WDM-PON vs. GPON vs. XG-PON

Die Richtung der PON-Entwicklung ist eine Schlüsselfrage für die Telekommunikationsbranche. Bei GPON-, XG-PON- und WDM-PON-Netzwerken handelt es sich um drei Arten passiver optischer Netzwerke, die über ihre bestehenden PON-Netzwerke viele Anwendungen wie verbesserte Bandbreiten und Service-Support-Fähigkeiten sowie die verbesserte Leistung von Zugangsknoten und unterstützenden Geräten bieten. In diesem Beitrag werden hauptsächlich die Unterschiede zwischen WDM-PON, GPON und XG-PON vorgestellt.

Überblick zu GPON, XG-PON und WDM-PON

GPON steht für Gigabit Passive Optical Network (passives optisches Gigabit-Netzwerk). Es handelt sich um einen Netzwerktyp mit Punkt-zu-Mehrpunkt-Zugriff. Sein Hauptmerkmal ist die Verwendung passiver Splitter im Glasfaserverteilungsnetz, so dass eine einzige Einspeisefaser vom Hauptstandort des Versorgers aus mehrere Haushalte und kleine Unternehmen versorgen kann.

WDM-PON ist eine Zugangsnetztechnologie, die das Potenzial hat, die Betreiberinfrastrukturen erheblich zu verändern. WDM-PON schafft eine wellenlängenbasierte logische Punkt-zu-Punkt-Architektur auf einer physikalischen Punkt-zu-Mehrpunkt-Glasfasertopologie. Es nutzt die WDM-Multiplex-/Demultiplex-Technologie, um sicherzustellen, dass Datensignale in einzelne Ausgangssignale aufgeteilt werden können, die mit Gebäuden oder Wohnungen verbunden sind. Diese hardwarebasierte Verkehrstrennung bietet den Kunden die Vorteile einer sicheren und skalierbaren Punkt-zu-Punkt-Wellenlängenverbindung, ermöglicht es dem Betreiber jedoch, eine sehr geringe Anzahl von Fasern einzusetzen, was zu deutlich niedrigeren Betriebskosten führt. Für das heutige Netzwerk ist WDM-PON auch eine wichtige Technologie im 5G-Fronthaulbau.

XG-PON, bekannt als 10G-PON, ist eine Erweiterung von GPON, die einen Migrationsmechanismus definiert, um ein 10Gbits/2,5Gbits-Signal für den Benutzer zu erhalten. Die gemeinsam genutzte Kapazität von 10Gbit/s ist die Downstream-Geschwindigkeit, die an alle Benutzer gesendet wird, die an dasselbe PON angeschlossen sind, und die Upstream-Geschwindigkeit von 2,5Gbit/s verwendet Multiplexing-Techniken, um zu verhindern, dass sich Daten-Frames gegenseitig stören. Das Downstream-Signal für den XGPON-Nutzer liegt im Bereich von 1575nm bis 1580nm, das Upstream-Signal des Nutzers im Bereich von 1260nm bis 1280nm. Das 10G-PON hat eine ähnliche Punkt-zu-Multipunkt (P2MP)-Architektur wie GPON und ist in der Lage, verschiedene Zugangsszenarien zu unterstützen, wie Fiber to the Home (FTTH), Fiber to the Cell (FTTCell), Fiber to the Building (FTTB), Fiber to the Curb (FTTCurb) und Fiber to the Cabinet (FTTCabinet).

WDM-PON vs. GPON vs. XG-PON

Im Folgenden haben wir die technische Leistung von GPON,10G-PON und WDM-PON in einer Tabelle zusammengefasst. Weitere Details werden in den folgenden Abschnitten besprochen.

GPON vs. XG-PON

Um die Übertragungsgeschwindigkeit zu verbessern und das bestehende Glasfasersystem weiterhin zur Kostensenkung zu nutzen, wurde XG-PON eingeführt, um entsprechende Anforderungen zu realisieren. XG-PON hat eine ähnliche Netzwerkstruktur wie GPON mit unterschiedlichen Upstream- und Downstream-Wellenlängen, aber sie können miteinander koexistieren, um die Investitionen der Netzbetreiber zu schützen.

GPON vs. WDM-PON

Die Unterschiede zwischen GPON und WDM-PON liegen hauptsächlich in der Kapazität und der Faserauslastung.

