Wie integriert Combo PON GPON und XGSPON?

Da sich die Fiber-to-the-Home-Netzwerktechnologie (FTTH) rasch weiterentwickelt, ist GPON (Gigabit Passive Optical Network) für die meisten Betreiber weltweit zur Standardwahl geworden. Angesichts der steigenden Nachfrage nach höherer Bandbreite, symmetrischen Raten und geringerer Latenz gewinnt XGSPON (10G Symmetric Passive Optical Network) jedoch als Glasfaserzugangstechnologie der nächsten Generation zunehmend an Bedeutung. In diesem Zusammenhang ist die Combo-PON-Technologie entstanden, die GPON- und XGSPON-Netzwerktechnologien effizient integriert und Betreibern hilft, aktuelle Anforderungen zu erfüllen und gleichzeitig einen reibungslosen Übergang zu leistungsstärkeren Netzwerken zu ermöglichen.

Übersicht über die Combo-PON-Technologie

Combo PON ist eine Lösung, die GPON- und XGSPON-Netzwerktechnologien integriert und beide auf demselben optischen Verteilungsnetz (ODN) unterstützt. Die herkömmliche GPON-Technologie bietet eine Downstream-Bandbreite von 2.5 Gbit/s und eine Upstream-Bandbreite von 1.25 Gbit/s, während XGSPON symmetrische Raten von 10 Gbit/s bieten kann. Der Hauptvorteil von Combo PON besteht in der Fähigkeit, diese beiden Technologien über dieselbe Glasfaser zu übertragen, ohne dass zusätzliche Koexistenzmodule erforderlich sind, was die Netzwerkstruktur erheblich vereinfacht.

Funktionsprinzip von Combo PON

Combo PON unterstützt sowohl GPON als auch XGSPON MAC-Schichten gleichzeitig am Optical Line Terminal (OLT)-Port. Dabei wird ein optischer Combiner verwendet, um die Signale beider Technologien auf derselben Glasfaser zusammenzuführen. Das bedeutet, dass neue Bereitstellungen und bestehende GPON-Netzwerke beide Technologien gleichzeitig über ein einziges Combo-PON-Modul ohne zusätzliche Wellenlängen-Koexistenzmodule ausführen können.

Im praktischen Betrieb werden GPON- und XGSPON-Signale, die über das optische Verteilnetz übertragen werden, von verschiedenen optischen Netzwerkeinheiten (ONUs) empfangen und verarbeitet. GPON-ONUs können nur GPON-Signale empfangen und verarbeiten, während XGSPON-ONUs XGSPON-Signale mit höherer Bandbreite verarbeiten. Auf diese Weise ermöglicht Combo PON die Koexistenz mehrerer Raten auf derselben physischen Infrastruktur, ohne das Benutzererlebnis zu beeinträchtigen.

Unterschiede zwischen Combo PON, GPON und XG-PON

1. Übertragungsraten

• GPON: Bietet Downstream-Raten von 2.5 Gbit/s und Upstream-Raten von 1.25 Gbit/s.
• XG-PON: Erhöht die Übertragungsraten deutlich mit 10 Gbit/s Downstream und 2.5 Gbit/s Upstream.
• Combo PON: Integriert GPON- und XG-PON-Technologien und unterstützt beide Geschwindigkeiten gleichzeitig. Es kann GPON 2.5 Gbit/s/1.25 Gbit/s und XG-PON 10 Gbit/s/2.5 Gbit/s bieten.

2. Wellenlängennutzung

• GPON: Verwendet 1310 nm für Upstream- und 1490 nm für Downstream-Wellenlängen.
• XG-PON: Verwendet 1270 nm für Upstream- und 1577 nm für Downstream-Wellenlängen.
• Combo-PON: Verwendet integrierte WDM-Geräte (Wavelength Division Multiplexing), um die Übertragung über vier Wellenlängen über eine einzelne Faser zu ermöglichen und das unabhängige Senden und Empfangen von GPON- und XG-PON-Signalen über dieselbe Faser zu unterstützen.

3. Kompatibilität

• GPON: Als Vorgängertechnologie ist GPON mit ausgereifter Ausrüstung und Technologie weltweit weit verbreitet.
• XG-PON: Als Upgrade von GPON kann XG-PON mit vorhandenen GPON-Netzwerken koexistieren und unterstützt so einen reibungslosen Übergang.
• Combo PON: Durch die Integration der GPON- und XG-PON-Technologien ist Combo PON mit vorhandenen GPON-Netzwerken kompatibel und bietet gleichzeitig Dienste mit hoher Bandbreite, wodurch ein reibungsloses Netzwerk-Upgrade ermöglicht wird.

