Qu’est-ce que le XGS-PON?
Le XGS-PON est une nouvelle norme pour réseaux optiques passifs permettant de prendre en charge les transferts de données symétriques à haut débit (10 Gbit/s). Elle fait partie d’une famille de normes connues sous le nom Gigabit-capable PON, ou G-PON. G-PON signifie Gigabit PON, ou 1 Gigabit PON. Le « X » de XGS représente le nombre 10 et le « S » signifie symétrique. Donc : XGS-PON = réseau symétrique 10 Gigabit PON. La version PON antérieure, non symétrique, de 10 Gigabits (XG-PON) était limitée à 2,5 Gbit/s en direction ascendante.
Apparue dans les années 1990, la technologie PON a continué à se développer par le biais de nombreuses versions aux longueurs d’onde, vitesses et composants variables évoluant au fil des améliorations technologiques. Le point commun à tous les réseaux de fibre optique PON reste l’état passif ou non alimenté de la fibre optique et de ses composants de division ou de combinaison. Ces réseaux sont en effet dépourvus d’éléments actifs, tels que les amplificateurs optiques, qui exigent une source d’alimentation. Le streaming, la haute définition, la 5G et d’autres technologies émergentes accroissent sans cesse les exigences en termes de bande passante. C’est pourquoi le développement du XGS-PON et d’autres normes s’est avéré indispensable.
Les transmissions ascendantes et descendantes simultanées sur une même fibre optique sont désormais possibles grâce au multiplexage par répartition en longueur d’onde (Wavelength Division Multiplexing, WDM). Cette technologie permet d’utiliser une longueur d’onde XGS-PON ou une couleur de transmission de lumière spécifique pour les signaux ascendants et une autre pour les signaux descendants.
Le déploiement et l’exploitation standardisés des réseaux PON ont été rendus possibles par l’adoption initiale des normes de l’International Telecommunication Union (ITU) pour la famille G-PON et des normes de l’Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) pour les réseaux PON Ethernet, ou « E-PON ». Lancée en 2016, la nouvelle norme XGS-PON est appelée Recommendation ITU-T G.9807.1.
La portée de cette nouvelle norme définit le réseau XGS-PON comme étant un réseau d’accès optique passif et symétrique d’une capacité de 10 Gigabits pour les applications résidentielles, professionnelles, de backhaul mobile et autres. Afin de créer une norme complète pour cette version symétrique 10 Gbit/s du réseau G-PON, certains éléments de l’ancienne norme XG-PON pour couche physique ont été utilisés. Il est donc possible d’utiliser les mêmes composants d’émetteur-récepteur optique pour les réseaux XG ou XGS-PON. Des normes de couche de protocole ont également été exploitées pour la norme NG-PON2, ITU-T G.989.3.
Although the physical fiber and data formatting conventions for XGS-PON technology remain unchanged from the original G-PON standard, the wavelengths have shifted. XGS-PON operates at a downstream wavelength of 1577 nm and the upstream wavelength of 1270 nm. The main reason for this is to allow multiple PON services to co-exist on the same PON and allow for seamless service upgrade/migration or to allow different service providers to use the same PON or to offer different levels of service (e.g. business verses residential). The wavelengths for XGS-PON differ from other standards such as G-PON and NG-PON2, although the overall PON transmission window of 1260 to 1650 nm is capable of accommodating G-PON, XGS-PON and NG-PON2 standards over the same fiber network simultaneously. As XGS-PON was an update to the XG-PON standard in order to deliver symmetrical capacity, XG and XGS-PON operate at the same wavelengths upstream and downstream, this is the only case where there is reuse of the same wavelengths. Today the majority of operators looking at deploying 10G services opt for XGS-PON.
L’évolution des réseaux PON a exigé des améliorations et une certaine adaptabilité des outils de tests PON. Les outils de tests de la fibre optique traditionnels, notamment les réflectomètres optiques et les photomètres de source optique et de large bande, peuvent être utilisés efficacement, mais ils sont soumis à certaines limitations. Par exemple, les photomètres classiques dits à « large bande » ne peuvent pas servir à mesurer le niveau de puissance optique descendante si plus d’une longueur d’onde optique est présente. Cela peut être dû au fait qu’un signal vidéo RF est superposé (diffusé) sur le même réseau PON ou que de multiples services PON coexistent sur le même réseau PON (comme G-PON et XGS-PON). Les longueurs d’onde descendantes sont diffusées en continu, ce qui facilite leur mesure. Néanmoins, étant donné que le chemin physique ascendant d’un réseau PON est partagé, une approche de multiplexage temporel (Time Division Multiplexing, TDM) doit être adoptée pour la transmission sur longueur d’onde ascendante, ce qui produit un trafic ascendant par salves. De plus, l’ONT chez les abonnés ne répondra et ne transmettra que des signaux ascendants s’il peut recevoir d’abord la longueur d’onde descendante. Mesurer la puissance ascendante exige donc un outil capable de prendre en charge les mesures en mode rafale et le fonctionnement en mode traversant.
