Molte persone hanno domande sulla relazione tra EPON, GPON, 10G PON, XG-PON e NG-PON 2. Oggi, attraverso questo articolo, Yingda fornirà un'introduzione dettagliata, sperando di aiutarti.
La storia iniziale della banda larga: EPON e GPON (2000-2004)
Cominciamo dalle origini del PON. Negli anni '1980, con la rapida diffusione dei computer e delle tecnologie multimediali, i servizi globali di comunicazione dati hanno iniziato a prosperare. I primi servizi internet offerti dagli operatori di telecomunicazioni si basavano in gran parte su infrastrutture in rame, come linee telefoniche, cavi a doppino intrecciato e cavi coassiali, utilizzando tecnologie come ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) e ISDN (Integrated Services Digital Network).
Tuttavia, questi metodi tradizionali basati sul rame soffrivano di basse velocità di trasmissione e costi di implementazione elevati. Per soddisfare la crescente domanda degli utenti di Internet, la fibra ottica si è affermata come il mezzo di comunicazione definitivo. Da quando lo scienziato cinese Dr. Charles Kao ha gettato le basi teoriche per la comunicazione in fibra ottica nel 1966, questa tecnologia ha intrapreso un rapido percorso evolutivo, con una produzione consolidata e una solida filiera industriale che si sono delineate alla fine degli anni '1980.
Alla fine degli anni '1980, per applicare la fibra ottica ai servizi di accesso a banda larga, i produttori introdussero gradualmente le proprie tecnologie PON a banda stretta. A quel tempo, la velocità di questa tecnologia era molto bassa, non superando i 2 Mbps. Inoltre, poiché i produttori erano in competizione tra loro, non si è mai arrivati a uno standard e a una specifica unificati.
La nascita degli standard ITU-T: da APON a BPON (2000)
Nel 1995, sette importanti operatori di rete, tra cui BellSouth, BT e France Telecom, hanno costituito congiuntamente la Full Service Access Network Alliance (FSAN) per unificare gli standard delle apparecchiature per le reti di accesso ottiche.
Nel 1997, sulla base delle raccomandazioni della FSAN, l'ITU-T (Unione Internazionale delle Telecomunicazioni, Settore di Standardizzazione delle Telecomunicazioni) ha rilasciato lo standard G.983.1 , noto come APON (ATM PON) . ATM sta per Asynchronous Transfer Mode, un protocollo di trasmissione che all'epoca rappresentava un agguerrito concorrente del protocollo IP.
Per chiarire l'errata convinzione che APON supportasse solo i servizi ATM, FSAN e ITU-T hanno aggiornato e rinominato la specifica in BPON (Broadband PON) intorno al 2000. Questo ha segnato l'ingresso ufficiale nell'era del PON a banda larga.
La pietra miliare: l'evoluzione di GPON ed EPON (2003-2004)
Per superare il collo di bottiglia del gigabit, nel 2002 FSAN ha avviato un nuovo progetto per standardizzare le reti PON operanti a velocità superiori a 1 Gbps. Ciò ha portato a un importante traguardo nel marzo 2003, quando l'ITU-T ha ufficialmente pubblicato lo standard G.984, universalmente noto come GPON (Gigabit Passive Optical Network).
Mentre FSAN e ITU-T guidavano il settore delle telecomunicazioni, un'altra organizzazione di standardizzazione di fama mondiale stava lavorando su un percorso alternativo: l' IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) . L'IEEE è il creatore e il principale sostenitore dello standard Ethernet. Dopo aver rilasciato lo standard Gigabit Ethernet nel 1998, l'IEEE si è impegnato a sviluppare uno standard PON basato su Ethernet.
Nel 2000 , l'IEEE istituì il gruppo di lavoro EFM (Ethernet for the First Mile) nell'ambito del gruppo IEEE 802.3 e avviò ufficialmente i relativi lavori di standardizzazione. Nell'aprile del 2004 , il gruppo di lavoro EFM ottenne un grande successo e lanciò ufficialmente lo standard IEEE 802.3ah , introducendo EPON (Ethernet PON) sul mercato. L'intensa competizione tra GPON ed EPON a partire dal 2004 ha gettato le basi per le moderne reti in fibra fino alla casa (FTTH).
| Standard tecnico | Standard internazionale | Nome e cognome | YAnno di lancio |
| APON | ITU-T G.983.X | PON ATM | 1997 |
| Bpon | ITU-T G.983.X | PON a banda larga | 2001 |
| GPON | ITU-T G.984.X | PON con capacità Gigabit | 2003 |
| EPON | IEEE 802.3ah | PON Ethernet | 2004 |
Nel corso del tempo, l'ATM ha gradualmente perso terreno ed è declinato nella competizione con l'IP. Anche l'APON (BPON) è stato abbandonato dagli operatori ed è uscito di scena a causa di problemi di costi ed efficienza.
