10G-EPON

10 Gbit/s 이더넷 수동 광통신망
국제 표준IEEE 802.3av
개발사IEEE 802.3av 10G-EPON 태스크 포스
도입일2009-09-11
산업통신, ISP

10 Gbit/s 이더넷 수동 광통신망(10 Gbit/s Ethernet Passive Optical Network) 표준, 간단히 10G-EPON은 통신 서비스 제공자의 인프라를 통해 컴퓨터 네트워크 연결을 허용한다. 이 표준은 두 가지 구성을 지원한다. 양방향으로 10 Gbit/s 데이터 속도로 작동하는 대칭형 구성과, 업스트림(고객에서 서비스 제공자 방향) 방향으로는 1 Gbit/s, 다운스트림(서비스 제공자에서 고객 방향) 방향으로는 10 Gbit/s로 작동하는 비대칭형 구성이다. 2009년 IEEE 802.3av 표준으로 비준되었다. EPON은 수동 광통신망의 한 유형으로, 허브에서 고객까지 팬아웃을 위해 전원이 공급되는 장치 대신 수동 광섬유 분배기를 사용하는 점대다점 네트워크이며 시분할다중접속을 활용한다.

표준화

전기전자공학자협회(IEEE) 802.3 표준 위원회의 이더넷 인 더 퍼스트 마일 태스크 포스는 2004년에 수동 광통신망(PON) 변형을 포함하는 표준을 발표했다.

2006년 3월, IEEE 802.3은 10 Gbit/s 이더넷 PON 연구 그룹에 대한 관심 촉구(Call for interest)를 진행했다. CFI 자료에 따르면, 다음 회사들의 대표자들이 연구 그룹 구성을 지지했다. Advance/Newhouse Communications, Aeluros, Agilent, Allied Telesyn, Alloptic, Ample Communications, Astar-ODSM, 브로드컴, Centillium Communications, 차이나 넷콤, China Telecom, 중화전신, Cisco Systems, ClariPhy Communications, Conexant Systems, Corecess, 코닝, 델타 일렉트로닉스, ETRI, Fiberxon, FOTEK Optoelectronics, ImmenStar, Infinera, ITRI, KDDI R&D Labs., K-Opticom, Korea Telecom, NEC, Opnext, Picolight, Quake Technologies, Salira Systems, 삼성전자, Softbank BB, Teknovus, Teranetics, 텍사스 인스트루먼트, Telecom Malaysia, TranSwitch, UNH-IOL, 유티스타컴, Vitesse.

2006년 9월까지 IEEE 802.3은 표준 초안을 작성하기 위해 802.3av 10G-EPON 태스크 포스를 구성했다. 2009년 9월, IEEE 802 총회는 802.3av 개정안을 IEEE Std 802.3av-2009 표준으로 게시하기 위해 802.3에 대한 개정안을 비준했다.

주요 이정표:

날짜 이정표
2006년 9월 IEEE 802.3av 태스크 포스가 구성되었으며 테네시주 녹스빌에서 회의함.
2007년 12월 초안 D1.0 작성.
2008년 7월 초안 D2.0 작성. 워킹 그룹 투표 시작.
2008년 11월 마지막 기술 변경 마감일
2009년 1월 초안 D3.0 작성. 스폰서 투표 시작.
2009년 9월 표준 승인.

10G-EPON에 대한 작업은 2012년 3월에 구성된 IEEE P802.3bk 확장 EPON 태스크 포스에 의해 계속되었다. 이 태스크 포스의 주요 목표는 1G-EPON과 10G-EPON 모두에 PX30, PX40, PRX40, PR40 전력 예산 등급에 대한 지원을 추가하는 것이었다. 802.3bk 개정안은 2013년 8월 IEEE-SA SB에 의해 승인되었으며 그 직후 IEEE Std 802.3bk-2013 표준으로 게시되었다. 2020년 6월 4일, IEEE는 IEEE 802.3ca를 승인했는데, 이는 동일한 전력-거리-분배기 예산 내에서 다운스트림 속도 25 Gbit/s 또는 50 Gbit/s, 업스트림 속도 10 Gbit/s, 25 Gbit/s 또는 50 Gbit/s로 대칭 또는 비대칭 작동을 허용한다.

아키텍처

대칭형 (10/10G-EPON)

대칭 속도의 10/10G-EPON은 10 Gbit/s로 작동하는 송신 및 수신 데이터 경로를 모두 지원한다. 10/10G-EPON의 주된 추진 요인은 다세대 주택(표준에서는 Multi Dwelling Unit 또는 MDU로 알려짐) 고객을 지원하기 위해 적절한 다운스트림 및 업스트림 대역폭을 제공하는 것이었다. MDU 구성으로 배포될 때, 하나의 EPON ONU(Optical Network Unit)는 최대 1,000명의 가입자에게 연결될 수 있다.

