Új generációs passzív optikai hozzáférési technológiák (FTTx, GPON)

Átírás

1 Új generációs passzív optikai hozzáférési technológiák (FTTx, GPON) Adámy Zsolt, Alcatel-Lucent Magyarország HTE 16. Távközlési és informatikai hálózatok szeminárium és kiállítás All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2006, #####

2 Tartalom A sávszélesség igény mozgatórugói Optikai hozzáférési hálózatok struktúrái PON szabványosítás fejlıdése Új generációs PON architektúrák HTE 16. Távközlési és informatikai hálózatok szeminárium 2. oldal

3 Sávszélesség igény növekedése letöltés irányban között Forrás: Isuppli HTE 16. Távközlési és informatikai hálózatok szeminárium 3. oldal

4 Sávszélesség igény növekedése feltöltés irányban között Forrás: Isuppli HTE 16. Távközlési és informatikai hálózatok szeminárium 4. oldal

5 Az európai piacon várható igény ig Le-irányú sávszélesség igény Fel-irány SDTV HDTV WEB böngészés Online játék Személyes tartalom Video telefonálás Távmunka 1,5 Mb/s csatornánként 8 Mb/s csatornánként 2 Mb/s átlagosan 0,25 Mb/s szekciónként 1 Mb/s átlagosan 1 Mb/s szekciónként 2Mb/s átlagosan WEB böngészés Személyes tartalom Online játék Video telefonálás Épületautomatizálás Távmunka 0,25 Mb/s átlagosan 1 Mb/s csatornánként 0,25 Mb/s csatornánként 1 Mb/s szekciónként 0,3 Mb/s szekciónként 2 Mb/s átlagosan mozgatórugók: 30 Mb/s IPTV, WEB böngészés 6 Mb/s mozgatórugók:multimedia tartalom megosztása (video, audio), otthoni munka HTE 16. Távközlési és informatikai hálózatok szeminárium 5. oldal

6 Tartalom A sávszélesség igény mozgatórugói Optikai hozzáférési hálózatok struktúrái PON szabványosítás fejlıdése Új generációs PON architektúrák HTE 16. Távközlési és informatikai hálózatok szeminárium 6. oldal

7 Réz- és optikai elérési hálózati struktúrák POP POP Kültéri hálózat Elérhetı HP% Európa 3.0km 80% VDSL2(*) ADSL2+(*) - 9Mbps POP 1.5km 20% 25Mbps 18Mbps FTTN 1km 80% 50Mbps 24Mbps FTTB/C Kültéri DSLAM <0.5km 100% 100Mbps 24Mbps FTTH PON/P2P Kültéri elosztási pont 100% +100Mbps (*) maximális elméleti sávszélesség HTE 16. Távközlési és informatikai hálózatok szeminárium 7. oldal

8 A pragmatikus megközelítés Üvegszál a leggazdaságosabb ponthoz CAPEX összehasonlítás az FTTx modelben CAPEX (Index) 20 Fiber Civil works - 15% Home/MDU cabling Cabinet install CPE Access HW - 15% 5 Ref = 1 0 ADSL CO FTTN VDSL FTTH single house FTTH apartme nts (Fiber FTTB Apart ments (Copper Hajtóerı: beruházási költség, versenytársak, idıbeli piacra jutás HTE 16. Távközlési és informatikai hálózatok szeminárium 8. oldal

9 FTTH struktúrák: két technológia, három architektúra Aktív Ethernet Központ Elıfizetıi hurok Elıfizetı 2Gbps Ethernet switch 100 Mbps elıfizetınként Költséghatékony törzskábelezés Kevesebb optikai kábel, védıcsı IP Ethernet switch törzskábel Leágazó vezeték Kisebb védıcsı méretek, kevesebb útjog Kevesebb központ Azonos topológia mint az FTTN Koncentrált Elosztott 100 Mbps elıfizetınként Passzív kültéri hálózat Pont-pont IP Ethernet switch Kötés Kismérető kültéri szekrény Nem kell távtáplálás, kisebb karbantartásigény Több kollokációs helyszín PON IP PON OLT 2,5Gbps 1,25Gbps Video overlay 0-64 elıfizetı Optikai splitter (1:32-64) Nagytávolságú passzív kültéri hálózat ~20 km távolság Kevesebb központ elég (konszolidáció) PSTN migráció IMS-re (SIP): PSTN interfésszel HTE 16. Távközlési és informatikai hálózatok szeminárium 9. oldal

