XGS-PON

Qu’est-ce que le XGS-PON ?

Le XGS-PON est une nouvelle norme pour réseaux optiques passifs permettant de prendre en charge les transferts de données symétriques à haut débit (10 Gbit/s). Elle fait partie d’une famille de normes connues sous le nom Gigabit-capable PON, ou G-PON. G-PON signifie Gigabit PON, ou 1 Gigabit PON. Le « X » de XGS représente le nombre 10 et le « S » signifie symétrique. Donc : XGS-PON = réseau symétrique 10 Gigabit PON. La version PON antérieure, non symétrique, de 10 Gigabit (XG-PON) était limitée à 2,5 Gbit/s en direction ascendante. 

Apparue dans les années 1990, la technologie PON a continué à se développer par le biais de nombreuses versions aux longueurs d’onde, vitesses et composants variables évoluant au fil des améliorations technologiques. Le point commun à tous les réseaux de fibre optique PON reste l’état passif ou non-alimenté de la fibre optique et de ses composants de division ou de combinaison. Ces réseaux sont en effet dépourvus d’éléments actifs, tels que les amplificateurs optiques, qui exigent une source d’alimentation. Le streaming, la haute définition, la 5G et d’autres technologies émergentes accroissent sans cesse les exigences en termes de bande passante. C’est pourquoi le développement du XGS-PON et d’autres normes s’est avéré indispensable.  

Les transmissions ascendantes et descendantes simultanées sur une même fibre optique sont désormais possibles grâce au multiplexage par répartition en longueur d’onde (Wavelength Division Multiplexing, WDM). Cette technologie permet d’utiliser une longueur d’onde XGS-PON ou une couleur de transmission de lumière spécifique pour les signaux ascendants et une autre pour les signaux descendants.

Norme XGS-PON

Le déploiement et l’exploitation standardisés des réseaux PON ont été rendus possibles par l’adoption initiale des normes de l’International Telecommunication Union (ITU) pour la famille G-PON et des normes de l’Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) pour les réseaux PON Ethernet, ou « E-PON ». Lancée en 2016, la nouvelle norme XGS-PON est appelée Recommendation ITU-T G.9807.1

La portée de cette nouvelle norme définit le réseau XGS-PON comme étant un réseau d’accès optique passif et symétrique d’une capacité de 10 Gigabit pour les applications résidentielles, professionnelles, de backhaul mobile et autres. Afin de créer une norme complète pour cette version symétrique 10 Gbit/s du réseau G-PON, certains éléments de l’ancienne norme XG-PON pour couche physique ont été utilisés. Il est donc possible d’utiliser les mêmes composants d’émetteur-récepteur optique pour les réseaux XG ou XGS-PON. Des normes de couche de protocole ont également été exploitées pour la norme NG-PON2, ITU-T G.989.3. 

Longueurs d’onde XGS PON 

Même si les conventions de la technologie XGS-PON restent les mêmes que pour la norme G-PON d’origine en ce qui concerne la fibre physique et le formatage des données, les longueurs d’onde sont différentes. Le XGS-PON fonctionne avec une longueur d’onde descendante de 1 577 nm et une longueur d’onde ascendante de 1 270 nm. Les raisons principales en sont que plusieurs services PON peuvent ainsi coexister sur un même réseau PON, que la mise à niveau/migration de service s’effectue de façon homogène et que divers fournisseurs de service peuvent utiliser le même réseau PON ou offrir différents niveaux de service (par ex. services professionnels vs résidentiels).  Les longueurs d’onde pour XGS-PON diffèrent de celles des autres normes, telles que G-PON et NG-PON2. Pourtant, la fenêtre de transmission PON globale (entre 1 260 nm et 1 650 nm) peut simultanément prendre en charge les normes G-PON, XGS-PON et NG-PON2 sur le même réseau de fibre optique. Le XGS-PON étant une mise à niveau de la norme XG-PON à capacité symétrique, ces deux normes fonctionnent aux mêmes longueurs d’onde ascendante et descendante. Il s’agit du seul cas de réutilisation des mêmes longueurs d’onde. La grande majorité des opérateurs actuels qui souhaitent déployer des services 10G optent pour la norme XGS-PON.

Comment mesurer les longueurs d’onde XGS PON ?

