Будущее технологии PON: от GPON к NG-PON2

Содержание:

1. Эволюция пассивных оптических сетей PON
2. От GPON к NG-PON2
3. NG-PON2 - обзор технологии
4. Характеристики NG-PON2
5. NG-PON2 - области применения
6. Заключение

Поскольку использование Интернета продолжает развиваться, абонентский спрос на пропускную способность стремительно растет. Ключевым фактором является доступность широкого спектра все более сложных подключенных устройств, таких как ноутбуки, смартфоны, планшеты, растущий список устройств «умных домов»  и датчиков, каждый из которых демонстрирует различные потребности в подключении. Для поставщиков услуг широкомасштабное внедрение этих новых технологий не только открывает огромные возможности для роста, но также создает значительные проблемы.

Одна из этих проблем связана с ограничениями существующих технологий, таких как медные и гигабитные пассивные оптические сети (GPON), которые не обеспечивают достаточную емкость для поддержки этого роста. Однако одна из последних версий стандарта PON - пассивная оптическая сеть следующего поколения NGPON2 - предоставляет новые мощные возможности, которые помогут поставщикам услуг удовлетворить беспрецедентные требования, предъявляемые к их сетям. В этой статье описываются ключевые особенности и преимущества технологии NG-PON2 и освещаются важные соображения для поставщиков интернет услуг, которые ее внедряют.

Эволюция пассивных оптических сетей PON

Оптические сети доступа (OAN) обычно развертываются с использованием одной из трех различных архитектур: точка-точка (P2P), кольцо или точка-многоточка (P2MP), как показано на рисунке 1.

Из этих трех архитектур P2MP (архитектура на основе PON) оказалась наиболее популярной среди операторов для развертывания Fibre to X (FTTx), поскольку она обычно снижает затраты на инфраструктуру. С помощью P2MP совместно используемое волокно переносит трафик в пассивный комплекс разделения, близкий к конечным клиентам, который может быть одноступенчатым или каскадным. Следовательно, нет необходимости развертывать одно выделенное оптоволокно на всем пути к помещению клиента из центрального офиса. Эта архитектура была стандартизирована в первой спецификации ATM-PON G.983.1, которая была выпущена в 1998 году Сектором стандартизации электросвязи МСЭ ( МСЭ-Т). С тех пор стандарт регулярно обновляется для удовлетворения постоянно растущей потребности в полосе пропускания.

Это привело к нескольким различным реализациям PON за последние годы, причем самые последние стандарты PON обеспечивают пропускную способность совместно используемой полосы пропускания 10 Гбит/с / 10 Гбит/с симметрично. На рисунке 2 показано, как развивался стандарт PON с момента первого выпуска.

От GPON к NG-PON2

Основной движущей силой стандартизации PON является тандем FSAN, отраслевой группы сетей с полным обслуживанием доступа, в которую входят основные операторы электросвязи, ITU-T, Сектор стандартизации электросвязи Международного союза электросвязи. За прошедшие годы они сосредоточились на разработке спецификаций для серии систем PON, обеспечивающих увеличенную пропускную способность и улучшенные возможности поддержки услуг.

После доработки спецификации GPON в 2004 году, которая обеспечивает пропускную способность 2.5 Gbps / 1.25G, FSAN сосредоточился на предоставлении PON с большей пропускной способностью. Спецификация XG-PON, которая поддерживает нисходящий поток 10 Гбит/с и восходящий 2,5 Гбит/с, была выпущена в 2010 году. Затем в 2015 году был выпущен NG-PON2, настоящая архитектура следующего поколения.

Используя мультиплексирование с разделением по длине волны, он обеспечивает увеличение пропускной способности до 40 Гбит/с в нисходящем и 40 Гбит/с восходящем направлениях через несколько каналов 10 Gbps / 10 Gbps в единой волоконно-оптической инфраструктуре. Год спустя была стандартизирована более простая, но гораздо менее функциональная система - симметричный XGS-PON со скоростью 10 Гбит/с.

