FTTH - XPON評估

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下圖描述了 XPON 評估。

下表解釋了 XPON 評估的不同方法。

在 GPON 開發之後，FSAN 和 ITU-T 開始致力於具有以下特性的 NG-PON：

• 低成本產品
• 大容量
• 廣覆蓋
• 向後相容性

基於當前的應用需求和技術，FSAN 將 NG-PON 分為兩個階段：

• NG PON1 - NGPON1 向後相容傳統的 GPON ODN。NG-PON1 具有非對稱的 10G 系統，下行/下載速度為 10G，上行/上傳速度為 2.5G。此 NG-PON1 是 GPON 的增強型 TDM PON 系統。

• NG PON2 - NGPON2 是長期的 PON 評估，它可以支援並可以部署在新 ODN 上。

與 NG-PON1 不同，NG-PON2 有許多方法可以將頻寬速率從 10G 提高到 40G：

• 使用與 NG-PON1 相同的 TDM 技術。

• WDM PON（使用粗波分複用 (CWDM) 或密集波分複用 (DWDM)）。

• ODSM PON (TDMA + WDMA)。

• OCDMA PON（使用 CDMA 技術）。

• O-OFDMA PON（使用 FDMA 技術）。

共存 – NG-PON1

NG-PON1 的主要特點是同時提供比 GPON 更高的頻寬。它應該與現有的 GPON 網路向後相容，這將降低運營商的成本。FSAN 和 ITU-T 定義的 NG-PON 稱為XG-PON1。

FSAN 和 ITU-T 為 XG-PON1 定義了以下資料速率：

• 下行資料速率 - 10G
• 上行資料速率 - 2.5G

2.5G 的上行資料速率是 GPON 上行資料速率的兩倍。除了 GPON 的所有元素之外，ODN（光分配信電網）也可以在 XG-PON1 網路中重複使用。

只需在現有的 GPON OLT 中新增 10G 下行卡，即可將 GPON 增強到 XG-PON1。

網路架構和共存

如上所述，XG-PON1 是對現有 GPON 的增強，可以支援不同的 GPON 部署，例如：

• GPON 的點對多點 (P2MP) 架構
• 光纖到戶 (FTTH)
• 光纖到小區 (FTTCell)
• 光纖到樓宇 (FTTB)
• 光纖到路邊 (FTTCurb)
• 光纖到機櫃 (FTTCabinet)

下圖顯示了不同的 GPON 部署，這些部署可以透過 XG-PON1 進一步增強：

一般來說，有兩種部署型別：

• 綠地部署
• 棕地部署

綠地用於需要完全新部署的地方，而在棕地部署中，將使用現有基礎設施。因此，對於棕地（僅 GPON 網路）部署，可以使用 XG-PON1。如果需要用光纖網路替換銅纜網路，則將其視為綠地網路，因為現有網路將被完全替換為新網路。

物理層

XG-PON1 的物理層規範於 2009 年 10 月凍結，並於 2010 年 3 月由 ITU-T 釋出。FSAN 選擇了 1575-1580 nm 的下行波長。C 波段、L 波段和 O 波段在選擇上行波長時進行了比較，但由於與射頻影片通道重疊，C 波段被淘汰。由於 L 波段沒有足夠的保護頻帶，因此也被淘汰了，並且所有關於優缺點的比較都選擇了 O 波段，因為 O+ 對濾波器的要求更高。

根據上表，XG-PON1 的下行速率為 10 Gbps，資料速率為 9.5328 Gbps，以保持與典型的 ITU-T 速率一致，這與 IEEE 10GE-PON 的 10.3125 Gbps 不同。

HTC 層

傳輸層 (TC 層) 稱為 XGTC (XG-PON1) 傳輸收斂層，它優化了基本的處理機制。傳輸收斂層增強了幀結構、啟用機制和 DBA。

XG-PON1 幀結構的增強是透過使幀和欄位設計與字邊界對齊來實現的，方法是匹配 XG-PON1 的速率。DBA 機制在升級方面更靈活，而啟用機制遵循與 GPON 相同的原理。

