XGS-PON

什么是 XGS-PON?

XGS-PON无源光网络 (PON) 的一项更新标准,可以支持更高速度的 10Gbps 对称数据传输,是支持千兆位的 PON 或 G-PON 标准系列的一部分。G-PON 是千兆位 PON 或 1 千兆位 PON 的缩写。XGS 中的“X”代表数字 10,字母“S”代表对称,XGS-PON = 10G对称 PON。早期的非对称 10G PON 版本 (XG-PON) 的速度在上行方向被限制在 2.5Gbps。 

PON 技术起源于 20 世纪 90 年代,随着技术的不断改进,通过不同波长、不同速度和不同组件的多次迭代不断发展。所有光纤 PON 网络的共同特性仍然是光纤的无动力或无源状态,以及光纤的拆分或合并组件,即网络中不存在需要动力的光放大器等有源组件。随着流媒体、高清晰度、5G 等新兴技术不断推动带宽需求,XGS-PON 等标准的发展已被证明是必不可少的。 

通过波分复用 (WDM),可以在同一光纤上同时进行上行和下行传输。这种技术允许上行方向使用一种 XGS-PON 光传输波长或彩光,而下行方向使用另外一种。

XGS-PON 标准

自最初采用国际电信联盟 (ITU) 的 G-PON 系列标准和美国电气和电子工程师协会 (IEEE) 的以太网 PON(或“EPON”)标准以来,已实现了标准化的 PON 部署和操作。新的 XGS-PON 标准于 2016 年发布,被命名为《建议 ITU-T G.9807.1》。 

新标准的范围将 XGS-PON 定义为支持 10 千兆位的对称无源光接入网,适用于住宅、商业、移动回传和其他应用。为了对 G-PON 的这种 10-gbps 的对称演化形成一个综合的标准,我们使用了之前的 XG- PON 物理层标准的元素,这意味着相同的光收发组件既可以用于 XG,也可以用于 XGS-PON。协议层标准也被用于 NG-PON2 标准 ITU-T G.989.3。 

XGS PON 波长 

虽然 XGS-PON 技术的物理光纤和数据格式约定与最初的 G-PON 标准相同,但波长发生了变化。XGS-PON 的下行波长为 1577 纳米,上行波长为 1270 纳米。这样做的主要原因是为了允许多个 PON 服务共存于同一 PON 上,实现无缝的服务升级/迁移,或者允许不同的服务提供商使用同一个 PON,或者提供不同级别的服务(例如,商用与家用)。 XGS-PON 的波长与 G-PON 和 NG-PON2 等其他标准不同,但总体上 1260 至 1650 纳米的 PON 传输窗口可以同时在同一光纤网络上兼容 G-PON、XGS-PON 和 NG-PON2 等标准。由于 XGS-PON 是 XG-PON 标准的升级版,为了提供对称的容量,XG 和 XGS-PON 在同一波长的上行方向和下行方向运行,这是唯一一种存在相同波长复用的情况。今天,大多数希望部署 10G 服务的运营商都选择了 XGS-PON。

如何测量 XGS PON 波长

PON 网络的发展使得 PON 测试工具的改进和适应性成为必要。可以有效利用传统的光纤测试工具(包括 OTDR、光源和宽带功率计),但也有局限性。例如,宽带功率计不能用来测量下行光功率电平(如果存在多个光波长),这可能是由于射频视频覆盖在同一  PON 上(广播),或由于其多个服务共存于同一 PON(比如 G-PON 和 XGS-PON)上。下行波长是连续广播的,这使测量更为容易,但是,由于 PON 的物理上行路径是共享的,因此必须采用时分复用 (TDM) 方式进行上行波长传输,从而导致出现突发上行流量。此外,用户处所的 ONT 设备只有在能够首先接收到下行波长的情况下才会响应和进行上行传输,因此测量上行功率也需要一个同时支持突发模式测量和穿通模式操作的工具。

专用 PON 功率计是一种有用的通用工具,用于确定上行和下行发射功率是否符合规范、光插入损耗是否超过系统限制,是否符合标准。由于使用不同的传输波长是 XGS-PON 技术的关键组成部分,因此必须配备能够过滤并选择适当波长进行测量的设备。VIAVI PON 功率计可提供波长选择性功率测量,可测量波长和解决 PON 测试难题,部分还具有穿通模式功能,适用于实时网络服务激活或故障排查。

SmartPocket OLP-37 选择性功率计

针对 PON 应用设计且其中存在射频视频覆盖或者 G-PON 和 XGS-PON 服务共存的功率计(例如 SmartPocket OLP-37 RFoG 和 PON (G & XGS) 功率计)提供了一个简单的界面,方便使用和即时操作。波长选择特性确保所选择的 PON 标准或单个下行波长得到准确评估,而坚固和紧凑的形状则非常适合于现场使用。

