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[연구첫걸음] EPON (Ethernet Passive Optical Network)
FTTH (Fiber To the Home)와 차세대 가입자망 기술로 수동형 광 가입자망 (PON: Passive Optical Network) 기술이 각광받고 있다. 그 동안 병목 구간으로 지목되어온 가입자망에서 음성, 데이터, 방송 등을 모두 수용하는 광 대역 서비스에 강점을 가지고 있는 PON 기술은 디지털 홈의 구축 및 활성화에도 일조할 것으로 본다. 특히, 인터넷 트래픽의 95%를 차지하는 이더넷 기반의 수동형 광 가입자망을 EPON 이라고 한다. IEEE 802 LAN/MAN 표준 위원회는 2000년 11월에 기존 CSMA/CD 기반의 Working Group 산하에 802.3ah EFM(Ethernet in the First Mile) study group을 결성하여 EPON 표준화를 진행 중이다.
EPON은 1기가비트의 전송 속도, 1:16 분기율, 10/20 Km의 목표 전송 거리를 가지고 있다. EPON은 점 대 다중점 망 구조로서 수동형 광 분배기를 사용한다. EPON은 실외 장치의 재생기, 증폭기와 같은 능동 소자를 없애고, 설치될 광케이블을 최소화하여 저렴하고 운영이 용이한 공유형 광 가입자망이다. 광케이블이 댁내까지 구축되는 신축 아파트의 경우 EPON은 저렴한 FTTH 또는 FTTB (Fiber To the Business) 기반의 가입자망 구축 방안이다.
● EPON 구성도
기존의 이더넷 프로토콜에서 연결은 공유 매체를 사용하는 형태 (Shared Media)와 점 대 점 연결만을 고려한다. 반면에, EPON은 하나의 OLT (Optical Line Terminator)에 여러 개의 ONU (Optical Network Unit)를 수동형 분배기를 사용하여 연결함으로써 트리 구조의 분산 토폴로지를 형성한다. EFM (Ethernet in the First Mile)은 EPON 제어를 위해 MAC 제어 계층에서 수행되는 다중점 제어 프로토콜 (MPCP: Multi-Point Control Protocol)을 제안한다. MPCP 프로토콜은 EPON에서 크게 다음과 같은 두 가지 문제에 대한 해결 방안을 제공한다. 첫째, 802.1 브릿지와 같은 기존의 802 기술 규격과의 호환성을 제공한다. EPON은 하향 채널에서는 OLT가 전송한 이더넷 프레임들이 분배기를 경유하여 항상 모든 ONU에게 전달된다. 반면, 상향 채널에서는 ONU가 전송한 프레임은 항상 OLT에서만 수신되며 다른 ONU들은 상향 프레임을 알지 못한다. 즉, 공유 매체를 사용하는 LAN으로서의 특성을 EPON 구조는 가지고 있지 않다는 문제가 발생한다. MPCP 프로토콜은 OLT와 ONU간 점대점 통신과 ONU에서 다른 ONU들로의 브로드캐스트 기능을 제공하기 위해 논리적 링크 식별자 (LLID: Logical Link Identifier)를 이용한 점대점 에뮬레이션 기능과 SCB (Single Copy Broadcast) 기능을 제공한다. 다음으로, 상향 채널에 대한 시분할 다중 접속 방안을 제공한다. ONU가 OLT로 이더넷 프레임을 송신하는 경우, 여러 ONU들이 겹치게 송신할 수 있으므로, 트래픽의 충돌이 발생한다. 이러한 충돌을 회피하기 위하여 MPCP 프로토콜은 시분할 다중 접속 방식을 통한 상향 채널 공유 방안을 제공한다.
● EPON Frame
일반 802.3 Ethernet Frame과 같으나 Preamble 만이 다르다. Preamble은 8 바이트로서 클럭 추출에 사용되었지만 Ethernet PON에서는 그림에 도시된 바와 같이 SPD (Start-of-Packet-Delimiter)를 3번째 바이트로 옮기고 6,7번 바이트는 LLID (Logical Link ID)를 전달하고, 8번째는 Preamble의 CRC-8 값을 전달하는 등 그 용도가 변경되었다. EPON에서는 Burst packet 구간 앞에 Idle pattern을 충분한 길이 동안 송신하여 수신측에서 클럭 추출 및 데이터의 안정적인 수신이 일어날 수 있도록 한다.
References |
1. IEEE 802.3ah EFM http://www.ieee802.org/3/efm/ 2. EPON http://book.itep.ru/depository/pon_gpon/epon_pnc.pdf 3. Ethernet Passive Optical Network (EPON) https://www.itu.int/rec/T-REC-Q.838.1-200410-I/en |
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기존의 이더넷 프로토콜에서 연결은 공유 매체를 사용하는 형태 (Shared Media)와 점 대 점 연결만을 고려한다. 반면에, EPON은 하나의 OLT (Optical Line Terminator)에 여러 개의 ONU (Optical Network Unit)를 수동형 분배기를 사용하여 연결함으로써 트리 구조의 분산 토폴로지를 형성한다.
