Passiivinen optinen verkko (PON): arkkitehtuuri, jakosuhteet ja GPON---XGS-PON-päivityspolku

Passiivinen optinen verkko (PON) yhdistää yhden optisen linjapäätteen (OLT) keskuspäässä kymmeniin tilaajiin virrattomien jakajien ja jaetun kuidun kautta. OLT:n ja ONT:n välissä ei ole kenttäelektroniikkaa kussakin tilassa - vain lasit, liittimet, jatkokset ja passiiviset jakajat. Tämä yksittäinen suunnittelupäätös leikkaa kuorma-autojen rullat, eliminoi kaapin tehonsyötön ja antaa käyttäjille laitoksen, joka kestää useiden sukupolvien pääsyteknologian. GPON käsittelee 2,488 Gbps alaspäin ja 1,244 Gbps ylös; XGS-PON työntää symmetristä 9,953 Gbps:n nopeutta samalle ulkoiselle laitokselle, kun optinen budjetti sen sallii.

 

Miksi PONista tuli oletusarvoinen FTTH-arkkitehtuuri

Vielä 2000-luvun puolivälissä-kotiin kuitua-koettaneet operaattorit kohtasivat suoran ongelman: erillisen kuidun käyttäminen jokaiselle tilaajalle oli kallista, ja aktiivisten kytkimien täyttäminen katukaappiin lisäsi vikakohtia ja sähkölaskuja. PON ratkaisi molemmat ongelmat kerralla. Yksi syöttökuitu lähtee keskustoimistosta, osuu passiiviseen jakajaan sulkimessa tai jalustassa ja tuulettuu 32 tai 64 pudotukseen - ei paristoja, ei tuulettimia, ei kenttäelektroniikan etähallintaa.

Tämä malli osoittautui kestäväksi. Kymmenet miljoonat FTTH-tilaajat Pohjois-Amerikassa istuvat nyt jonkinlaisen PON:n takana Fiber Broadband Associationin käyttöönottotietojen mukaan. Asuntojen MDU:n nousuputket, yrityspuistot, majoituskiinteistöt, yliopistokampukset ja älykkäät-rakennusprojektit toteuttavat kaikki saman passiivisen-jaetun arkkitehtuurin muunnelmia. Useimmat verkonsuunnittelijat kysyvät nykyään, ettei se ole, toimiiko PON -, vaan se, mikä PON-sukupolvi sopii liikennevalikoimaan ja kuinka pitkälle olemassa oleva optinen jakeluverkko (ODN) voi venyttää.

 

 

Kuinka ala- ja ylävirran liikenne liikkuu jaetussa kuidussa

Alavirtaan OLT lähettää lähetyksiä jokaiseen haaran ONT:hen. Jokainen ONT lukee GEM-portin tai XGEM-otsikot, hyväksyy omat kehyksensä ja hylkää loput. AES-128-salaus pitää tilaajaliikenteen yksityisenä, vaikka optinen signaali saavuttaa fyysisesti kaikki puussa olevat laitteet.

Ylävirta on hankalampi. Useat ONT:t jakavat yhden kuitupolun takaisin OLT:hen, joten ne eivät voi lähettää kaikkia kerralla. OLT käyttää dynaamista kaistanleveyden allokointia (DBA) -moottoria, joka määrittää aikavälit - ja kertoo olennaisesti jokaiselle ONT:lle, milloin ja kuinka kauan sen tulee laukaista laser. Etäisyys kompensoi etäisyyseroja, joten sarjat saapuvat ilman päällekkäisyyttä. Tämä aikataulutuskuri saa jaetun alkupään kuidun toimimaan mittakaavassa sen sijaan, että se muuttuisi törmäyksiksi.

Kokemuksemme mukaan PON-haarojen käyttöönotosta sekakäyttöisille{0}}rakennuksille ongelmat ilmenevät ensin alkuvaiheen aikataulussa. Kevyt kotiselaamista harjoittava sivukonttori ei toimi samalla tavalla kuin se, joka käsittelee pilvivarmistuspurskeita, IP-valvontakameroita ja videopuheluita käyttävä coworking-vuokralainen. DBA-parametrien ja liikennesopimusten saaminen oikein on tärkeämpää kuin useimmat tekniset tiedot ehdottavat.

