Úvod

Společně s růstem využívání služeb na internetu, rostou také nároky uživatelů na přenosovou kapacitu. Hlavní hnací silou je široká dostupnost sofistikovaných připojených zařízení, jako laptopy, smartphony, nositelná elektronika a rostoucí počet domácích zařízení a senzorů, které vyžadují různé typy připojení zahrnující nízkou latenci, velkou přenosovou kapacitu, garantovanou propustnost či vysokou spolehlivost. Poskytovatelům služeb přináší široké přijetí těchto nových technologií obrovské možnosti růstu, ale staví to před ně také významné výzvy.

Jednou z těchto výzev je omezení existujících technologií, jako jsou DSL nebo gigabitová pasivní optická síť (GPON), které neposkytují dostatečnou kapacitu pro podporu nových služeb a aplikací. Odpovědí je nejnovější verze standardu PON, konkrétně příští generace pasivní optické sítě 2 (NG-PON2), jenž poskytuje nové výkonné funkce, které pomohou poskytovatelům služeb uspokojit bezprecedentní požadavky na jejich sítě. Článek poskytuje přehled hlavních vlastností a výhod technologie NG-PON2, a dále se zaměřuje na důležitá hlediska pro poskytovatele služeb, kteří je nasazují.

Vývoj pasivních optických sítí

Optické přístupové sítě (Optical Access Network, OAN) byly typicky nasazovány pomocí jedné ze tří různých topologií: bod-bod (P2P) nebo bod-více bodu (P2MP) nebo kruh. Z těchto tří topologií PON je mezi operátory, kteří zavádí přípojky FTTH, nejčastěji využívána P2MP. Hlavní důvodem je, že vyžaduje nejnižší náklady na infrastrukturu. Sdílené vlákno P2MP přivádí provoz do rozbočovacích prvků (spliterů), jejichž uspořádání může být jednostupňové nebo vícestupňové, aby se dosáhlo požadovaného dělicího poměru (poměru rozbočení). Díky tomu není nutné z OLT zavádět samostatné optické vlákno ke každému uživateli. Tato architektura byla poprvé standardizována v doporučení pro ATM-PON (ITU-T G.983.1), které bylo vydáno v roce 1998. Od té doby jsou specifikace pravidelně aktualizovány, aby vyhověly stále rostoucím požadavkům na přenosovou kapacitu. To v průběhu let vedlo k různým implementacím PON, přičemž poslední standardy ITU-T i IEEE umožňovaly sdílenou přenosovou kapacitu až 10/10 Gb/s. Tabulka 1 ukazuje vývoj a základní parametry PON, včetně nejnovější verze NG-PON2 schválené letos ITU-T a verze NG-EPON připravované IEEE.

Od GPON k NG-PON2

Za standardizací PON stojí zejména aliance FSAN (Full Service Access Network) sdružující hlavní telekomunikační operátory a výrobce systémů a telekomunikační sektor Mezinárodní telekomunikační unie (ITU-T). Během let se zaměřovali na vývoj specifikací pro řadu systémů PON, které poskytovaly stále větší přenosovou kapacitu a lepší možnosti podpory pro služby. Po dokončení specifikace GPON v roce 2004, která poskytuje přenosové rychlosti 2,5/1,25 Gb/s se FSAN soustředila na PON s ještě vyššími rychlostmi. Výsledkem byla specifikace XG-PON, která podporuje 10/2,5 Gb/s a byla dokončena v roce 2010. V roce 2015 následoval návrh nové generace architektury – NG-PON2, která díky využití vlnového multiplexování umožňuje přenosové rychlosti až 40/40 Gb/s (v budoucnu až 80 Gb/s), a to pomocí několika vlnových kanálů 10/10 Gb/s po jednom optickém vláknu. O rok později byla schválena symetrická verze XG-PON umožňující přenosové rychlosti 10/10 Gb/s. V lednu letošního roku pak byla schválena verze NG-PON2.

NG-PON2 nabízí poskytovatelům služeb oproti technologii XG-PON významné výhody. XG-PON využívá jeden vlnový kanál (optický kanál na jedné vlnové délce), přes který uživatelé v závislosti na poměru rozbočení sdílí určitou přenosovou kapacitu. Díky jednoduchosti – je využíván jeden optický signál na pevné vlnové délce – jsou optické prvky levnější. NG-PON2 je na druhou stranu vícekanálový systém, který nejenže čtyřikrát zvyšuje dostupnou přenosovou kapacitu na optickém vláknu, ale díky možnosti přeladění optických síťových jednotek (ONU) poskytuje také bezkonkurenční výhody provozovatelům i uživatelům.

To zahrnuje lepší výkonnost a dostupnost služeb, možnost využití modelu pay-as-you-grow (tj. přidávat vlnové kanály jak je potřeba), přepínání ochrany vlnových kanálů, bezproblémovou aktualizaci softwaru i hardwaru v centrální jednotce či možnosti úspory energie. Díky této flexibilitě a lepší výkonnosti bude stále více poskytovatelů služeb zavádět NG-PON2, což časem umožní snížení ceny optických prvků.

Možnosti NG-PON2

Systémy NG-PON2 umožňují několik nových možností, které výrazně zvyšují flexibilitu výstavby a provozování PON. Systémy NG-PON2 umožňují:

• Podporu modelu „pay as you grow“, který poskytovatelům služeb umožňuje přidávat nebo odebírat vlnové kanály podle aktuálních požadavků na přenosovou kapacitu.
• Bezproblémovou aktualizaci služeb díky využití přeladitelných optických prvků.
• Sdružení (bonding) až čtyř vlnových kanálů s celkovou přenosovou kapacitou až 40/40 Gb/s (v budoucnu se počítá se sdružením až osmi vlnových kanálů s celkovou kapacitou až 80/80 Gb/s).
• Zpřístupnění optického vlákna (fiber unbundling) dalším poskytovatelům služeb prostřednictvím přidělení vlnového kanálu.
• Konvergenci služeb zahrnující širokých rozsah služeb pro domácnosti, podniky i další poskytovatele služeb, jako např. připojení základnových stanic k páteřní síti (fronthaul i backhaul).

Poskytovatelé služeb musí být vzhledem k silné konkurenci na trhu připraveni rychle poskytovat nové služby a aplikace, které je budou odlišovat od konkurence. Zavedení systémů NG-PON2 jim umožní velmi rychle reagovat na požadavky větší přenosové kapacity, konvergovat široký rozsah služeb v rámci jedné PON a využít nové inovativní způsoby pro zvýšení celkové flexibility a snížení nákladů PON.

V dalším díle článku budeme pokračovat architekturou a vlastnostmi NG-PON2.

Redaktor: Jaroslav Hrstka