4. Kosten

• GPON: Aufgrund seiner Reife sind die Kosten für GPON-Geräte relativ niedrig, sodass es sich für den Einsatz in großem Maßstab eignet.
• XG-PON: Obwohl XG-PON-Geräte teurer sind, bieten ihre hohe Bandbreite und Leistung erhebliche Vorteile für zukünftige Netzwerk-Upgrades.
• Combo-PON: Combo-PON-Geräte sind teurer, reduzieren jedoch die Gesamtkosten für Upgrades, da sie mit vorhandenen Netzwerken kompatibel sind und gleichzeitig Dienste mit hoher Bandbreite bereitstellen.

5. Anwendungsszenarien

• GPON: Wird hauptsächlich für Breitbandzugang für Privathaushalte, IP-Telefonie und digitale TV-Dienste verwendet.
• XG-PON: Geeignet für Szenarien mit höherer Bandbreite, wie Unternehmensnetzwerke, Rechenzentrumsverbindungen und Privatnutzer mit hoher Bandbreite.
• Combo-PON: Ideal für Szenarien, die Kompatibilität mit vorhandenen GPON-Netzwerken und Diensten mit hoher Bandbreite erfordern, besonders geeignet für Betreiber, die ihre Netzwerke aktualisieren.

Die erste Generation der XGSPON-Technologie erforderte zusätzliche externe Koexistenzmodule (CEx-Module), um GPON- und XGSPON-Signale auf derselben Faser zu kombinieren. Im Gegensatz dazu macht Combo PON diese externen Geräte überflüssig, was die Bereitstellung vereinfacht und den optischen Leistungsverlust reduziert. Darüber hinaus kann Combo PON die MAC-Verarbeitung von GPON und XGSPON über einen einzigen OLT-Port unterstützen, was die Netzwerkintegration und Skalierbarkeit erheblich verbessert.

Wirtschaftliche Vorteile von Combo PON

Die Combo-PON-Technologie ermöglicht nicht nur eine effiziente Integration von GPON und XGSPON auf technischer Ebene, sondern bringt Betreibern auch erhebliche Kostenvorteile. Durch die Reduzierung der Geräteanzahl, den geringeren Energieverbrauch und die Minimierung der Investitionsausgaben bietet Combo PON eine kostengünstige Lösung für Netzwerkbetreiber.

Kosteneffizienz

Herkömmliche GPON- und XGSPON-Hybridnetzwerkarchitekturen erfordern normalerweise separate OLT-Systeme und externe Koexistenzmodule, was die Gerätekosten und den Platzbedarf für die Betreiber erhöht. Im Gegensatz dazu integriert Combo PON GPON und XGSPON in einem einzigen OLT-Modul, wodurch der Geräteplatzbedarf und der Stromverbrauch erheblich reduziert werden.

Einer Studie von Adtran zufolge kann die Aufrüstung eines bestehenden GPON-Netzwerks mit 20,000 Benutzern auf XGSPON mithilfe von Combo PON den Platzbedarf im Rack um bis zu 75 % reduzieren, den Stromverbrauch um 66 % senken und die Investitionskosten um 50 % senken. Für Betreiber, die neue GPON-Netzwerke aufbauen oder bestehende aufrüsten, kann Combo PON die Gesamtkosten des Netzwerkaufbaus erheblich senken.

Energieeffizienz

Durch die Reduzierung der Anzahl der erforderlichen OLT-Geräte verringert Combo PON nicht nur den Platzbedarf, sondern senkt auch den Stromverbrauch erheblich. Weniger Betriebsgeräte bedeuten einen geringeren Kühlbedarf, was die Betriebskosten und den CO2-Ausstoß des Rechenzentrums weiter senkt. Darüber hinaus eliminiert Combo PON den optischen Leistungsverlust, der durch externe Koexistenzmodule verursacht wird, sodass Betreiber höhere optische Leistungsbudgets nutzen können, um größere Servicebereiche abzudecken und die Netzwerkdienstkapazitäten zu verbessern.

Reduzierter Kapitalaufwand

Durch die Integration der GPON- und XGSPON-Technologie macht Combo PON es für Betreiber überflüssig, zwei separate OLT-Systeme einzusetzen. Diese Senkung der Anschaffungskosten für Geräte vereinfacht den Betrieb und die Wartung des Netzwerks und senkt die langfristigen Betriebskosten. Darüber hinaus unterstützt Combo PON die automatische Übernahme vorhandener GPON-Dienstkonfigurationen, wodurch wiederholte Konfigurationen und Benutzereingriffe vermieden werden und die Betriebsbelastung der Betreiber weiter reduziert wird.

