Passive Optical Network (PON): Arkitektúr, skiptingarhlutföll og GPON-til-XGS-PON uppfærsluleið

Óvirkt ljósnet (PON) tengir eina ljóslínuútstöð (OLT) við höfuðenda við tugi áskrifenda í gegnum rafmagnslausa splittera og sameiginlega ljósleiðara. Engin sviði rafeindatækni situr á milli OLT og ONT á hverju húsnæði - bara gler, tengi, skeytir og óvirkir splitterar. Þessi eina hönnunarákvörðun dregur úr rúllum vörubíls, útilokar rafmagnsstrauma í skápum og gefur rekstraraðilum verksmiðju sem endist margar kynslóðir af aðgangstækni. GPON sér um 2.488 Gbps niður og 1.244 Gbps upp; XGS-PON ýtir samhverfum 9.953 Gbps á sömu ytri verksmiðjuna þegar optískt fjárhagsáætlun leyfir það.

 

Hvers vegna PON varð sjálfgefinn FTTH arkitektúr

Á miðjum-2000, stóðu rekstraraðilar sem prófuðu trefjar-til-heimilisins frammi fyrir einföldu vandamáli: að keyra sérstakan ljósleiðara fyrir alla áskrifendur var dýrt og að troða virkum rofum inn í götuskápa bætti við bilunarpunktum og rafmagnsreikningum. PON leysti bæði vandamálin í einu. Einn fóðrunartrefjar fara út frá aðalskrifstofunni, slær á óvirkan splitter í lokun eða stall og viftur út í 32 eða 64 dropa - engar rafhlöður, engar viftur, engin fjarstýring á sviði rafeindatækni.

Sú gerð reyndist endingargóð. Tugir milljóna FTTH áskrifenda í Norður-Ameríku sitja nú á bak við einhvers konar PON, samkvæmt upplýsingum um dreifingu Fiber Broadband Association. MDU uppbyggingar í íbúðum, viðskiptagarðar, gistiheimili, háskólasvæði og snjöll-byggingaverkefni eru öll með afbrigði af sama óvirka-skipta arkitektúrnum. Spurningin sem flestir netskipuleggjendur spyrja í dag er ekki hvort PON virki - það er hvaða PON kynslóð passar við umferðarblönduna og hversu langt núverandi ljósdreifingarnet (ODN) getur teygt sig.

 

 

Hvernig niðurstreymis og andstreymisumferð hreyfist á sameiginlegum trefjum

Niðurstraums sendir OLT út í átt að öllum ONT í útibúinu. Hver ONT les GEM tengið eða XGEM hausana, samþykkir sína eigin ramma og fleygir restinni. AES-128 dulkóðun heldur umferð áskrifenda lokaðri jafnvel þó að sjónmerkið nái líkamlega í hvert tæki á trénu.

Andstreymis er erfiðara. Margar ONTs deila einni trefjaleið aftur til OLT, svo þeir geta ekki allir sent í einu. OLT keyrir kraftmikla bandbreiddarúthlutun (DBA) vél sem úthlutar tímaraufum - sem segir í raun hverjum ONT hvenær á að kveikja á leysinum sínum og hversu lengi. Fjarlægð bætir upp fjarlægðarmismun þannig að sprengingar berast án þess að skarast. Þessi tímasetningaragi er það sem gerir það að verkum að sameiginlegir andstreymis trefjar virka í stærðargráðu frekar en að breytast í árekstra.

Reynsla okkar af því að taka PON útibú í notkun fyrir byggingar með blönduðum-notkun, er uppstreymisáætlunin þar sem vandamál koma fyrst upp. Útibú sem ber létt vafra um íbúðarhúsnæði hagar sér ekkert eins og sá sem sér um öryggisafrit af skýjum, IP eftirlitsmyndavélar og samstarfsaðili sem keyrir myndsímtöl samtímis. Að fá DBA færibreytur og umferðarsamninga í lagi skiptir meira máli en flest sérblöð gefa til kynna.