 

 

Ydin PON-komponentit yhdellä silmäyksellä

Jokainen PON-käyttöönotto perustuu neljään rakennuspalikkoon. OLT sijaitsee otsikossa - se todentaa ONT:t, hallinnoi kaistanleveyslupia, soveltaa QoS-käytäntöjä ja kokoaa liikenteen ydintä kohti. ODN on itse passiivinen laitos: syöttökuitu OLT:sta, jakelukuitu jakajan jälkeen ja pudotuskaapelit jokaiseen tilaan. Jakajat jakavat optisen tehon - 1:32-jakaja aiheuttaa noin 17 dB häviötä, kun taas 1:64-jakaja lisää noin 20 dB. ONT (tai ONU MDU-skenaarioissa) päättää optisen polun ja siirtää Ethernet-, POTS- tai RF-videon tilaajalle. Jokainen komponentti muokkaa pitkän aikavälin kustannuksia, mutta ODN hallitsee, koska haudatun tai ilmakuidun vaihtaminen on paljon häiritsevämpää kuin linjakortin vaihtaminen.

Lukijat voivat aloittaa laajemman kuvan siitä, missä ODN ​​sopii eri kuitutopologioihinFTTx-käyttöönottomallitja kierrä takaisin tänne saadaksesi PON{0}}-kohtaisen suunnittelukerroksen.

 

GPON vs. XGS-PON: oikean sukupolven valinta

GPON ja XGS{0}}PON kohdistuvat erilaisiin liikennetodellisuuksiin. Alla oleva taulukko sisältää tärkeimmät erot, jotka vaikuttavat valintapäätöksiin.

	GPON (G.984.x)	XGS-PON (G.9807.1)
Alavirtaan / ylävirtaan	2,488 Gbps / 1,244 Gbps	9,953 Gbps / 9,953 Gbps (symmetrinen)
Alavirran aallonpituus	1490 nm	1577 nm
Ylävirran aallonpituus	1310 nm	1270 nm
Tyypillinen optiikkaluokka	Luokka B+ (28 dB:n budjetti)	N1/N2 (29–31 dB budjetti)
Paras istuvuus	Laajakaista asuinalueella, suoratoisto{0}}suuret tilaajamäärät kohtuullisella latauskysynnällä	Symmetrinen gigabitin tasot, yritysten palvelutasosopimukset, mobiili backhaul, lataus{0}}raskas sekakäyttö
Myyjän ekosysteemi	Erittäin kypsä; laaja yhteentoimivuus OLT- ja ONT-toimittajien välillä	Nopeasti kypsyvä; ONT-kustannukset ovat laskeneet merkittävästi vuodesta 2022 lähtien suurten tuotantomäärien ja useiden ONU-piirisarjan toimittajien markkinoille tulon vuoksi (Dell'Oro Group / Fierce Network, lokakuu 2022; Zhone / Fiber Connect 2023)
Rinnakkaiselo	Voi jakaa ODN:n XGS{0}}PON:n kanssa aallonpituusmultiplekserin kautta	Voi jakaa ODN:n GPON:n kanssa aallonpituusmultiplekserin kautta

Mihin EPON sopii? EPON (IEEE 802.3ah) pysyy vahvana markkinoilla, jotka on jo standardoitu Ethernet-natiivikehykseen - erityisesti Itä-Aasiassa ja IEEE-standardien mukaisissa kaapeli-operaattoriympäristöissä. XG-PON (G.987.x) toimi ponnahduslautana 9,953 Gbps:n laskussa, mutta vain 2,488 Gbps:n kasvussa, ja XGS{9}}PON korvaa sen suurelta osin uusissa käyttöönotuksissa.

Käytännöllinen takeaway: jos tilaajakuntasi kallistuu edelleen suoratoiston kulutukseen vaatimattomalla latauksella, GPON voi toimia hyvin vuosia. Jos olet hankkimassa yritysvuokralaisia, myyt symmetrisiä gigabittitasoja tai suunnittelet mobiili backhaul -palvelua samalle ODN:lle, XGS-PON on kohteena.

