale Übertragung über eine einzelne Faser zu erreichen. Downstream-Daten nutzen Breitbandtechnologie, während Upstream-Daten die Technologie Time Division Multiplex Access (TDMA) verwenden. 

GPON, eine Gigabit-PON-Technologie, basiert auf ITU-TG.984.x. Sie ist der neueste Standard für den Zugang zu breitbandigen passiven Glasfasernetzen. GPON bietet die Vorteile höherer Breitbandkapazität, hoher Effizienz, breiter Abdeckung und vielfältiger Benutzerzugangsschnittstellen, weshalb Carrier-Grade-Anwender es als optimale Lösung betrachten, um Breitband in das Zugangsnetzgeschäft zu bringen und eine umfassende Transformation zu realisieren.

Was ist der Unterschied zwischen EPON und GPON?

GPON vs EPON — Entstehungshintergrund

Das Aufkommen von EPON dient dazu, den Engpass der vorherigen PON-Generation zu überwinden. Sein älterer Bruder (BPON) verwendet ATM als Layer-2-Technologie und kann als Obergrenze nur 600 Mbit/s Bandbreite bereitstellen. Ethernet PON bringt Ethernet in das glasfaserbasierte Breitband-Zugangsnetz und bietet die doppelte Geschwindigkeit von Broadband PON. Es übernimmt die Vorteile von Ethernet in Bezug auf niedrige Kosten, Protokollflexibilität und technologische Reife. Daher verfügt EPON über ein breites Marktpotenzial und eine hohe Kompatibilität.

GPON zieht Lehren aus seinen beiden älteren Brüdern, entwickelt die BPON-Triple-Play-Dienste weiter und gleicht die Defizite von EPON in Bezug auf Vielseitigkeit und Kapazität aus. Es richtet sich an die Telekommunikationsbranche und erfüllt die Anforderungen an Multiservice-Zugang mit garantierter QoS und umfassendem Service. Es strebt eine optimale, umfassende und höchst effiziente Lösung an.

GPON vs EPON — Bandbreite

Kurz gesagt ist die maximale Datenrate von GPON doppelt so hoch wie die von EPON, und der Unterschied liegt in der Downstream-Geschwindigkeit, der asymmetrischen Datenrate und der Option mehrerer Datenraten. 

EPON bietet eine maximale Downstream-Datenrate von 1.25 Gbit/s, die der Upstream-Geschwindigkeit entspricht. GPON unterstützt jedoch drei Optionen für Datenratenmodi: eine parallele Datenrate von 622 Mbp/s im Upstream und Downstream, eine parallele Datenrate von 1.25Gbit/s in beiden Richtungen und eine asymmetrische Datenrate von 2.488 Gbit/s im Downstream und 1.25Gbit/s im Upstream. Erstens bietet Drei-Geschwindigkeitsbetrieb eine flexible Lösung für ein bestimmtes Geschäft. Zweitens bietet GPON die doppelte Bandbreite von EPON und bringt der PON-Technologie eine beispiellos hohe Bandbreite - im Downstream bis zu 2.488 Gbit/s. Außerdem macht die asymmetrische Eigenschaft es idealer für Breitbanddatendienste.

GPON vs EPON — optische Split-Verhältnisse

Split-Verhältnisse geben an, wie viele ONUs ein OLT unterstützen kann. Je größer der Nenner, desto mehr Endgeräte werden mit einer festen Anzahl von OLTs angeschlossen. Im Allgemeinen beträgt das standardmäßige Split-Verhältnis von EPON 1:32. Natürlich kann es ein niedrigeres oder höheres Splitter-Verhältnis von 1:16, 1:64 oder 1:128 unterstützen. GPON unterstützt ein typisches Split-Verhältnis von 1:32 oder 1:64, und 1:128 ist in einigen Systemen verfügbar.

Ist also ein höheres Teilungsverhältnis besser? Nein, ein übermäßiges Teilungsverhältnis erhöht die Kosten für optische Module und verringert die Leistung (typischerweise die Übertragungsdistanz). Sagen wir, ein GPON SFP ist teurer als ein EPON SFP. Je mehr Zweigstellenbenutzer bedient werden, desto höher ist die optische Dämpfung durch die PON-Einfügedämpfung. Wenn beispielsweise das Teilungsverhältnis 1:16 beträgt, beträgt die maximale Übertragungsentfernung 20 km; wenn das Teilungsverhältnis 1:32 beträgt, kann sie nur bis zu 10 km erreichen.

GPON vs EPON — Architekturschichtung

EPON hat eine einfache Netzwerkarchitektur. Es verwendet direkt einen Ethernet-Frame, um Daten, Sprache und Video zu übertragen. Oder IP-basierte Daten in einen Ethernet-Frame und leitet sie dann über PON weiter.

GPON hat drei "Layer 2". Erstens werden TDM- und Ethernet-Frames in GEM-Frames verpackt. Zweitens werden ATM-Zellen und GEM-Frames in den GTC-Frame eingekapselt und über PON übertragen.