NG-PON2 предлагает поставщикам услуг значительные преимущества по сравнению с другими технологиями 10G PON: XG-PON1 и XGS-PON - это одноканальные технологии, которые совместно используют предоставленную полосу пропускания в зависимости от коэффициента разделения. Из-за своей простоты технологии с фиксированной длиной волны обычно имеют более низкую стоимость оптики. С другой стороны, NG-PON2 - это многоканальная система PON, которая не только увеличивает доступную емкость в волокне в 4 раза, но также благодаря поддержке настраиваемости модулей оптических сетей (ONU) клиентов обеспечивает беспрецедентные преимущества как операторам, так и пользователям.

К ним относятся повышенная производительность и доступность услуг, модель развертывания с оплатой по мере роста, защитная коммутация по длине волны, плавное обновление программного и аппаратного обеспечения в центральном офисе, возможности энергосбережения. В результате этой гибкости и улучшенной производительности все больше поставщиков услуг внедряют NG-PON2, что поможет со временем снизить стоимость оптики.

Возможности NG-PON2:

• Обеспечивает гибкость полосы пропускания
• Поддерживает модель «оплата по мере роста», которая позволяет поставщикам услуг добавлять больше длин волн по мере необходимости
• Поддержка бесшовных обновлений сервиса с использованием настраиваемой оптики.
• Поддерживает лямбда-связывание до 40/40 Гбит / с (80/80 Гбит / с в будущем)
• Поддерживает «разделение волокон», что позволяет поставщикам услуг назначать длины волн
• Предоставляет конвергентную сеть, которая обеспечивает поддержку любых услуг, включая:  Бизнес-услуги, Транспортные и Бытовые услуги

Учитывая острую конкуренцию за абонентов, поставщики услуг должны двигаться быстро, предоставлять новые инновационные услуги, чтобы дифференцировать себя от конкурентов, даже если цены на эти услуги продолжают падать. Кроме того, для удовлетворения возросших потребностей в большей пропускной способности поставщики услуг должны внедрить новые технологии, такие как NG-PON2, и искать новые, инновационные способы обеспечения быстрой и гибкой работы при одновременном снижении затрат.

NG-PON2 - обзор технологии

Стандарт NG-PON2 позволяет объединять сети с несколькими службами в один ODN. Это приводит к значительному снижению совокупной стоимости владения, в то же время позволяя внедрять новые эффективные архитектуры, которые глубоко адаптированы к новым потребностям абонентов.

Рисунок 4 иллюстрирует основные строительные блоки NG-PON2. Они включают:

Optical Line Terminals (OLT) - Линейные карты OLT поддерживают совместимые планы длины волны. Линейные карты предоставляют подключаемые приемопередатчики, специфичные для лямбды (λ1… λ4).

Optical Networking Units (ONU) - ONU с перестраиваемыми лазерами, фильтрами и приемниками для поддержки совместимых планов длин волн, что обеспечивает их мобильность.

Wavelength Multiplexer (WM1) - волновой мультиплексор - это устройство MUX с пассивной длиной волны, которое объединяет 4 длины волны NG-PON2 в одном волокне (с будущей поддержкой 8 длин волн).

Co-existence Element (CE) - представляет собой устройство MUX с пассивной длиной волны, которое объединяет большинство технологий доступа в одном волокне.

NG-PON2 использует мультиплексирование с разделением по времени и длине волны (TWDM) и поддерживает минимум одну длину волны, которая может расти до 4 длин волн (λ1… λ4) или до 8 длин волн (в будущем) в модели с оплатой по мере роста на каждом волокне, что делает его первым в отрасли стандартом доступа к нескольким длинам волн.

Каждая длина волны в одном волокне может обеспечивать симметричную скорость 10 Гбит/с (восходящий и нисходящий), что обеспечивает пропускную способность 40 Гбит/с по оптоволоконному соединению. Стандарт допускает максимум восемь длин волн, что позволяет NG-PON2 обеспечивать скорость до 80 Гбит/с.