Les photomètres PON sont des outils polyvalents, utiles pour déterminer si les puissances ascendante et descendante sont conformes aux attentes, et si les affaiblissements optiques dépassent les limites du système ou s’ils sont acceptables conformément à la norme. Étant donné que l’utilisation de différentes longueurs d’onde de transmission est un constituant clé de la technologie XGS-PON, un équipement capable de filtrer et de sélectionner les longueurs d’onde appropriées est un outil indispensable. Les photomètres PON de VIAVI permettent de répondre aux défis des tests de réseaux PON en fournissant des mesures de puissance sélectives en fonction de la longueur d’onde appropriée. Certains sont même dotés d’un mode traversant, adapté à l’activation de service de réseau en direct ou au dépannage.
Testeur TruePON SmartPocket V2 OLP-39
Un testeur TruePON est un photomètre pour réseau optique passif sélectif en longueur d’onde, amélioré avec la fonction d’analyse TruePON PON-ID. La sélectivité en longueur d’onde garantit qu’une longueur d’onde descendante individuelle est mesurée précisément afin d’éviter les mauvaises installations. La capacité à mesurer simultanément des longueurs d’onde PON individuelles est absolument nécessaire lorsque de multiples services coexistent sur un même réseau PON, dans le cadre d’une mise à jour de service ou d’un plan de migration. L’analyse TruePON PON-ID fournit un numéro de série de port OLT, une classe ODN et une puissance de transmission descendante OLT pour les services G-PON et XGS-PON. Le numéro de série OLT permet aux techniciens de confirmer ou de localiser le port de raccordement exact où le service d’un client a été connecté, évitant ainsi de perdre du temps, tandis que le service est reconnecté via un autre port OLT. La lecture de la puissance de transmission OLT permet de prendre des mesures de perte en service afin d’éviter les installations défectueuses, ou de dépanner les installations existantes afin d’identifier la cause de faibles niveaux de puissance. Les testeurs TruePON SmartPocket V2 OLP-39 sont des solutions faciles à utiliser, spécifiques et optimisées pour tester, installer et dépanner les services G-PON et XGS-PON. Leur facteur de forme robuste et compact en fait un outil idéal pour une utilisation sur le terrain.
Photomètre PON SmartClass Fiber OLP-87
Avec la transmission symétrique sur les réseaux PON, les tests de signaux ascendants et descendants combinés constituent une stratégie avantageuse pour l’activation, le dépannage ou la maintenance des réseaux PON. Le photomètre SmartClass Fiber OLP-87 PON a été conçu pour tester simultanément les signaux ascendants et descendants des services B/E/G-PON, et notamment XGS-PON, 10G EPON ou NG-PON2. Cet équipement dispose d’un photomètre avancé, polyvalent, capable de sélectionner la longueur d’onde souhaitée et doté d’un mode traversant (prise en charge du mode rafale ascendant compris) pour mesurer simultanément de nombreuses longueurs d’onde ascendantes et descendantes. Sa capacité d’inspection des connecteurs optiques intégrée facilite et accélère l’inspection et la certification des connecteurs optiques. Les rapports, quant à eux, sont sauvegardés de manière fiable et pratique pour une utilisation ultérieure, à la demande.
XGS-PON vs NG-PON2
Certains considèrent la norme NG-PON2 comme l’étape logique suivante dans l’augmentation des capacités des services et des réseaux. Néanmoins, bien qu’elle ait un réel potentiel d’amélioration, elle présente quelques défis inhérents. La norme NG-PON2 utilise le multiplexage temporel et le multiplexage par répartition en longueur d’onde (TWDM) pour permettre le passage simultané de quatre transmissions de plus de 10 Gbit/s, voire plus, sur une même fibre optique, pour une capacité symétrique totale de 40 Gbit/s. Cette technologie diffère considérablement du XGS-PON qui, tout comme les versions G-PON qui l’ont précédée, fonctionne sur la base de longueurs d’onde ascendantes et descendantes spécifiques. Bien que le potentiel en bande passante de la norme NG-PON2 soit impressionnant, une telle avancée technique exige la présence de multiples connecteurs optiques fixés et réglables aux deux extrémités de la ligne (ce qui est inutile dans le cas d’un déploiement XGS-PON). Le coût initial du déploiement s’en trouve donc accru.