 

 

Kjarna PON íhlutir í hnotskurn

Sérhver PON uppsetning byggir á fjórum byggingareiningum. OLT situr við höfuðenda - það auðkennir ONT, stjórnar bandbreiddarstyrkjum, beitir QoS stefnum og safnar saman umferð í átt að kjarnanum. ODN er óvirka verksmiðjan sjálf: fóðrunartrefjar frá OLT, dreifingartrefjar á eftir klofningnum og fallkaplar í hvert húsnæði. Kljúfar skipta ljósafli - 1:32 skiptari skilar u.þ.b. 17 dB tapi, en 1:64 skiptari bætir við um 20 dB. ONT (eða ONU í MDU tilfellum) stöðvar sjónleiðina og afhendir áskrifandanum Ethernet, POTS eða RF myndband. Hver íhlutur mótar langtímakostnað-, en ODN er allsráðandi vegna þess að það að skipta út grafnum eða lofttrefjum er mun truflandi en að skipta um línukort.

Lesendur sem byggja upp breiðari mynd af því hvar ODN passar inn í mismunandi trefjasvæði geta byrjað meðFTTx dreifingarlíkönog hringdu aftur hingað fyrir PON-sérstakt hönnunarlag.

 

GPON vs. XGS-PON: Að velja réttu kynslóðina

GPON og XGS-PON miða á mismunandi umferðarveruleika. Taflan hér að neðan sýnir lykilmuninn sem knýr ákvarðanir um val.

	GPON (G.984.x)	XGS-PON (G.9807.1)
Downstream / Upstream	2.488 Gbps / 1.244 Gbps	9.953 Gbps / 9.953 Gbps (samhverft)
Niðurstraums bylgjulengd	1490 nm	1577 nm
Andstreymis bylgjulengd	1310 nm	1270 nm
Dæmigert ljósfræðinámskeið	Flokkur B+ (28 dB fjárhagsáætlun)	N1/N2 (29–31 dB fjárhagsáætlun)
Besta passa	Breiðband í íbúðarhúsnæði, streymi-þungur áskrifendahópur með hóflegri upphleðslueftirspurn	Samhverf gígabitaþrep, þjónustusamningar fyrir fyrirtæki, farsímaflutningur, upphleðsla-mikil blanda notkun
Vistkerfi söluaðila	Mjög þroskaður; víðtækt samspil yfir OLT og ONT söluaðila	Þroska hratt; ONT kostnaður hefur lækkað umtalsvert síðan 2022, knúinn áfram af miklu framleiðslumagni og mörgum ONU kubbaveitum sem koma inn á markaðinn (Dell'Oro Group / Fierce Network, október 2022; Zhone / Fiber Connect 2023)
Sambúð	Getur deilt ODN með XGS-PON í gegnum bylgjulengdarmargfaldara	Getur deilt ODN með GPON í gegnum bylgjulengdar multiplexer

Hvar passar EPON? EPON (IEEE 802.3ah) heldur áfram að vera sterkur á mörkuðum sem þegar eru staðlaðar með Ethernet-innbyggðum ramma -, sérstaklega í Austur-Asíu og kapal--rekstrarumhverfi sem er samræmt IEEE stöðlum. XG-PON (G.987.x) þjónaði sem stigagangur með 9.953 Gbps niður en aðeins 2.488 Gbps upp, og er að mestu leyst af hólmi af XGS-PON í nýjum dreifingum.

Hagnýt atriði: ef áskrifendahópur þinn hallast enn í átt að streymisneyslu með hóflegu upphleðslu gæti GPON þjónað vel í mörg ár. Ef þú ert að fara með leigjendur í fyrirtæki, selur samhverf gígabitastig eða skipuleggur farsímaútflutning á sama ODN, er XGS-PON markmiðið.

