El despliegue de la tecnología 10G PON se ha convertido en un consenso de la industria.

Bajo el impulso activo de las políticas "China de banda ancha" y "aumento de velocidad y reducción de precio", la red de banda ancha está desempeñando un papel cada vez más destacado como plataforma básica para el desarrollo económico y social. La aplicación de vídeo por Internet está ganando popularidad rápidamente, y los servicios de gran ancho de banda como 4K/8K HD, nube familiar y vídeo también están creciendo. Para hacer frente a la feroz competencia del mercado, los operadores han ofrecido generalmente cientos de megabits (como 100M, 200M, 500M) y han abierto el negocio de gigabits en algunas regiones desarrolladas como dirección.

Actualmente, 1G-EPON y GPON se han desplegado ampliamente en China. Las políticas de promoción, la presión competitiva y la demanda impulsan la evolución de la red de acceso de banda ancha hacia los megabits y gigabits. Para satisfacer la demanda de los usuarios, la tecnología de acceso debe basarse en una plataforma de nueva generación con tecnología PON de 10G. Las tecnologías PON de 10G incluyen principalmente 10G-EPON, XG-PON y XGS-PON.

La tecnología 10G-EPON está madurando.

El estándar 10G-EPON es IEEE 802.3av (posteriormente incorporado a IEEE 802.3), e incluye dos modos: simétrico 10G/10G y asimétrico 10G/1G. Actualmente, la tecnología y los equipos 10G-EPON están muy maduros. China Telecom logró con éxito la interoperabilidad a nivel de chip y sistema de 10G-EPON ya en 2011. Los dispositivos 10G-EPON se han desplegado a escala en escenarios FTTB y han comenzado a desplegarse en escenarios FTTH. Debido a la diferencia de coste entre los puertos PON simétricos y asimétricos, para reducir los tipos de tarjetas, en principio el lado OLT solo despliega puertos 10G-EPON simétricos. Dado que el puerto 10G-EPON de OLT puede ser compatible con tres tipos de ONU (simétrica 10G/10G, asimétrica 10G/1G de 10G-EPON y 1G/1G EPON), las ONU se pueden desplegar de manera flexible según los requisitos del usuario.

Recientemente, China Telecom se ha centrado en reducir el rango de longitudes de onda ascendentes de 10G/1G EPON. Según el estándar IEEE 802.3, el rango de longitudes de onda ascendentes de 10G/1G EPON es de 1260 nm a 1360 nm. El propósito de esta regulación es mantener la coherencia con el rango de longitudes de onda ascendentes de 1G-EPON, pero el mayor problema es que ocupa recursos valiosos de la banda O de 100 nm. China Telecom ha propuesto reducirlo a 1260 nm ~ 1280 nm (como se muestra en la figura 1), lo que coincide con el rango de longitudes de onda ascendentes de 10G/10G EPON. Dado que la ONU 10G/1G EPON aún no ha desplegado a escala su longitud de onda ascendente en FTTH, esto permitirá disponer de más recursos de longitudes de onda en la banda O para futuras tecnologías PON, lo que es de gran importancia para mantener el desarrollo sostenible de la red PON.

Figura 1. Se reduce el rango de longitudes de onda ascendentes.

Desarrollo de la tecnología XG-PON y esquema de coexistencia.

El estándar XG-PON es la serie ITU-T G.987, que define un modo asimétrico con bajada a 10 Gbit/s y subida a 2,5 Gbit/s. Actualmente, la tecnología y los equipos XG-PON están maduros. En particular, China Telecom implementó con éxito la comunicación en laboratorio XG-PON en 2016 tras casi dos años de pruebas, y ha sido verificada en pruebas de campo. Próximamente se desplegará XG-PON en escenarios FTTH.