10/10G-EPON은 다른 점대점 이더넷 표준과 공통적인 여러 기능을 채택한다. 예를 들어, 64B/66B 라인 코딩, 자체 동기화 스크램블러 또는 기어박스와 같은 기능은 10기가비트 이더넷 링크의 광섬유 유형에서도 사용된다.

비대칭형 (10/1G-EPON)

비대칭 10/1G-EPON은 이 사양이 상당히 성숙한 기술에 의존하기 때문에 대칭형 옵션보다 덜 까다로워 보인다. 업스트림 전송은 배포된 버스트 모드 광 트랜시버를 사용하여 1G-EPON(IEEE 표준 802.3ah에 명시된 바와 같음)과 동일하다. 연속 모드 광학을 사용하는 다운스트림 전송은 10 Gbit/s 점대점 이더넷 장치의 성숙도에 의존한다.

효율성

모든 EPON 네트워크와 마찬가지로, 10G-EPON은 IEEE 802.3 표준에 명시된 대로 최대 1518바이트의 가변 길이 패킷으로 데이터를 전송한다. 이러한 가변 길이 패킷은 ATM, 이더넷, T1 및 POTS를 포함한 다중 트래픽 유형을 위해 설계된 GPON과 같은 다른 수동 광통신망에서 사용하는 GEM 프레임보다 IP 트래픽에 더 적합하다. 이는 다른 시스템에 비해 10G-EPON의 오버헤드를 크게 줄일 수 있다. 일반적인 10G-EPON 오버헤드는 약 7.42%이다. 일반적인 GPON 오버헤드는 13.22%이다. 이러한 높은 데이터 대 오버헤드 비율은 저비용 광학 부품으로도 높은 활용도를 가능하게 한다.

전력 예산

802.3av는 PR 또는 PRX로 표시되는 여러 전력 예산을 정의한다. PRX 전력 예산은 다운스트림 10 Gbit/s 및 업스트림 1 Gbit/s로 작동하는 PON용 비대칭 속도 PHY를 설명한다. PR 전력 예산은 다운스트림 10 Gbit/s 및 업스트림 10 Gbit/s로 작동하는 PON용 대칭 속도 PHY를 설명한다. 각 전력 예산은 등급의 숫자 표현으로 추가로 식별되며, 여기서 10의 값은 낮은 전력 예산, 20의 값은 중간 전력 예산, 30의 값은 높은 전력 예산을 나타낸다. 802.3av 초안 표준은 다음과 같은 전력 예산을 정의한다.

전력 예산 다운스트림 라인 속도
(Gbit/s)		 업스트림 라인 속도
(Gbit/s)		 채널 삽입 손실
(dB)		 참고
PRX10 10.3125 1.25 20 802.3ah에서 1G-EPON용으로 정의된 PX10 전력 예산과 호환
PRX20 10.3125 1.25 24 802.3ah에서 1G-EPON용으로 정의된 PX20 전력 예산과 호환
PRX30 10.3125 1.25 29 802.3bk에서 1G-EPON용으로 정의된 PX30 전력 예산과 호환
PR10 10.3125 10.3125 20 802.3ah에서 1G-EPON용으로 정의된 PX10 전력 예산과 호환
PR20 10.3125 10.3125 24 802.3ah에서 1G-EPON용으로 정의된 PX20 전력 예산과 호환
PR30 10.3125 10.3125 29 802.3bk에서 1G-EPON용으로 정의된 PX30 전력 예산과 호환

802.3bk는 아래와 같이 PR 또는 PRX PMD에 대해 새로운 10/10G-EPON 및 10/1G-EPON 전력 등급에 대한 지원을 추가했다.

전력 예산 다운스트림 라인 속도
(Gbit/s)		 업스트림 라인 속도
(Gbit/s)		 채널 삽입 손실
(dB)		 참고
PRX40 10.3125 1.25 33 802.3bk에서 1G-EPON용으로 정의된 PX40 전력 예산과 호환
PR40 10.3125 10.3125 33 802.3bk에서 1G-EPON용으로 정의된 PX40 전력 예산과 호환

순방향 오류 수정

10G-EPON은 리드-솔로몬(255, 223)에 기반한 스트림 기반 순방향 오류 수정(FEC) 메커니즘을 채택한다. FEC는 대칭형 10 Gbit/s EPON의 다운스트림 및 업스트림 채널, 10/1 Gbit/s 비대칭 EPON의 다운스트림 채널 등 10 Gbit/s 속도로 작동하는 모든 채널에서 필수적이다. 비대칭 EPON의 업스트림 채널은 리드-솔로몬(255, 239)을 사용하는 선택적 프레임 기반 FEC로, 1 Gbit/s EPON과 동일하다.

