下一代无源光网络(NG-PON)技术介绍

相关专题: 5G 芯片

  2011年1月11日消息,PON技术是一种典型的电到多点接入技术,由局侧光线路终端(OLT)、用户侧光网络单元(ONU)以及光分配网络(ODN)组成。“无源”是指ODN中不含有任何有源电子器件及电源,全部由光纤和光分路器等无源光器件组成。

  TDM-PON技术已经逐渐走向成熟化、商业化,BPON、EPON已经在很大的范围内被采用,GPON也已在2007年开始部署。于是,很自然的出现了一个问题:如何定位下一代PON技术的发展方向。

  传统上谨慎的做法是构建一种可满足未来网络拓展需求,以更低的单用户价格连接大量的终端用户,按需求传送可灵活调整带宽的可扩展PON,它将无需对外部构件进行改进就可升级,朝着这个方向,下一代PON的主要发展趋势有以下几个方面:WDM-PON、WDM/TDM混合PON、10G EPON、PON/ROF汇聚、长距离传输PON。

1 WDM-PON

  一种直接升级TDM-PON的途径是在OLT与ONU之间采用独立的波长信道,这种方式通过物理上点对多点的PON结构在OLT和每个ONU间形成了点对点的连接,被称为WDM-PON。

  相比TDM-PON,WDM-PON有许多优势,例如高带宽,协议透明性,安全性更高,灵活的可扩展性,影响WDM-PON大规模应用的最大问题在于基于不同波长的使用导致ONU的成本高。因此WDM-PON核心技术的发展都与如何为ONU构建一个便宜和稳定的光发射机相关。为了降低WDM-PON技术运行成本和提高其与原有资源的兼容性,系统设计者和设备供应商已经联手共同开发一种无色ONU技术,其中最简单的方法是使用可调谐激光器作为光发射器,但这类激光器价格十分昂贵,不适合用于接入网;另一种是宽光源和频率切割技术,超辐射发光二极管(SLD)可发射出高输出功率,可以选择它的中心波长与带宽,同时它是十分成熟、廉价的光设备。而目前新的有效的WDM-PON技术的实现方案大体上可以分为两部分:第一部分是从OLT端到ONU端,这一部分采用了WDM技术;第二部分是从ONU端到网络终端(NT),这一部分采用了TDM技术。

2 WDM/TDM混合PON

  WDM/TDMPON将是未来PON的发展趋势。由于现阶段实现WDM-PON存在不小的难度,因此较为合理的网络升级策略是从TDM-PON向WDM-PON逐步过渡,而在过渡的过程中,两者的共存阶段是必须要经历的,将出现被称为WDM/TDM混合PON的多种融合形式。WDM和TDM混合模式的PON结构具有容量大、高可靠、节约城域光纤资源等突出优势,在将来的接入网络改造和升级中将发挥巨大作用。基于WDM技术的PON网络架构可以兼容现有的1G/2.5G/10 G EPON、GPON和P2P等多种光纤接入技术。通过波长规划可以直接承载1310 nm波长的有线电视(CATV)业务,实现“三网融合”;在线路中引入光链路监控信号,实现ODN网络的光链路检测功能。另外通过WDM-TDM PON可以构建一个具有更大接入容量、更高传输速率、面向全业务运营的具有中国特色的全新光接入网。

  目前最自然的TDM-PON和WDM-PON融合技术是级联。在一个WDM/TDM混合PON中,如果每个波长信道间独自工作,除了源TDM-PON的MAC协议,网络中无需一种额外的MAC控制协议。然而这种方案可能无法有效的利用带宽,尤其是当一些波长过载而另外的波长轻负载的情况。如果在所有ONU间共享这些波长,那么系统总吞吐量将会得到显著的提高。基于这个原因,需要一种被称为动态波长分配(DWA)算法的波长调度方案,来通过控制可调谐激光器(LD)和WDM过滤器使得波长信道动态化。一种不仅分配时隙,还为ONU分配波长的DWA/DBA算法的融合,是WDM/TDM混合PON发展的一个重要研究领域。

