PON(수동형 광 네트워크): 아키텍처, 분할 비율 및 GPON-~-XGS-PON 업그레이드 경로

PON(수동 광 네트워크)은 전원이 공급되지 않는 스플리터와 공유 광섬유를 통해 헤드엔드에 있는 하나의 OLT(광 회선 터미널)를 수십 명의 가입자에게 연결합니다. 각 건물의 OLT와 ONT 사이에는 현장 전자 장치가 없습니다. - 유리, 커넥터, 스플라이스 및 패시브 스플리터만 있습니다. 이러한 단일 설계 결정은 트럭 롤을 줄이고, 캐비닛 전원 공급 장치를 제거하며, 운영자에게 여러 세대의 액세스 기술보다 오래 지속되는 플랜트를 제공합니다. GPON은 다운 2.488Gbps, 업 1.244Gbps를 처리합니다. XGS-PON은 광 예산이 허용하는 경우 동일한 외부 플랜트에서 대칭형 9.953Gbps를 푸시합니다.

 

PON이 기본 FTTH 아키텍처가 된 이유

2000년대 중반에 -가정에{2}}광케이블을 테스트하는 운영자는-간단한 문제에 직면했습니다.-모든 가입자에게 전용 광케이블을 실행하는 데 비용이 많이 들고 거리 캐비닛에 활성 스위치를 채워 넣으면 실패 지점과 전력 요금이 추가됩니다. PON은 두 가지 문제를 한 번에 해결했습니다. 하나의 피더 광케이블이 중앙 사무실을 떠나 클로저 또는 받침대의 패시브 스플리터에 도달하고 32 또는 64개의 드롭으로 팬 아웃됩니다. 배터리도 없고, 팬도 없고 현장 전자 장치의 원격 관리도 없습니다.

그 모델은 내구성이 입증되었습니다. Fiber Broadband Association 배포 데이터에 따르면 현재 북미 지역의 수천만 명의 FTTH 가입자가 어떤 형태로든 PON을 사용하고 있습니다. 아파트 MDU 라이저, 상업 단지, 숙박 시설, 대학 캠퍼스 및 스마트{2}}빌딩 프로젝트는 모두 동일한 패시브-분할 아키텍처의 변형을 실행합니다. 오늘날 대부분의 네트워크 계획자가 묻는 질문은 PON이 작동하는지 여부가 아니라 - 어떤 PON 세대가 트래픽 혼합에 적합한지, 기존 ODN(광 분배 네트워크)이 얼마나 확장될 수 있는지입니다.

 

 

공유 광섬유에서 다운스트림 및 업스트림 트래픽이 이동하는 방식

다운스트림에서 OLT는 지점의 모든 ONT를 향해 브로드캐스트합니다. 각 ONT는 GEM 포트 또는 XGEM 헤더를 읽고 자체 프레임을 수락하고 나머지는 삭제합니다. AES-128 암호화는 광 신호가 트리의 모든 장치에 물리적으로 도달하더라도 가입자 트래픽을 비공개로 유지합니다.

업스트림은 더 까다롭습니다. 여러 ONT가 OLT로 돌아가는 하나의 파이버 경로를 공유하므로 모두 동시에 전송할 수는 없습니다. OLT는 기본적으로 각 ONT에게 레이저를 발사할 시기와 기간을 알려주는 시간 슬롯 -을 할당하는 동적 대역폭 할당(DBA) 엔진을 실행합니다. 범위 지정은 거리 차이를 보상하므로 버스트가 겹치지 않고 도착합니다. 이러한 스케줄링 원칙은 공유 업스트림 광섬유가 충돌을 일으키지 않고 규모에 맞게 작동하도록 만드는 것입니다.