L’évolution des réseaux PON a exigé des améliorations et une certaine adaptabilité des outils de tests PON. Les outils de tests de la fibre optique traditionnels, notamment les réflectomètres optiques et les photomètres de source optique et de large bande, peuvent être utilisés efficacement, mais ils sont soumis à certaines limitations. Par exemple, les photomètres classiques dits à « large bande » ne peuvent pas servir à mesurer le  niveau de puissance optique descendante si plus d’une longueur d’onde optique est présente. Cela peut être dû au fait qu’un signal vidéo RF est superposé (diffusé) sur le même réseau PON ou que de multiples services PON coexistent sur le même réseau PON (comme G-PON et XGS-PON). Les longueurs d’onde descendantes sont diffusées en continu, ce qui facilite leur mesure. Néanmoins, étant donné que le chemin physique ascendant d’un réseau PON est partagé, une approche de multiplexage temporel (Time Division Multiplexing, TDM) doit être adoptée pour la transmission sur longueur d’onde ascendante, ce qui produit un trafic ascendant par salves. De plus, l’ONT chez les abonnés ne répondra et ne transmettra que des signaux ascendants s’il peut recevoir d’abord la longueur d’onde descendante. Mesurer la puissance ascendante exige donc un outil capable de prendre en charge les mesures en mode rafale et le fonctionnement en mode traversant.

Les photomètres PON sont des outils polyvalents, utiles pour déterminer si les puissances ascendante et descendante sont conformes aux attentes, et si les affaiblissements optiques dépassent les limites du système ou s’ils sont acceptables conformément à la norme. Étant donné que l’utilisation de différentes longueurs d’onde de transmission est un constituant clé de la technologie XGS-PON, un équipement capable de filtrer et de sélectionner les longueurs d’onde appropriées est un outil indispensable. Les photomètres PON de VIAVI permettent de répondre aux défis des tests de réseaux PON en fournissant des mesures de puissance sélectives en fonction de la longueur d’onde appropriée. Certains sont même dotés d’un mode traversant, adapté à l’activation de service de réseau en direct ou au dépannage.

Photomètre sélectif SmartPocket OLP-37

Certains photomètres conçus pour les applications PON qui incluent une superposition vidéo RF ou dans lesquelles des services G-PON et XGS-PON coexistent, tels que les modèles SmartPocket OLP-37 RFoG et PON (G & XGS), offrent une interface facile à utiliser et un fonctionnement immédiat. Leurs fonctions de sélection de la longueur d’onde garantissent l’évaluation précise de la longueur d’onde PON descendante standard ou individuelle sélectionnée, et leur format robuste et compact en font des outils idéaux pour une utilisation sur le terrain.

SmartPocket OLP-37 RFoG and PON Power Meter

SmartClass Fiber OLP-87 - Photomètre PON

Avec la transmission symétrique sur les réseaux PON, les tests de signaux ascendants et descendants combinés constituent une stratégie avantageuse pour l’activation, le dépannage ou la maintenance des réseaux PON. Le photomètre SmartClass Fiber OLP-87 PON a été conçu pour tester simultanément les signaux ascendants et descendants des services B/E/G-PON, et notamment XGS-PON, 10G EPON ou NG-PON2. Cet équipement dispose d’un photomètre avancé, polyvalent, capable de sélectionner la longueur d’onde souhaitée et doté d’un mode traversant (prise en charge du mode rafale ascendant compris) pour mesurer simultanément de nombreuses longueurs d’onde ascendantes et descendantes. Sa capacité d’inspection des connecteurs optiques intégrée facilite et accélère l’inspection et la certification des connecteurs optiques. Les rapports, quant à eux, sont sauvegardés de manière fiable et pratique pour une utilisation ultérieure, à la demande.

SmartClass Fiber OLP-87 PON Power Meter

XGS-PON vs NG-PON2

Certains considèrent la norme NG-PON2 comme l’étape logique suivante dans l’augmentation des capacités des services et des réseaux. Néanmoins, bien qu’elle ait un réel potentiel d’amélioration, elle présente quelques défis inhérents. La norme NG-PON2 utilise le multiplexage temporel et le multiplexage par répartition en longueur d’onde (TWDM) pour permettre le passage simultané de quatre transmissions de plus de 10 Gbit/s, voire plus, sur une même fibre optique, pour une capacité symétrique totale de 40 Gbit/s. Cette technologie diffère considérablement du XGS-PON qui, tout comme les versions G-PON qui l’ont précédée, fonctionne sur la base de longueurs d’onde ascendantes et descendantes spécifiques. Bien que le potentiel en bande passante de la norme NG-PON2 soit impressionnant, une telle avancée technique exige la présence de multiples connecteurs optiques fixés et réglables aux deux extrémités de la ligne (ce qui est inutile dans le cas d’un déploiement XGS-PON). Le coût initial du déploiement s’en trouve donc accru.