가용 대역폭

10G-EPON은 64B/66B 라인 코딩을 사용하므로, 1G-EPON이 8b/10b 인코딩을 사용하여 갖는 25%의 인코딩 오버헤드와 비교했을 때 인코딩 오버헤드는 3.125%에 불과하다. 10G-EPON의 가용 대역폭은 10.3125 Gbit/s의 원시 대역폭 중 10 Gbit/s이다.

하위 호환성

10G-EPON 표준은 새로운 물리 계층을 정의하며, MAC, MAC 제어 및 그 위의 모든 계층을 가능한 한 변경하지 않고 유지한다. 이는 10G-EPON 사용자가 네트워크 관리 시스템(NMS), PON 계층 운영, 관리 및 유지보수(OAM) 시스템, DBA 및 스케줄링 등의 하위 호환성을 기대할 수 있음을 의미한다.

1G-EPON과의 공존

802.3av 표준은 동일한 외부 플랜트에서 1 Gbit/s 및 10 Gbit/s EPON 시스템의 동시 작동을 가능하게 하는 데 중점을 둔다. 다운스트림 방향에서 1 Gbit/s 및 10 Gbit/s 채널은 파장 영역에서 분리되며, 1 Gbit/s 전송은 1480–1500 nm 대역으로 제한되고 10 Gbit/s 전송은 1575–1580 nm 대역을 사용한다.

업스트림 방향에서 1 Gbit/s 및 10 Gbit/s 대역은 겹친다. 1 Gbit/s 대역은 1260 nm에서 1360 nm까지 확장되며, 10 Gbit/s 대역은 1260 nm에서 1280 nm 대역을 사용한다. 이는 두 업스트림 채널이 낮은 색분산으로 특징지어지는 스펙트럼 영역을 공유할 수 있게 하지만, 1 Gbit/s 및 10 Gbit/s 채널이 시간 영역에서 분리되도록 요구한다. 서로 다른 ONU의 버스트 전송이 이제 다른 라인 속도를 가질 수 있으므로, 이 방법을 이중 속도 TDMA라고 부른다.

다양한 OLT 구현은 다운스트림 방향만, 업스트림 방향만, 또는 다운스트림 및 업스트림 방향 모두에서 1 Gbit/s 및 10 Gbit/s 전송을 지원할 수 있다. 다음 표는 다양한 OLT 구현에서 어떤 ONU 유형이 동시에 지원되는지를 보여준다.

OLT 구현 지원되는 ONU 유형
다운스트림: 두 개의 파장
업스트림: 단일 속도		 (1) 1G-EPON ONU
(2) 10/1G-EPON ONU
다운스트림: 단일 파장
업스트림: 이중 속도		 (1) 10/10G-EPON ONU
(2) 10/1G-EPON ONU
다운스트림: 두 개의 파장
업스트림: 이중 속도		 (1) 1G-EPON ONU
(2) 10/1G-EPON ONU
(3) 10/10G-EPON ONU

같이 보기

각주

  1. ↑ “IEEE P802.3ah Ethernet in the First Mile Task Force”. 《official web site》. IEEE 802 LAN/MAN standards committee. 17 July 2011에 원본 문서에서 보존된 문서. 28 August 2011에 확인함.
  2. ↑ 10Gb/s PHY for EPON – Call For Interest Presentation
  3. ↑ “10Gb/s Ethernet Passive Optical Network: IEEE P802.3av Task Force”. 《official web site》. 14 October 2009. 6 June 2011에 원본 문서에서 보존된 문서. 7 May 2011에 확인함.
  4. ↑ 《IEEE Std 802.3av-2009, IEEE Standard for Ethernet – Amendment 1: Physical Layer Specifications and Management Parameters for 10 Gb/s Passive Optical Networks》. IEEE. 2009. 2016년 3월 25일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2026년 8월 2일에 확인함.
  5. ↑ “IEEE P802.3bk Extended EPON Task Force”.
  6. ↑ 《IEEE Std 802.3bk-2013, IEEE Standard for Ethernet – Amendment 1: Physical Layer Specifications and Management Parameters for Extended Ethernet Passive Optical Networks》. IEEE. 2013. 2013년 12월 17일에 원본 문서에서 보존된 문서.
  7. ↑ “IEEE 802.3ca-2020 - IEEE Standard for Ethernet Amendment 9”. IEEE. 2020년 7월 3일.
  8. ↑ Knittle, Curtis (2020년 7월 23일). “25G/50G-EPON Standard Crosses the Finish Line – Enhancing Fiber Deployments as Part of Cable's 10G Platform”. CableLabs.
  9. ↑ “What is EPON?”. 《New Wave Design & Verification》. 2021년 12월 5일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2026년 8월 2일에 확인함.

외부 링크