L’utilisation du TWDM permet de varier les capacités en longueur d’onde des réseaux NG-PON2. Les gammes de longueurs d’onde ascendantes et descendantes allouées par la norme NG-PON2 ne chevauchent pas les longueurs d’onde propres aux normes XGS-PON ou G-PON. Cette distinction permet de superposer le service NG-PON2 sur des installations G-PON ou XGS-PON existantes. Les normes NG-PON2 et XGS-PON utilisent des longueurs d’onde descendantes plus hautes (>1 550 nm), qui sont aussi plus sensibles aux pertes de puissance à cause de l’atténuation des macro-courbures de la fibre optique.
OLT XGS-PON
Pour toutes les normes PON, dont la norme XGS-PON, le point de départ est l’Optical Line Terminal (OLT) installé dans le bureau local des fournisseurs de service. L’OLT est l’équipement actif (alimenté) utilisé pour convertir et transmettre des données à partir du site du fournisseur de service et pour coordonner le multiplexage des terminaisons de réseau optique (ONT). L’OLT XGS-PON diffuse les mêmes données sur tous les ONT du réseau du fait de l’action des coupleurs optiques descendants passifs. Chaque ONT détermine lui-même quelles données lui sont destinées. Un OLT virtualisé peut être programmé pour fournir un trafic sur des technologies PON multiples, telles que XGS-PON et NG-PON2, en utilisant un même équipement pour plus de flexibilité. Grâce à la flexibilité de l’OLT en termes de rapport de division, un appareil OLT XGS-PON unique fonctionne sur de multiples réseaux PON de distribution optique (ODN).
SFP XGS-PON
Le SFP (Small Form-factor Pluggable) est un émetteur-récepteur remplaçable à chaud connecté au port SFP d’un commutateur réseau qui convertit les signaux électriques en signaux optiques à la longueur d’onde souhaitée, et inversement. Les SFP utilisés pour faciliter la transmission XGS-PON doivent être conçus de façon à prendre en charge des débits de 10 Gbit/s, mais aussi les signaux ascendants Tx et descendants Rx via l’utilisation de coupleurs WDM internes. Malgré leur format compact, les SFP XGS-PON utilisent des composants électroniques avancés pour stabiliser la puissance de sortie lors de la transmission ascendante.
ONT XGS-PON
En utilisant des coupleurs optiques uniques ou en cascade, la longueur d’onde descendante de l’OLT peut être divisée pour fournir des services à un nombre maximal de 128 ONT. L’IEEE, qui a créé les normes équivalentes E-PON et 10G-EPON, qualifie l’ONT d’unité de réseau optique (Optical Network Unit, ONU).
De récentes innovations dans la conception des boîtiers, des éléments optiques et des puces ont considérablement réduit le prix des ONT 10G pour le rapprocher de celui des ONT/ONU 1G. Les économies d’échelle continueront à favoriser la rentabilité au fur et à mesure de l’accélération des déploiements XGS-PON. Une flexibilité accrue a également été intégrée dans les ONT XGS-PON de nouvelle génération. Les applications FTTH, d’entreprise et 5G sont ainsi en mesure de partager des éléments d’équipement plus nombreux.
La vitesse symétrique de 10 Gbit/s et l’architecture compatible de la norme XGS-PON en font une option viable pour les besoins en termes de données, de voix et d’Internet haut débit des années à venir. Les services tels que les conférences vidéo, les jeux ou le stockage dans le cloud gagnent tous en popularité, ce qui rend la demande de haut débit ascendant tout aussi importante.
D’autres applications, comme les infrastructures de fronthaul et de midhaul 5G, bénéficient des avantages la norme XGS-PON symétrique en termes de performance et d’efficacité. Étant donné que la norme XGS-PON coexiste sur la même installation de fibre optique que la norme G-PON sans nécessiter aucun changement dans l’architecture passive tout en offrant des rapports de division supérieurs, elle constitue une option d’expansion logique et économique. Le déploiement d’un réseau NG-PON2 peut encore accroître la vitesse et la bande passante, si les exigences plus strictes en matière de perte optique et de réglage des émetteurs/récepteurs sont respectées.
Maintenant utilisés avec succès depuis plus de 20 ans, les réseaux PON ont su prouver leur valeur du fait de leur simplicité et de leur compatibilité avec les équipements préexistants. La norme XGS-PON continue donc sur cette lancée, tout en s’aventurant dans de nouveaux territoires inexplorés.