Confronto tecnico: standard EPON vs. GPON
EPON e GPON sono sistemi tecnologici differenti, introdotti da diverse organizzazioni di standardizzazione. Non esiste alcun rapporto di aggiornamento, evoluzione o sostituzione tra i due; si sono sviluppati in parallelo.
La differenza fondamentale tra GPON e GPON risiede nel secondo livello (il livello di collegamento dati):
- EPON: Sul secondo livello, sostituisce ATM con Ethernet.
- GPONAdotta una struttura di incapsulamento di nuova definizione, GEM (GPON Encapsulation Mode), che incapsula e mappa diversi servizi come Ethernet, TDM e ATM.
| Articolo | GPON | EPON |
| Standard | ITU.T | IEEE |
| Prezzo | 2.488G / 1.244G | 1.25G / 1.25G |
| Rapporto spettrale | 1:64 ~ 1:128 | 1:16 ~ 1:32 |
| Cuscinetto di carico | ATM, Ethernet, TDM | Ethernet |
| Efficienza della larghezza di banda | 92% | 72% |
| QOS | Molto buono, inclusi Ethernet, TDM, ATM | Bene, solo Ethernet |
| Budget leggero | Classe A/B/C | Px10/Px20 |
| Che vanno | EqD isometrico logico | RTT |
| DBA | Formato standard | produttore personalizzato |
| Supporto TDM | TDM su Ethernet (PWE3, CESoEthernet) o TDM nativo | TDM su Ethernet (PWE3, CESoEthernet) |
| Interconnessione ONT | OMCI | no |
| OAM | ITU-T G.984 (forte) | Ethernet OAM (debole, espansione del produttore) |
| OPEX | OPEX basso | OPEX medio |
In sintesi, EPON e GPON presentano vantaggi e svantaggi specifici. In parole semplici, GPON offre una larghezza di banda maggiore, supporta un numero maggiore di utenti e garantisce una maggiore efficienza, ma è anche più complesso da implementare, con conseguenti costi più elevati.
Dal punto di vista della quota di mercato interno, all’epoca EPON era ampiamente adottato da China Telecom, mentre GPON era più popolare tra China Unicom e China Mobile.
L'era del PON di nuova generazione: l'evoluzione verso gli standard PON 10G.
EPON e GPON sono entrambe reti ottiche passive che operano a 1 Gbps . Tuttavia, questo 1 Gbps rappresenta la larghezza di banda condivisa nella centrale, il che significa che in genere possono fornire agli utenti finali una velocità effettiva di circa 100 Mbps . Con l'impennata della domanda di larghezza di banda da parte di famiglie e aziende, il settore ha iniziato la transizione verso la tecnologia 10G PON.
L'ascesa dello standard 10G-EPON (IEEE 802.3av)
Per affrontare il problema della larghezza di banda limitata, l'IEEE ha avviato nel 2006 lo sviluppo di uno standard di sistema EPON a 10 Gbit/s, che è stato ufficialmente ratificato come standard IEEE 802.3av 10G-EPON nel 2009.
Nell'ambito del framework 10G-EPON , la tecnologia è suddivisa in due modalità di implementazione:
- Modalità asimmetricaOffre una velocità di download di 10 Gbps e una velocità di upload di 1 Gbps.
- Modalità simmetrica: Offre una velocità completa di 10 Gbps sia per il traffico in uplink che in downlink.
Analisi approfondita di NG-PON1: l'evoluzione di XG-PON e XGS-PON
Parallelamente all'IEEE, anche l'ITU-T stava portando avanti la sua architettura gigabit di punta. Nel 2008, l'ITU-T ha avviato la ricerca sulle reti GPON di nuova generazione, suddividendo la roadmap evolutiva in NG-PON1 (Next-Generation PON 1, per coesistenza con GPON) e NG-PON2.
La pietra miliare dell'era NG-PON1 è stata la nascita dello standard XG-PON nel 2010, regolamentato dalla serie ITU-T G.987.
