Desenvolvimento e perspectiva de PON

O que é pon

PON é uma rede de fibra óptica passiva típica, o que significa que a rede de distribuição óptica não contém quaisquer dispositivos eletrônicos e fontes de alimentação eletrônicas, O ODN é todo composto de dispositivos passivos, como divisores ópticos, e não requer equipamentos eletrônicos ativos caros. Uma rede óptica passiva inclui um terminal de linha óptica (OLT) instalado na estação de controle central e um número de unidades de rede óptica correspondentes (ONUs) instaladas nas instalações do usuário. A indústria sempre acreditou que a rede óptica passiva (PON) é a direção de desenvolvimento futuro da rede de acesso. Por um lado, porque a largura de banda que fornece pode atender às necessidades de vários serviços de banda larga agora e no futuro, é geralmente otimista quanto à solução do problema do acesso à banda larga; por outro lado, suas despesas são em termos de custo de equipamento e operação e despesas gerais de gerenciamento de manutenção. Ambos são relativamente baixos. Uma análise econômica e técnica abrangente mostra que a PON é a principal tecnologia para FTTB/FTTH.

O desenvolvimento do PON

PON(Passive Optical Network) é uma tecnologia de acesso óptico passivo ponto a multiponto, que se originou na década de 1990. Desde o desenvolvimento de PON de banda estreita até várias tecnologias PON de banda larga, o desenvolvimento da tecnologia PON passou por vários estágios.

A tecnologia PON de banda estreita é a tecnologia PON proposta mais antiga, que só pode fornecer serviços de banda estreita, como POTS ou ISDN, com taxas de acesso de serviço abaixo de 2Mbit/s. No entanto, devido às especificações inconsistentes de vários fabricantes e à incapacidade de chegar a um acordo naquele momento, ainda não existe um padrão unificado e completo para a tecnologia PON de banda estreita. Na era do desenvolvimento contínuo da Internet, o PON de banda estreita há muito se retirou do estágio da história e, em seguida, a tecnologia APON apareceu no mid-1990s. A APON usava o protocolo ATM, que era considerado capaz de fornecer vários tipos de comunicações naquela época, como o protocolo do portador, e a taxa de transmissão foi muito melhorada. Mais tarde, com o rápido desenvolvimento da tecnologia Ethernet, a APON basicamente não é mais aplicável, então o conceito de rede óptica passiva de banda larga BPON apareceu. O BPON é um aprimoramento após o padrão APON e também é baseado no protocolo ATM, e as taxas de uplink e downlink foram muito melhoradas. ITU-TG.983.1, o primeiro padrão internacional para sistemas PON lançado em 1998, também é geralmente referido como o padrão BPON.

Desde que entrou no século 21, com o declínio da tecnologia ATM e o rápido aumento da tecnologia IP da Internet, a implantação de alto custo da tecnologia BPON parece um pouco desatualizada. Neste momento, a indústria espera desenvolver um novo sistema PON para substituir a tecnologia BPON desatualizada. Neste contexto, o IEEE e o ITU-T iniciaram sucessivamente a padronização do EPON e do GPON em 2000 e 2001 e, respectivamente, emitiram as normas concluídas em 2004, estabelecendo as bases para o grande número de aplicações de EPON e GPON na rede atual hoje. O padrão EPON foi concluído pelo grupo de trabalho EFM (Ethernet na Primeira Milha) da IEEE e foi aprovado pelo IEEE como o padrão IEEE 802.3ah em setembro de 2004. O padrão GPON é padronizado pelo Grupo de Estudo ITU-T 15. Os padrões relacionados ao GPON incluem G.984.1-G.984.6 seis padrões, cobrindo a arquitetura do sistema GPON, camadas relacionadas à mídia física, camada de convergência de transmissão, protocolos de gerenciamento de controle da ONU e regulamentos para uso aprimorado de comprimento de onda e extensão de distância. Em comparação com o sistema BPON, as taxas upstream e downstream de EPON e GPON foram muito melhoradas. A largura de banda upstream e downstream do EPON é de 1,25 Gbit/s, enquanto a largura de banda downstream do GPON é de 2,5 Gbit/s e a largura de banda upstream é de 1,25 Gbit/s.

