Új generációs passzív optikai hozzáférési technológiák (FTTx, GPON)

Új generációs passzív optikai hozzáférési technológiák (FTTx, GPON) Adámy Zsolt, Alcatel-Lucent Magyarország

HTE 16. Távközlési és informatikai hálózatok szeminárium és kiállítás All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2006, #####

Tartalom A sávszélesség igény mozgatórugói Optikai hozzáférési hálózatok struktúrái PON szabványosítás fejlıdése Új generációs PON architektúrák

HTE 16. Távközlési és informatikai hálózatok szeminárium 2. oldal

All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2008

Sávszélesség igény növekedése letöltés irányban 2008-2011 között

Forrás: Isuppli



Sávszélesség igény növekedése feltöltés irányban 2008-2011 között

Forrás: Isuppli



Az európai piacon várható igény 2010-2011-ig Fel-irány

Le-irányú sávszélesség igény

SDTV HDTV WEB böngészés Online játék Személyes tartalom Video telefonálás Távmunka

1,5 Mb/s csatornánként 8 Mb/s csatornánként 2 Mb/s átlagosan 0,25 Mb/s szekciónként 1 Mb/s átlagosan 1 Mb/s szekciónként 2Mb/s átlagosan

WEB böngészés Személyes tartalom Online játék Video telefonálás Épületautomatizálás Távmunka

0,25 Mb/s átlagosan 1 Mb/s csatornánként 0,25 Mb/s csatornánként 1 Mb/s szekciónként 0,3 Mb/s szekciónként 2 Mb/s átlagosan

30 Mb/s mozgatórugók:

IPTV, WEB böngészés

6 Mb/s mozgatórugók:multimedia tartalom megosztása (video, audio), otthoni munka






Réz- és optikai elérési hálózati struktúrák

POP

Kültéri hálózat

Elérhetı HP%

VDSL2(*)

ADSL2+(*)

Európa

3.0km

POP

1.5km

POP

1km

FTTN Kültéri DSLAM

-

9Mbps

20%

25Mbps

18Mbps

80%

50Mbps

24Mbps

100%

100Mbps

24Mbps

<0.5km

FTTB/C FTTH PON/P2P

80%

Kültéri elosztási pont

100%

+100Mbps

(*) maximális elméleti sávszélesség



A pragmatikus megközelítés Üvegszál a leggazdaságosabb ponthoz CAPEX összehasonlítás az FTTx modelben CAPEX (Index) 20

Fiber

- 15%

Civil works

15

- 15%

Home/MDU cabling Cabinet install

10

CPE Access HW

5

Ref = 1 0 ADSL CO

FTTN VDSL

FTTH single house

FTTH apartme nts (Fiber

FTTB Apart ments (Copper

Hajtóerı: beruházási költség, versenytársak, idıbeli piacra jutás HTE 16. Távközlési és informatikai hálózatok szeminárium 8. oldal


FTTH struktúrák: két technológia, három architektúra Központ Aktív Ethernet

Elıfizetıi hurok

2Gbps

Ethernet switch

Elıfizetı

100 Mbps elıfizetınként

IP Ethernet switch

Koncentrált

Pont-pont

törzskábel

Leágazó vezeték 100 Mbps elıfizetınként

Elosztott

Költséghatékony törzskábelezés Kevesebb optikai kábel, védıcsı Kisebb védıcsı méretek, kevesebb útjog Kevesebb központ Azonos topológia mint az FTTN

Passzív kültéri hálózat Kismérető kültéri szekrény Nem kell távtáplálás, kisebb karbantartásigény Több kollokációs helyszín

IP

Kötés Ethernet switch

0 - 64 elıfizetı

Nagytávolságú passzív kültéri hálózat

2,5Gbps PON

IP PON OLT

1,25Gbps Optikai splitter (1:32-64) Video overlay



~20 km távolság Kevesebb központ elég (konszolidáció) PSTN migráció IMS-re (SIP): ONT PSTN interfésszel

Technológiák összehasonlítása Helyigény (rack)

Törzskábel szál

4

25000

50 Small CO (1k) Large C0 (20k)

35 30 25 20 15 10

20000

Feeder fibers

40

Small CO (1k) Large C0 (20k)

Small CO (1k) Large C0 (20k) 15000

10000

5000

Power (W/user)

