Aperçu de la technologie EPON
Historique des réseaux d'accès
Les réseaux d'accès font partie d'un réseau de télécommunications qui connecte les utilisateurs à leurs fournisseurs. Historiquement, ils étaient constitués de fils de cuivre torsadés pour l'accès téléphonique. Ces fournisseurs sont connus sous le nom de « telcos ». Un autre type de technologie d'accès est le service de télévision par câble, qui est fourni via un câble coaxial. La télévision était le seul service proposé au début.
Au fil du temps, le réseau d'accès est devenu capable de fournir d'autres services, tels que les données à haut débit, la vidéo et la voix.
- Cela a créé le besoin de plus de bande passante. Des technologies comme xDSL pour les opérateurs télécoms ou DOCSIS 3.0 et 3.1 dans le monde du câble ont augmenté la bande passante au fil des ans, maintenant les réseaux existants en vie. Néanmoins, ces technologies ne suffisent pas à fournir un service multigigabit/s aux abonnés résidentiels et commerciaux aujourd'hui.
La fibre à la rescousse !
Contrairement aux paires de cuivre torsadées ou au câble coaxial, la fibre optique est capable de fournir aujourd'hui des services symétriques de 10 Gbit/s de données, de voix et de vidéo à des distances égales ou supérieures à 20 kilomètres d'un emplacement central vers un abonné.
- Ceci est connu sous le nom de service Fiber to the x (FTTx), où x = Home, Business, Premises, etc. La fibre peut être déployée dans le réseau d'accès local en utilisant une topologie point à point (P2P) ou point à multipoint (P2MP), avec des liaisons fibre dédiées du HUB à chaque utilisateur final (abonné). Un moyen rentable de fournir le service FTTH est l'utilisation de réseaux optiques passifs (PON).
Qu'est-ce qu'un PON exactement ?
Définition de PON（Réseau optique passif）
– Est une architecture réseau point à multipoint, Fiber-to-the-Premises (FTTP).
– Est dit « passif » car des séparateurs optiques non alimentés sont utilisés pour permettre à une seule fibre optique de desservir plusieurs locaux, généralement 16 à 128.
– Il se compose de terminaux de ligne optique (OLT) et de plusieurs unités de réseau optique (ONU) et est connecté via le réseau de distribution optique (ODN).
– L'ODN est un réseau d'accès optique sans aucun dispositif électronique actif entre l'OLT et l'ONU.
Composants d'un réseau PON
Technologies PON
Différents groupes de normes ont créé différentes normes PON :
Qu'est-ce qu'EPON？
• EPON（Ethernet Passive Optical Network） a été initialement choisi par les MSO comme l'architecture PON préférée en fonction de plusieurs facteurs de haut niveau :
– Protocole simple basé sur la trame Ethernet au lieu d'une spécification GPON (ATM) plus coûteuse et compliquée, ce qui affecte les prix futurs
– L'élan déjà fait vers un modèle de provisionnement basé sur DOCSIS
– La spécification 10G a été achevée en 2009, avec des produits disponibles aujourd'hui
• En collaboration avec CableLabs, les MSO ont passé plus de 5 ans à travailler avec des fournisseurs contributeurs pour développer des spécifications pour le provisionnement DOCSIS d'EPON (DPoE). DPoE se concentre sur les concepts suivants :
– Interopérabilité multi-fournisseurs
– Fonctionnalité des services Metro Ethernet pour les services commerciaux
– Service résidentiel IP/HSD multigigabit
– Capable de provisionner des millions d'appareils
– Utilisation des systèmes de back-office MSO existants
• Le provisionnement simplifié et les vitesses de réseau d'accès de 10 Gbit/s sont des facteurs de différenciation clés pour les MSO par rapport aux fournisseurs de services existants et nouveaux.
• Minimise le déploiement de la fibre et le nombre d'émetteurs-récepteurs sur le terrain par rapport à CWDM (CAPEX inférieur).
• Pas d'appareils actifs sur le terrain (OPEX inférieur).
