A implantação da tecnologia 10G PON tornou-se um consenso do setor.

Sob a promoção ativa da “banda larga da China” e da “aceleração e redução de tarifas”, a rede de banda larga está desempenhando um papel cada vez mais proeminente como plataforma básica para o desenvolvimento econômico e social. A aplicação de vídeo pela Internet está ganhando popularidade rapidamente, e os negócios de alta largura de banda de 4K/8K HD, nuvem familiar e vídeo também estão crescendo. Para lidar com a acirrada competição do mercado, as operadoras têm oferecido geralmente centenas de megabits (como 100M, 200M, 500M) e iniciado negócios de gigabit em algumas regiões desenvolvidas como tendência.

Atualmente, 1G-EPON e GPON têm sido amplamente implantados na China. Políticas de promoção, impulso competitivo e demanda estão levando a rede de acesso de banda larga a evoluir de megabits para gigabits. Para atender à demanda dos usuários, a tecnologia de acesso precisa ser atualizada para uma nova geração de plataforma baseada na tecnologia PON de 10G. As tecnologias PON de taxa de 10G incluem principalmente 10G EPON, XG-PON e XGS-PON.

A tecnologia 10G-EPON está amadurecendo.

O padrão 10G-EPON é o IEEE802.3av (posteriormente incorporado ao IEEE802.3), incluindo os modos simétrico 10G/10G e assimétrico 10G/1G. Atualmente, a tecnologia e os equipamentos 10G-EPON estão muito maduros, e a China Telecom realizou com sucesso a implementação em nível de chip e sistema do 10G-EPON em 2011. O dispositivo 10G-EPON foi implantado em escala no cenário FTTB e começou a ser implantado em cenários FTTH. Devido à diferença de custo entre PON simétrico e assimétrico, para reduzir o número de tipos de placas, o lado OLT implantou apenas portas 10G-EPON simétricas em princípio. Como a porta 10G-EPON do OLT pode ser compatível com três tipos de ONU, incluindo ONU 10G-EPON simétrica 10G/10G, assimétrica 10G/1G e ONU 1G/1G EPON, as ONUs podem ser implantadas de forma flexível de acordo com os requisitos do usuário.

Recentemente, a China Telecom concentrou-se em reduzir a faixa de comprimento de onda de uplink do 10G/1G EPON. De acordo com o padrão IEEE802.3, a faixa de comprimento de onda de uplink do 10G/1G EPON é de 1260nm a 1360nm. O objetivo dessa regulamentação é ser consistente com a faixa de comprimento de onda de uplink do 1G-EPON, mas o maior problema é ocupar recursos preciosos da banda O de 100nm. A China Telecom propôs reduzir a faixa para 1260nm a 1280nm (como mostrado na figura 1), o que é consistente com a faixa de comprimento de onda de uplink do 10G/10G EPON. Enquanto as ONUs 10G/1G EPON ainda não tiveram implantação em escala FTTH, a redução do comprimento de onda de uplink pode liberar mais recursos da banda O para futuras tecnologias PON, o que é de grande importância para manter o desenvolvimento sustentável da rede PON.

Figura 1. A faixa de comprimentos de onda ascendentes é reduzida.

Desenvolvimento da tecnologia XG-PON e esquema de coexistência

O padrão XG-PON é a série ITU-T G.987, que é o modo assimétrico de 10 Gbit/s de downstream e 2,5 Gbit/s de upstream. Atualmente, a tecnologia e os equipamentos XG-PON estão maduros. Em particular, a China Telecom implementou com sucesso a comunicação de laboratório XG-PON em 2016 após quase dois anos de testes, e foi verificada em testes de campo. Recentemente, o XG-PON será implantado em cenários FTTH.

A implantação do XG-PON deve se concentrar na coexistência de GPON e XG-PON. Devido à diferença entre GPON e XG-PON e à faixa de comprimentos de onda de uplink, ambos coexistem de maneiras diferentes. Existem dois tipos principais de esquemas de coexistência: o primeiro é usar WDM1r (como mostrado na figura 2), descrito no padrão ITU-T; o segundo é coexistir com PON de modo duplo GPON/XG-PON (módulo óptico), que é um esquema inovador proposto pela China Telecom (mostrado na figura 3). A proposta da solução inovadora da China Telecom visa principalmente resolver o problema da perda de inserção de cerca de 1,5 dB no WDM1r, que leva a um orçamento apertado ou escassez de orçamento de link, e também é mais fácil de implementar no projeto. Em geral, esses dois tipos de esquemas têm características diferentes em relação à introdução de perda de inserção na ODN, dificuldade de construção da atualização, dificuldade de desenvolvimento de equipamentos e possibilidade de usar recursos existentes (veja a comparação dos dois esquemas de coexistência mostrada na tabela 1), e haverá cenários de aplicação. Atualmente, os dois métodos de coexistência, especialmente o PON de modo duplo GPON/XG-PON, foram verificados por testes de laboratório e campo.

Figura 2. GPON coexiste com XG-PON usando WDM1r

Figura 3. GPON coexiste com XG-PON através de PON de modo duplo (módulo óptico)

Tabela 1. Comparação dos modos de coexistência de GPON e XG-PON

O PON de modo duplo geralmente implementa dois níveis de orçamento de link, um é a integração GPON Classe B+ e XG-PON Classe N1, e o outro é a integração GPON Classe C+ e XG-PON Classe N2a. Devido aos padrões GPON e XG-PON, o valor do orçamento do link é ligeiramente diferente (GPON Classe B+ é 28 dB, XG-PON Classe N1 é 29 dB; GPON Classe C+ é 32 dB, XG-PON Classe N2a é 31 dB), e a integração dos dois precisa formar um valor de orçamento de link unificado. Considerando que o PON de modo duplo precisa ser compatível com as ONUs GPON implantadas, ele deve ser unificado de acordo com o valor do orçamento de link GPON (veja a figura 4). A China Telecom propôs os dois níveis de orçamento de link para o PON de modo duplo Classe D1 (28 dB) e Classe D2 (32 dB), e fez um pequeno ajuste com base no padrão ITU-T, formando os indicadores específicos dos parâmetros da interface óptica. Além disso, é necessário explicar que o índice do PON de modo duplo está relacionado apenas ao lado OLT, e o índice da interface óptica da ONU não foi alterado.