L’utilisation du TWDM permet de varier les capacités en longueur d’onde des réseaux NG-PON2. Les gammes de longueurs d’onde ascendantes et descendantes allouées par la norme NG-PON2 ne chevauchent pas les longueurs d’onde propres aux normes XGS-PON ou G-PON. Cette distinction permet de superposer le service NG-PON2 sur des installations G-PON ou XGS-PON existantes. Les normes NG-PON2 et XGS-PON utilisent des longueurs d’onde descendantes plus hautes (>1 550 nm), qui sont aussi plus sensibles aux pertes de puissance à cause de l’atténuation des macro-courbures de la fibre optique.

OLT XGS-PON

Pour toutes les normes PON, dont la norme XGS-PON, le point de départ est l’Optical Line Terminal (OLT) installé dans le bureau local des fournisseurs de service. L’OLT est l’équipement actif (alimenté) utilisé pour convertir et transmettre des données à partir du site du fournisseur de service et pour coordonner le multiplexage des terminaisons de réseau optique (ONT). L’OLT XGS-PON diffuse les mêmes données sur tous les ONT du réseau du fait de l’action des coupleurs optiques descendants passifs. Chaque ONT détermine lui-même quelles données lui sont destinées. Un OLT virtualisé peut être programmé pour fournir un trafic sur des technologies PON multiples, telles que XGS-PON et NG-PON2, en utilisant un même équipement pour plus de flexibilité. Grâce à la flexibilité de l’OLT en termes de rapport de division, un appareil OLT XGS-PON unique fonctionne sur de multiples réseaux PON de distribution optique (ODN).

SFP XGS-PON

Le SFP (Small Form-factor Pluggable) est un émetteur-récepteur remplaçable à chaud connecté au port SFP d’un commutateur réseau qui convertit les signaux électriques en signaux optiques à la longueur d’onde souhaitée, et inversement. Les SFP utilisés pour faciliter la transmission XGS-PON doivent être conçus de façon à prendre en charge des débits de 10 Gbit/s, mais aussi les signaux ascendants Tx et descendants Rx via l’utilisation de coupleurs WDM internes. Malgré leur format compact, les SFP XGS-PON utilisent des composants électroniques avancés pour stabiliser la puissance de sortie lors de la transmission ascendante.

ONT  XGS-PON

En utilisant des coupleurs optiques uniques ou en cascade, la longueur d’onde descendante de l’OLT peut être divisée pour fournir des services à un nombre maximal de 128 ONT. L’IEEE, qui a créé les normes équivalentes E-PON et 10G-EPON, qualifie l’ONT d’unité de réseau optique (Optical Network Unit, ONU). 

De récentes innovations dans la conception des boîtiers, des éléments optiques et des puces ont considérablement réduit le prix des ONT 10G pour le rapprocher de celui des ONT/ONU 1G. Les économies d’échelle continueront à favoriser la rentabilité au fur et à mesure de l’accélération des déploiements XGS-PON. Une flexibilité accrue a également été intégrée dans les ONT XGS-PON de nouvelle génération. Les applications FTTH, d’entreprise et 5G sont ainsi en mesure de partager des éléments d’équipement plus nombreux. 

La vitesse symétrique de 10 Gbit/s et l’architecture compatible de la norme XGS-PON en font une option viable pour les besoins en termes de données, de voix et d’Internet haut débit des années à venir. Les services tels que les conférences vidéo, les jeux ou le stockage dans le cloud gagnent tous en popularité, ce qui rend la demande de haut débit ascendant tout aussi importante. 

D’autres applications, comme les infrastructures de fronthaul et de midhaul 5G, bénéficient des avantages la norme XGS-PON symétrique en termes de performance et d’efficacité. Étant donné que la norme XGS-PON coexiste sur la même installation de fibre optique que la norme G-PON sans nécessiter aucun changement dans l’architecture passive tout en offrant des rapports de division supérieurs, elle constitue une option d’expansion logique et économique. Le déploiement d’un réseau NG-PON2 peut encore accroître la vitesse et la bande passante, si les exigences plus strictes en matière de perte optique et de réglage des émetteurs/récepteurs sont respectées. 

Maintenant utilisés avec succès depuis plus de 20 ans, les réseaux PON ont su prouver leur valeur du fait de leur simplicité et de leur compatibilité avec les équipements préexistants. La norme XGS-PON continue donc sur cette lancée, tout en s’aventurant dans de nouveaux territoires inexplorés.  

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