Quelle est la différence entre les réseaux à fibre optique EPON et GPON ?

Les réseaux EPON et GPON sont des versions populaires des réseaux optiques passifs (PON). Ces réseaux à fibre optique courte distance sont utilisés pour l'accès à Internet, la voix sur IP (VoIP) et la diffusion de la télévision numérique en zone métropolitaine. Ils sont également utilisés pour les connexions de liaison terrestre pour les stations de base cellulaires, les points d'accès Wi-Fi et même les systèmes d'antennes distribuées (DAS). Leurs principales différences résident dans les protocoles utilisés pour les communications descendantes et montantes.

 

Un PON est un réseau de fibre optique utilisant uniquement de la fibre et des composants passifs comme des répartiteurs et des combineurs, plutôt que des composants actifs comme des amplificateurs, des répéteurs ou des circuits de mise en forme. Ces réseaux coûtent nettement moins cher que ceux utilisant des composants actifs. Leur principal inconvénient est une portée plus courte, limitée par la puissance du signal. Alors qu'un réseau optique actif (AON) peut couvrir une portée d'environ 100 km (62 miles), un PON est généralement limité à des câbles en fibre optique allant jusqu'à 20 km (12 miles). Les PON sont également appelés réseaux de fibre optique jusqu'au domicile (FTTH).

 

Le terme FTTx désigne la distance d'un parcours de fibre optique. En FTTH, x désigne le domicile. On le trouve également sous le nom de FTTP (fibre jusqu'aux locaux). Une autre variante est FTTB (fibre jusqu'au bâtiment). Ces trois versions définissent des systèmes où la fibre s'étend du fournisseur de services jusqu'au client. Dans d'autres cas, la fibre ne s'étend pas jusqu'au client, mais jusqu'à un nœud intermédiaire dans le quartier. On parle alors de FTTN (fibre jusqu'au nœud). Une autre variante est FTTC (fibre jusqu'au trottoir). Ici aussi, la fibre ne s'étend pas jusqu'au domicile. Les réseaux FTTC et FTTN peuvent utiliser la ligne téléphonique en cuivre à paire torsadée non blindée (UTP) du client pour étendre les services à moindre coût. Par exemple, une ligne ADSL rapide achemine les données par fibre optique jusqu'aux appareils du client.

 

L'agencement PON typique est un réseau point à multipoint (P2MP) où un terminal de ligne optique (OLT) central, installé chez le fournisseur de services, distribue les services de télévision ou d'Internet à 16 à 128 clients par ligne de fibre optique (voir la figure). Des répartiteurs optiques, dispositifs optiques passifs qui divisent un signal optique unique en plusieurs signaux égaux mais de puissance inférieure, distribuent les signaux aux utilisateurs. Une unité de réseau optique (ONU) termine le PON au domicile du client. L'ONU communique généralement avec un terminal de réseau optique (ONT), qui peut être un boîtier distinct reliant le PON à des téléviseurs, des téléphones, des ordinateurs ou un routeur sans fil. L'ONU/ONT peut être un seul appareil.

 

Dans le mode de fonctionnement de base pour la distribution descendante sur une longueur d'onde lumineuse donnée, de l'OLT vers l'ONU/ONT, tous les clients reçoivent les mêmes données. L'ONU reconnaît les données destinées à chaque utilisateur. Pour la transmission montante, de l'ONU vers l'OLT, une technique de multiplexage temporel (TDM) est utilisée : chaque utilisateur se voit attribuer un intervalle de temps sur une longueur d'onde lumineuse différente. Grâce à cette configuration, les répartiteurs agissent comme des combineurs de puissance. Les transmissions montantes, appelées opérations en mode rafale, se produisent de manière aléatoire lorsqu'un utilisateur doit envoyer des données. Le système attribue un intervalle en fonction des besoins. Comme la méthode TDM implique plusieurs utilisateurs sur une même transmission, le débit de données montantes est toujours inférieur au débit descendant.

