Der nächste Schritt in PON-Netzwerken

Im Dienst muss ich irgendwie die Nachrichten über Glasfaserthemen überwachen. Und als ich mich wieder über interessante Neuigkeiten wunderte, stellte ich fest, dass es im russischsprachigen Segment des Internets praktisch keine Informationen über neue Technologien gibt. Daher möchte ich in meinem Artikel über die junge TWDM PON-Technologie und damit über die bevorstehende enge Integration passiver Netzwerke mit einer WDM-Komponente und abstimmbaren optischen Komponenten sprechen.

Die PON-Technologie ist bei weitem die vielversprechendste für die Bereitstellung von Kommunikationsdiensten für Einzelpersonen und juristische Personen. In diesem Fall können wir über kleine und mittlere Unternehmen sowie im Rahmen der Organisation der letzten Meile für Mobilfunkbetreiber sprechen. Aufgrund des breiten Anwendungsbereichs passiver optischer Netzwerke bei der Erstellung von PON der nächsten Generation wurde der Schwerpunkt auf eine höhere Bandbreite des Übertragungsnetzwerks gelegt.

Es gibt zwei Hauptbereiche der PON-Entwicklung - EPON-Netzwerke und GPON-Netzwerke.



Die letzte Stufe in der Entwicklung von GPON-Netzwerken ist TWDM PON - Time Wavelength Division Multiplexing Passive Optical Networking, passive optische Netzwerke mit Zeit- und Frequenzmultiplex (spektral).

Die TWDM-PON-Technologie verwendet vier Wellenlängenpaare in verschiedenen Spektralbereichen, um Duplex-Kommunikationskanäle zu organisieren. Für die Bildung von stromaufwärtigen Strömungen werden Wellenlängen (λ1 - λ4) für stromabwärtige (λ5 - λ8) verwendet.

In TWDM-PON-Systemen können drei Frequenzbereiche für das Streaming verwendet werden: 1270-1280 / 1570-1580 nm - XG-PON-Bereich, 1535-1540 / 1553-1558 nm - C-Band, 1535-1540 / 1570- 1580 nm - C + L-Band-Band.

Die Signalübertragung TWDM PON in den Bereichen C-Band und C + L-Band ermöglicht die Verwendung von optischen Verstärkern EDFA , um das optische Budget der Route zu erhöhen.



Zusätzlich zu der größeren Anzahl von Wellenlängen, die zur Bildung von Aufwärts- / Abwärtsströmen verwendet werden, umfasst TWDM PON die Verwendung von abstimmbaren optischen Sendern (abstimmbarer Tx) und selektiven optischen Empfängern (selektiver Rx) in Stations- und Endgeräten (OLT und ONU / ONT).

Durch die Verwendung einstellbarer Komponenten können Sie das TWDM PON-Netzwerk auf Hardwareebene skalieren und neu erstellen, ohne das Übertragungsnetzwerk physisch neu erstellen zu müssen.

TWDM PON ermöglicht zusätzlich zur flexiblen Abstimmung der Wellen die Feinabstimmung der Übertragungsgeschwindigkeit innerhalb eines Kanals. Es werden sowohl 10G / 10G- als auch 2.5G / 2.5G-Kommunikationskanäle mit symmetrischer Geschwindigkeit und unsymmetrische 10G / 2.5G-Kommunikationskanäle unterstützt.

TWDM-PON-Netzwerke verwenden Wellenlängenbereiche - XG-PON-Band, C-Band-Band und C + L-Band-Band.

1. XG-PON-Bereich. Der Frequenzplan wiederholt die XG-PON-Betriebsbereiche vollständig: 1270-1280 nm für Upstream und 1570-1580 nm für Downstream. Mit diesem Frequenzplan können Sie die Übertragung innerhalb desselben Netzwerks organisieren: TWDM PON, GPON, CATV .



In diesem Frequenzgitter ist es unmöglich, optische Verstärker EDFA zu verwenden, in dieser Hinsicht beträgt das maximale optische Budget des Systems 33 dB.

Die Verwendung der XG-PON-Reihe ist gerechtfertigt, wenn neue Übertragungskanäle in das bestehende GPON + CATV-System integriert werden müssen, ohne dass das optische Budget der Route erhöht werden muss.

2. C-Band-Bereich. In diesem Fall ist der Frequenzplan ein Standard-C-Band-Bereich: 1535-1540 nm für stromaufwärts und 1553-1558 nm für stromabwärts. Mit einem solchen Frequenzplan können Sie die Übertragung innerhalb desselben Netzwerks organisieren: TWDM PON, GPON, XG-PON.



Aufgrund der Verwendung von Wellenlängen aus dem C-Band-Bereich wird es möglich, optische EDFA-Standardverstärker für DWDM-Netzwerke mit einem Betriebsbereich von 1529-1561 nm zu verwenden. Mit EDFA können Sie das maximale optische Budget des Systems auf einen Wert von 38 dB erhöhen. An der Seite der Kopfstelle sind optische Verstärker installiert, die es ermöglichen, die vorhandene Netzwerkarchitektur nicht zu ändern und keine zusätzlichen flüchtigen Elemente in das passive Netzwerk einzuführen.