Com o rápido desenvolvimento do volume de negócios de IP e o aumento contínuo no número de usuários, 10GEPON e XG-PON que suportam maior índice de divisão e maior largura de banda também surgiram. A partir de 2005, o IEEE e a ITU realizaram sucessivamente estudos de padronização sobre o sistema PON de próxima geração. O IEEE estabeleceu um projeto em 2006 e começou a formular o IEEE 802.3av padrão para sistemas EPON com uma taxa de 10 Gbit/s. Neste padrão, 10G EPON é dividido em 2 tipos. Um é o método assimétrico, ou seja, a taxa downstream é de 10 Gbit/s, mas a taxa upstream é a mesma que EPON e ainda é de 1 Gbit/s. A segunda é a abordagem simétrica, ou seja, as taxas de uplink e downlink são ambas de 10 Gbit/s. Como a primeira tecnologia PON de próxima geração madura, a tecnologia 10GEPON está alinhada com as tendências de desenvolvimento de rede. Ele tem as vantagens de grande largura de banda, grande taxa de divisão óptica, compatibilidade com EPON, gerenciamento de rede unificado e atualização suave. ITU começou o estudo do neXt-geração padrão GPON em 2008 e confirmou-o em 2010. Atualmente é chamado de padrão XG-PON. O padrão XG-PON ITU-T série G.987 foi lançado um após o outro. A taxa de camada física atualmente especificada por XG-PON é assimétrica, ou seja, a taxa a jusante é de 10 Gbit/s e a taxa a montante é de 2,5 Gbit/s. Em 2015, a solução simétrica XGPON que foi cancelada em 2013 foi reiniciada novamente e adotou o novo nome XGSPON. Ao contrário do XGPON, as taxas upstream e downstream do XGSPON são de 10Gbit/s, e a ITU ultrapassou oficialmente o G.9807 em 2017. Padrão internacional XGSPON. Nos últimos anos, aplicativos de Internet como vídeo e jogos se desenvolveram rapidamente, e os usuários têm uma forte demanda por banda larga de rede, o que estimulou ainda mais a maturidade da cadeia da indústria 10GPON. A implantação comercial de 10G PON começou em algumas cidades da China.

Após o estabelecimento do padrão XGPON, FSAN iniciou o estudo da NG-PON2. Seus principais requisitos são principalmente downlink 40G e uplink 40G/10G, atingindo 20km de distância de transmissão e divisão 1:64. Naquela época, as principais soluções técnicas alternativas para NG-PON2 incluíam TDMA-PON de alta velocidade, TWDM PON, OFDM-PON e WDM-PON. Após análise e comparação, em abril de 2012, a FSAN decidiu adotar a tecnologia TWDM PON como plano de implementação de NG-PON2 e começou a formular a série de padrões G.989.x, que foi finalmente concluída em 2015. O IEEE iniciou NG-EPON pesquisas em 2013 e iniciou a formulação do padrão 100G-EPON em julho de 2015, denominado IEEE802.3ca, e planeja lançá-lo neste ano.

O futuro do PON

Não é difícil imaginar que, no futuro, precisamos de uma tecnologia PON com maior largura de banda, mais usuários e maior eficiência. 25G/50G/100GPON já foi colocado na agenda da organização de padrões. Em fevereiro de 2018, a indústria de rede de acesso óptico da China promoveu com sucesso o estabelecimento do padrão de TDM-PON 50G, marcando um passo importante dado por ITU-T no campo da pesquisa padrão PON de próxima geração. Embora o IEEE não tenha aceitado o estabelecimento de um projeto PON 50G de onda única, pelo menos esclareceu a rota de evolução tecnológica futura do PON. Para a futura tecnologia 100G PON, os fornecedores de equipamentos de comunicação da China estão investigando ativamente a tecnologia 100G PON para promover conjuntamente a formulação padrão e a maturidade da cadeia da indústria. A aplicação de 100G PON é apenas uma questão de tempo.

Com o desenvolvimento dos tempos e o avanço contínuo da ciência e tecnologia, 200G/5OOG/1000G e tecnologias PON ainda mais altas serão lentamente realizadas. No entanto, além de estudar a próxima geração de tecnologias PON, a indústria ainda está prestando muita atenção a uma questão muito importante. Ou seja, a convergência das duas escolas técnicas de ITU-T e IEEE. EPON e GPON coexistem por um longo tempo, o que na verdade é muito desfavorável para a indústria. Por um lado, traz dificuldades para as decisões técnicas dos operadores e equipamentos; por outro lado, também aumenta o custo da cadeia industrial, e as empresas da cadeia industrial precisam investir em duas linhas. Especialmente para o enorme mercado de rede de acesso óptico como a China, a influência da diferenciação das facções de tecnologia PON é ainda maior e mais desperdício de recursos. Nos últimos anos, no âmbito da promoção ativa das indústrias nacionais e estrangeiras, a ITU-T e o IEEE também fizeram alguns “shows” positivos, incluindo a emissão de declarações conjuntas, formando grupos de trabalho, e estabelecendo mecanismos de carta de ligação. Mas, por enquanto, levará muito tempo para realmente realizar a integração final.