 

GPON

 

Au fil des ans, diverses normes PON ont été élaborées. À la fin des années 1990, l'Union internationale des télécommunications (UIT) a créé la norme APON, qui utilisait le mode de transfert asynchrone (ATM) pour la transmission de paquets longue distance. L'ATM n'étant plus utilisé, une version plus récente, appelée PON haut débit (BPON), a été créée. Appelée UIT-T G.983, cette norme prévoyait un débit descendant de 622 Mbit/s et un débit montant de 155 Mbit/s.

 

Bien que le BPON soit encore utilisé dans certains systèmes, la plupart des réseaux actuels utilisent le GPON (Gigabit PON). La norme UIT-T est G.984. Elle offre un débit descendant de 2,488 Gbit/s et un débit montant de 1,244 Gbit/s.

 

Le GPON utilise le multiplexage par répartition en longueur d'onde optique (WDM), ce qui permet d'utiliser une seule fibre pour les données descendantes et montantes. Un laser à une longueur d'onde (λ) de 1490 nm transmet les données descendantes. Les données montantes sont transmises à une longueur d'onde de 1310 nm. Pour la distribution de la télévision, une longueur d'onde de 1550 nm est utilisée.

 

Alors que chaque ONU bénéficie du débit descendant complet de 2,488 Gbit/s, le GPON utilise un format d'accès multiple par répartition dans le temps (TDMA) pour allouer un créneau horaire spécifique à chaque utilisateur. Cela divise la bande passante de sorte que chaque utilisateur obtienne une fraction, par exemple 100 Mbit/s, selon la répartition du fournisseur de services.

 

Le débit montant est inférieur au maximum, car il est partagé avec d'autres ONU dans un schéma TDMA. L'OLT détermine la distance et le délai de chaque abonné. Le logiciel permet ensuite d'allouer des créneaux horaires aux données montantes pour chaque utilisateur.

 

Le rapport de répartition typique d'une fibre est de 1:32 ou 1:64. Cela signifie que chaque fibre peut desservir jusqu'à 32 ou 64 abonnés. Des rapports de répartition allant jusqu'à 1:128 sont possibles dans certains systèmes.

 

Concernant le format des données, les paquets GPON peuvent gérer directement les paquets ATM. Rappelons qu'ATM regroupe tout dans des paquets de 53 octets, dont 48 pour les données et 5 pour le surdébit. GPON utilise également une méthode d'encapsulation générique pour transporter d'autres protocoles. Il peut encapsuler Ethernet, IP, TCP, UDP, T1/E1, vidéo, VoIP ou d'autres protocoles, selon les besoins de la transmission de données. La taille minimale des paquets est de 53 octets et la taille maximale de 1 518 octets. Le chiffrement AES est utilisé uniquement en aval.

 

La dernière version du GPON est une version 10 Gigabit appelée XGPON, ou 10G-PON. Face à la demande croissante de services vidéo et de télévision par contournement (OTT), il devient de plus en plus nécessaire d'augmenter les débits de ligne pour gérer les volumes de données vidéo haute définition. Le XGPON répond à cet objectif. La norme UIT est G.987.

 

Le débit maximal du XGPON est de 10 Gbit/s (9,95328) en débit descendant et de 2,5 Gbit/s (2,48832) en débit montant. Différentes longueurs d'onde WDM sont utilisées : 1 577 nm en débit descendant et 1 270 nm en débit montant. Cela permet la coexistence d'un service à 10 Gbit/s sur la même fibre avec le GPON standard. La répartition optique est de 1:128 et le formatage des données est identique à celui du GPON. La portée maximale est toujours de 20 km. Le XGPON n'est pas encore largement déployé, mais il offre une excellente solution de mise à niveau pour les fournisseurs de services et les clients.

 

La plupart des réseaux PON sont configurés de cette manière. Le nombre de répartiteurs et de niveaux de répartition varie selon le fournisseur et le système. Les ratios de répartition sont généralement de 1:32 ou 1:64, mais peuvent être supérieurs.