EPON과 GPON 광섬유 네트워크의 차이점은 무엇입니까?

EPON 과 GPON은 수동형 광 네트워크(PON)의 널리 사용되는 버전입니다. 광섬유 케이블을 이용한 이러한 단거리 네트워크는 인터넷 접속, 인터넷 프로토콜을 통한 음성 서비스(VoIP), 그리고 대도시 지역의 디지털 TV 전송에 사용됩니다. 그 외에도 셀룰러 기지국, Wi-Fi 핫스팟, 심지어 분산 안테나 시스템(DAS)을 위한 백홀 연결에도 사용됩니다. 이 두 가지의 주요 차이점은 하향 및 상향 통신에 사용되는 프로토콜에 있습니다.

 

PON은 증폭기, 중계기, 또는 성형 회로와 같은 능동 소자 대신 광섬유와 분배기, 결합기 같은 수동 소자만 사용하는 광섬유 네트워크입니다. 이러한 네트워크는 능동 소자를 사용하는 네트워크보다 비용이 훨씬 저렴합니다. 가장 큰 단점은 신호 강도에 따라 커버리지가 제한된다는 것입니다. 능동 광 네트워크(AON)는 약 100km(62마일)까지 커버할 수 있는 반면, PON은 일반적으로 최대 20km(12마일)의 광 케이블로 제한됩니다. PON은 FTTH(Fiber to the Home) 네트워크라고도 합니다.

 

FTTx라는 용어는 광섬유가 얼마나 멀리 있는지를 나타내는 데 사용됩니다.FTTH에서 x는 가정을 의미합니다.FTTP 또는 구내 광섬유라고도 합니다.또 다른 변형은 건물 광섬유를 의미하는 FTTB입니다.이 세 가지 버전은 광섬유가 서비스 제공자에서 고객까지 완전히 이어지는 시스템을 정의합니다.다른 형태에서는 광섬유가 고객까지 완전히 이어지지 않고 대신 인근의 임시 노드까지 이어집니다.이를 노드 광섬유를 의미하는 FTTN이라고 합니다.또 다른 변형은 연석 광섬유를 의미하는 FTTC입니다.여기에서도 광섬유는 집까지 완전히 이어지지 않습니다.FTTC 및 FTTN 네트워크는 고객의 비차폐 연선(UTP) 구리 전화선을 사용하여 더 저렴한 비용으로 서비스를 확장할 수 있습니다.예를 들어, 고속 ADSL 회선은 광섬유 데이터를 고객의 장치로 전송합니다.

 

일반적인 PON 구성은 서비스 제공업체 시설에 있는 중앙 광 회선 단말(OLT)이 광섬유 회선당 최대 16~128명의 고객에게 TV 또는 인터넷 서비스를 분배하는 점대다점(P2MP) 네트워크입니다(그림 참조). 광 분배기는 단일 광 신호를 여러 개의 동일하지만 저전력 신호로 분할하는 수동 광 장치로, 신호를 사용자에게 분배합니다. 광 네트워크 장치(ONU)는 고객의 댁내에서 PON을 종단합니다. ONU는 일반적으로 광 네트워크 단말(ONT)과 통신하는데, ONT는 PON을 TV, 전화기, 컴퓨터 또는 무선 라우터에 연결하는 별도의 장치일 수 있습니다. ONU/ONT는 하나의 장치일 수 있습니다.

 

OLT에서 ONU/ONT로 단일 파장의 광을 사용하는 하향 분배의 기본 작동 방식에서는 모든 사용자가 동일한 데이터를 수신합니다. ONU는 각 사용자를 대상으로 하는 데이터를 인식합니다. ONU에서 OLT로의 상향 분배에는 시분할 다중화(TDM) 기술이 사용되며, 각 사용자에게 서로 다른 파장의 광에 대한 타임슬롯이 할당됩니다. 이러한 구성에서 스플리터는 전력 결합기 역할을 합니다. 버스트 모드 동작이라고 하는 상향 전송은 사용자가 데이터를 전송해야 할 때 무작위로 발생합니다. 시스템은 필요에 따라 슬롯을 할당합니다. TDM 방식은 단일 전송에 여러 사용자가 참여하기 때문에 상향 데이터 전송 속도가 항상 하향 데이터 전송 속도보다 느립니다.