El despliegue de XG-PON debe centrarse en la coexistencia de GPON y XG-PON. Debido a la diferencia entre los rangos de longitudes de onda ascendentes de GPON y XG-PON, la coexistencia se aborda de manera diferente. Existen dos tipos principales de esquemas de coexistencia: el primero utiliza WDM1r (como se muestra en la figura 2), descrito en el estándar ITU-T; el segundo consiste en coexistir con un PON de modo dual GPON/XG-PON (módulo óptico), un esquema innovador propuesto por China Telecom (mostrado en la figura 3). La propuesta de solución innovadora de China Telecom busca principalmente resolver el problema de la pérdida de inserción de aproximadamente 1,5 dB en WDMr1, que provoca un presupuesto de enlace muy ajustado o insuficiente, y además es más fácil de implementar. En general, estos dos tipos de esquemas presentan características diferentes en cuanto a si introducen pérdida de inserción en la ODN, la dificultad de construcción durante la actualización, la dificultad de desarrollo del equipo y si se pueden reutilizar los recursos existentes (ver la comparación de los dos esquemas de coexistencia en la tabla 1), por lo que habrá diferentes escenarios de aplicación. Actualmente, ambos métodos de coexistencia, especialmente el PON de modo dual GPON/XG-PON, han sido verificados mediante pruebas de laboratorio y de campo.

Figura 2. GPON coexiste con XG-PON usando WDM1r.

Figura 3. GPON coexiste con XG-PON mediante PON de modo dual (módulo óptico).

Tabla 1. Comparación de los modos de coexistencia de GPON y XG-PON.

El PON de dos modos suele implementar dos niveles de presupuesto de enlace: uno integra GPON Clase B+ y XG-PON Clase N1, y el otro integra GPON Clase C+ y XG-PON Clase N2a. Debido a los estándares de GPON y XG-PON, los valores de presupuesto de enlace difieren ligeramente (GPON Clase B+ es 28 dB, XG-PON Clase N1 es 29 dB; GPON Clase C+ es 32 dB, XG-PON Clase N2a es 31 dB), y la integración requiere un valor de presupuesto de enlace unificado. Considerando que el PON de dos modos debe ser compatible con las ONU GPON desplegadas, debe unificarse según el valor de presupuesto de enlace GPON (ver figura 4). China Telecom ha propuesto dos niveles de presupuesto de enlace para el PON de dos modos: Clase D1 (28 dB) y Clase D2 (32 dB), y ha realizado ligeros ajustes sobre la base del estándar ITU-T, formando índices específicos de parámetros de interfaz óptica. Además, cabe explicar que estos índices del PON de dos modos solo afectan al lado OLT, mientras que los índices de la interfaz óptica de la ONU no cambian.

Figura 4. Diagrama de niveles de presupuesto de enlace del puerto PON de modo dual.

Desarrollo de la tecnología XGS-PON y estrategia de despliegue.

XGS-PON es la tecnología PON de tasa simétrica de 10 Gbit/s recientemente estandarizada por ITU-T, cuyo estándar G.9807.1 se publicó en junio de 2016. Existen dos modos principales de despliegue de XGS-PON. El primero (mostrado en la figura 5) consiste en desplegar directamente XGS-PON en el lado OLT, lo que se puede subdividir en coexistencia de GPON y XGS-PON mediante WDM1r, soportando la coexistencia de GPON/XG-PON/XGS-PON. Dado que el OLT XGS-PON puede ser compatible con ONU XG-PON y XGS-PON (cuando se adopta el conjunto básico de longitudes de onda, el OLT admite recepción de doble tasa de 10G y 2,5G), no se requiere un XG-PON adicional en el lado OLT. El segundo (como se muestra en la figura 6) se basa en que el lado OLT principalmente usa XG-PON para satisfacer las necesidades de los usuarios residenciales; XGS-PON se destina a escenarios especiales con altos requisitos de ancho de banda de subida (por ejemplo, usuarios empresariales), se despliega bajo demanda y sin considerar la coexistencia con GPON.