45

CO racks

Fogyasztás

3

2

1

5 0

0

p2p

AE

GPON

0 p2p

AE

GPON

p2p

20.000 elıfizetı: P2P 45 rack, 20.000 törzskábel, 67 kW GPON 6 rack, 315 törzskábel, 8,6 kW A GPON elınyei különösen a nagy központokban fontosak HTE 16. Távközlési és informatikai hálózatok szeminárium 10. oldal


AE

GPON

PON és P2P CAPEX összehasonlítása, melyiket válasszuk: függ a penetrációtól és a lefedett háztartások számától PON PON -- P2P P2P CAPEX CAPEX különbség különbség PON-P2P= 8000

(100)-0

Nem PON

0-100 100-200

7000 6000 5000 4000

200-300 300-400

Nem P2P

2000

10%

20%

30%

1000

1000 2000 5000 10000 20000 50000 100000 200000 90% 80%

1000 0

3000

50% 40%

7000 6000 5000 4000 3000 2000

9000

(200) – (100)

60%

10000 9000 8000

(300) - (200)

70%

elıfizetınkénti CAPEX GPON (Eur)

Penetráció

Lefedett háztartás

Forrás: Alcatel-Lucent Fast Forward

P2P elınyök: kis, helyi hálózatok vagy rövid elıfizetıi hurok esetén HTE 16. Távközlési és informatikai hálózatok szeminárium 11. oldal


FTTH: 3 architektúra – melyiket válasszuk? Konklúzió Piac

Szolgáltató

Fı döntési szempontok

Javasolt megoldás

skálázható megoldás a nagy központokban, konszolidáció

Nemzeti FTTH

ILECs CLECs

OPEX: szál menedzsment,passzív kültéri hálózat, hely- és energiafelhasználás

GPON

Meglévı kültéri hálózati korlátok: alépítmény, védıcsı, légvezeték, stb

Vegyes FTTN & FTTH

ILECs FTTN/VDSL2 üzemeltetés

Réz és optikai hálózatok azonos hálózati topológiában

Aktív Ethernet

skálázható kis elıfizetıi hajlam esetére

GPON (splitterek az utcai elosztókban)

zöldmezıs/”barna”mezıs vegyes beruházás

Helyi, lokális FTTH

Városi hálózatok Közmőszolgáltatók


Kis belépı szintő beruházás Olcsó üzemviteli rendszer: passzív kültéri hálózat Hosszú távú tervek (skálázhatóság)


GPON vagy P2P




NG PON követelmények • Négyszeresére kell növelni a sávszélességet (a GPON 2.5 Gb/s-hez képest) • Figyelembe kell venni a kültéri optikai hálózatok csillapítás követelményeit • Figyelembe venni a PON hullámhossz kiosztását • Minimális szinten tartani a media access control (MAC) layer változtatásokat • Lehetıvé tenni a PON-nal közös optikai hálózaton az együttmőködést • A lehetı legtöbb hálózatban levı berendezést fel kell használni (OSP passzív elemek, ONT, menedzsment rendszer) • Biztosítani a hálózat és a szolgáltatások egyszerő migrációját • Minimalizálni kell a migrációs költségeket



Szabványosítás az NG PON tekintetében az FSAN/ITU-T-ben GPON fejlıdése Hullámhossz specifikáció kiegészítése: G.984.5 Optikai paraméterek monitorozása: G.984.2 Amnd. 2 Hatótávolság növelése, a midspan extender box : G.984.re (draft) OTDR integráció White Paper a NG-PON migrációról: 2009 közepén várható Architektúrák új PON hálózatokban Evolúciós architektúrák A tisztán TDM 10G specifikáció várhatóan hasonló lesz a 10G-EPON fizikai rétegéhez (hullámhossz, optikai büdzsé, adási teljesítmény, vételi érzékenység)



Szabványosítás az NG PON tekintetében az IEEE-ben IEEE 802.3av Task Force Szabványtervezet definíciós fázisban (elfogadás várhatóan 2009-ben) 10/10G, 10/1G EPON fizikai réteg definíció: (nyilvánosságra hozott elızetes specifikáció) bitsebesség le / fel (Gbps) – 10 / 10

10 / 1

hullámhosszak le / fel (nm) – 1574-1580 / 1260-1280

1574-1580 / 1260-1360

(PR30)

– 1580-1600 / 1260-1280

1580-1600 / 1260-1360

(PR10, PR20)

Optikai büdzsé (dB) – 20 (PR10) – 24 (PR20) – 29 (PR30)

