GPON czy XGS-PON? Jak zaplanować migrację bez przebudowy sieci

Czym różni się XGS-PON od GPON

GPON jest zdefiniowany w rekomendacji ITU-T G.984. Zapewnia do 2,5 Gb/s w dół i 1,25 Gb/s w górę, czyli transmisję asymetryczną. To technologia dojrzała, z rozbudowanym ekosystemem urządzeń i najniższym kosztem jednostkowym, dominująca dziś w sieciach dostępowych na całym świecie. XGS-PON jest standaryzowany w ITU-T G.9807.1 i dostarcza symetryczne 10 Gb/s w obu kierunkach. Litera S w nazwie oznacza właśnie symetryczność, która odróżnia go od wcześniejszego XG-PON z asymetrycznym profilem 10/2,5 Gb/s.

Kluczowa dla planowania migracji jest jednak nie przepustowość, lecz długości fal. GPON pracuje na 1490 nm w dół i 1310 nm w górę, a XGS-PON używa 1577 nm w dół i 1270 nm w górę. Te cztery długości fal są rozdzielone na tyle, że mogą współistnieć na tym samym włóknie bez wzajemnej interferencji. To jest fundament całej strategii migracyjnej. Nie musisz wybierać między GPON a XGS-PON, bo możesz mieć obie technologie jednocześnie, na tej samej infrastrukturze pasywnej, przez cały okres przejściowy.

Koegzystencja na jednym włóknie

Rozdzielenie długości fal pozwala na współistnienie GPON i XGS-PON w tej samej sieci dystrybucji optycznej, co umożliwia stopniową modernizację. W praktyce oznacza to, że abonent obsługiwany przez terminal ONT GPON na 1490 i 1310 nm oraz abonent obsługiwany przez ONT XGS-PON na 1577 i 1270 nm mogą być podłączeni do tego samego splittera, tego samego włókna magistralnego i tego samego portu OLT.

Koegzystencję realizuje się na dwa sposoby. Pierwszy to combo OLT z modułem dwutrybowym. Moduł combo w obudowie SFP+ łączy w jednym urządzeniu nadajnik i odbiornik GPON oraz XGS-PON. Zawiera nadajnik ciągły 1577 nm z laserem EML, nadajnik ciągły 1490 nm z laserem DFB oraz odbiorniki burst-mode APD-TIA dla 1270 i 1310 nm. Jeden moduł, jeden port, dwie technologie jednocześnie. Drugi sposób to zewnętrzny element koegzystencji CEx, czyli pasywny filtr WDM zbudowany w technologii cienkowarstwowej, który łączy sygnały GPON i XGS-PON z osobnych portów OLT na jedno włókno. Stosuje się go tam, gdzie OLT nie obsługuje modułów combo albo gdy w sieci istnieje dodatkowo RF-video na 1550 nm. Wybór między tymi dwoma podejściami determinuje koszt i zakres prac w węźle OLT.

Co trzeba wymienić, a czego nie ruszać

‍
Rozłóżmy sieć dostępową na elementy i sprawdźmy każdy z nich.

Włókno magistralne i dystrybucyjne zostaje bez zmian, bo ta sama infrastruktura obsługuje wszystkie cztery długości fal i nie ma potrzeby dokładania włókien ani zmiany tras. Splittery również zostają bez zmian, ponieważ splittery pasywne są elementami szerokopasmowymi, a splitter 1:32 obsługujący dziś GPON obsłuży XGS-PON bez modyfikacji. To najczęstsze nieporozumienie w rozmowach o migracji. Bez zmian zostają także złącza, mufy i przełącznice, czyli cała infrastruktura pasywna.

Wymiany wymaga moduł optyczny w OLT i to jest element, który faktycznie trzeba podmienić. Moduł GPON zastępujesz modułem combo GPON i XGS-PON albo dokładasz osobny moduł XGS-PON wraz z filtrem CEx. Karta liniowa lub całe OLT to sytuacja zależna od okoliczności. Jeśli istniejące OLT obsługuje moduły XGS-PON i ma odpowiednią wydajność płyty bazowej, wystarczy wymiana modułów, a jeśli nie, konieczna jest wymiana karty albo urządzenia. To największa pozycja kosztowa w całej migracji i główny punkt, który trzeba zweryfikować na wstępie. Terminal ONT u abonenta wymieniasz, ale tylko tam, gdzie to potrzebne, ponieważ abonent korzystający z usługi 300 Mb/s nie potrzebuje ONT XGS-PON. Terminale wymieniasz wyłącznie u tych klientów, którzy przechodzą na wyższe pakiety.

Budżet optyczny, czyli pułapka, o której się zapomina

Migracja do XGS-PON nie jest neutralna dla bilansu mocy w sieci. Moduły combo pracują w klasach budżetu optycznego zgodnych z ITU-T G.984.5 i G.9807.1. Typowe klasy to C+ i D, przy czym moduł klasy C+ zapewnia budżet rzędu 35/34 dB na 20 km włókna jednomodowego.