  在WDM-PON中提供广播业务是困难的,为了解决这个问题,WDM/TDMPON的融合结构正在向PON中添加广播波长的核心技术方向上进行发展。


3 10GEPON

  普通EPON的自然升级是10GEPON,促进10GEPON发展的主导驱动力是市场需求。为了满足市场需求,IEEE802.3av10G EPON工作组在2006年9月成立,它们的任务是在2009年完成IEEE 802.3av 10 G EPON标准制定的工作。10 G EPON在系统组成上与1G EPON相同,但需采用支持10 G速率的OLT、ONU和ODN。10 G EPON在系统结构上仍然延续1 G EPON的典型形拓扑结构。

  10GEPON分为两个类型:其一是非对称方式,即采用10G速率下行,但上行速率与EPON相同仍然为1 G;其二是对称方式,即上下行速率均为10 G的EPON系统。相比来说,由于PON系统的上行传输技术难度较大,因此1 G上行10 G下行方式的10 G EPON系统较为容易实现,目前芯片厂家已经可以提供原型系统。但由于该类系统上下行带宽比达到1:10,因此能否与实际用户业务需求的带宽模型相匹配存在疑问。

  目前10G下行将采用1574~1580 nm,其与波长范围在1 480~1 500 nm间的1 G下行共存,保留了1 540~1 560 nm用于处理视频过载。10 G EPON下行采用10 G的传输速率进行广播已经没有异议,但上行采用1G的传输速率还是10 G的传输速率,是采用TDMA还是WDMA则还要考虑。

  采用TDMA技术的10GEPON在成本上无疑较采用WDMA技术的10G EPON要低得多,而且和目前的802.3ah EPON相比成本也不是特别高。但是采用TDMA技术的ONU的数据在上传前必须等待自己的允许周期,不同ONU的上行数据中间还有保护时间,更重要的以太网帧是变长的,如果正在等待的ONU发送之前PON上下行链路均在发送长包,则该ONU可能等待的时间更长,这些因素都导致了采用TDMA的10 G EPON上行方向时延将较大,这对于对时延特别敏感的业务(如VOIP)十分不利。另外采用TDMA技术的10 G EPON其上行平均带宽较小(相当于所有ONU共享1 G或10 G的带宽)。相比之下采用WDMA的10 G EPON每个ONU独享1 G或10 G上行带宽,另外上行方向使用的是真正的点对点(P2P)网络,发送时无需等待,延时极低。然后不幸的是该方案优越的性能需要高昂的成本代价,因此采用WDMA技术的10G EPON不太可能普及到用户家里,即不适合FTTH应用,但作为FTTB和FTTC还是大有前途的,也可以用于级联现有的GEPON。采用TDMA技术的10G EPON,如果能够解决上行时延过大的问题,在FTTH应用特别是高清IPTV接入领域中将大有作为。

1  2  

微信扫描分享本文到朋友圈
扫码关注5G通信官方公众号,免费领取以下5G精品资料
  • 1、回复“YD5GAI”免费领取《中国移动:5G网络AI应用典型场景技术解决方案白皮书
  • 2、回复“5G6G”免费领取《5G_6G毫米波测试技术白皮书-2022_03-21
  • 3、回复“YD6G”免费领取《中国移动:6G至简无线接入网白皮书
  • 4、回复“LTBPS”免费领取《《中国联通5G终端白皮书》
  • 5、回复“ZGDX”免费领取《中国电信5GNTN技术白皮书
  • 6、回复“TXSB”免费领取《通信设备安装工程施工工艺图解
  • 7、回复“YDSL”免费领取《中国移动算力并网白皮书
  • 8、回复“5GX3”免费领取《R1623501-g605G的系统架构1
  • 本周热点本月热点

     

      最热通信招聘

      最新招聘信息

    最新技术文章

    最新论坛贴子