Technologia XGS-PON. Rewolucja w sieciach światłowodowych.

W dzisiejszych czasach technologia PON (pasywne sieci optyczne) jest jedną z kluczowych technologii stosowanych do budowy sieci Fibre-to-the-X (FTTx). Technologia GPON cieszy się dużą popularnością ze względu na możliwość ekonomicznego wdrożenia szerokopasmowych usług, takich jak Internet, telefon IP i telewizja cyfrowa. Z uwagi na rosnące zapotrzebowanie użytkowników na wysoką przepustowość, GPON stopniowo przekształca się w 10G GPON, który obejmuje standardy XG-PON i XGS-PON. Chociaż dzisiaj usługa szerokopasmowego Internetu o prędkości 10 gigabitów na sekundę (Gb/s) może wydawać się zbyt ambitna dla przeciętnych użytkowników, to w nadchodzących latach technologia XGS-PON pozwoli na lepsze wykorzystanie przepustowości, co będzie szczególnie istotne ze względu na rosnące wymagania dotyczące treści i usług, takich jak wideo w jakości 4K i 8K, wideokonferencje, rzeczywistość rozszerzona i wirtualna, oraz gry. Ale zacznijmy od początku..

"10G GPON" to skrót od 10-gigabitowej Gigabitowej Pasywnej Sieci Optycznej, która jest zaawansowaną technologią transmisji światłowodowej, zaprojektowaną w celu oferowania wyższej przepustowości danych w porównaniu z konwencjonalnymi technologiami Pasywnej Sieci Optycznej (PON), takimi jak GPON (Gigabitowa PON). Sieć 10G GPON występuje w kilku głównych wariantach, w tym XG-PON i XGS-PON, które różnią się nieco prędkością, symetrią i zastosowaniami. W dalszej części artykułu dokładnie wszystko wytłumaczymy.

Standard XG-PON, oznaczający 10-Gigabitową Pasywną Sieć Optyczną, został zaprojektowany w celu zapewnienia szybszej transmisji danych oraz większych zasięgów przesyłu. W porównaniu do GPON, XG-PON umożliwia pobieranie danych z prędkością do 10 Gb/s (gigabitów na sekundę) oraz wysyłanie danych z prędkością do 2,5 Gb/s, co przekłada się na większą przepustowości dla użytkowników. Warto zaznaczyć, że XG-PON stanowi asymetryczną odmianę GPON 10G, co oznacza, że prędkości transmisji danych są różne w zależności od kierunku przesyłania.
Gdzie standard XG-PON znajdzie zastosowanie? Oto kilka przekładów:

• Szerokopasmowe usługi internetowe: zapewnia szybkie szerokopasmowe połączenie internetowe użytkownikom indywidualnym i biznesowym, spełniając wymagania aplikacji wymagających dużej przepustowości, takich jak strumieniowe przesyłanie wideo w wysokiej rozdzielczości, pobieranie i wysyłanie danych o dużej pojemności oraz gry online.
• Wdrożenie typu back-to-back:ze względu na dużą prędkość transmisji XG PON można go używać w środowiskach korporacyjnych i centrach danych do łączenia różnych pięter lub budynków.
• Dystrybucja treści multimedialnych: może zapewnić użytkownikom przepustowość wystarczającą do obsługi zwiększonego wykorzystania treści multimedialnych, takich jak wideo na żądanie online i usługi w chmurze.
Architektura XG-PON eliminuje niektóre ograniczenia poprzedniej generacji technologii, umożliwiając obsługę większej liczby użytkowników, przesył danych na dłuższe odległości oraz zapewniając wyższą jakość usług (QoS). W miarę rosnącej ilości multimediów i danych XG-PON staje się kluczowym narzędziem, które potrafi sprostać przyszłym potrzebom szerokopasmowych połączeń. Rozwój technologiczny przyniósł również nowe, szybsze warianty PON, takie jak XGS-PON, które jeszcze bardziej zwiększają wydajność i przepustowość sieci.

XGS-PON, czyli 10 Gigabit Symmetrical Passive Optical Network, to zaktualizowany standard technologii transmisji opartej na światłowodach pasywnej sieci optycznej (PON), która obsługuje szybkie symetryczne transfery danych z szybkością 10 gigabitów na sekundę (Gbps). Oznacza to, że technologia XGS-PON jest w stanie zapewnić szerokopasmowy dostęp do sieci ostatniej mili z szybkością do 10 Gb/s w dół i 10 Gb/s w górę (download / upload).

XGS oznacza dziesięć (X), Gigabit (G) i Symetryczny (S).
Aktualnie dominującą metodą transmisji danych w sieciach światłowodowych jest standard GPON, który umożliwia dostęp do internetu o wysokiej przepustowości na ostatnim odcinku sieci. Mimo to, GPON oferuje prędkości transferu maksymalnie do 2,5 Gb/s dla pobierania i 1,25 Gb/s dla wysyłania danych. W związku z tym, nowsza technologia XGS-PON, stosowana w sieciach światłowodowych, jest w stanie zaoferować użytkownikom przepustowość pobierania danych przekraczającą czterokrotnie, a wysyłania danych ośmiokrotnie wartości dostępne w GPON.
XGS-PON umożliwia dostawcom usług internetowych (ISP) oferowanie klientom indywidualnym i firmom najwyższej jakości usług szybkiego Internetu, wideo i usług głosowych. Z kolei ci klienci czerpią korzyści ze znacznego zwiększenia przepustowości XGS-PON, zapewniając lepszą wydajność podczas grania (szczególnie w chmurze), jednoczesnego korzystania z wielu urządzeń do przesyłania strumieniowego i oglądania treści o wyższej rozdzielczości (np. wideo 4K i 8K).