 

Bylgjulengdarsamvera: Raunveruleg uppfærsluhandfang

Það sem gerir PON fólksflutninga efnahagslega hagkvæma er bylgjulengdaskipulagning. GPON sendir niðurstreymis við 1490 nm og tekur á móti andstreymis við 1310 nm. XGS-PON notar 1577 nm niðurstreymis og 1270 nm andstreymis. Þessar bönd skarast ekki, sem þýðir að rétt hannað ODN getur borið bæði GPON og XGS-PON umferð samtímis með því að nota bylgjulengdar multiplexer (WM) á OLT hliðinni.

Það sambúðarlíkan er raunverulegra peninga virði. Óvirku álversins - fóðrunarleiðir, skeytigirðingar, splitterar og fallkaplar - standa venjulega fyrir stærsta hluta heildar FTTH byggingarkostnaðar, oft vel yfir helming samkvæmt mati iðnaðarins frá stofnunum eins og FTTH Council Europe. Með því að endurnýta þá verksmiðju á meðan skipt er um OLT blöð og ONT á -áskrifanda áætlun breytir uppfærslu lyftara í áfangaflutning.

Við höfum séð rekstraraðila í miðvesturríkjunum reka blönduð GPON/XGS-PON útibú í 18+ mánuði á aðlögunartímabilum, uppfæra fyrirtækisáskrifendur fyrst og flytja heimilisnotendur eftir því sem ONT kostnaður lækkaði. Aðferðin virkar - en aðeins þegar upprunalega ODN var byggt með hreinum tengjum, skjalfestum klofningsstaðsetningum og nægri sjónrænni spássíu til að taka við viðbótar WM innsetningartapi (venjulega 0,5–1,0 dB).

Til að fá dýpri skoðun á því hvernig mismunandi bylgjulengdargluggar hegða sér í einstökum-ham trefjum,þessi samanburður á 850 nm, 1310 nm og 1550 nm sendingufyllir út ljóseðlisfræðina á bak við sambúðarskipulag.

 

Skipt hlutfall, sjónræn fjárhagsáætlun og hvar hönnun brotnar

Skipt hlutfall er þar sem aðgangshagfræði og sjónverkfræði rekast á. Hærri skiptingar draga úr innviðakostnaði á-áskrifanda - en þeir eyða líka meira sjónrænu kostnaðarhámarki og auka sameiginlega-getuþrýsting. Rétt hlutfall fer eftir vegalengd, fjölda tengiliða og umferðarsniði.

 

Leiðbeiningar um skiptingarhlutfall

1:16 - umhverfi með lítilli þéttleika eða hár-framlegð.Kynnir um það bil 14 dB af skerandi tapi. Algengt í dreifbýli með -langdrægni þar sem fjarlægðir fóðrunar taka mestan hluta sjónræns kostnaðarhámarks, eða í viðskipta-miðuðum PON útibúum sem þurfa hámarks rými fyrir framtíðaruppfærslu þjónustu.

1:32 - almennt sjálfgefið.Um það bil 17 dB af skerandi tapi. Jafnar þéttleika áskrifenda á móti sjónrænum fjárhagsáætlun fyrir meirihluta FTTH-bygginga í úthverfum og þéttbýli. Virkar þægilega með GPON Class B+ ljósleiðara í dæmigerðum neðanjarðarlestarvegalengdum (undir 15 km heildarleið) og gefur pláss fyrir XGS-PON sambúð.

1:64 - kostnaður-bjartsýni hárþéttleiki.Um það bil 20 dB af skerandi tapi. Niðurskurður á innviði-áskrifanda kostar næstum því helming á móti 1:32, en krefst strangs tengisaga, stuttar vegalengdir og varkárrar -taps fjárhagsáætlunar. Hentar best fyrir MDU riser, háskólanet eða þétt þéttbýli þar sem ljósleiðarar eru stuttir og tengitölur lágar.

