尽管有源以太网在FTTx应用中曾经风光一时。时至今日,也有一些日本、欧洲的运营商仍坚持采用该技术,但不可否认的是,在全球范围内,PON在当今的FTTx市场中毫无疑问地占据了绝对优势,尤其最近三年以来,PON的规模应用取得了加速发展,PON的前景也越来越被看好。
各类PON的技术特点分析NhY光波通信
从各种PON的标准制定之日起,就决定了他们有着各自不同的技术特点。
简要地讲,EPON标准以IEEE 802.3ah体系结构为基础,最大程度继承了以太网长期、大规模积累下来的宝贵技术经验,分层更简单,系统实现较容易。更由于目前以太网芯片的成熟性,系统成本更低。EPON支持上、下行对称1.25Gb/s速率的传输,普遍采用1:16的光分路比,支持FTTH、FTTB+LAN、FTTB+DSL等接入方式。考虑上网业务的收敛性以及客户实装率等,每个用户可以得到的带宽为10M~20Mb/s左右。
GPON标准更注重多业务支持能力,尤其考虑了对传统TDM业务的支持,定义了全新封装结构GEM(GPON Encapsulation Method),接口非常丰富,能提供时钟同步和电信级QoS保证。NhY光波通信
GPON支持非对称速率传输,如上行1.25Gb/s,下行2.5Gb/s,普遍采用1:32的光分路比,主要支持FTTH等接入方式,每个用户可以得到的带宽为20M~40Mb/s左右。
突发式的发射和接收对所有的TDM-PON而言,是一个关键的技术难点,而EPON和GPON因为传输协议的不同,在光器件处理突发式发射和接收时对时序的要求差异极大。相比之下,GPON器件上行突发时序的要求要比EPON苛刻得多。如图1所示,GPON器件的突发接收阈值建立时间要求在96字节即77ns以内,而EPON器件的同类指标为400ns。除此之外,在ONU端的突发发射控制上,GPON也对激光器的开启、关断时间要求得更严格一些。
图一 GPON器件突发时序示意图
不同的标准产生不同的技术要求,相应地,在PON的芯片、模块等方面随即产生了较大的不同。
在PON芯片方面,EPON芯片继承的是“简单即美”的传统。功能相对简单,厂家集中,生产规模较大,产业链相对成熟。目前应用的第三代芯片,价格比第二代低,而功能却已不可同日而语了。而GPON芯片由于功能比较复杂,需要全新设计封装格式,加上目前实际部署的规模有限,因此虽然厂家较多,但生产的量相对较少,并且在OLT端,系统芯片依然采用FPGA芯片,而在ONU端,ASIC芯片也才刚刚开始商用,所以芯片的供应价格短期内难以下调。
在PON模块方面,GPON模块要满足很高的突发同步指标,因此对其前放、后放以及驱动芯片必然提出很高的技术要求。此外GPON模块要满足三类ODN功率预算,对模块的发射功率、接收灵敏度也有较高的要求,高成本的APD、DFB芯片不可避免,模块中高压电路的处理也必不可少,高压范围高达40V~60V左右。EPON模块用普通的FP、PIN芯片即可满足要求,在电路上只需处理普通的3.3V低压即可。另外在产能规模上,GPON器件和模块受成品率、生产效率等的限制,产能明显比不上GEPON。以国内有代表性的生产企业武汉电信器件有限公司(WTD)为例,目前每天能生产GEPON的BOSA及模块分别可达5000只及4000只左右,而每天生产GPON器件及模块就只能达到2000只及2600只左右,生产效率的差异较为明显。
WDM-PON与上述GEPON、GPON这些功率分割型、时分复用(TDM)的PON不同,属于频率分割型、波分复用的PON。目前在韩国非常受重视,迄今为止几乎世界上所有的WDM-PON用户都集中在韩国,大约有15万户的部署计划。WDM-PON与其被称为PON,其实在结构上倒不如称为P2P更接近,因为其实质就是在传统P2P的基础上,将单波长或双波长的传输变成了多个波长的传输,充分利用了光纤的带宽资源。
WDM-PON拥有潜力巨大的带宽、对数据格式完全透明、功率预算较低、具备极好的全业务承载能力和安全性。同时,由于没有了时分多路的概念,避免了TDM-PON中诸如ONU测距、突发发射和接收、动态带宽分配、快速比特同步之类的技术难点,通信协议及电路实现十分简单,因此WDM-PON被视为光纤接入的终极解决方案。
但是,WDM-PON的缺点也非常明显:每个ONU要使用一个波长特定并且高度稳定的激光器,同时OLT要配备多个激光器和多个探测器,整个光路相当昂贵。众所周知,低价的ONU无色光源就成为了关键中的关键。另外,WDM-PON至今难以形成统一的标准也成为了限制其规模应用的一大障碍。