Inizialmente, XG-PON prevedeva due modalità: la prima, XG-PON1 asimmetrica, con una velocità di downlink di 10 Gbps e una velocità di uplink di 2.5 Gbps; la seconda, XG-PON2 simmetrica, con velocità di uplink e downlink entrambe pari a 10 Gbps.
A causa delle complessità di implementazione dell'epoca, lo schema simmetrico XG-PON2 è stato cancellato intorno al 2013 e XG-PON1 è stato direttamente rinominato XG-PON.
| Standard 10G PON | Corpo standard | Anno di lancio | Tasso a valle | Tasso a monte |
| 10G-EPON (Asimmetrico) | IEEE802.3av | 2009 | 10 Gbps | 1 Gbps |
| 10G-EPON (Sincronizzato) | IEEE802.3av | 2009 | 10 Gbps | 10 Gbps |
| XG-PON (NG-PON1) | ITU-T G.987 | 2010 | 10 Gbps | 2.5 Gbps |
| XGS-PON | ITU-T G.9807.1 | 2016 | 10 Gbps | 10 Gbps |
Successivamente, nel 2015, lo schema simmetrico è stato riavviato con un nuovo nome, XGS-PON (la S sta per simmetrico).
Nel 2017, l'ITU ha adottato ufficialmente lo standard internazionale G.9807 XGS-PON.
Osservando l'immagine seguente dovresti vederlo più chiaramente:
Strategie combinate di implementazione PON e aggiornamento della rete
Per agevolare una transizione senza intoppi dall'infrastruttura GPON tradizionale alla 10G PON , i produttori hanno introdotto la soluzione Combo PON , che ha registrato un massiccio ricorso all'acquisto centralizzato da parte degli operatori di telecomunicazioni globali.
Combo PON è un modulo ottico tre in uno che integra internamente un modulo ottico GPON, un modulo ottico 10G PON e un multiplexer WDM1r. In questo modo, sia che il lato utente sia connesso a un ONT GPON o a un ONT 10G PON, il funzionamento sarà normale, facilitando la transizione all'aggiornamento.
Dal punto di vista tecnico, l'aggiornamento a 10G-PON è estremamente efficiente perché sfrutta appieno l'architettura fisica esistente:
- ODN (rete di distribuzione ottica)Rimane completamente invariata. Questa infrastruttura passiva rappresenta la parte più costosa dell'implementazione della FTTH e ha una durata di decenni.
- Apparecchiature OLT (Ufficio Centrale): Gli chassis e le piattaforme GPON/EPON esistenti vengono mantenuti; gli operatori devono solo sostituire le schede di interfaccia 10G ad alta capacità.
- ONU (lato utente)I terminali degli utenti vengono sostituiti gradualmente e in modo economicamente vantaggioso, in genere quando gli abbonati passano a pacchetti "Banda larga Gigabit".
Il futuro del PON: l'evoluzione verso il PON a 25G, 50G e 100G.
Per le organizzazioni standard, il PON 10G non rappresenta la fine della tecnologia PON e il PON 25G/50G/100G è già stato messo all’ordine del giorno.
La tabella di marcia dell'ITU-T: standard NG-PON2 e TWDM PON (2015)
Dopo il completamento dello standard XG-PON, FSAN (Full Service Access Network) ha avviato la ricerca sullo standard NG-PON2 (NG-PON1 è il precedente 10G PON, che include 10G GPON e 10G EPON). I requisiti chiave di NG-PON 2 sono principalmente 40G in downlink e 40G/10G in uplink, raggiungendo una distanza di trasmissione di 20 km e uno splitting di 1:64.
Durante la valutazione architettonica iniziale, il settore ha esaminato attentamente diverse soluzioni tecniche, tra cui TDMA-PON ad alta velocità, TWDM-PON, OFDM-PON e WDM-PON. Dopo un accurato confronto ingegneristico, nell'aprile 2012 FSAN ha ufficialmente selezionato TWDM-PON (Time and Wavelength Division Multiplexed PON) come meccanismo di implementazione per NG-PON2. Questa decisione ha portato direttamente alla formulazione degli standard ITU-T G.989.x , che sono stati completati e pubblicati con successo nel 2015. L' architettura TWDM-PON funziona sovrapponendo da 4 a 8 lunghezze d'onda distinte, ciascuna delle quali utilizza una configurazione TDM a 10G.