Meglévı Media Access Control layer lehetı legteljesebb megtartása






Új generációs PON architektúrák Architektúrák új PON hálózatokban (1) 10G TDM PON (2) WDM PON Evolúciós architektúrák: GPON és új generációs PON azonos hálózatban (3) Hullámhossz osztás (wavelenght diversity) (4) MWDM beágyazott GPON (5) Elektronikusan beágyazott (stacked) moduláció



(1) 10G TDM PON Azonos technológiai alap, mint a GPON: TDM/TDMA, 1490 nm le, 1310 nm fel ONU1’s portID

ONU1

ONU1 OLT

ONU2 ONU3

OLT

ONU2 ONU3

GPON-hoz képest négyszeres le-irányú sávszélesség: • Növelni kell a vevı érzékenységét, vagy az optikai adó teljesítményét GPON-hoz képesti fel-irányú sebesség • Kétszeres (2,5G)-> OK • Négyszeres (5G) -> nem szokványos sebesség • Nyolcszoros (10G) -> problematikus a mostani DFB* lézerek direkt modulációjával (laser chirp) *Distributed feedback



(2) WDM PON Minden elıfizetı kap egy hullámhossz-párat λ1d

OLT

OSP

TRx #1

λ1u

λ1d

Distribution fibers (1 per end customer)

λ1u

Feeder fiber (1 per PON)

λNd

TRx #N

ONT TRx #N

λNd λNu

ONT TRx #1

λNu

WDM (De)Mux

WDM (De)Mux

(a) Korea Telekom kísérlet: hullámhossz-zárt (wavelenght locking) technika Az OLT által biztosított referencia-jel (seed) alapján az ONT kiválasztja a hullámhosszat

(b) egy PON-on belül minden elıfizetıhöz más ONT kerül Rögzített hullámhosszú DFB lézerek: logisztika! Hangolható lézerek: hımérsékletváltozásra érzékeny! Létesítéskor kiválasztható hullámhossz: egyelıre csak laborkörülmények közt van

A WDM optika még mindig nagyon költséges

A hullámhosszak kijelölésének, menedzselésének számos módját tanulmányozza az ipar HTE 16. Távközlési és informatikai hálózatok szeminárium 20. oldal


(3) Hullámhossz osztás (wavelenght diversity)

Üzemelı PON Új generációs PON A 10G betáplálása az OLT oldali összgzıbe ( 2:N splitter)

Alapelv Le-irányban: különbözı λ-k (az új a mőködı fölött)

GPON ONT

GPON OLT

2:n

Fel-irányban: azonos (A) vagy különbözı (B) λ-k

10GPON OLT

10GPON ONT

Elınyök A 10G (részben) elválik a GPON-tól Kompatibilis a mőködı passzív hálózattal és végberendezésekkel (az új ONT-k tartalmazzák az idegen hullámhosszakat blokkoló szőrıt)

Fel-irány

(A) 1260

1360

1480 1500

1560

λ Azonos fel-irányú hullámhossz tartomány

Hátrányok RF Overlay esetén nem használható Ha nincs az ONT-ben WBF, utólag kell beépíteni

Le-irány

Fel-irány

Le-irány

(B)

Az összegzı és 10G PON miatt csökken az optikai büdzsé

1260

1300 1360

1480 1500

1560

Különböző hullámhossz tartomány mindkét irányban



λ

(3) Hullámhossz osztás (wavelenght diversity), migrációs módok

A régi OLT-t kiváltják OLT

Fel-irány

Új generációs PON

A régi OLT marad

Le-irány

Fel-irány

ONT

2.5Gbps OLT

ONT

ONT

10Gbps

OLT

ONT

OLT

Új OLT

Üzemelı PON

1260 1360

1480 1500 1560

Új OLT

λ

(A) (A) Azonos fel-irányú hullámhossz esetén a régi OLT-k kiválthatók, az új OLT feladata a különbözı sebességő idırések szétválasztása; az összegzıket nem kell beépíteni

1300 1360

Le-irány

1480 1500 1560

λ

(A) (B) Különbözı hullámhosszak esetén a régi OLT-k maradnak, az új OLT feladata egyszerőbb, összegzıket kell beépíteni

A régi ONT és a passzív hálózati elemek mindkét esetben maradnak!