Figura 4. Diagrama do nível de orçamento de link da porta PON de modo duplo

Desenvolvimento da tecnologia XGS-PON e estratégia de implantação

XGS-PON é a tecnologia PON de taxa simétrica de 10 Gbit/s do padrão recente do ITU-T, e seu padrão G.9807.1 foi lançado em junho de 2016. Existem dois modos principais de implantação do XGS-PON. O primeiro (mostrado na figura 5) é a implantação direta do XGS-PON no lado OLT, que pode ser subdividida em GPON e XGS-PON coexistindo no modo WDM1r e suportando a coexistência de GPON/XG-PON/XGS-PON. Como o OLT XGS-PON pode ser compatível com ONUs XG-PON e XGS-PON (quando o conjunto básico de comprimento de onda é adotado, o OLT suporta recepção de taxa dupla de 10G e 2,5G), não é necessário XG-PON adicional no lado OLT. O segundo (como mostrado na figura 6) é dominado pelo XG-PON no lado OLT para atender às principais necessidades dos usuários residenciais; o XGS-PON é projetado para cenários especiais com altos requisitos de largura de banda de uplink (por exemplo, usuários empresariais), implantado sob demanda, sem considerar a coexistência com GPON.

Considerando as diferentes situações de rede e diferentes momentos de implantação, diferentes operadoras podem adotar estratégias diferentes para implantar o XGS-PON. Devido ao curto tempo de lançamento do padrão ITU-T do XGS-PON, a maturidade dos equipamentos e a interoperabilidade ainda não foram totalmente verificadas; ao mesmo tempo, a diferença de custo entre as portas OLT XGS-PON e as portas XG-PON ainda não é desprezível e, do ponto de vista da demanda, principalmente os usuários residenciais têm demanda de largura de banda assimétrica, portanto, a implantação recente do XGS-PON deve ser o modo 2, sendo apropriado.

(a) GPON coexiste com XGS-PON no modo WDM1r

(b) O modelo PON GPON/XG-PON/XGS-PON suporta coexistência
Figura 5. Modelo de implantação XGS-PON I

GPON e XG-PON coexistem no modo WDM1r

GPON e XG-PON coexistem com PON de modo duplo GPON/XG-PON

Figura 6. Modelo de implantação XGS-PON II

A integração PON tornou-se uma tendência importante no futuro

Para a evolução futura da tecnologia PON, o ITU-T estabeleceu o NG-PON2 (série G.989), o grupo de trabalho IEEE 802.3ca está trabalhando no 100G-EPON (25G, 50G, 100G), mas a “fusão PON” é uma direção que merece mais atenção. Por muito tempo, os padrões ITU-T e IEEE para PON evoluíram separadamente, mas atendem basicamente às mesmas demandas, o que causou grande desperdício no desenvolvimento de equipamentos e aumentou a complexidade da implantação da rede. A fusão PON traz benefícios tangíveis para operadoras, fabricantes de equipamentos, fabricantes de chips e dispositivos e todos os elos da cadeia industrial. Desde novembro de 2016, começou a ser discutida no Broadband Forum, e como princípios e direção, está se tornando cada vez mais comum na indústria. No entanto, é um processo longo e complicado para realizar a fusão PON. Atualmente, o consenso básico é que é difícil mudar o escopo de pesquisa e o mecanismo de operação de cada organização de padronização. A integração PON deve ser realizada principalmente por meio de esforços bottom-up dos membros das organizações de padronização.

Para promover a integração PON, o próximo passo é realizar o trabalho nos aspectos não técnicos e técnicos. Os fatores não técnicos são mais importantes, porque nos atuais dois sistemas de padrões PON existem fatores que não são puramente técnicos. É necessário explorar mecanismos específicos de coordenação eficaz entre diferentes organizações de padronização, adotar várias formas para construir gradualmente consenso, eliminar preocupações relacionadas à fusão PON e incentivar as organizações de padronização relevantes a criar novos padrões que sejam propícios à PON. Em termos de tecnologia, é necessário convergir gradualmente o ponto de implantação, a velocidade, o orçamento de link e a coexistência da próxima geração de PON entre ITU-T e IEEE; ao mesmo tempo, problemas-chave como comprimento de onda único versus múltiplos comprimentos de onda, velocidade de cada comprimento de onda, comprimento de onda fixo ou ajustável são analisados, e a direção técnica mais adequada para a fusão PON é selecionada.

Como a China se tornou o maior mercado de PON do mundo, as operadoras e fabricantes chineses devem desempenhar um papel maior na promoção da integração PON. Realizada em meados de julho de 2017, na reunião do IEEE 802.3ca, uma proposta conjunta baseada nas operadoras e fornecedores chineses, impulsionando a fusão PON em EPON de 25G, 50G e 100G, foi amplamente apoiada. O cronograma do padrão foi ajustado com foco na fusão PON, e o EPON de 50G e 100G começou a demonstrar a forma de implementação, dando um passo sólido para a fusão PON.