GPON vs EPON — Vielseitigkeit

Multi-Service 

GPON entspricht dem G.984.X-Standard, der Triple-Play — Daten, Sprache, Video — unterstützt und die Anforderungen an Carrier-Grade-Komplettdienste erfüllt. 

Quality of Service (QoS)

GPON verfügt über inhärente QoS-Full-Service-Funktionen, während EPON zusätzliche Kosten für die manuelle Konfiguration des VLAN-Labels erfordert, um QoS zu aktivieren.

OAM-Sicherheitsmanagement

GPON spezifiziert die Verwaltung in verschiedenen Schichten: OAM, PLOAM (Physical Layer OAM) und OMCI (ONT Management and Control Interface). Jeder Nachrichtensteuerkanal erfüllt seine Aufgaben, um ein vollständiges OAM-Sicherheitsmanagement zu erreichen. 

EPON verfügt nur über einfache OAM-Funktionen, wie FEF (far-end fault), Loopback und Überwachung.

GPON vs EPON — Kosten

Um die Kosten von GPON vs. EPON zu vergleichen, sollten wir zunächst die Kosten der Netzwerkkomponenten verstehen. OLT, ONU und ODN sind drei notwendige Einheiten, aus denen GPON und EPON bestehen. ODN-Elemente umfassen Fasern, ODF, optische Splitter, optische Steckverbinder usw. Wenn die Benutzerzahlen gleich sind, unterscheiden sich die Kosten im ODN möglicherweise nicht wesentlich. Allerdings machen optische Module und anwendungsspezifische integrierte Schaltungen, die in OLT und ONU eingesetzt werden, einen großen Unterschied. Der FPGA-basierte IC-Chip von GPON ist viel teurer als der ASIC-basierte Chipsatz von EPON. 

Hier könnten Sie herausplatzen: "EPON ist günstiger als GPON." Warten Sie, ziehen Sie keine voreiligen Schlüsse. Neben den Gerätekosten gibt es auch die Teilnehmerkosten. Da GPON hinsichtlich eines höheren Split-Verhältnisses, höherer Bandbreite und Übertragungseffizienz optimiert ist, kann man durch die Reduzierung der OLT-Anzahl ein Vermögen sparen. Dies führt auch zu einer Senkung der Lebenszykluskosten.

Für einen schnellen Überblick fasst die folgende Tabelle die wichtigsten Unterschiede zusammen.

GPON vs. EPON: Was ist besser?

GPON vs EPON: Was ist besser? Ein heißes Thema im Internet, das intensive Diskussionen ausgelöst hat. Es gibt jedoch keine eindeutige Entweder-oder-Schlussfolgerung. Beide haben ihre Vorteile und Einschränkungen. Und die Option basiert auf Ihren aktuellen Gegebenheiten und Geschäftsanforderungen, wie Netzwerkbudget, Kosten für den Glasfaserzugang, Anzahl der Endnutzer, erweiterten Anforderungen wie QoS und Sicherheitsmanagement. 

Hier sind die Vor- und Nachteile von EPON vs GPON zu Ihrer Referenz aufgeführt.

EPON-Vorteile: 

einfache Netzwerkarchitektur

geringere Komponentenkosten 

Unterstützung von Verschlüsselung in beiden Streams

GPON-Vorteile: 

die höchste Bandbreite von 2.48Gbit/s im Downstream

Multi-Service-Unterstützung

mehr Endnutzer-Abdeckung bis zu 128 ONU

hohe Übertragungseffizienz

unterstützt Verschlüsselung im Downstream

kosteneffizient für große Telekommunikationsnutzer

EPON-Einschränkungen: 

Quality of Service (QoS)

OAM-Management

Sicherheit

GPON-Einschränkungen: 

komplexe Netzwerktechnologie

teure GPON-Komponenten wie GPON-Optiken

Fazit

Nach dem Vergleich von FTTH GPON vs EPON und der Auflistung ihrer Stärken und Schwächen. Hier ist ein kurzer Hinweis für Freunde, die eine schnelle Lektüre als Kaufberatung benötigen.

GPON wird von Carrier-Grade-Nutzern bevorzugt, die hohe Bandbreite, hochdichten Zugang, Triple-Play-Multiservice und erweiterte Funktionen wie QoS, Sicherheit und ATM als Backbone benötigen.

EPON ist benutzerfreundlich für Privatanwender und KMUs, die empfindlich auf Netzwerkkomplexität und Kosteneffizienz reagieren und keine hohen Anforderungen an erweiterte Funktionen wie Sicherheit, QoS und ATM haben.

Beim Rückblick auf die Entwicklungsgeschichte von PON gewinnt das Zugangsnetz durch die Einführung der Glasfaserübertragung für höhere Bandbreite und Vielseitigkeit an Dynamik. Für aktuelles FTTH sind EPON und GPON die Mainstream-Technologien. Künftig haben 10G EPON und 10G GPON ihren Markt in FTTB (fiber to the building) gefunden, um über größere Reichweiten höhere Datenraten bereitzustellen und gleichzeitig mehr Nutzer zu bedienen. Es ist zu erwarten, dass in Kürze das passive optische Hochgeschwindigkeits- und Langstreckennetz 25G/40G/100G zum nächsten Neuzugang werden könnte.

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