W praktyce oznacza to konieczność sprawdzenia dwóch rzeczy przed wdrożeniem. Po pierwsze, jaki jest realny budżet optyczny na najdłuższych i najbardziej rozgałęzionych odcinkach Twojej sieci. Jeśli sieć była projektowana z minimalnym zapasem dla GPON klasy B+, przejście na XGS-PON może wymagać modułów wyższej klasy albo redukcji współczynnika podziału na niektórych splitterach. Po drugie, czy wprowadzenie elementu koegzystencji CEx nie pogorszy bilansu ponad dopuszczalny poziom, ponieważ każdy pasywny element w torze wprowadza tłumienie wtrąceniowe, które trzeba uwzględnić w kalkulacji. Pomiar OTDR i obliczenie budżetu optycznego dla każdej gałęzi sieci to pierwszy krok każdego projektu migracyjnego, nie ostatni.

Trzy scenariusze migracji

Scenariusz pierwszy to wymiana modułów na combo w istniejącym OLT. Warunkiem jest to, że istniejące OLT obsługuje moduły XGS-PON i ma wystarczającą wydajność przełączania. Zakres prac obejmuje wymianę modułów GPON na combo w portach obsługujących abonentów przewidzianych do migracji, konfigurację profili usługowych XGS-PON w OLT oraz wymianę ONT u wybranych abonentów. Koszt jest najniższy z trzech scenariuszy, a głównymi pozycjami są moduły combo i terminale abonenckie. Czas realizacji jest krótki, bo prace ograniczają się do węzła OLT i wizyt u abonentów przechodzących na wyższe pakiety, a ryzyko pozostaje niskie, o ile weryfikację kompatybilności modułów z OLT przeprowadzono przed zakupem.

Scenariusz drugi to dołożenie osobnego OLT XGS-PON z elementem koegzystencji. Warunkiem jest to, że istniejące OLT nie obsługuje XGS-PON, ale ma pozostać w eksploatacji. Zakres prac obejmuje instalację nowego OLT XGS-PON, montaż pasywnych filtrów CEx łączących sygnały z obu urządzeń na wspólne włókno oraz przekonfigurowanie przełącznicy w węźle, a do tego wymianę ONT u migrowanych abonentów. Koszt jest średni, bo dochodzi cena nowego OLT i filtrów CEx, ale stary sprzęt nadal pracuje i nie jest odpisywany. Czas realizacji jest dłuższy niż w scenariuszu pierwszym ze względu na prace instalacyjne w węźle, a ryzyko leży głównie po stronie budżetu optycznego, ponieważ filtry CEx dokładają tłumienie do toru.

Scenariusz trzeci to wymiana OLT na combo. Warunkiem jest to, że istniejące OLT zbliża się do końca cyklu życia albo brakuje mu wydajności na obsługę ruchu XGS-PON. Zakres prac obejmuje wymianę OLT na urządzenie obsługujące moduły combo, migrację konfiguracji i przepięcie włókien, a wymiana ONT następuje stopniowo, według zapotrzebowania. Koszt jest najwyższy w momencie wdrożenia, ale najniższy w perspektywie kilkuletniej, ponieważ eliminuje kolejną inwestycję za dwa czy trzy lata. Czas realizacji jest najdłuższy i wymaga starannego planu przełączenia abonentów bez przerwy w usługach, a ryzyko ma charakter operacyjny, związany z migracją usług na żywej sieci.

ONT u abonenta, czyli gdzie naprawdę leżą koszty

Przy sieci obsługującej kilka tysięcy abonentów koszt terminali abonenckich szybko przewyższa koszt sprzętu w węźle. To pozycja, która decyduje o tempie migracji. Dobra wiadomość jest taka, że koegzystencja pozwala rozłożyć tę inwestycję w czasie. Abonenci GPON pozostają na swoich terminalach tak długo, jak ich pakiet usługowy tego nie wymaga, a ONT XGS-PON instalujesz tylko tam, gdzie klient przechodzi na pakiet powyżej możliwości GPON.

Praktyczna strategia stosowana przez operatorów wygląda następująco. Najpierw migrują klienci biznesowi i abonenci najwyższych pakietów, gdzie różnica w przepustowości jest odczuwalna i uzasadnia koszt terminala. Następnie nowe przyłącza, gdzie instalacja ONT XGS-PON od razu eliminuje późniejszą wizytę. Na końcu, stopniowo, pozostała baza abonencka, w rytmie naturalnej wymiany sprzętu przy awariach i zmianach umów.

Dlaczego warto zaplanować to teraz, a nie za dwa lata

XGS-PON ma przed sobą, według prognoz rynkowych, kilkuletni okres dominacji jako standard sieci dostępowych, zanim realnie pojawią się wdrożenia 25G-PON i 50G-PON. To oznacza, że inwestycja w XGS-PON nie jest technologią przejściową, lecz podstawą na najbliższe lata. Co istotniejsze z perspektywy planowania, rozdzielenie długości fal działa również w kierunku kolejnych generacji. Sieć dystrybucji optycznej przygotowana pod koegzystencję GPON i XGS-PON jest równocześnie przygotowana na kolejny krok bez zmian w infrastrukturze pasywnej. Migracja przeprowadzona dziś na zasadzie koegzystencji zabezpiecza zwrot z wcześniejszych inwestycji w GPON i jednocześnie otwiera drogę do następnych standardów.

Lista kontrolna przed rozpoczęciem projektu