 

GPON

 

수년에 걸쳐 다양한 PON 표준이 개발되었습니다. 1990년대 후반, 국제전기통신연합(ITU)은 장거리 패킷 전송에 비동기 전송 모드(ATM)를 사용하는 APON 표준을 개발했습니다. ATM이 더 이상 사용되지 않게 되면서 광대역 PON(BPON)이라는 새로운 버전이 개발되었습니다. ITU-T G.983으로 명명된 이 표준은 하향 622Mbps, 상향 155Mbps의 속도를 제공합니다.

 

일부 시스템에서는 BPON이 여전히 사용될 수 있지만, 현재 대부분의 네트워크는 GPON(기가비트 PON)을 사용합니다. ITU-T 표준은 G.984이며, 하향 2.488Gbps, 상향 1.244Gbps의 속도를 제공합니다.

 

GPON은 광파장분할다중화(WDM) 방식을 사용하므로 단일 광섬유를 하향 및 상향 데이터 모두에 사용할 수 있습니다. 1490nm 파장(λ)의 레이저가 하향 데이터를 전송합니다. 상향 데이터는 1310nm 파장으로 전송합니다. TV 방송의 경우 1550nm 파장이 사용됩니다.

 

각 ONU는 2.488Gbps의 하향 속도를 모두 받는 반면, GPON은 시분할 다중 접속(TDMA) 방식을 사용하여 각 사용자에게 특정 타임슬롯을 할당합니다. 이렇게 하면 대역폭이 분할되어 각 사용자는 서비스 제공업체의 할당 방식에 따라 100Mbps와 같은 소수의 대역폭을 사용하게 됩니다.

 

상향 속도는 TDMA 방식에서 다른 ONU와 공유되므로 최대 속도보다 낮습니다. OLT는 각 가입자의 거리와 시간 지연을 결정합니다. 그러면 소프트웨어가 각 사용자에게 상향 데이터에 대한 타임슬롯을 할당하는 방법을 제공합니다.

 

단일 광섬유의 일반적인 분할 비율은 1:32 또는 1:64입니다. 즉, 각 광섬유는 최대 32명 또는 64명의 가입자에게 서비스를 제공할 수 있습니다. 일부 시스템에서는 최대 1:128의 분할 비율도 가능합니다.

 

데이터 형식과 관련하여, GPON 패킷은 ATM 패킷을 직접 처리할 수 있습니다. ATM은 모든 것을 53바이트 패킷으로 패키징하며, 그중 48바이트는 데이터용이고 5바이트는 오버헤드용입니다. GPON은 또한 일반적인 캡슐화 방식을 사용하여 다른 프로토콜을 전달합니다. 이더넷, IP, TCP, UDP, T1/E1, 비디오, VoIP 또는 데이터 전송에 필요한 기타 프로토콜을 캡슐화할 수 있습니다. 최소 패킷 크기는 53바이트이고 최대 크기는 1518바이트입니다. AES 암호화는 다운스트림에서만 사용됩니다.

 

GPON의 최신 버전은 XGPON 또는 10G-PON이라고 하는 10기가비트 버전입니다. 비디오 및 OTT(Over The Top) TV 서비스에 대한 수요가 증가함에 따라, 고화질 비디오의 방대한 데이터를 처리하기 위해 회선 속도를 높여야 할 필요성이 커지고 있습니다. XGPON은 이러한 목적에 부합하며, ITU 표준은 G.987입니다.

 

XGPON의 최대 속도는 하향 10Gbps(9.95328Mbps), 상향 2.5Gbps(2.48832Mbps)입니다. 하향 1577nm, 상향 1270nm의 서로 다른 WDM 파장을 사용합니다. 이를 통해 표준 GPON과 동일한 광섬유에서 10Gbps 서비스를 동시에 제공할 수 있습니다. 광 분할은 1:128이며, 데이터 형식은 GPON과 동일합니다. 최대 도달 거리는 20km입니다. XGPON은 아직 널리 구현되지 않았지만, 서비스 제공업체와 고객에게 탁월한 업그레이드 경로를 제공합니다.

 

대부분의 PON은 이와 같이 구성됩니다. 분배기 수와 분할 수준은 공급업체와 시스템에 따라 다릅니다. 분할 비율은 일반적으로 1:32 또는 1:64이지만 더 높을 수도 있습니다.