Somit stellt die Combo-PON-Technologie eine umfassende Lösung dar, die sowohl technische als auch wirtschaftliche Aspekte für Netzbetreiber optimiert und reibungslosere Übergänge und Upgrades auf leistungsstärkere Netze ermöglicht.

Anwendungsszenarien für Combo PON

Aufgrund der Kombination aus technischen und wirtschaftlichen Vorteilen bietet Combo PON in verschiedenen Anwendungsszenarien eine außergewöhnlich gute Leistung, insbesondere bei der Bereitstellung neuer Netzwerke, der Aufrüstung bestehender Netzwerke und Service-Szenarien mit hoher Bandbreite.

1. Neue FTTH-Netze

Bei der Bereitstellung neuer Fiber-to-the-Home-Netzwerke (FTTH) bietet Combo PON den Betreibern mehr Flexibilität. Die Betreiber können GPON zunächst einsetzen, um Einstiegsdienste wie 100 Mbit/s Breitband bereitzustellen, und später auf XGSPON aufrüsten, um bei steigenden Benutzeranforderungen 10 Gbit/s-Hochgeschwindigkeitsdienste anzubieten. Diese Flexibilität verbessert die langfristige Skalierbarkeit des Netzwerks und spart gleichzeitig die anfänglichen Kosten für den Netzwerkaufbau.

2. Upgrade bestehender GPON-Netzwerke

Für Betreiber mit bestehenden GPON-Netzwerken bietet Combo PON einen reibungslosen Upgrade-Pfad. Durch die Einführung der XGSPON-Technologie in das aktuelle GPON-Netzwerk können Betreiber Dienste mit höherer Bandbreite anbieten, ohne die ODN-Struktur (Optical Distribution Network) zu ändern. Dieser Upgrade-Prozess erfordert keine zusätzlichen Hausbesuche oder den Austausch von Benutzergeräten, wodurch die Komplexität und die Kosten von Netzwerk-Upgrades erheblich reduziert werden.

3. Breitbanddienste für Unternehmen und Privathaushalte

Combo PON zeichnet sich außerdem durch die Unterstützung der Integration mehrerer Dienste aus. Betreiber können GPON verwenden, um Privatkunden Breitbanddienste mit 100 Mbit/s anzubieten, während sie mit XGSPON Unternehmenskunden dedizierte Dienste mit höherer Bandbreite und geringerer Latenz anbieten können. Diese Fähigkeit, mehrere Dienste gleichzeitig zu unterstützen, erhöht die Geschäftsflexibilität und Marktwettbewerbsfähigkeit der Betreiber.

4. Smart City und IoT-Anwendungen

In Smart City- und Internet of Things (IoT)-Anwendungen unterstützt Combo PON mit seiner hohen Bandbreite und geringen Latenz die Verbindung und Echtzeit-Datenübertragung zahlreicher Smart-Geräte. Betreiber können Combo PON nutzen, um eine effiziente, stabile Netzwerkunterstützung bereitzustellen, ohne die vorhandene Infrastruktur zu ändern, und so den Anforderungen verschiedener Smart-Anwendungen gerecht zu werden.

Fazit

Combo PON integriert zwei Generationen der PON-Technologie (z. B. GPON und XG-PON) in eine einzige Platine und ein optisches Modul und sorgt so für Kompatibilität zwischen beiden. Durch die Kombination unterschiedlicher Wellenlängensignale in einem einzigen optischen Modul kann Combo PON gleichzeitig die unabhängige Übertragung und den Empfang von GPON- und 10G-PON-Signalen unterstützen. Dies gewährleistet nicht nur die Kompatibilität mit vorhandenen GPON-Netzwerken, sondern bietet bei Bedarf auch Dienste mit hoher Bandbreite und ermöglicht so reibungslose Netzwerk-Upgrades.

Durch die Verwendung unterschiedlicher Trägerwellenlängen kombiniert Combo PON zwei Wellenlängen in einem optischen Modul, um eine unabhängige Übertragung und den Empfang von GPON- und 10G PON-Signalen zu erreichen. Insbesondere verwendet GPON 1310 nm für Upstream und 1490 nm für Downstream, während XG-PON 1270 nm für Upstream und 1577 nm für Downstream verwendet. Mit integrierten WDM-Geräten (Wavelength Division Multiplexing) ermöglicht Combo PON die Übertragung von vier Wellenlängen über eine einzelne Faser.

Combo PON wurde in den Netzwerken mehrerer Betreiber technisch überprüft und kommerziell getestet. Die Combo PON-Lösung von ZTE wurde beispielsweise erfolgreich in den Netzwerken von China Telecom und China Unicom eingesetzt. Diese Lösung verbessert nicht nur die Bandbreitennutzung, sondern reduziert auch die Investitionskosten und den Aufwand für technische Änderungen für die Betreiber.