 

Aallonpituuden rinnakkaiselo: todellinen päivitysvipu

Se, mikä tekee PON-migraatiosta taloudellisesti kannattavan, on aallonpituussuunnittelu. GPON lähettää myötävirtaan 1490 nm:ssä ja vastaanottaa ylävirtaan 1310 nm:ssä. XGS-PON käyttää 1577 nm alavirtaan ja 1270 nm ylävirtaan. Nämä kaistat eivät mene päällekkäin, mikä tarkoittaa, että oikein suunniteltu ODN voi kuljettaa sekä GPON- että XGS-PON-liikennettä samanaikaisesti käyttämällä aallonpituusmultiplekseria (WM) OLT-puolella.

Tämä rinnakkaiselomalli on oikean rahan arvoinen. Passiivilaitoksen - syöttöreitit, liitoskotelot, halkaisijat ja pudotuskaapelit - muodostavat tyypillisesti suurimman osuuden FTTH:n kokonaisrakennuskustannuksista, usein reilusti yli puolet FTTH Council Europen kaltaisten tahojen alan arvioiden mukaan. Tehtaan käyttäminen uudelleen vaihtamalla OLT-teriä ja ONT:itä tilaajakohtaisen-aikataulun mukaisesti muuttaa trukin päivityksen vaiheittaiseksi siirroksi.

Olemme nähneet Keskilännen operaattorit pyörittäneet sekalaisia ​​GPON/XGS-PON-haaroja 18+ kuukauden ajan siirtymäkausien aikana, päivittäneet ensin yritystilaajat ja muuttaneet kotikäyttäjiä ONT-kustannusten laskiessa. Lähestymistapa toimii -, mutta vain, kun alkuperäinen ODN rakennettiin puhtailla liittimillä, dokumentoiduilla jakajapaikoilla ja riittävällä optisella marginaalilla absorboimaan ylimääräinen WM-lisäyshäviö (tyypillisesti 0,5–1,0 dB).

Jos haluat tarkastella tarkemmin eri aallonpituuksien ikkunoiden käyttäytymistä yksimuotoisessa kuidussa,{0}}tämä 850 nm:n, 1310 nm:n ja 1550 nm:n lähetyksen vertailutäyttää rinnakkaiselon suunnittelun takana olevan optisen fysiikan.

 

Jakosuhde, optinen budjetti ja missä mallit rikkoutuvat

Jakosuhde on paikka, jossa pääsytalous ja optinen suunnittelu törmäävät. Suuremmat jaot vähentävät -tilaajakohtaisia ​​infrastruktuurikustannuksia -, mutta ne kuluttavat myös enemmän optista budjettia ja lisäävät jaetun-kapasiteetin painetta. Oikea suhde riippuu etäisyydestä, liittimien määrästä ja liikenneprofiilista.

 

Jakosuhteen valintaopas

1:16 - matalan tiheyden tai korkean{2}}marginaalin ympäristöt.Tuo esiin noin 14 dB:n jakajahäviön. Yleistä maaseudun pitkän kattavuuden{2}}käyttöönotuksissa, joissa syöttöetäisyydet syövät suurimman osan optisesta budjetista, tai yritys-keskittyneissä PON-haaroissa, jotka tarvitsevat maksimaalista tilaa tulevia palvelupäivityksiä varten.

1:32 - valtavirran oletus.Jakajahäviö noin 17 dB. Tasapainottaa tilaajatiheyden optisen budjetin kanssa useimmissa esikaupunkien ja kaupunkien FTTH-rakennuksissa. Toimii mukavasti GPON Class B+ -optiikan kanssa tyypillisillä metroetäisyyksillä (kokonaisreitti alle 15 km) ja jättää tilaa XGS{5}}PON-yhteiselämälle.

1:64 - kustannus-optimoitu suuri tiheys.Jakajahäviö noin 20 dB. Leikkaukset -tilaajaa kohden maksavat lähes puolet verrattuna 1:32:een, mutta vaativat tiukkaa liitinkuria, lyhyitä etäisyyksiä ja huolellista budjetin -hukkaa. Soveltuu parhaiten MDU:n nousujohtimiin, kampusverkkoihin tai tiheisiin kaupunkirakennuksiin, joissa kuitujen kulku on lyhyitä ja liittimien määrä on pieni.