EPON en tant qu'architecture d'accès fibre universelle
• Tous les types de services
– Résidentiel
– Entreprises
– Liaison de données cellulaire
• Toutes les configurations
– MDU/MTU
– FTTH
– FTTC/FTTN
• Tous les débits de données
– 1 Gbit/s (802.3ah 2004)
– 10/1 et 10/10 (802.3av 2009)
• Tous pris en charge sur le même
• réseau extérieur (ODN)
Feuille de route technologique EPON
Évolution de la norme EPON :
– 802.3ah : spécification 1G/1G (2004)
– 802.3av : spécification 10G/10G (2009)
– DPoEv1 : provisionnement DOCSIS sur EPON (2011)
– DPoEv2 : (2012)
– SIEPON : interopérabilité des services dans les réseaux Ethernet passifs (2013)
– NG-EPON : l'IEEE travaille déjà sur la prochaine génération d'EPON pour des vitesses de 40 ou 100 Gbit/s.
Composants EPON
Un système EPON typique est composé d'un OLT, de plusieurs ONU et d'un ODN.
– L'OLT (Optical Line Terminal) réside dans les hubs du MSO, ou parfois dans un MDU, il connecte le réseau d'accès optique au cœur. Les OLT peuvent être un commutateur ou un routeur et contenir des interfaces EPON. C'est l'équivalent optique d'un CMTS.
– L'ONU (Optical Network Unit) est situé à l'emplacement de l'utilisateur final (locaux du client), il dispose d'un émetteur-récepteur optique et fournit des services tels que la voix, les données et la vidéo. C'est l'équivalent optique d'un modem câble.
– L'ODN (Optical Distribution Network) connecte l'OLT et l'ONU. Dans l'ODN, une fibre transporte les signaux DS et US en utilisant WDM. Les fibres sont ensuite divisées pour desservir les ONU individuelles. Le séparateur optique est un simple dispositif passif.
Longueurs d'onde US/DS EPON
Un système EPON utilise le multiplexage par répartition en longueur d'onde (WDM) afin d'obtenir une communication bidirectionnelle sur une seule fibre.
Modèles d'architectures EPON
- La topologie en arbre (a) est généralement utilisée en Chine, aux États-Unis et en Europe pour les clients résidentiels et professionnels sans exigences de résilience de la couche physique
- La topologie en bus (b) est généralement utilisée au Japon (où la plupart des fibres sont déployées dans une architecture de type bus aérien)
- La topologie en anneau (c) est généralement utilisée pour les réseaux à haute résilience (protection d'arbre/tronc sous SIEPON)
- Le protocole EPON fonctionne sur n'importe quelle architecture ODN (réseau de distribution optique)
Niveaux de puissance optique
802.3ah (1Gig EPON)
Émetteurs-récepteurs 1000BASE-PX20
OLT :
• Longueur d'onde TX : 1480 à 1500 nm
• TX : +2 à +7dBm
• RX : -6 à -27dBm
ONU :
• Longueur d'onde TX : 1260 à 1360 nm
• TX : -1 à +4dBm
• RX : -3 à -24dBm
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802.3av (10Gig EPON)
Émetteurs-récepteurs 10GBASE–PR–D3
OLT :
• Longueur d'onde TX : 1575 à 1580 nm
• TX : +2 à +5dBm
• RX : -6 à -28dBm
ONU :
• Longueur d'onde TX : 1260 à 1280 nm
• TX : +4 à +9dBm
• RX : -10 à -28,5dBm
Trafic descendant
L'OLT diffuse des données à chaque ONU
• Les ONU reçoivent un identifiant de liaison logique (LLID) lors de l'enregistrement (peut être plusieurs LLID). Ceci est similaire à un modem câble recevant une paire de flux de services (US/DS) dans DOCSIS.
• L'ONU ne transmet le trafic qu'à son propre ensemble de LLID actifs.
• Pour diffuser des données à toutes les ONU, l'OLT utilise TDM (Time Division Multiplexing)
Trafic amont
• Lors de l'enregistrement de l'ONU, l'OLT calcule le délai (distance) de l'ONU et lui demande d'ajuster ses paramètres de transmission.
• Chaque ONU ne transmet que pendant les créneaux horaires attribués par l'OLT
• La transmission de chaque ONU arrive à l'OLT sans collisions
• Pour fournir un accès multiple à une seule liaison fibre pour toutes les ONU connectées, l'architecture d'accès multiple par répartition dans le temps (TDMA) est implémentée pour le canal amont