A szabványosítási szervezetek törekszenek arra, hogy a ma üzembe kerülı GPON ONT-k hullámhosszaival az együttmőködés biztosítsák HTE 16. Távközlési és informatikai hálózatok szeminárium 22. oldal


(3) Hullámhossz osztás (wavelenght diversity),WBF

Üzemelı PON Új generációs PON

ITU-T G.984.5 (09/2007) „Új hullámhossz tartomány: Enhancement band for gigabit capable optical access networks“ Cél: tegyük lehetıvé a GPON fejlesztését új hullámhosszakkal anélkül, hogy az a meglévı ONT üzemvitelét zavarná Ajánlás: szereljük fel a most üzembe kerülı összes ONT-t integrált hullámhossz-szőrıvel (WBF), amely csak a GPON (1480 – 1500 nm) le-irányú tartományt engedi át




(4) MWDM beágyazott GPON A régi OLT –t kiváltják

1:4 λ split

4x2.5Gbps

Alapelv: Le-irányban: 4 x 2.5Gbps különbözı λ-kon

ONT ONT

1:8

OLT

ONT ONT

OLT

ONT ONT

4 lambda GPON OLT

ONT ONT

Egy CWDM 20 nm-es tartomány (1480-1500 nm) további bontása 4 részre Hibrid splitter Fel-irányban: 1,25 Gbps megosztva Kaszkádosított hibrid splitterek használata, vagy ONT elé beépített szőrık

Elınyök Minden meglévı ONT NG képessé válik (nem kell cserélni) Minimális változtatás a G.984 szabványban: az OLT MAC rétegben az ONT-ket λ-hoz kell rendelni Olcsóbb megoldás mint a 10G TDM PON Az optikai büdzsé nem változik

Fel-irány: Le-irány: változatlan 4 DWDM λ

1260 1360

λ

14801500

Nincs mőszaki akadály WDM – a technológia ma már rendelkezésre áll Hibrid splitterek – az eszközgyártók készek a megoldás szállítására

Hibrid splitter felhasználásával a ma telepített GPON passzív hálózat és ONT kapacitása megnégyszerezhetı HTE 16. Távközlési és informatikai hálózatok szeminárium 24. oldal



(5) Elektronikusan beágyazott moduláció

Alapelv Ötlet : 10G a GPON hullámhosszán a bitek beágyazásával Azonos hullámhosszon a 10G és a 2,5 G jelfolyam A régi OLT-t kiváltják fázisban van, a felfutó élek egybeesnek OLT 2.5Gbps ONT A 10G modulációs indexe kisebb mint 50%, ezt a + OLT GPON ONT nem detektálja 10Gbps ONT Kétsávos új OLT A 10G ONT detektálja a négyszeres sebességő áteneteket is Fel-irány: Le-irány : TDMA burst üzemmód bit-stacked moduláció

Le-irány: 10GPON és GPON azonos hullámhosszon, különbözı intenzitás modulációval

Fel-irány: azonos λ használata, TDMA

1260 1360

1480 1500

λ

shared downstream and upstream wavelength

Elınyök Nem kell a passzív hálózathoz hozzányúlni Nem kell új szőrı, összegzı Nem kell az üzemelı ONT-hez hozzányúlni Hátrányok Megnövekedett optikai adási teljesítmény 10G optika az új ONT-ben

Downstream

upper 10G eye 2.5G eye lower 10G eye

A 10G bevezethetı a meglévı GPON passzív hálózat és ONT megtartásával HTE 16. Távközlési és informatikai hálózatok szeminárium 25. oldal


NG-PON fejlesztési stratégiák

2014+ Továbblépés a 40Gbps felé egyszerő következı lépés

PON fejlesztés Teljes PON sávszélesség (Gbps)

100

4 λ x 10G PON (40Gbps)

2010-2014 10G PON elıtt állnak még mőszaki és gazdaságossági kérdések, melyekre az iparnak meg kell találni a választ 10G PON

10

4 λ x 2.5 GPON (10Gbps)

A GPON-nak még hosszú ideig lesz létjogosultsága

2.5 GPON

2009-2010 Az MWDM beágyazott GPON gazdaságos és gyakorlatias fejlesztési lépés, minden üzemelı ONT-nek NG PON képességet biztosítva!

1 0

1

2

3

4

5

Le-irányú hullámhosszak

Az Alcatel-Lucent mindkét útvonalon dolgozik a 40Gbps PON technológia kifejlesztésén. A kiemelt fontosságú szempont az, hogy a meglévı passzív hálózat és végberendezések megtarthatóak maradjanak HTE 16. Távközlési és informatikai hálózatok szeminárium 26. oldal


Köszönöm a figyelmet www.alcatel-lucent.hu



Új generációs passzív optikai hozzáférési technológiák (FTTx, GPON)

Recommend Documents