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[通信技术与资料] NG-PON2&GPON&XG-PON融合技术带来的市场机会 [复制链接]

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  列兵

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2016-11-1
发表于 2017-1-5 17:18:57 |显示全部楼层
以PON(无源光网络)作主流技术的光接入网已经成为全球各国/地区信息网络基础设施的重要组成部分,是各国/地区实现宽带战略目标的关键。其基本特征在于连接多用户端设备与局端设备光接口的ODN(光分配网络)由无源的光缆及光分/合路器件构成,因此具有高可靠性、低成本、与接入网业务形态匹配、便于集中控制、便于运维等优势。基于此,近几年,全球范围内,基础网络运营商开始大规模地开展基于EPON(以太网无源光网络)以及GPON(千兆比无源光网络)的光纤宽带接入网络建设,显著地提升了宽带接入网络的带宽提供能力以及多业务承载能力。
光接入网技术是不断向前发展的,谷歌已在美国越来越多的城市部署可实现千兆宽带入户的光接入网,韩国、日本也将未来宽带接入目标设定为“千兆入户”。预计在5年之后,用户的接入带宽需求将普遍达到千兆——这使得光接入网必须保持与第五代移动通信(5G)并行发展的势头。
在上述的大背景之下,目前,NG-PON2(下一代无源光接入网第二阶段)的标准化工作先行一步以及达成初步方案,在NG-PON2时代通过全球统一的下一代光接入网标准来整合/统一产业研发的方向,并进一步地降低网络部署成本。简要介绍如下:
NG-PON2的系统架构:
此前的无源光网络PON系统仅能面向普通住宅用户提供宽带网络接入服务,而NG-PON2无源光网络系统则除了能面向普通住宅用户提供宽带网络接入服务之外,还能面向商企客户以及移动通信用户提供服务(面向前者提供虚拟专线接入服务,面向后者提供移动回程服务)

NG-PON2无源光网络系统的优选解决方案为融合了现有传统的TDM(Time Division Multiplexing,时分复用)技术以及WDM技术的TWDM-PON(Time and Wavelength Division Multiplexing PON,时分波分混合复用无源光网络)。此外,作为候选解决方案,NG-PON2无源光网络系统还支持可被应用于对低延迟要求较高的移动通信回程的PtP(Point-to-Point,点到点)的WDM叠加技术。
在NG-PON2无源光网络系统之中,部署无色ONUs(Optical Network Units,光网络终端)可以降低系统运营成本——这是因为,相比于使用传统ONUs的无源光网络系统,NG-PON2无源光网络系统不再需要对无色ONUs进行复杂、繁琐的库存管理。
NG-PON2的总体需求:
在TWDM-PON无源光网络系统之中,上行方向的可复用波长总数为4个(可选为8个)、下行方向的可复用波长总数为4个(可选为8个)。在NG-PON2无源光网络之中,每个波长对应三类线路速率,分别是:①第一类线路速率(对称型)——下行10 Gbit/s,上行10 Gbit/s(整个NG-PON2无源光网络系统的线路速率就为:下行40 Gbit/s,上行40 Gbit/s);②第二类线路速率(非对称型)——下行10 Gbit/s,上行2.5 Gbit/s(整个NG-PON2无源光网络系统的线路速率就为:下行40 Gbit/s,上行10 Gbit/s);③第三类线路速率(对称型)——下行2.5 Gbit/s,上行2.5 Gbit/s(整个NG-PON2无源光网络系统的线路速率就为:下行10 Gbit/s(4个波长)/上行10 Gbit/s(4个波长)或者40 Gbit/s(8个波长)/上行40 Gbit/s(8个波长))。下行40 Gbit/s/上行40 Gbit/s的NG-PON2无源光网络系统适合于为商企客户提供服务,下行40 Gbit/s/上行10 Gbit/s的NG-PON2无源光网络系统适合于为普通住宅客户提供服务。此外,G.989.1标准还对最大分光比以及最大传输距离进行了规范,分别为:1:256分光、40千米(在未部署中继器的情况之下)。但是,最佳系统能力、分光比以及最大传输距离可能还要取决于NG-PON2无源光网络系统所承载/传输的具体服务/应用。因此,G.989.1标准还规范了各种不同的参数组合,比如:40 Gbit/s的下行方向线路速率、20千米的最大传输距离、1:64的最大分光比。
NG-PON2的波长规划:
为了实现与现有的各种无源光网络系统(包括用于传输RF视频内容的PON)的后向兼容,G.989.2标准规定,NG-PON2无源光网络系统所采用的上行波段为1524 nm~1544 nm(宽波段选项)、下行波段为1596 nm~1603 nm。G.989.2还专门为上行方向规范了两个可选项:减波段选项(1528 nm~1540 nm)以及窄波段选项(1532 nm~1540 nm)。上述三个选项是G.989.2在综合考虑了波长信道间距(最小为50 GHz、最大为200 GHz)以及ONUs之中所部属的(波长)调谐单元/部件之后予以规范的。由于NG-PON2无源光网络系统的上行方向将会使用C波段(具体为C波段的短波长段范围1530 nm~1565 nm,与其对应的频率范围是195.9 THz~191.6 THz),于是,对于单波长线路速率为下行10 Gbit/s、上行10 Gbit/s的系统,就需要采用色散补偿技术。此外,鉴于与现有各种无源光网络系统的后向兼容考虑,对于PtP WDM叠加系统的波长规划,G.989.2规范为共享型波段(1603 nm~1625 nm),但是,却并未对上行方向复用多少个波长信道、下行方向复用多少个波长信道进行规范。而对于各类新兴应用,G.989.2规范了扩展型频谱(1524 nm~1625 nm)。