복합 용도 건물에 대한 PON 지점 시운전 경험에 따르면{0}}업스트림 일정에서 문제가 가장 먼저 표면화됩니다. 가벼운 주거용 브라우징을 수행하는 지점은 클라우드 백업 버스트, IP 감시 카메라 및 화상 통화를 동시에 실행하는 공동 작업 테넌트를 처리하는 지점과 전혀 다르게 작동합니다. DBA 매개변수와 트래픽 계약을 올바르게 얻는 것은 대부분의 사양 시트에서 제안하는 것보다 더 중요합니다.

 

 

핵심 PON 구성 요소 개요

모든 PON 배포는 4가지 빌딩 블록에 의존합니다. OLT는 헤드엔드에 위치합니다. - ONT를 인증하고, 대역폭 부여를 관리하고, QoS 정책을 적용하고, 코어로 트래픽을 집계합니다. ODN은 패시브 플랜트 자체입니다. 즉, OLT의 피더 광케이블, 스플리터 뒤의 분배 광케이블, 각 건물에 대한 드롭 케이블입니다. 스플리터는 광 출력을 나눕니다. - 1:32 스플리터는 약 17dB의 손실을 발생시키는 반면, 1:64 스플리터는 약 20dB를 추가합니다. ONT(또는 MDU 시나리오의 ONU)는 광 경로를 종료하고 이더넷, POTS 또는 RF 비디오를 가입자에게 전달합니다. 각 구성요소는 장기적인 비용을 형성하지만-매설 광케이블 또는 공중 광케이블을 교체하는 것이 라인 카드를 교체하는 것보다 훨씬 더 파괴적이기 때문에 ODN이 지배적입니다.

다양한 파이버 토폴로지 내에서 ODN이 어디에 적합한지에 대한 더 넓은 그림을 구축하는 독자는 다음과 같이 시작할 수 있습니다.FTTx 배포 모델PON-특정 디자인 레이어를 보려면 여기로 다시 돌아가세요.

 

GPON 대 XGS-PON: 올바른 세대 선택

GPON과 XGS-PON은 서로 다른 트래픽 현실을 목표로 합니다. 아래 표에는 선택 결정을 내리는 주요 차이점이 나와 있습니다.

	GPON(G.984.x)	XGS-PON(G.9807.1)
다운스트림/업스트림	2.488Gbps / 1.244Gbps	9.953Gbps / 9.953Gbps(대칭)
하류 파장	1490nm	1577nm
상류 파장	1310nm	1270nm
일반적인 광학 클래스	클래스 B+(28dB 예산)	N1/N2(29~31dB 예산)
최적의 핏	주거용 광대역, 스트리밍-중요한 업로드 수요를 지닌 대규모 가입자 기반	대칭형 기가비트 계층, 비즈니스 SLA, 모바일 백홀, 업로드-많은 혼합 사용
벤더 생태계	매우 성숙함; OLT 및 ONT 공급업체 간의 광범위한 상호 운용성	빠르게 성숙함; ONT 비용은 높은 생산량과 시장에 진입하는 여러 ONU 칩셋 제공업체에 힘입어 2022년 이후 크게 감소했습니다.Dell'Oro 그룹 / 치열한 네트워크, 2022년 10월; 구역 / 광섬유 연결 2023)
공존	파장 다중화기를 통해 XGS-PON과 ODN을 공유할 수 있습니다.	파장 다중화기를 통해 GPON과 ODN을 공유할 수 있습니다.

EPON은 어디에 적합합니까? EPON(IEEE 802.3ah)은 이더넷-네이티브 프레이밍-, 특히 동아시아 및 IEEE 표준에 부합하는 케이블{3}}운영 환경에서 이미 표준화된 시장에서 여전히 강력한 입지를 유지하고 있습니다. XG-PON(G.987.x)은 다운이 9.953Gbps이고 업이 2.488Gbps에 불과한 디딤돌 역할을 했으며 새로운 배포에서는 대부분 XGS-PON으로 대체되었습니다.