SmartPocket OLP-37 RFoG and PON Power Meter

SmartClass Fiber OLP-87 PON 功率计

通过 PON 网络的对称传输使得下行和上行联合测试成为 PON 激活、故障排查或维护活动的有益策略。SmartClass Fiber OLP-87 PON 功率计设计用于 B/E/G-PON 业务的上下行同时测试,包括 XGS-PON、10G EPON 或 NG-PON2。该设备具有先进的通用波长选择性功率计和穿通模式功能(包括上行突发模式支持),可以同时测量多个上行和下行波长。集成的光纤检测功能还可以快速、方便地进行光纤端面检测和认证,并可方便、可靠地保存报告,供用户按需回顾。

SmartClass Fiber OLP-87 PON Power Meter

XGS-PON 与 NG-PON2

NG-PON2 标准被一些人看作是增加服务和网络容量的下一个合乎逻辑的步骤,但是它带来了固有的挑战和增强的潜力。NG-PON2 使用时分复用和波分复用 (TWDM),允许在同一光纤上同时传输四个或更多个 10Gbps,总对称容量为 40Gbps。这项技术与 XGS-PON 有很大的不同,后者和之前的 G-PON 一样,在特定的上行和下行波长运行。尽管 NG-PON2 的带宽潜力令人印象深刻,但这种技术飞跃需要在线路两端使用多个固定的或可调的光学元件,这对于部署 XGS-PON 是不必要的,并且意味着部署的初始成本更高。

TWDM 的使用为 NG-PON2 提供了可变波长能力,根据 NG-PON2 标准分配的上行和下行波长范围与 XGS-PON 或 G-PON 专用波长不重叠。这种区别允许在现有的 G-PON 或 XGS-PON 安装上覆盖 NG-PON2 服务。NG-PON2 和 XGS-PON 都利用更高/更长(>1550 纳米)的下行波长,这些波长天生就更容易受到宏弯衰减造成的功率损耗的影响。

XGS-PON OLT

对于包括 XGS-PON 在内的所有 PON 标准,起点都是安装在服务提供商本地局端的光线路终端 (OLT)。OLT 是用于转换和传输来自服务提供商的数据以及协调光网络终端 (ONT) 网络端的多路复用的有源(有动力)硬件。由于无源下行光分路器的操作,XGS-PON OLT 会向网络中的所有 ONT 广播相同的数据。由每个 ONT 确定哪些数据是为它们准备的。通过编程,虚拟化 OLT 可以在多种 PON 技术(例如 XGS-PON 和 NG-PON2)上传输流量,使用相同的硬件增加灵活性。OLT 分流比灵活性允许单个 XGS-PON OLT 操作多个 PON 光分配网络 (ODN)。

XGS-PON SFP

小型可插拔器 (SFP) 是一种热插拔的收发器,它连接到网络交换机的 SFP 端口,在选定的波长处将电信号转换为光信号,反之亦然。用于促进 XGS-PON 传输的 SFP 必须设计为支持 10Gbps 的速度,并通过使用内部 WDM 耦合器支持同时上行发射和下行传输。尽管 XGS-PON SFP 的外形很小,但它利用先进的电子技术在上行传输过程中稳定输出功率。

XGS-PON ONT 

通过使用单个或级联的光分路器,可以拆分 OLT 下行波长,以便向多达 128 个终端设备 (ONT) 提供服务。制定了等效 E-PON 和 10G-EPON 标准的 IEEE 将 ONT 称为光网络单元 (ONU)。 

最近在封装、光学器件和芯片设计方面的创新使 10G ONT 的成本大幅降低到接近 1G ONT/ONU 的水平。随着 XGS-PON 部署的加速,规模经济将继续提高效率。新一代的 XGS-PON ONT 也集成了更多的灵活性,使 FTTH、业务和 5G 应用可以共享更多的公共硬件元件。 

XGS-PON 对称的 10Gbps 速度和兼容架构使其成为未来几年高速数据、语音和互联网需求的可行选择。视频会议、游戏和云存储等服务都越来越受欢迎,这使得对上行交付速度的需求同样重要。 

其他应用(例如 5G 前传/中传)也可以获得对称 XGS-PON 的性能和效率优势。由于 XGS-PON 可以与 G-PON 共存于同一光纤设备上,而无需改变无源架构,并且具有更高的分流比,因此它提供了一个合乎逻辑且经济有效的扩展选择。NG-PON2 的部署可以进一步提高速度和带宽限额,前提是能够满足更严格的光损耗和可调收发器要求。 

由于 PON 具有简单和向后兼容的特性,它的价值在二十多年以来已经得到了证明。XGS-PON 继承了这一传统,同时将其推向新的、前所未有的领域。 

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