Definition Was ist der Unterschied zwischen GPON und EPON?

GPON und EPON sind beides Technologien für passive optische Glasfasernetze. Sie werden zum Beispiel zur Realisierung von FTTH-Zugangsnetzen eingesetzt. Die Technologien bieten hohe Bandbreiten bis in den Gigabitbereich und haben jeweils spezifische Vor- und Nachteile.

GPON (Gigabit Passive Optical Network) und EPON (Ethernet Passive Optical Network) sind zwei unterschiedliche Technologien zur Realisierung von Passiven Optischen Netzen (PON), wie sie für FTTH-Access-Architekturen (Fiber To The Home) mit Glasfaserverbindungen bis zum Endkunden genutzt werden.

Beide Technologien ermöglichen breitbandige Glasfaserzugangsnetze, unterscheiden sich aber hinsichtlich technischer Merkmale und der zugrundeliegenden Standards. Über GPON oder EPON lassen sich beispielsweise Highspeed-Internetverbindungen mit multimedialen Services realisieren. Im Vergleich zu DSL-Technologien erzielen die GPON- und EPON-Technologien wesentlich größere Reichweiten und Bandbreiten. Darüber hinaus ist die Glasfasertechnik unempfindlicher gegenüber elektromagnetischen Störungen. GPON und EPON haben jeweils spezifische Vor- und Nachteile, die sie für bestimmte Einsatzzwecke und Anwendungsszenarien besser oder weniger gut geeignet machen.

Die grundlegenden Eigenschaften von Passiven Optischen Netzen (PON)

Um auf die spezifischen Eigenschaften und die Unterschiede von GPON und EPON näher einzugehen, ist es zunächst notwendig, die grundsätzliche Architektur und Funktionsweise der beiden Technologien zugrundeliegenden Passiven Optische Netze (PON) näher zu erläutern.

Ein PON ist zwischen der Vermittlungsstelle des Netzbetreibers und dem Kundenstandort aus passiven Komponenten aufgebaut. Im Vergleich zu einem Aktiven Optischen Netz (AON) sind in diesem so genannten Optical Distribution Network, kurz ODN, keine Geräte mit Stromversorgung und aktiven Switching-Funktionen verbaut. Daher ist es auch kostengünstiger zu installieren und zu betreiben als ein aktives Verteilnetz.

Die Netzarchitektur basiert auf einer Punkt-zu-Multipunkt-Topologie. In der Vermittlungsstelle des Netzbetreibers ist ein so genanntes OLT (Optical Line Terminal) installiert. An den Kundenstandorten befinden sich optische Netzwerkabschlüsse, die als ONT (Optical Network Termination) oder ONU (Optical Network Unit) bezeichnet werden. ONT ist der ITU-Begriff, während ONU ein IEEE-Begriff ist. OLT und ONT oder ONU sind aktive Komponenten mit Stromversorgung, die die Glasfaserverbindungen auf Kunden- oder Netzbetreiberseite terminieren und die entsprechenden (elektrischen) Kommunikationsschnittstellen bereitstellen.

Passive optische Splitter an Verteilpunkten (Distribution Points) des Optical Distribution Network zwischen den aktiven Netzabschlüssen teilen die Signale einer einzelnen zuführenden Glasfaser des OLT auf die jeweiligen Teilnehmerglasfasern zu den ONUs auf. Die Signalaufteilung ist rein passiv und basiert auf einer optischen Aufteilung des Lichtsignals. Typische Splittingfaktoren sind beispielsweise 1:16, 1:32, 1:64 oder 1:128.

Die grundlegenden Eigenschaften von GPON

GPON steht für Gigabit Passive Optical Network. Die Technologie wurde von der International Telecommunication Union (ITU) im Standard G.984 spezifiziert. Sie ermöglicht Bandbreiten von bis zu 2,5 Gigabit pro Sekunde im Downstream und bis zu 1,25 Gigabit pro Sekunde im Upstream. Die Endkunden teilen sich aufgrund der Punkt-zu-Multipunkt-Topologie die Gesamtbandbreiten.

Durch die Verwendung von WDM (Wavelength Division Multiplexing) lassen sich gleiche Fasern sowohl für die Downstream- als auch für die Upstream-Daten verwenden. Die Übertragung von Down- und Upstream findet getrennt auf den unterschiedlichen Wellenlängen 1490 Nanometer und 1310 Nanometer statt. Zusätzlich lässt sich über eine weitere Wellenlänge ein TV-Signal verbreiten. GPON erlaubt auch die Verwendung zweier unterschiedlicher Fasern für Down- und Upstream.

Über ein Zeitschlitzverfahren (Time Division Multiple Access; TDMA) lassen sich den Benutzern Bruchteile der Gesamtbandbreite des gemeinsamen Mediums zuteilen. Zur Übertragung von Protokollen wie Ethernet verwendet GPON eine generische Kapselungsmethode (GEM) beziehungsweise ATM-Pakete. Nachgeschaltet erfolgt eine AES-Verschlüsselung der Daten.

Mittlerweile wurden neuere und leistungsfähigere Versionen von GPON mit höheren Bandbreiten standardisiert wie XG-PON oder 10G-PON (ITU-Standard G.987) mit bis zu zehn Gigabit pro Sekunde im Downstream und bis zu 2,5 Gigabit pro Sekunde im Upstream. Die Nutzung unterschiedlicher Wellenlängen ermöglicht eine Koexistenz von GPON und XG-PON auf der gleichen Glasfaser.

Die grundlegenden Eigenschaften von EPON

EPON steht für Ethernet Passive Optical Network. Spezifiziert wurde die Technologie vom Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) im Standard IEEE 802.3ah. EPON verwendet Ethernet zur Übertragung der Daten zwischen Endbenutzer und Netzbetreiber. Die Datenraten sind im Down- und Upstream symmetrisch und betragen bis zu 1,25 Gigabit pro Sekunde. EPON wird daher manchmal auch als GEPON (Gigabit EPON) bezeichnet. Wie GPON nutzt EPON Wavelength Division Multiplexing (WDM). Zeitschlitzverfahren (TDMA) steuern den Mehrfachzugriff auf das Medium und die Zuteilung von Bandbreiten.

Aufgrund der Kompatibilität mit Ethernet ist keine Protokollkonvertierung oder Kapselung der übertragenen Datenframes notwendig. Es ist eine nahtlose Integration in Ethernet-basierte Netzwerkarchitekturen möglich. Zur Übertragung von Video, Sprache und Daten kommt IP zum Einsatz. Eine eigene Wellenlänge für TV-Signale ist nicht vorgesehen.

Mittlerweile existieren auch für EPON neuere und leistungsfähigere Standards mit höheren Bandbreiten. So gibt es eine Version mit bis zu zehn Gigabit pro Sekunde im Down- und Upstream mit der Bezeichnung IEEE 802.3av (10G-EPON). Eine weitere EPON-Version ist IEEE 802.3ca (25G-EPON and 50G-EPON) mit 25 Gigabit pro Sekunde oder 50 Gigabit pro Sekunde im Downstream und Upstream. Auch asymmetrische Bandbreiten im Down- und Upstream lassen sich mit den EPON-Standards umsetzen.

Die wesentlichen Unterschiede zwischen GPON und EPON kurz zusammengefasst

Im Folgenden die wesentlichen Unterschiede beziehungsweise Vor- und Nachteile von EPON und GPON nochmals kurz zusammengefasst. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die spezifischen Vorteile auch stark von der jeweiligen Implementierung und der eingesetzten technischen Lösung abhängen können:

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