실용적인 요점: 구독자 기반이 여전히 적당한 업로드로 스트리밍 소비에 편향되어 있는 경우 GPON은 수년 동안 잘 작동할 수 있습니다. 비즈니스 테넌트를 온보딩하거나, 대칭형 기가비트 계층을 판매하거나, 동일한 ODN에서 모바일 백홀을 계획하는 경우 XGS-PON이 대상입니다.

 

파장 공존: 진정한 업그레이드 레버

PON 마이그레이션을 경제적으로 실행 가능하게 만드는 것은 파장 계획입니다. GPON은 1490nm에서 다운스트림을 전송하고 1310nm에서 업스트림을 수신합니다. XGS-PON은 1577nm 다운스트림과 1270nm 업스트림을 사용합니다. 이러한 대역은 중첩되지 않습니다. 즉, 적절하게 설계된 ODN은 OLT 측에서 WM(파장 멀티플렉서)을 사용하여 GPON 및 XGS{8}}PON 트래픽을 동시에 전달할 수 있음을 의미합니다.

그 공존 모델은 실제 돈의 가치가 있습니다. 패시브 플랜트 - 피더 경로, 스플라이스 인클로저, 스플리터 및 드롭 케이블 -은 일반적으로 총 FTTH 구축 비용에서 가장 큰 부분을 차지하며, FTTH Council Europe과 같은 기관의 업계 추정에 따르면 종종 절반을 훨씬 넘는 경우가 많습니다. 가입자별 일정에 따라 OLT 블레이드와 ONT를 교체하면서 해당 플랜트를 재사용하면 대대적인 업그레이드가 단계적 마이그레이션으로 전환됩니다.

중서부 지역의 사업자들은 전환 기간 동안 18+개월 동안 혼합 GPON/XGS-PON 지점을 운영하고 ONT 비용이 감소함에 따라 비즈니스 가입자를 먼저 업그레이드하고 주거용 사용자를 마이그레이션하는 것을 보았습니다. 이 접근 방식은 - 작동하지만 원본 ODN이 깨끗한 커넥터, 문서화된 스플리터 위치 및 추가 WM 삽입 손실(일반적으로 0.5~1.0dB)을 흡수할 수 있는 충분한 광학 마진으로 구축된 경우에만 가능합니다.

단일{0}}모드 광섬유에서 다양한 파장 창이 어떻게 작동하는지 자세히 알아보려면850 nm, 1310 nm 및 1550 nm 투과 비교공존 계획 뒤에 있는 광학 물리학을 채워줍니다.

 

분할 비율, 광학 예산 및 설계가 중단되는 지점

분할 비율은 액세스 경제성과 광학 엔지니어링이 충돌하는 부분입니다. 분할이 높을수록-가입자당 인프라 비용이 줄어들지만 - 광예산도 더 많이 소모하고 공유 용량에 대한 압박도 커집니다.- 올바른 비율은 거리, 커넥터 수, 트래픽 프로필에 따라 달라집니다.

 

분할 비율 선택 가이드

1:16 - 밀도가 낮거나 마진이 높은- 환경.대략 14dB의 스플리터 손실이 발생합니다. 피더 거리가 광학 예산의 대부분을 차지하는 시골의 장거리 배포 또는 향후 서비스 업그레이드를 위해 최대 헤드룸이 필요한 비즈니스에 중점을 둔-PON 지점에서 일반적입니다.

1:32 - 주류 기본값입니다.대략 17dB의 스플리터 손실. 대부분의 교외 및 도시 FTTH 구축에 대해 가입자 밀도와 광학 예산의 균형을 맞춥니다. 일반적인 지하철 거리(총 경로 15km 미만)에서 GPON 클래스 B+ 광학 장치와 편안하게 작동하며 XGS-PON 공존을 위한 공간을 남겨둡니다.

1:64 - 비용-최적화된 고밀도.스플리터 손실은 약 20dB입니다. 가입자당-인프라 비용 절감은 1:32에 비해 거의 절반이지만 엄격한 커넥터 규율, 짧은 거리 및 신중한 손실-예산 검증이 필요합니다. MDU 라이저, 캠퍼스 네트워크 또는 광섬유 연결이 짧고 커넥터 수가 적은 밀집된 도시 건물에 가장 적합합니다.