Die Kapazität pro Benutzer eines WDM-PON ist einfach zu bewerten - jedem Endbenutzer ist nur eine Wellenlänge zugeordnet. Im Allgemeinen wird auf jeder Wellenlänge ein GbE-Signal übertragen, wodurch jedem Endbenutzer eine Kapazität von nur 1,25 Gbps zugewiesen wird. Es sei darauf hingewiesen, dass der WDM-PON keinen besonderen Vorteil hat, wenn der Bereich des Signals aus reinem Rundfunk besteht (z.B. konventionelles IP-TV): Das Rundfunksignal muss durch den OLT auf jeder Wellenlänge repliziert und unabhängig an jeden Benutzer gesendet werden. Die Bewertung der GPON-Kapazität pro Benutzer ist nicht so einfach, da sie entscheidend vom Bündel der den Benutzern angebotenen Dienste abhängt und viele Elemente berücksichtigt werden müssen.

Da im GPON-Fall die bidirektionale Übertragung verwendet wird, während in unserem Beispiel von WDM-PON die unidirektionale Übertragung angenommen wird, wird die Glasfaserinfrastruktur durch das GPON deutlich besser ausgenutzt. Die unidirektionale Übertragung kann im Fall von WDM-PON verwendet werden, ist jedoch mit Kosten verbunden.

WDM-PON vs. XG-PON

Hinsichtlich des Budgets für optische Verbindungen besteht ein großer Unterschied zwischen WDM-PON und XG-PON. Das Übertragungsschema von WDM-PON ist recht einfach: Die Dämpfung ergibt sich aus den Verlusten des MUX/DEMUX und der Faserausbreitung (unter Berücksichtigung von Steckverbindern, Patchfeldern und anderen signalverlustbehafteten Elementen, die in der Zugangsinfrastruktur vorhanden sein können). Nimmt man CWDM-PON als Beispiel, so kann eine Standard-CWDM-Optik eine Sendeleistung von 0dBm gewährleisten, während die Empfängerempfindlichkeit vom verwendeten Detektor abhängt. Bei Verwendung einer PIN könnte die Empfindlichkeit bei 1,25Gbit/s (unter der Annahme, dass ein GbE übertragen wird) etwa -18dBm betragen.

Während für das XG-PON die Normung für das XG-PON1, das das XG-PON definiert, ein Verbindungsbudget vorschreibt, das ausreicht, um eine für GPON B+ und GPON C geeignete Reichweite zu besitzen. Unter Berücksichtigung der etwas höheren Verluste, die bei den XG-PON1-Wellenlängen in Bezug auf die GPON-Wellenlänge zusammen mit einer Reihe anderer Unterschiede in der Übertragungsleitung zwischen GPON und XG-PON experimentiert wurden, ergibt sich ein Budget von 29 und 31dB, je nach Vergleich mit GPON B+ oder GPON C.

Darüber hinaus hat XG-PON auf der OLT-Seite durch die Verwendung seines gemeinsamen OLT-Ports Vorteile im Hinblick auf den Stromverbrauch im Vergleich zu WDM-PON, das einen dedizierten OLT-Port pro Teilnehmer benötigt. Da WDM-PON jedoch typischerweise ein geringeres Leistungsbudget hat (wegen der viel geringeren Verluste aus dem Splitter), kann der Stromverbrauch pro Sender niedriger sein als bei XG-PON. Und die Integration (Tx, Rx-Arrays) sowie unbenutzte OLT-Ports, die abgeschaltet werden könnten, können WDM-PON ebenfalls helfen, Strom zu sparen. Auf der ONT-Seite (dem Hauptbereich des Stromverbrauchs) profitiert XG-PON davon, dass keine gekühlten Laser benötigt werden, während WDM-PON auf Komponenten mit geringerer Geschwindigkeit und geringerem Leistungsbudget zurückgreifen kann.

Fazit

Mit der Explosion des Bandbreitenverbrauchs verlangen die Benutzer mehr Bandbreite beim FTTx-Zugang. Der Bedarf an mehr und mehr Kapazität sowohl für den Endbenutzerzugang als auch für die Transportnetze ist eine Realität. WDM-PON kann eine höhere Bandbreite und Reichweite sowie zusätzliche Vorteile im Hinblick auf seine Anwendungen bieten. Durch die Nutzung seines dedizierten Wellenlängenkanals pro Teilnehmer wird WDM-PON oft als sicherer angesehen. Während die Vorteile von XG-PON in der Standardisierung, der Ausgereiftheit, den Kosten und dem Stromverbrauch liegen, wird WDM-PON als sicherer angesehen.