10 Technológiák összehasonlítása Helyigény (rack) Törzskábel szál Fogyasztás CO racks Small CO (1k) Large C0 (20k) Feeder fibers Small CO (1k) Large C0 (20k) Power (W/user) Small CO (1k) Large C0 (20k) 0 p2p AE GPON 0 p2p AE GPON 0 p2p AE GPON elıfizetı: P2P 45 rack, törzskábel, 67 kw GPON 6 rack, 315 törzskábel, 8,6 kw A GPON elınyei különösen a nagy központokban fontosak HTE 16. Távközlési és informatikai hálózatok szeminárium 10. oldal

11 PON és P2P CAPEX összehasonlítása, melyiket válasszuk: függ a penetrációtól és a lefedett háztartások számától PON - P2P CAPEX különbség elıfizetınkénti CAPEX GPON (Eur) % Lefedett háztartás PON-P2P= (300) - (200) (200) (100) (100) % 70% Nem PON 60% 50% % % 6000 Nem P2P % 10% Penetráció Forrás: Alcatel-Lucent Fast Forward P2P elınyök: kis, helyi hálózatok vagy rövid elıfizetıi hurok esetén HTE 16. Távközlési és informatikai hálózatok szeminárium 11. oldal

12 FTTH: 3 architektúra melyiket válasszuk? Konklúzió Piac Szolgáltató Fı döntési szempontok Javasolt megoldás skálázható megoldás a nagy központokban, konszolidáció Nemzeti FTTH ILECs CLECs OPEX: szál menedzsment,passzív kültéri hálózat, hely- és energiafelhasználás GPON Meglévı kültéri hálózati korlátok: alépítmény, védıcsı, légvezeték, stb Vegyes FTTN & FTTH ILECs FTTN/VDSL2 üzemeltetés Réz és optikai hálózatok azonos hálózati topológiában skálázható kis elıfizetıi hajlam esetére zöldmezıs/ barna mezıs vegyes beruházás Aktív Ethernet GPON (splitterek az utcai elosztókban) Helyi, lokális FTTH Városi hálózatok Közmőszolgáltatók Kis belépı szintő beruházás Olcsó üzemviteli rendszer: passzív kültéri hálózat Hosszú távú tervek (skálázhatóság) GPON vagy P2P HTE 16. Távközlési és informatikai hálózatok szeminárium 12. oldal

13 Tartalom A sávszélesség igény mozgatórugói Optikai hozzáférési hálózatok struktúrái PON szabványosítás fejlıdése Új generációs PON architektúrák HTE 16. Távközlési és informatikai hálózatok szeminárium 13. oldal

14 NG PON követelmények Négyszeresére kell növelni a sávszélességet (a GPON 2.5 Gb/s-hez képest) Figyelembe kell venni a kültéri optikai hálózatok csillapítás követelményeit Figyelembe venni a PON hullámhossz kiosztását Minimális szinten tartani a media access control (MAC) layer változtatásokat Lehetıvé tenni a PON-nal közös optikai hálózaton az együttmőködést A lehetı legtöbb hálózatban levı berendezést fel kell használni (OSP passzív elemek,, menedzsment rendszer) Biztosítani a hálózat és a szolgáltatások egyszerő migrációját Minimalizálni kell a migrációs költségeket HTE 16. Távközlési és informatikai hálózatok szeminárium 14. oldal

15 Szabványosítás az NG PON tekintetében az FSAN/ITU-T-ben GPON fejlıdése Hullámhossz specifikáció kiegészítése: G Optikai paraméterek monitorozása: G Amnd. 2 Hatótávolság növelése, a midspan extender box : G.984.re (draft) OTDR integráció White Paper a NG-PON migrációról: 2009 közepén várható Architektúrák új PON hálózatokban Evolúciós architektúrák A tisztán TDM 10G specifikáció várhatóan hasonló lesz a 10G-EPON fizikai rétegéhez (hullámhossz, optikai büdzsé, adási teljesítmény, vételi érzékenység) HTE 16. Távközlési és informatikai hálózatok szeminárium 15. oldal

16 Szabványosítás az NG PON tekintetében az IEEE-ben IEEE 802.3av Task Force Szabványtervezet definíciós fázisban (elfogadás várhatóan 2009-ben) 10/10G, 10/1G EPON fizikai réteg definíció: (nyilvánosságra hozott elızetes specifikáció) bitsebesség le / fel (Gbps) 10 / / 1 hullámhosszak le / fel (nm) / / (PR30) / / (PR10, PR20) Optikai büdzsé (db) 20 (PR10) 24 (PR20) 29 (PR30) Meglévı Media Access Control layer lehetı legteljesebb megtartása HTE 16. Távközlési és informatikai hálózatok szeminárium 16. oldal