Considerando las diferentes situaciones de red y los momentos de despliegue, distintos operadores pueden adoptar estrategias diferentes para desplegar XGS-PON. Dado que el estándar ITU-T de XGS-PON se publicó hace poco tiempo, la madurez del equipo y la interoperabilidad no han sido completamente verificadas; al mismo tiempo, la diferencia de coste entre los puertos XGS-PON y XG-PON en el lado OLT todavía no es despreciable, y desde la perspectiva de la demanda, los usuarios residenciales requieren principalmente ancho de banda asimétrico. Por lo tanto, recientemente es más adecuado desplegar XGS-PON según el modo 2.

(a) GPON coexiste con XGS-PON en modo WDM1r

(b) El soporte de coexistencia de GPON/XG-PON/XGS-PON en modo PON
Figura 5. Modelo de despliegue I de XGS-PON.

GPON y XG-PON coexisten en modo WDM1r

GPON y XG-PON coexisten con un PON de modo dual GPON/XG-PON

Figura 6. Modelo de despliegue II de XGS-PON.

La integración de PON se ha convertido en una tendencia importante para el futuro.

Para la evolución futura de la tecnología PON, ITU-T ha establecido NG-PON2 (serie G.989) y el grupo de trabajo IEEE 802.3ca está trabajando en 100G-EPON (con tasas de 25G, 50G, 100G), pero la "fusión de PON" es una dirección que merece más atención. Durante mucho tiempo, ITU-T e IEEE han desarrollado estándares PON por separado, dos grandes sistemas que evolucionan de forma independiente pero que satisfacen básicamente las mismas necesidades, lo que provoca un gran desperdicio en el desarrollo de equipos y aumenta la complejidad del despliegue de red. La fusión de PON aporta beneficios tangibles a cada eslabón de la cadena industrial, como operadores, fabricantes de equipos, fabricantes de chips y dispositivos. Desde que en noviembre de 2016 el Broadband Forum comenzó a discutirla como principio y dirección, ha ganado cada vez más consenso en la industria. Sin embargo, lograr la fusión de PON es un proceso largo y complejo. Actualmente, el consenso básico es que es difícil cambiar el alcance de investigación y los mecanismos de trabajo de cada organización de estándares. La fusión de PON debe lograrse principalmente mediante los esfuerzos ascendentes de los miembros de las organizaciones de estándares.

Para promover la fusión de PON, el siguiente paso es trabajar tanto en aspectos no técnicos como técnicos. Los factores no técnicos son más importantes, ya que las diferencias actuales entre los dos sistemas de estándares PON no se deben completamente a factores técnicos. Es necesario explorar mecanismos eficaces de coordinación entre las diferentes organizaciones de estándares, adoptar diversas formas para construir consenso gradualmente, disipar las preocupaciones relacionadas con la fusión de PON e impulsar a las organizaciones de estándares pertinentes para que los nuevos estándares favorezcan la fusión. En términos técnicos, es necesario converger gradualmente los puntos temporales de despliegue, las velocidades, el presupuesto de enlace y la coexistencia de la próxima generación de PON entre ITU-T e IEEE. Al mismo tiempo, se deben analizar problemas clave como el uso de una sola longitud de onda o múltiples longitudes de onda, la velocidad de cada longitud de onda y el uso de longitud de onda fija o ajustable, para seleccionar la dirección técnica más adecuada para la PON fusionada.

Dado que China se ha convertido en el mayor mercado de PON del mundo, los operadores y fabricantes chinos deben desempeñar un papel más importante en el impulso de la fusión de PON. En la reunión del IEEE 802.3ca celebrada a mediados de julio de 2017, una propuesta conjunta basada en los operadores y fabricantes chinos logró que la fusión de PON en 25G, 50G y 100G EPON recibiera un amplio apoyo. Se ajustó el calendario de los estándares con el objetivo de la fusión de PON, y se comenzó a demostrar la implementación de 50G y 100G EPON, dando un paso firme hacia la fusión de PON.