L'alternativa IEEE: 100G-EPON Evolution (IEEE 802.3ca)
Nel 2013, l'IEEE ha avviato la ricerca su NG-EPON e ha istituito l'IEEE ICCOM per analizzare la domanda di mercato e le soluzioni tecniche per NG-EPON. Nel marzo 2015 , l'IEEE ha pubblicato un white paper definitivo sulle tecnologie NG-EPON. Poco dopo, nel luglio 2015 , è stato autorizzato lo sviluppo ufficiale dello standard 100G-EPON con la denominazione di progetto IEEE 802.3ca . Questo standard completo è stato infine ratificato e rilasciato ufficialmente nell'agosto 2020, consolidando la roadmap ottica multi-lunghezza d'onda basata su Ethernet a 25G/50G/100G.
Anche sotto l'immagine per una migliore comprensione:
Il dibattito sul 50G-PON: consolidare l'infrastruttura di nuova generazione
Sulla base del 10G TDM, gli esperti ITU-T stanno anche valutando la possibilità di migliorare ulteriormente la capacità a onda singola, con particolare attenzione a 25G, 50G e 100G.
- Capacità 25GIl salto prestazionale dal 10G al 25G è stato ritenuto troppo marginale per giustificare un aggiornamento completo del sistema.
- Capacità 100GLa realizzazione di sistemi a 100G su una singola lunghezza d'onda ha comportato gravi penalizzazioni dovute alla dispersione ottica e costi elevati per i ricetrasmettitori.
- Capacità 50G: Di conseguenza, una singola lunghezza d'onda PON 50G è emersa come la via evolutiva più equilibrata, economicamente vantaggiosa e logica.
Tra questi, la differenza tra 25G e 10G è troppo piccola, mentre 100G è troppo difficile. Pertanto, il 50G è generalmente considerato una direzione più adatta all’evoluzione.
Nel febbraio 2018, l'industria dell'accesso ottico ha finalizzato con successo il quadro di riferimento fondamentale per lo standard TDM-PON a 50G a singola lunghezza d'onda sotto l'egida dell'ITU-T. Ciò ha segnato un cambiamento di paradigma cruciale, delineando un chiaro percorso di migrazione tecnica per gli operatori che guardano oltre le implementazioni a 10G. Tuttavia, l'IEEE non ha recepito la proposta a 50G a singola lunghezza d'onda, il che ha portato a filosofie tecnologiche divergenti tra i due principali organismi di standardizzazione in merito alla roadmap definitiva per la prossima generazione.
In sintesi, la tecnologia 10G PON può fornire una larghezza di banda da 100 Mbps a 1 Gbps per utente, mentre le tecnologie 25G, 50G-PON e 100G PON possono fornire una larghezza di banda da 1 Gbps a 10 Gbps per utente. La diffusione su larga scala delle piattaforme di accesso a banda larga richiede in genere circa 7-8 anni per essere completata. Dal 2016 al 2018, siamo entrati nel periodo di diffusione su larga scala della tecnologia 10G PON.
Vale a dire, si prevede che entro il 2025 inaugureremo l’implementazione su larga scala della banda larga con accesso in fibra ottica da 5 Gbps e 10 Gbps.
Fusione delle scuole PON: integrazione di mercato e tecnologia
Oltre a svolgere ricerche sulle tecnologie di nuova generazione 10G PON e 50G-PON , il settore sta monitorando attentamente anche una questione importante, ovvero l'integrazione delle scuole di tecnologia ITU-T e IEEE.
Dalla nascita di EPON e GPON, le due fazioni hanno coesistito a lungo, il che in realtà è molto sfavorevole per il settore.
Da un lato, ciò comporta difficoltà nel processo decisionale tecnico degli operatori e delle attrezzature (le domande a scelta multipla sono difficili da risolvere) e, dall’altro, aumenta anche i costi della catena industriale (le imprese della catena industriale devono investire in due linee).
Per l’enorme mercato delle reti di accesso ottico in Cina, l’impatto della differenziazione delle fazioni tecnologiche PON è ancora maggiore e vi è anche un maggiore spreco di risorse. Pertanto, gli operatori e le catene industriali cinesi hanno un forte desiderio di integrazione del PON e hanno svolto molto lavoro di promozione.
Nell’ambito della promozione attiva dell’industria nazionale e internazionale, ITU-T e IEEE hanno anche compiuto alcuni “gesti” positivi, tra cui il rilascio di dichiarazioni congiunte, la formazione di gruppi di lavoro e l’istituzione di meccanismi di lettere di contatto. Tuttavia, per raggiungere davvero l’integrazione definitiva, al momento ci vuole ancora molto tempo.