17 Tartalom A sávszélesség igény mozgatórugói Optikai hozzáférési hálózatok struktúrái PON szabványosítás fejlıdése Új generációs PON architektúrák HTE 16. Távközlési és informatikai hálózatok szeminárium 17. oldal

18 Új generációs PON architektúrák Architektúrák új PON hálózatokban (1) 10G TDM PON (2) WDM PON Evolúciós architektúrák: GPON és új generációs PON azonos hálózatban (3) Hullámhossz osztás (wavelenght diversity) (4) MWDM beágyazott GPON (5) Elektronikusan beágyazott (stacked) moduláció HTE 16. Távközlési és informatikai hálózatok szeminárium 18. oldal

19 (1) 10G TDM PON Azonos technológiai alap, mint a GPON: TDM/TDMA, 1490 nm le, 1310 nm fel ONU1 s portid ONU 1 ONU 1 ONU 2 OLT ONU 2 OLT ONU 3 ONU 3 GPON-hoz képest négyszeres le-irányú sávszélesség: Növelni kell a vevı érzékenységét, vagy az optikai adó teljesítményét GPON-hoz képesti fel-irányú sebesség Kétszeres (2,5G)-> OK Négyszeres (5G) -> nem szokványos sebesség Nyolcszoros (10G) -> problematikus a mostani DFB* lézerek direkt modulációjával (laser chirp) *Distributed feedback HTE 16. Távközlési és informatikai hálózatok szeminárium 19. oldal

20 (2) WDM PON Minden elıfizetı kap egy hullámhossz-párat TRx #1 OLT OSP λ 1d TRx #1 λ 1d λ 1u λ 1u TRx #N Feeder fiber (1 per PON) Distribution fibers (1 per end customer) λ Nd TRx #N λ Nd λ Nu WDM (De)Mux WDM (De)Mux (a) Korea Telekom kísérlet: hullámhossz-zárt (wavelenght locking) technika Az OLT által biztosított referencia-jel (seed) alapján az kiválasztja a hullámhosszat (b) egy PON-on belül minden elıfizetıhöz más kerül Rögzített hullámhosszú DFB lézerek: logisztika! Hangolható lézerek: hımérsékletváltozásra érzékeny! Létesítéskor kiválasztható hullámhossz: egyelıre csak laborkörülmények közt van A WDM optika még mindig nagyon költséges λ Nu A hullámhosszak kijelölésének, menedzselésének számos módját tanulmányozza az ipar HTE 16. Távközlési és informatikai hálózatok szeminárium 20. oldal

21 (3) Hullámhossz osztás (wavelenght diversity) Üzemelı PON Új generációs PON Alapelv Le-irányban: különbözı λ-k (az új a mőködı fölött) Fel-irányban: azonos (A) vagy különbözı (B) λ-k Elınyök A 10G (részben) elválik a GPON-tól (A) Kompatibilis a mőködı passzív hálózattal és végberendezésekkel (az új -k tartalmazzák az idegen hullámhosszakat blokkoló szőrıt) Hátrányok RF Overlay esetén nem használható Ha nincs az -ben WBF, utólag kell beépíteni Az összegzı és 10G PON miatt csökken az optikai büdzsé (B) A 10G betáplálása az OLT oldali összgzıbe ( 2:N splitter) GPON OLT 10GPON OLT Fel-irány 1260 Fel-irány 2:n Le-irány Le-irány GPON 10GPON λ Azonos fel-irányú hullámhossz tartomány Különböző hullámhossz tartomány mindkét irányban λ HTE 16. Távközlési és informatikai hálózatok szeminárium 21. oldal

22 (3) Hullámhossz osztás (wavelenght diversity), migrációs módok Üzemelı PON Új generációs PON A régi OLT-t kiváltják OLT OLT Új OLT Fel-irány Le-irány λ A régi OLT marad 2.5Gbps OLT OLT 10Gbps Új OLT Fel-irány Le-irány λ (A) (A) Azonos fel-irányú hullámhossz esetén a régi OLT-k kiválthatók, az új OLT feladata a különbözı sebességő idırések szétválasztása; az összegzıket nem kell beépíteni (A) (B) Különbözı hullámhosszak esetén a régi OLT-k maradnak, az új OLT feladata egyszerőbb, összegzıket kell beépíteni A régi és a passzív hálózati elemek mindkét esetben maradnak! A szabványosítási szervezetek törekszenek arra, hogy a ma üzembe kerülı GPON -k hullámhosszaival az együttmőködés biztosítsák HTE 16. Távközlési és informatikai hálózatok szeminárium 22. oldal

