Migracija na 10 Gbps: Zašto operatori prelaze na XGS-PON standard i napuštaju GPON

Prelazak na brzine od 10 Gbps preko optičke infrastrukture u Srbiji je uveliko u toku. Domaći telekomunikacioni operatori sprovode migraciju ka XGS-PON arhitekturi, ostavljajući iza sebe tehnička ograničenja standardnih GPON mreža.

Standardni GPON godinama unazad čini osnovu širokopojasnog pristupa. Njegova struktura se oslanja na asimetrični prenos podataka, pri čemu se koristi talasna dužina od 1310 nanometara za slanje podataka ka centrali, dok se frekvencija od 1490 nanometara primenjuje za prijem saobraćaja kod korisnika. Ovi parametri obezbeđuju maksimalnih 2.5 Gbps u downloadu i 1.25 Gbps u uploadu. Taj propusni opseg nije rezervisan za jednog pretplatnika. On se na nivou optičkog porta deli na više korisnika, najčešće na 64 ili 128 domaćinstava, zavisno od projektovane topologije mreže.

XGS-PON menja osnovnu matematiku na nivou fizičkog sloja mreže. Sistem isporučuje punih 10 gigabita u sekundi propusnog opsega u oba smera, čime se briše asimetrija dosadašnjih priključaka.

Implementacija zahteva potpuno drugačiji frekventni spektar kako bi se izbegle smetnje sa postojećom opremom. Za upstream saobraćaj sada se koristi talasna dužina od 1270 nanometara, dok se downstream odvija na 1577 nanometara.

Ovakva podela talasnih dužina ima vrlo jasnu svrhu. Ona omogućava koegzistenciju GPON i XGS-PON tehnologija na apsolutno istoj niti optičkog vlakna. Telekomunikacioni operatori nemaju potrebu da prekopavaju ulice, traže nove dozvole i razvlače dodatne kablove kako bi unapredili postojeću infrastrukturu.

Rešenje leži u ugradnji WDM (Wavelength Division Multiplexing) filtera koji se postavljaju u centrali, kao i na lokaciji krajnjeg korisnika (integrisano u ONT). Filter fizički razdvaja svetlosne signale različitih talasnih dužina pre nego što oni stignu do rutera. U praksi, to znači da na jednom optičkom spliteru u zgradi istovremeno mogu funkcionisati stari GPON ruter kod jednog korisnika i novi XGS-PON terminal kod drugog, bez ikakvog međusobnog ometanja.

Tehničke promene sežu znatno dublje od samog propuštanja svetlosti različitih boja. Aktuelni GPON koristi GEM (GPON Encapsulation Method) protokol za pakovanje mrežnog saobraćaja u okvire pre slanja kroz mrežu. Prelazak na XGS-PON zahteva i implementaciju novog XGEM protokola, koji je projektovan za upravljanje velikim količinama podataka.

Nova struktura frejmova donosi veću efikasnost pri obradi standardnih Ethernet paketa. Količina signaling i control podataka - koja opterećuje korisni saobraćaj - svedena je na minimum. Pored toga, sistem za dinamičku alokaciju propusnog opsega reaguje neuporedivo brže na zahteve koje šalje korisnička oprema. Rezultat je drastično obaranje latencije i zadržavanje stabilnosti konekcije čak i u trenucima kada je celokupan port pod maksimalnim opterećenjem.

Projektovanje ovakvih sistema zahteva izuzetno precizan proračun optičkog budžeta. Pasivne optičke mreže funkcionišu na bazi splitera, pasivnih elemenata koji fizički dele jedan laserski zrak na više odvojenih putanja. Dok trenutna GPON infrastruktura radi sa faktorom deljenja od 1:32 ili maksimalno 1:64, tehničke specifikacije XGS-PON standarda dozvoljavaju grananje zraka na 1:128, pa čak i 1:256 korisnika po jednom portu na centrali.

Specifikacije na papiru retko se poklapaju sa zakonima fizike na terenu. Svaki prolazak svetlosnog signala kroz spliter direktno utiče na njegovo slabljenje. Najprostiji optički spliter razmere 1:2 momentalno unosi gubitak od približno 3 dB. Kada se primeni kompleksniji element sa odnosom 1:64, slabljenje signala premašuje 20 dB. Na tu matematiku moraju se dodati kilometri optičkog kabla, neizbežni spojevi dobijeni splajsovanjem vlakana, mehanički konektori i gubici nastali usled savijanja trase. Raspoloživi budžet jačine optičkog signala se u takvim uslovima brzo smanjuje.

Standardni optički moduli opremljeni su laserima klase B+ i C+. Ovi uređaji poseduju strogo definisane pragove osetljivosti ispod kojih prijem signala više nije moguć. Guranje XGS-PON sistema do teoretskog limita od 256 priključaka zahtevalo bi instalaciju skupljih lasera klase E. Njihova upotreba je u masovnoj komercijalnoj primeni trenutno potpuno neisplativa za operatore. Inženjeri prilikom planiranja mreža zato svesno zadržavaju konzervativniji faktor deljenja. Na taj način osiguravaju marginu za slabljenje signala, pokrivajući eventualne buduće kvarove, loše varove pri popravkama prekinutih kablova i prirodnu degradaciju emisionih svojstava opreme tokom godina eksploatacije.