早期,为了尽可能地降低无源光网络的系统成本,IEEE为EPON定义的波长范围划分得很宽松——下行1490±10 nm(1480 nm~1500 nm)以及上行1310±50 nm(1260 nm~1360 nm),ITU-T为GPON定义的波长范围划分得也很宽松——下行1490±10 nm(1480 nm~1500 nm)以及上行1310±50 nm(1260 nm~1360 nm)。当时,还为有线数字电视广播专门安排了兼顾模拟信道性能衰减与光放大需要、处于光纤放大器增益窗口内的1550 nm波长信道。2009年前后,考虑到EPON和GPON升级要分别升级到10G EPON以及10G GPON,并考虑到要实现各种无源光网络系统的共存以避免对现有用户的业务造成影响,IEEE与ITU-T就将EPON与GPON的波长收窄,——上行1310±20 nm(1290 nm~1 330 nm),并将10G EPON以及10G GPON的波长范围规范为:上行1260 nm~1280 nm,下行1575 nm~1580 nm(其标称波长1577 nm)
NG-PON2无源光网络系统的新功能:在线进行光波长调谐:
对于用于NG-PON2无源光网络系统的无色ONUs的研发,关键在于ONU之中内置的(光)发射机以及(光)接收机都要具有波长可调谐以选择最合适的物理信道的能力(笔者注:波长可调收发器是一种全新的技术。NG-PON2无源光网络系统的关键特点之一就是采用波长可调谐的光发射机与光接收机。目前,可调谐光源的实现复杂度大、成本高。可实现ONU无色上行传输的解决方案还有波长重用、反射性调制器、基于TDM机制的OFDM-PON等)。因此,ONUs采用在线的波长调谐技术(“在线调谐”即在ONU初始化的过程之中,或者在业务运行时,ONU可以进行波长调谐),就可以使NG-PON2无源光网络系统具备诸多先进的网络功能——其中的一项高级功能为如图3所示的“OLT(Optical Line Terminal,光线路终端)防护功能”。

市场机会探讨:
未来5-10很长一段时间之内,传统的GPON/EPON/XG-PON都会和NG-PON2共存,这个时候对于公司的无源和有源产品线都会提出新的需求和市场机会,比如说对于用于OLT端口的L-BAND DWDM收发模块以及ONU的可调谐收发模块,现在都可以作为标配提前布局。而对于无源产品线,我们提供性价比更高的多种PON共存的融合方案如下:


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