23 (3) Hullámhossz osztás (wavelenght diversity),wbf Üzemelı PON Új generációs PON ITU-T G (09/2007) Új hullámhossz tartomány: Enhancement band for gigabit capable optical access networks Cél: tegyük lehetıvé a GPON fejlesztését új hullámhosszakkal anélkül, hogy az a meglévı üzemvitelét zavarná Ajánlás: szereljük fel a most üzembe kerülı összes -t integrált hullámhossz-szőrıvel (WBF), amely csak a GPON ( nm) le-irányú tartományt engedi át HTE 16. Távközlési és informatikai hálózatok szeminárium 23. oldal

24 (4) MWDM beágyazott GPON Alapelv: Le-irányban: 4 x 2.5Gbps különbözı λ-kon 4x2.5Gbps A régi OLT t kiváltják Egy CWDM 20 nm-es tartomány ( nm) további bontása 4 részre Fel-irányban: 1,25 Gbps megosztva Kaszkádosított hibrid splitterek használata, vagy elé beépített szőrık Elınyök Minden meglévı NG képessé válik (nem kell cserélni) Minimális változtatás a G.984 szabványban: az OLT MAC rétegben az -ket λ-hoz kell rendelni Olcsóbb megoldás mint a 10G TDM PON Az optikai büdzsé nem változik OLT OLT 4 lambda GPON OLT 1:4 λ split 1:8 Hibrid splitter Fel-irány: változatlan Üzemelı PON Új generációs PON Le-irány: 4 DWDM λ λ Nincs mőszaki akadály WDM a technológia ma már rendelkezésre áll Hibrid splitterek az eszközgyártók készek a megoldás szállítására Hibrid splitter felhasználásával a ma telepített GPON passzív hálózat és kapacitása megnégyszerezhetı HTE 16. Távközlési és informatikai hálózatok szeminárium 24. oldal

25 (5) Elektronikusan beágyazott moduláció Alapelv Azonos hullámhosszon a 10G és a 2,5 G jelfolyam fázisban van, a felfutó élek egybeesnek A 10G modulációs indexe kisebb mint 50%, ezt a GPON nem detektálja A 10G detektálja a négyszeres sebességő áteneteket is Le-irány: 10GPON és GPON azonos hullámhosszon, különbözı intenzitás modulációval Fel-irány: azonos λ használata, TDMA Elınyök Nem kell a passzív hálózathoz hozzányúlni Nem kell új szőrı, összegzı Nem kell az üzemelı -hez hozzányúlni Hátrányok Megnövekedett optikai adási teljesítmény 10G optika az új -ben Ötlet : 10G a GPON hullámhosszán a bitek beágyazásával 2.5Gbps + 10Gbps A régi OLT-t kiváltják A 10G bevezethetı a meglévı GPON passzív hálózat és megtartásával OLT OLT Kétsávos új OLT Fel-irány: TDMA burst üzemmód Downstream Le-irány : bit-stacked moduláció shared downstream and upstream wavelength Üzemelı PON Új generációs PON λ upper 10G eye 2.5G eye lower 10G eye HTE 16. Távközlési és informatikai hálózatok szeminárium 25. oldal

26 NG-PON fejlesztési stratégiák Teljes PON sávszélesség (Gbps) G PON elıtt állnak még mőszaki és gazdaságossági kérdések, melyekre az iparnak meg kell találni a választ 10 A GPON-nak még hosszú ideig lesz létjogosultsága 1 HTE 16. Távközlési és informatikai hálózatok szeminárium 26. oldal PON fejlesztés 10G PON 2.5 GPON Le-irányú hullámhosszak Továbblépés a 40Gbps felé egyszerő következı lépés 4 λ x 10G PON (40Gbps) 4 λ x 2.5 GPON (10Gbps) Az MWDM beágyazott GPON gazdaságos és gyakorlatias fejlesztési lépés, minden üzemelı -nek NG PON képességet biztosítva! Az Alcatel-Lucent mindkét útvonalon dolgozik a 40Gbps PON technológia kifejlesztésén. A kiemelt fontosságú szempont az, hogy a meglévı passzív hálózat és végberendezések megtarthatóak maradjanak

27 Köszönöm a figyelmet HTE 16. Távközlési és informatikai hálózatok szeminárium 27. oldal