 

GPON Class B+ ljósfræði styður 28 dB tap fjárhagsáætlun. Eftir að hafa dregið frá dæmigerða trefjadeyfingu (0,35 dB/km við 1310 nm yfir, til dæmis, 15 km af fóðri og dreifingu), tengitap (0,3–0,5 dB á pari á pari yfir ef til vill 4–6 tengingar), skeytamissi og innsetningartapi á skiptingum, getur framlegðin sem eftir er þunnst hratt. Við ráðleggjum almennt að halda að minnsta kosti 3 dB af framlegð eftir að allt tap hefur verið talið upp - sem biðminni gleypir öldrun, óhrein tengjum og óvirkum viðbótum í framtíðinni án þess að kalla á þjónustu.

 

Algengar hönnunarbrestur sem við lendum í á þessu sviði falla í nokkur endurtekin mynstur: skiptingarhlutföll ýtt í 1:64 á svæðum þar sem gæði tengis og skeytafjöldi geta ekki staðið undir fjárhagsáætluninni; klofnar settir á staði sem gera bilunareinangrun næstum ómöguleg; uppfærsla áætlana sem vísa til „XGS-PON seinna“ án þess að nokkur sannreyni að núverandi kostnaðarhámark tjóns ráði við meiri-hraða ljósfræði og samlífsbúnað; og útibúshönnun að stærð fyrir streymi til íbúða sem síðar verða hlaðin viðskiptasamningum og -þungri IoT umferð. Hvert af þessu byrjar sem flýtileið áætlanagerðar og endar sem rekstrarhöfuðverkur.

 

 

PON vs Active Ethernet: Þegar hvert og eitt er skynsamlegt

Active Ethernet (AE) gefur hverjum áskrifanda sérstakan ljósleiðara eða sérstaka bylgjulengd á kveiktum innviðum. Það líkan passar við umhverfi sem krefjast strangrar umferðareinangrunar, ákveðinnar bandbreiddar eða aðskilnaðar reglna - hugsa um fjöl-gagnaver, fjármálaháskóla eða sjúkrahúsnet með hörðum mörkum um samræmi.

PON vinnur á einfaldleika vallarins. Enginn afl á miðjunni, færri bilunarpunktar milli höfuðstöðvar og húsnæðis og lægri kostnaður á hvern áskrifanda í þéttleikaleikjum. Raunveruleg ákvörðun snýst venjulega um þrjár rekstrarspurningar: Hvar ættu leyniþjónusturnar að sitja? Hvar ætti að krefjast orku? Hvar er viðhaldsáhætta ásættanleg? Þegar þú hefur svarað þeim velur arkitektúrinn að mestu leyti sjálfan sig.

 

 

Hvers vegna XGS-PON-eftirspurn hraðar

Mörg markaðsöfl ýta XGS-PON frá vegvísismynd til innkaupapöntunar. Umferð um upphleðslu íbúðarhúsnæðis hefur vaxið verulega undanfarin tvö ár - knúin áfram af myndfundum, upphleðslu leikja í skýi og öryggisstraumum fyrir heimili - þar sem nokkrir rekstraraðilar úr flokki-1 hafa tilkynnt um ár-á-ársvexti á bilinu 25–35%. Lítil og meðalstór-fyrirtæki búast í auknum mæli við samhverfri gígabitaþjónustu sem grunnlínu. Sveitarfélög og rafmagnssamvinnufélög í dreifbýli- sem byggja greenfield FTTH eru að tilgreina XGS-PON frá fyrsta degi til að forðast uppfærsluferil á miðjum aldri.

Fyrir skipuleggjendur sem rekja hvert aðgangslagið stefnir eftir 10G PON,þetta lítur á framtíðarstefnu FTTx netkerfisinsnær yfir 25G PON, 50G PON og benda-á-fjölpunkta heildstæða ljósfræði án þess að fara beint í vörulista.

 

 

Algengar spurningar