Der Nachteil der Verwendung dieses Frequenzplans ist seine Inkompatibilität mit dem vorhandenen CATV-Netzwerk.

3. C + L-Band-Bereich. Dieser Frequenzplan beinhaltet die Verwendung des Rotbandes oder C-Minusbandes 1535-1540 nm für stromaufwärts und des L-Minusbandes 1570-1580 nm für stromabwärts. Mit diesem Frequenzplan können Sie die Übertragung innerhalb desselben Netzwerks organisieren: TWDM PON, GPON, CATV.



Die Verwendung dieses Frequenzplans ermöglicht die Berechnung eines optischen Budgets von bis zu 38 dB und die gleichzeitige Übertragung von PON- und CATV-Signalen. Das TWDM-PON-System im C + L-Band-Band hat jedoch seine eigenen Eigenschaften, von denen die wichtigste die Notwendigkeit ist, L-Band-Verstärker für den Downstream zu verwenden. Derzeit ist die EDFA-L-Band-Reihe nicht gefragt, da das C-Band die Anforderungen des Telekommunikationsmarktes vollständig erfüllt.

Wenn wir die vorhandenen GPON-Systeme mit der TWDM PON-Technologie wie GPON und XG PON1 vergleichen, können wir mindestens drei Unterscheidungsmerkmale unterscheiden, für die die TWDM-Technologie vielversprechender ist:

Gesamtsystemdurchsatz. Bei GPON-Systemen beträgt der Durchsatz 10 Gbit / s Downstream und 2,5 Gbit / s Upstream, während der Durchsatz von TWDM PON vier unabhängige 10 Gbit / s-Streams beträgt, die den Gesamtsystemdurchsatz bestimmen - 40 Gbit / s .

Frequenzbereich GPON-Systeme verwenden zwei Wellenlängen, um einen Kommunikationskanal zu bilden. Es ist zu beachten, dass ziemlich breitbandige Signale von λ1 ± 5 nm verwendet werden. Gleichzeitig verwenden TWDM-PON-Systeme vier Wellenlängenpaare mit einem ziemlich engen Spektrum von λ1 ± 1,6 nm. Es sollte auch beachtet werden, dass in Zukunft die Anzahl der beteiligten Wellenlängen auf acht erhöht werden soll.

Optisches Budget. Aufgrund der Unmöglichkeit, optische Verstärker für GPON-Systeme zu verwenden, ist das optische Budget im Gegensatz zu TWDM-PON-Systemen, bei denen das optische Budget 38 dB erreicht, auf <30 bis 33 dB begrenzt.

Basierend auf den oben genannten Unterscheidungsmerkmalen von TWDM PON können wir zwei Hauptszenarien für die praktische Verwendung solcher Systeme annehmen:

Das erste Szenario lautet „Pay-as-you-Grow“. Dieses Szenario sieht die schrittweise Einführung der TWDM PON-Technologie im Rahmen der Erweiterung eines vorhandenen Netzwerks oder während der Bereitstellungsphase eines neuen Netzwerks vor.

Die Anzahl der beteiligten Wellenlängenpaare (Duplex-Kommunikationskanäle) hängt direkt von der Anzahl der Netzwerkteilnehmer ab. Bei einer Zunahme der letzteren kann der Betreiber neue PD-Kanäle ohne globale FOCL-Konstruktion in Betrieb nehmen. Der Betreiber muss zunächst nicht mehr "für die Zukunft legen", sondern kann systematisch in die Entwicklung des Netzwerks investieren, wodurch finanzielle Risiken erheblich reduziert und Fehler in der Netzwerkentwicklungsstrategie minimiert werden.

Das zweite Szenario für die Verwendung von TWDM-PON-Systemen ist das „Local-Loop-Unbundling“ (LLU). Dieses Szenario beinhaltet die gemeinsame Nutzung eines einzelnen PON-Netzwerks durch mehrere Betreiber oder die absichtliche Fragmentierung des Netzwerks eines Anbieters. Im LLU-Szenario wird für jeden Anbieter / jedes optische Subnetz ein bestimmtes Wellenlängenpaar verwendet. Ein ähnliches Szenario reduziert die finanziellen Kosten einer Gruppe von Betreibern beim Aufbau eines PON-Netzwerks oder erhöht die Fehlertoleranz eines einzelnen Betreibernetzwerks.

Die Aussichten für die Entwicklung der TWDM PON-Technologie sind sehr beeindruckend, da die Verwendung von optischen Verstärkern und abstimmbaren optischen Komponenten es den Betreibern ermöglicht, die Flexibilität für die Bereitstellung und Entwicklung passiver optischer Netzwerke zu maximieren. Dementsprechend können die Betreiber selbst ein Netzwerkentwicklungsszenario auswählen, das am besten zu ihrem Geschäftsmodell passt. TWDM PON kann mit anderen PON-Technologien koexistieren. Dies lässt auch Raum für das Wachstum des Bedieners und das schrittweise Hinzufügen von Wellenlängen nach Bedarf. Infolgedessen kann der Betreiber ein Netzwerk aufbauen, GPON starten und dann Wellenlängen für Anbieterunternehmen zuweisen oder für ihre eigenen Bedürfnisse abreisen.

Source: https://habr.com/ru/post/de398101/