Introdução à tecnologia 10G PON

Embora os padrões e a cadeia industrial de 10G EPON e 10G GPON ainda não tenham amadurecido, e a implantação comercial em larga escala esteja distante, ambas as tecnologias têm atraído grande interesse de operadoras que constroem redes de banda larga de próxima geração. Este artigo discute 10G EPON e 10G EPON de um ponto de vista técnico, analisando o progresso de sua padronização, o desenvolvimento de parâmetros técnicos relacionados à fibra óptica e a eliminação gradual do cobre, bem como o processo da cadeia industrial.

Avanços na padronização 10G PON

A maturidade padrão é um pré-requisito para avaliar se uma tecnologia pode ser comercializada. Nesta fase, muitas organizações internacionais de padronização, incluindo IEEE, ITU-T, FSAN, etc., têm trabalhado na padronização das tecnologias 10G EPON e 10G GPON. Como a tecnologia 10G EPON teve início antes da 10G GPON, o processo atual de padronização da 10G EPON é ligeiramente mais rápido que o da 10G GPON.

10G EPON

Os padrões 10G EPON são definidos principalmente pelo IEEE, assim como o padrão 1G EPON. A organização IEEE ratificou o 802.3av — o padrão internacional 10G EPON — em 12 de setembro de 2009. Este padrão se concentra na pesquisa da camada física da tecnologia 10G EPON e segue o protocolo MPCP do padrão 1G EPON tradicional. O padrão IEEE 802.3av aumenta a largura de banda upstream e downstream. E para garantir que as operadoras não sofram danos e migrem com sucesso do 1G EPON para o 10G EPON, ele também define os parâmetros do padrão 10G EPON ONU, que o farão coexistir com o 1G EPON ONU na mesma rede ODN.

Além disso, o padrão IEEE 802.3av suporta dois parâmetros da camada física. Um é o modo assimétrico, que significa 10G na direção downstream e 1G na direção upstream. O outro é o modo simétrico, que opera a uma taxa de dados de 10G em ambas as direções. O modo assimétrico é considerado uma forma transitória do padrão simétrico. Em seu estágio inicial, o modo assimétrico foi utilizado em circunstâncias em que as pessoas tinham menor demanda por largura de banda upstream e custo limitado. Com o desenvolvimento dos negócios e o progresso tecnológico, ele será gradualmente desenvolvido para um modo simétrico.

10G GPON

De acordo com os planos de estudo da ITU-T, a NGPON passará por duas fases padrão. A primeira fase é a XG-PON, que coexiste com a GPON e reutiliza o GPON ODN. Esta fase contém dois modelos: XG-PON1 de uplink e downlink assimétricos e XG-PON2 simétricos. A segunda fase é a NGA2, que constrói completamente o novo ODN. A tecnologia de Multiplexação por Divisão de Comprimento de Onda - Rede Óptica Passiva (WDM-PON) altamente controversa pertence à segunda fase. Ela alcança a expansão da rede de acesso usando múltiplos comprimentos de onda em uma fibra. Mas o avanço não pode ser feito em algumas tecnologias complexas, como no modo burst CWDM, transceptores ONU incolores e dispositivos WDM sintonizáveis. O WDM-PON ainda está em fase de prova.

Na sessão plenária do ITU-T SG 15 realizada no final de setembro de 2009, o Grupo de Trabalho Q2 lançou oficialmente o texto da primeira fase do padrão NG-PON, ou seja, demanda geral (G.987.1) e especificações da camada física (G.987.2) para sistemas PON de próxima geração, e também elaborou um programa para publicar padrões relevantes sobre camada de convergência de transmissão (G.987.3) e interface de controle de gerenciamento (G.988) em meados de 2010.

Parâmetros técnicos do 10G PON

Tanto o IEEE 802.3av quanto o conjunto de protocolos ITU-T G.987 elaboraram uma definição detalhada dos parâmetros técnicos relevantes de 10G PON, índice da camada física e orçamento de potência óptica. No entanto, devido aos diferentes pontos de partida das duas principais organizações de padronização, os indicadores técnicos também apresentam algumas diferenças.