 

GPON 클래스 B+ 광학 장치는 28dB 손실 예산을 지원합니다. 일반적인 광섬유 감쇠(예를 들어 15km의 피더 및 분배에 걸쳐 1310nm에서 0.35dB/km), 커넥터 손실(아마도 4~6개 연결에 걸쳐 결합된 쌍당 0.3~0.5dB), 스플라이스 손실, 스플리터 삽입 손실을 빼고 나면 남은 마진이 빠르게 얇아질 수 있습니다. 일반적으로 모든 손실을 계산한 후 최소 3dB의 운영 마진을 유지하는 것이 좋습니다. - 버퍼는 서비스 호출을 트리거하지 않고 노후화, 더러운 커넥터 및 향후 수동 추가를 흡수합니다.

 

현장에서 발생하는 일반적인 설계 실패는 몇 가지 반복되는 패턴에 속합니다. 커넥터 품질과 스플라이스 수가 예산을 지원할 수 없는 영역에서는 분할 비율이 1:64로 푸시되었습니다. 결함 분리가 거의 불가능한 위치에 배치된 스플리터 기존 손실 예산이 더 빠른-광학 및 공존 하드웨어를 처리할 수 있는지 확인하지 않고 "XGS-나중에 PON"을 참조하는 업그레이드 계획 나중에 비즈니스 SLA 및 업스트림-과중한 IoT 트래픽이 로드되는 주거용 스트리밍용 규모의 지점 설계가 있습니다. 이들 각각은 계획 지름길로 시작하여 운영상의 골칫거리로 끝납니다.

 

 

PON 대 활성 이더넷: 각각의 의미가 있을 때

AE(Active Ethernet)는 모든 가입자에게 스위치 인프라의 전용 광섬유 또는 전용 파장을 제공합니다. 이 모델은 엄격한 트래픽 격리, 결정적 대역폭 또는 규제 분리를 요구하는 환경에 적합합니다. - 멀티 테넌트 데이터 센터, 금융 캠퍼스 또는 규정 준수 경계가 엄격한 병원 네트워크를 생각해 보세요.

PON은 현장 단순성에서 승리합니다. 미드스팬 전력이 없고, 헤드엔드와 구내 간 장애 지점이 적으며, 밀도가 높은 플레이에서 가입자당 비용이 저렴합니다. 실제 결정은 일반적으로 세 가지 운영 질문으로 귀결됩니다. 인텔리전스는 어디에 위치해야 합니까? 어디에 전력이 필요합니까? 유지보수 위험이 허용되는 곳은 어디입니까? 이에 답하면 아키텍처는 대부분 자체적으로 선택됩니다.

 

 

XGS-PON 수요가 가속화되는 이유

여러 시장 세력이 로드맵 슬라이드에서 구매 주문으로 XGS-PON을 추진하고 있습니다. 주거용 업로드 트래픽은 지난 2년 동안 -화상 회의, 클라우드 게임 업로드 및 홈 보안 스트림-에 의해 크게 증가했으며 여러 Tier-1 운영자는 연간-전년-25~35% 범위의 업스트림 성장을 보고했습니다. 중소기업은 점점 더 대칭형 기가비트 서비스를 기본으로 기대하고 있습니다. 그린필드 FTTH를 구축하는 지방 자치 단체 및 농촌 전력 협동조합은 중간 수명 업그레이드 주기를 피하기 위해 첫날부터 XGS{14}}PON을 지정하고 있습니다.

10G PON 이후 액세스 레이어가 어디로 향하는지 추적하는 기획자의 경우,미래의 FTTx 네트워크 방향을 살펴보세요제품 카탈로그로 바로 이동하지 않고도 25G PON, 50G PON 및 지점{2}}대-다지점 코히어런트 광학을 포괄합니다.

 

 

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