 

GPON Class B+ -optiikka tukee 28 dB:n häviöbudjettia. Kun vähennetään tyypillinen kuidun vaimennus (0,35 dB/km aallonpituudella 1310 nm esimerkiksi 15 km:n syöttö- ja jakelualueella), liitinhäviö (0,3–0,5 dB per pari ehkä 4–6 liitännässä), liitoshäviö ja jakajan lisäyshäviö, jäljellä oleva marginaali voi ohenea nopeasti. Suosittelemme yleensä pitämään käyttökatteen vähintään 3 dB, kun kaikki häviöt on laskettu -, joka puskuri imee vanhenemisen, likaiset liittimet ja tulevat passiiviset lisäykset käynnistämättä palvelukutsuja.

 

Yleiset suunnitteluvirheet, joita kohtaamme kentällä, jakautuvat muutamaan toistuvaan malliin: jakosuhteet on siirretty 1:64:ään alueilla, joilla liittimien laatu ja jatkosten määrä eivät voi tukea budjettia; jakajat, jotka on sijoitettu paikkoihin, jotka tekevät vian eristämisen lähes mahdottomaksi; päivityssuunnitelmat, joissa viitataan "XGS-PON myöhemmin" ilman, että kukaan vahvistaa, että nykyinen tappiobudjetti pystyy käsittelemään nopeamman-optiikan ja rinnakkaiselon laitteiston; ja sivukonttorit, jotka on mitoitettu suoratoistoa varten asuinalueella ja jotka myöhemmin latautuvat yritysten palvelutasosopimuksilla ja -ruuhkaisella IoT-liikenteellä. Jokainen näistä alkaa suunnittelun oikotiellä ja päättyy operatiiviseen päänsärkyyn.

 

 

PON vs. Active Ethernet: Kun jokaisessa on järkeä

Active Ethernet (AE) antaa jokaiselle tilaajalle erillisen kuidun tai erillisen aallonpituuden kytketyssä infrastruktuurissa. Tämä malli sopii ympäristöihin, joissa vaaditaan tiukkaa liikenteen eristämistä, determinististä kaistanleveyttä tai säännösten mukaista erottelua, - ajatellaan usean-vuokralaisen palvelinkeskuksia, talouskampuksia tai sairaalaverkkoja, joilla on tiukat noudattamisrajat.

PON voittaa kentän yksinkertaisuuden. Ei keskialueen tehoa, vähemmän vikakohtia keskuspään ja tilojen välillä ja alhaisemmat kustannukset tilaajaa kohden toistotiheydessä. Todellinen päätös tulee yleensä kolmeen toiminnalliseen kysymykseen: Missä tiedustelupalvelun tulisi istua? Missä virtaa pitäisi vaatia? Missä kunnossapitoriski on hyväksyttävä? Kun vastaat niihin, arkkitehtuuri valitsee enimmäkseen itsensä.

 

 

Miksi XGS{0}}PON-kysyntä kiihtyy

Useat markkinavoimat ajavat XGS{0}}PON:ia etenemissuunnitelman diasta ostotilaukseen. Asuntojen latausliikenne on kasvanut merkittävästi viimeisen kahden vuoden aikana - videoneuvottelujen, pilvipelilatausten ja kodin turvavirtojen - vetämänä. Useat Tier-1-operaattorit raportoivat vuoden-yli-vuoden ylävirtaan 25–35 %. Pienet ja keskikokoiset{12}}yritykset odottavat yhä enemmän symmetristä gigabittipalvelua lähtökohtana. Kunnat ja maaseudun FTTH:ta rakentavat{13}}sähköyhdistykset määrittävät XGS{14}}PON:n ensimmäisestä päivästä lähtien välttääkseen päivityssyklin puolivälissä.

Suunnittelijoille, jotka seuraavat, mihin pääsytaso johtaa 10 G PON:n jälkeen,tämä katso tulevaisuuden FTTx-verkon suuntakattaa 25G PONin, 50G PONin ja piste{2}}--monipisteen koherentin optiikkaan siirtymättä suoraan tuoteluetteloihin.

 

 

FAQ