10G EPON

Existem quatro pontos principais da tecnologia 10G EPON:

1. O EPON 10G define seis orçamentos de potência óptica, considerando os modos assimétricos PRX10, PRX20 e PRX30, bem como os modos simétricos PR10, PR20 e PR30. Esses seis modelos de orçamento de potência óptica podem atender basicamente às necessidades de construção de rede das operadoras.

2. Ao mesmo tempo em que alcança a compatibilidade futura com o 1G EPON convencional na camada de protocolo de controle multiponto (MPCP), a tecnologia 10G EPON também estende o tipo de mensagem original para relatar o tempo de comutação do equipamento terminal óptico (OLT) e da ONU para atender aos requisitos do sistema 10G EPON.

O EPON 3.10G utiliza o método de codificação Forward Error Correction (FEC) (255, 223). Este código codifica com a codificação FEC utilizada no EPON 1G, mas seu forte ganho de codificação pode suportar a menor sensibilidade do receptor óptico.

O EPON 4.10G replanejou os comprimentos de onda de uplink e downlink. O downlink utiliza o comprimento de onda de 1268-1280 nm, enquanto o uplink reutiliza o comprimento de onda original do EPON 1G — 1575-1580 nm. Para evitar conflitos de comprimento de onda, o uplink do EPON 10G só pode utilizar o método de acesso múltiplo por divisão de tempo (TDMA).

10G GPON

O padrão G.987.1 lançado definiu os requisitos técnicos gerais e a arquitetura do sistema do sistema 10G GPON, e este padrão claramente apresentou que o sistema 10G GPON deve suportar totalmente os serviços de telecomunicações tradicionais e todos os negócios emergentes, garantindo ao mesmo tempo uma boa qualidade de serviço. Ao mesmo tempo, o padrão declarou que o conteúdo relacionado, como o algoritmo de alocação dinâmica de largura de banda (DBA), economia de energia, autenticação e criptografia, deve herdar a tecnologia 1G GPON original. Em contraste, o G.987.2 se concentrou na padronização dos parâmetros da camada física 10G GPON, incluindo taxa de downlink, orçamento de energia ODN, taxa de divisão, faixa de comprimento de onda de uplink e downlink e codificação de linha, etc. Embora a faixa de comprimento de onda de uplink e downlink do 10G GPON seja a mesma do 10G EPON, o comprimento de onda de uplink e downlink não está em conflito com o 1G GPON. Portanto, o uplink e o downlink do 10G GPON usam o modo de acesso múltiplo por divisão de comprimento de onda (WDMA).

Desenvolvimento da Cadeia Industrial 10G PON 

Normalmente, uma cadeia industrial PON completa inclui três elos: chip, módulos ópticos e equipamentos. Se quisermos analisar a cadeia industrial PON, devemos analisar o estado de desenvolvimento e as tendências desses três elos, respectivamente. Atualmente, 10G EPON e 10G GPON ainda não atendem aos requisitos de aplicações comerciais em larga escala. Embora alguns fabricantes de equipamentos tenham introduzido recentemente produtos 10G EPON ou 10G GPON, eles ainda estão em fase de testes, o que não é confiável o suficiente para uso em campo comercial.

Conclusão

A tecnologia 10G PON atende às necessidades de redes de acesso de alta capacidade, pois pode aumentar a taxa de dados, suportar taxas de divisão maiores e cobrir mais assinantes. Assim, a 10G PON certamente se tornará a tecnologia mais popular para as operadoras de telecomunicações, visando o desenvolvimento sustentável de redes com alta largura de banda e a implantação de fibras ópticas para substituir o cobre no futuro. Diante disso, esta tese analisa principalmente três expectativas da tecnologia 10G PON, incluindo a padronização da 10G EPON e da 10G GPON (duas principais tecnologias da 10G PON), os parâmetros técnicos relacionados e o desenvolvimento da cadeia industrial da 10G PON.

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