XGTC 層的兩個重要特性是：

• 節能
• 安全

資料加密在 GPON 中是可選功能，而在 xG-PON1 中，有三種身份驗證方法：

• 第一種基於註冊 ID（邏輯 ID）

• 第二種基於 OMCI 通道（繼承自 GPON）

• 第三種基於 IEEE 802.1x 協議，這是一種新的雙向身份驗證方案。

上行加密和下行多播加密也透過 XGTC 層提供。

管理和配置

對於管理和配置，XG-PON1 採用了 ITU-T (G.984.4) 建議，這也與 GPON 向後相容。由於 GPON 使用 OMCI 技術進行管理和配置，因此 XG-PON1 或多或少使用了 90%，並在 ITU-T (G.984.4) 中進行了少量更改。

在這兩種情況下（對於 GPON 和 XG-PON1），只要服務不受影響，採用較低層技術並不是什麼大問題。重要的是配置第 2 層通道以正確轉發服務資料。從網路端到使用者端的全部 L2 配置都在 OMCI L2 模型中涵蓋。

OMCI L2 模型用於這兩種技術，即 GPON 和 XG-PON1，因為這兩種技術的網路端和使用者端的定義相同。

互操作性

GPON 和 XG-PON1 最令人印象深刻的部分是互操作性。XG-PON1 向後相容 GPON，換句話說，連線到 GPON OLT 的 ONT/ONU 也可以與 XG-PON1 OLT 一起工作。FSAN 於 2008 年成立了一個名為 OISG（OMSI 實施研究小組）的小組。

該小組的任務是研究 (G.984.4) 建議，以實現 ONT 管理和控制通道 (OMCC)、QoS 管理、多播配置、S/W 版本更新和 L2 配置的 OMCI 互操作性。[G.984.4] 的正式編號為 [ITU-T G.impl984.4]，也稱為 OMCI 實施指南。

WDM-PON

下圖是 WDM-PON，它還顯示了一系列波導光柵 (AWG)。這些用於 MUX 和 DEMUX 波長。

P2MP WDM-PON

在 WDM-PON 中，不同的 ONT 需要不同的波長。每個 ONT 都獲得一個獨佔波長，並享受該波長的頻寬資源。換句話說，WDM-PON 基於邏輯點對多點 (P2MP) 拓撲。

在 WDM-PON 中，需要在 OLT 和 ONT 之間使用 AWG。AWG 的每個埠都依賴於波長，並且每個 ONT 上的光收發器以 AWG 上的埠確定的特定波長傳輸光訊號。

在 WDM 技術中，具有特定波長的收發器稱為彩色光收發器，而可以用於任何波長的收發器稱為無色收發器。使用彩色光收發器會帶來複雜性，這會處理服務配置和設計儲存。

由於 AWG 元件對溫度敏感，因此 WDMPON 面臨一些挑戰，例如解決光收發器波長與連線 AWG 埠之間的即時一致性，以及本地 AWG（在 CO 處）上的埠與遠端 AWG 上的埠之間的波長一致性。

ODSM-PON

在 ODSM-PON 中，網路從 CO 到使用者場所保持不變，只有一個變化，即有源 WDM 分光器。WDM 分光器將放置在 OLT 和 ONT 之間，以替換無源分光器。在 ODSM-PON 中，下行採用 WDM，這意味著朝向 ONT 的資料對不同的 ONT 使用不同的波長，而在上行中，ODSN-PON 採用動態 TDMA + WDMA 技術。

XGPON 標準

下表描述了 XGPON 標準。

GPON - ITU 和 FSAN 於 2005 年標準化，符合 G.984 × 系列標準。

NGPON1 -

• G.987/G.988 XGPON 標準已於 2011 年釋出。

• 它將 XGPON 標準化為 2.5 Gbps 上行/10Gbps 下行。

• GPON 和 XGPON 使用不同的波長在一個網路中共存。

NGPON2 -

• 不考慮與現有 ODN 網路的相容性，PON 技術更開放的標準。

• 現在專注於 WDM PON 和 40G PON。

XG-PON1 的主要特性

下表描述了 XG-PON1 的主要特性。

XG-PON 光功率等級

下表描述了 XG-PON 光功率等級的最小和最大損耗。