Pod względem architektury XGS-PON działa w oparciu o infrastrukturę dostępu optycznego typu punkt-wielopunkt, złożoną wyłącznie z pasywnych komponentów optycznych. Rzeczywiście, aktywna elektronika w sieci znajduje się tylko w koncentratorach oraz w domu lub firmie klienta. Poniżej typowa architektura topologii XGS-PON:

Zgodnie z założeniami Międzynarodowego Związku Telekomunikacyjnego (ITU) technologia XGS-PON musi obsługiwać minimalną odległość transmisji światłowodu, która wynosi 20km, pomiędzy terminalem linii optycznej (OLT) a jednostką sieci optycznej (ONT). Co ważne! XGS-PON może obsługiwać maksymalną odległość transmisji światłowodowej wynosząca 40 kilometrów (pomiędzy OLT, a ONU/ONT). Dodatkowo technologia XGS-PON może obsłużyć nawet 256 klientów na jednym włóknie oraz zapewnić symetryczne usługi 10 Gb/s na jednej długości fali.

GPON, XG PON i XGS PON to różne generacje technologii pasywnych sieci optycznych. Poniższa tabela przedstawia porównanie ich kluczowych parametrów:

Współistnienie i kompatybilność: GPON vs. XG-PON vs. XGS-PON

Technologia Wavelength Division Multiplexing (WDM) umożliwia jednoczesną transmisję wielu długości fal w jednym włóknie optycznym. Ze względu na różne zakresy długości fal wykorzystywane przez GPON i 10G GPON, mogą one działać jednocześnie na tym samym światłowodzie, nie zakłócając się nawzajem poprzez multipleksowanie z podziałem długości fal. Na przykład GPON wykorzystuje długość fali upload 1310nm i długość fali download 1490nm. Z drugiej strony 10G GPON (XG-PON i XGS-PON) wykorzystuje długość fali w górę 1270nm i długość fali w dół 1577nm, jak pokazano na schemacie poniżej.

Odpowiednio ITU-T G.984 i G.988 definiują standardy dla GPON i XG PON/XGS PON, w tym postanowienia dotyczące współistnienia. Przestrzegając tych standardów, producenci sprzętu mogą projektować rozwiązania, które będą ze sobą kompatybilne. Innymi słowy, jeśli sprzęt użytkownika obsługuje GPON, sprzęt ten może również działać w sieci opartej na XG-PON lub XGS-PON. Ta zdolność do współpracy z wcześniejszymi wersjami eliminuje potrzebę całkowitej wymiany sprzętu podczas modernizacji sieci. Jest to nie tylko zabezpieczenie inwestycji, ale również umożliwia operatorom płynne przejście z tradycyjnych rozwiązań GPON na bardziej zaawansowane technologie XG PON lub XGS PON. Należy jednak pamiętać, że chociaż istnieje możliwość współdziałania i kompatybilności, podczas ewolucji sieci niezbędne jest dokładne planowanie i zarządzanie, aby zapewnić bezproblemowe przejście i optymalną wydajność w różnych technologiach PON.

Trwają prace nad rozwojem rozwiązań komercyjnych oraz testowane są przyszłe technologie transmisji w pasywnych sieciach optycznych (PON), obejmujące 25G PON, 50G PON i 100G PON. XGS-PON został stworzony z myślą o łatwych aktualizacjach bez konieczności zmiany podstawowej struktury optycznej sieci dystrybucyjnej (ODN), mających umożliwić dostęp do przyszłych technologii transmisji opartych na światłowodach PON, które mogą zapewnić wyższą przepustowość. W szczególności standard XGS-PON pozwala na dalszą modernizację sprzętu w kierunku technologii obsługujących 25G PON (25 Gb/s), 50G PON (50 Gb/s) oraz 100G PON (100 Gb/s).

Technologia pasywnych sieci optycznych (PON) przeszła znaczną ewolucję w ciągu lat, aby sprostać rosnącym potrzebom szybkiego i wydajnego dostępu do szerokopasmowego Internetu. W zestawieniu GPON vs. XG-PON vs. XGS-PON, GPON stanowi starszą generację o niższych prędkościach i asymetrycznej przepustowości. XG-PON reprezentuje nowszą aktualizację, zapewniającą wyższe prędkości pobierania danych. Natomiast XGS-PON oferuje symetryczne prędkości 10 Gb/s, co sprawia, że jest idealny do zastosowań, które wymagają równomiernego przesyłu danych w obu kierunkach. Wybór między tymi technologiami zależy od konkretnych wymagań sieci, takich jak potrzeba symetrii, zapotrzebowanie na różne prędkości pobierania i wysyłania, a także rodzaje obsługiwanych aplikacji.

Autor:
Leszek Błaszczyk