Преимущества технологии NG-PON2

• Обеспечивает симметричную скорость линии 10 Гбит/с на одну длину волны, до 8 длин волн в ODN
• Поддерживает четыре длины волны в первоначальном выпуске, при этом стандарт обеспечивает возможность перехода на 8 длин волн
• Поддерживает совместимость с технологиями GPON и XGS-PON / XG-PON1
• Поддерживает настраиваемую оптику, которая обеспечивает мобильность по длине волны
• Позволяет пропускную способность по требованию

Характеристики NG-PON2

Мобильность длины волны

• Инкрементное обновление полосы пропускания (Pay-as-you-Grow)
• Избыточность - ONU переключится на другую подготовленную линейную карту в случае сбоя текущей
• Балансировка нагрузки - обеспечивает возможность управления пиками трафика в зонах обслуживания
• Регулировка коэффициента разделения - ONU могут быть предоставлены для перемещения на другую длину волны, эффективно уменьшая коэффициент разделения на одной длине волны и увеличивая коэффициент на другой длине волны.
• Функции защиты используют другую длину волны для защиты в качестве аварийного переключения
• Бесперебойная работа по техническому обслуживанию и модернизациям - ONU могут быть предоставлены для перехода на другую длину волны в другой системе во время обслуживания и модернизации.
• Связывание каналов - поскольку в ODN существует несколько длин волн, можно создать ONU, чтобы обеспечить пропускную способность более 10 Гбит/с.

Канал связи

Связывание каналов дает возможность использовать несколько длин волн, поддерживаемых в ODN, для увеличения пропускной способности ONU. Например, если бизнес-службе требуется обеспечить истинную пропускную способность 10 Гбит / с, поставщику услуг потребуется предоставить более 10G для достижения требуемой пропускной способности. Это может быть достигнуто путем доставки двух длин волн к одному ONU.

Конвергенция услуг

Используя несколько длин волн, NG-PON2 дает поставщикам услуг возможность поддерживать конвергенцию услуг, помещая все их услуги в общий ODN. Это позволяет поставщикам услуг:

• разделить мобильные, коммерческие и бытовые услуги на разные длины волн, одновременно предоставляя их разным OLT
• снизить затраты на обслуживание и эксплуатацию благодаря обслуживанию волокон или компонентов WDM для отдельных сервисов

NG-PON2 - области применения

Изменения в телекоммуникационной отрасли обусловлены быстро меняющимися требованиями рынка связи и растущими ожиданиями абонентов. NG-PON2 набирает обороты по всему миру. На сегодняшний день NG-PON2 развернут в сетях реального времени Verizon, SK Broadband, Portugal Telecom, Northpower Fibre (Новая Зеландия) и несколькими другими поставщиками услуг по всему миру. Благодаря использованию технологии NGPON2 и возможности объединения сервисных сетей в один ODN значительно снижается совокупная стоимость владения.

На рисунке 4 показано, как поставщики услуг могут объединить свои деловые, бытовые и мобильные услуги в общий ODN, используя NG-PON2.

Каждая длина волны NG-PON2 PON может работать независимо или может быть объединена посредством связывания длин волн с PON с высокой пропускной способностью (максимум 80G нисходящего и 80G восходящего). Эта гибкая архитектура позволяет поставщикам услуг переходить к конвергентному ODN, что позволяет использовать разные приложения в одном и том же волокне.

Благодаря возможности доставки 10 Гбит / с (и выше) отдельному абоненту, NG-PON2 открывает новые бизнес-возможности для поставщиков услуг.

Заключение

Технология NG-PON2 предлагает многочисленные преимущества для поставщиков услуг, которые стремятся обеспечить своим абонентам постоянную работу в сети. Она обеспечивает им скорости, необходимые для использования широкого спектра приложений, интенсивно использующих пропускную способность. Для поставщиков услуг NG-PON2 предоставляет перспективную архитектуру, которая повышает эффективность и гибкость и снижает эксплуатационные расходы. Обновления могут выполняться без проблем, без ущерба для абонентских услуг, а сеть может быть расширена с использованием подхода с оплатой по мере роста. Более того, полоса пропускания может быть легко перебалансирована в сети по мере необходимости, назначая пользователей разным длинам волн.