NG-PON发展,共存是王道

目前,传统的铜线接入网络正在向基于光纤的pon接入网络演进,这一演进正在全球范围如火如荼地进行;然而,光纤部署无一例外地涉及到大量的投资,同时对运营商的未来竞争力而言是个长期的“赌注”;因此,光纤接入系统的前后兼容性显得尤为重要。业界普遍认为,当前部署的光纤基础网络一定要面向未来、融合未来几代的光纤技术,这一点至关重要。这也表明,包含传统单模光纤和无源光分离器在内的pon系统将成为我们未来长期的工作内容。
现行的gpon和epon系统使用同一个波长方案,即上行1310nm、下行1490nm、视频叠加1555nm。在最近发布的ng-pon1系统(包括10g gpon和10g epon,以下简称10g pon)标准中,上、下行波长分别选用1270nm和1577nm波长,究其原因,这两个波长能够轻松地实现wdm共存方案;在此方案中,无源光分离器能够复用现有和新建系统,onu的闭塞滤波器能够有效的防止干扰;与此同时,也考虑了一些非线性光效应(主要是拉曼串扰),对于ng-pon系统而言,这些光效应影响是可控的。
10g pon系统已经具备了试用条件,我们也看到了10g pon系统越来越高水平的技术尝试。然而,需求疲软、投资过高、容量有限等因素限制了当前阶段10g pon技术规模化应用,大部份运营商希望尽可能减少设备更新换代,因此对10g pon技术在现有pon网络投资保护方面给与关注,但对10g pon规模部署缺乏热情。同时,伴随技术发展,ng-pon2标准化工作也已开始,技术的选择方向是当前标准探讨的第一步,与现有pon网络的共存,仍是最为重要的需求。
10g pon技术, 是否生不逢时?
作为一种带宽传输系统,pon的部署与应用受带宽需求的驱动。从目前以及未来的家庭用户带宽使用趋势来看,现有的pon系统(gpon及epon)还将有较大的发展空间。当前宽带用户的平均带宽使用大都低于2mbps,假设用户媒体流带宽需求倍增达到100m(这也是目前的发展趋势),在ftth应用场景下,现有pon系统在未来10年内仍然能够满足用户需求。
当然,在新技术的增量成本不高的前提下,新网络架构中一般倾向于部署最新的技术,即使该技术不会马上投入使用。然而,相比gpon/epon, 10g pon的设备成本在相当长的时间内仍会居高不下。根据目前最为激进的降价预测,即使通过批量生产的刺激,10g pon的光模块器件成本也只能降到当前gpon/epon光模块成本的2~3倍。在宽带市场竞争日趋激励的情况下,这种过度投资技术的方式很难得到运营商的认可。有鉴于此,全球最大的ftth epon运营商日本电信电话株式会社(ntt)决定不在他们的网络部署10g epon。在ftth应用前景暗淡的情况下,10g pon的最后一块用武之地或许是大型商用、移动回传网、以及大型多用户居住单元(mdu)。这种情况下,过高的光模块成本可被更多用户摊销,同时,高价值的应用场景也能够更好的消化建网成本。然而,这种应用方式会大大影响10g pon光模块的用量——前面的价格趋势是基于ftth海量发货来做的预测,要求10g pon光模块的发货达到gpon/epon的水平——如果10g pon主要用于mdu建网,其光模块用量将减少至少10倍以上,这样,10g pon的光模块成本将会更高(至少是当前gpon/epon光模块成本的5倍以上)。
使用10g pon来建设fttb还存在其他问题:表面上,采用10g pon可以提升fttb网络的带宽能力,然而,考虑到实装率及实际的网络流量并发模型,基于当前pon技术建设的fttb网络可以很好地支持到20mbps/用户的带宽能力,如果要进一步提升用户带宽,单纯升级上行口至10g pon并不能解决全部的问题――主流mdu用户侧接口为adsl2+,在实际部署中,20mbps已经到达其技术能力的极限,若要进一步提升速率,还需将adsl2+升级为vdsl2(用户终端也需要更换),同时,可能需要进一步缩短铜线的长度,已部署的odn也因而需要调整。相比之下,在这种高带宽需求的场景中,从带宽能力及建设成本来看,直接建设gpon ftth会比这种10g pon mdu建设模式更有优势。总之,10g pon的前景仍不明朗,由于成本较高,目前似乎没有强大的驱动促使其进一步发展。该技术在一些缝隙市场得到应用,然而其部署规模尚不足以大大消减部署成本。在这种情况下,直接部署gpon、跨越10g pon、等待下一代设备(40g或100g pon)的到来,可能成为一部分运营商的选择。相比10g pon, 40g或100g pon网络有更远的传送距离、更高分光比、及更高的带宽灵活性。当前的gpon和epon部署项目可以继续进行,因为新的网络将支持与已有gpon和epon网络的共存。
ng-pon2标准化,共存是王道
10g pon支持后向兼容,带宽达10g, 这一点从一开始就很明确。相比10g pon,ng-pon2系统技术选择性更大、更复杂,我们可以看到有三种选择方案,很可能发展成三条完全不同的技术线路。
第一种方案是具有后向兼容能力的tdma pon堆叠方案,这种方案发展的初衷是解决“ng-pon2网络如何兼容目前已经广泛部署的pon及可能部署的10g pon网络”;
第二种方案是具有很大挑战性的高性能pon方案,也就是说“如果基础技术的难题能够被解决,ng-pon2的技术路线可能会是什么 ?”
第三种方案是odn重组方案。也就是回答“如果我们改变了现有的odn结构,会有什么样的结果?”
这些问题的答案仁者见仁、智者见智,而每一个答案都可能会有自己的一席之地。
华为尤为感兴趣的是第一套方案,即采用波分复用的方式堆叠多套tdma pon系统。我们相信,大多数运营商也比较青睐此方案,因为相比于没有兼容能力的大规模升级,这套方案凭借其强大的后向兼容能力能够大幅度地节约成本。即使是没有任何前期部署的运营商,也会倾向于此套方案,因为他们可以借鉴已经部署gpon/epon网络运营商的成功经验,并分享产业链成熟后的规模效益。从容量角度看,tdma pon堆叠有可以提供40g到100g的聚合带宽来服务64到128个用户,即每个用户能获取梦寐以求的接近1g的高带宽。此外,这个带宽带来局域网般的体验,而且进一步下移了统计增益。相对于目前热议的纯wdm-pon,其带宽优势显而易见。
tdma pon堆叠方案能够实现与现有系统共存吗?针对先行采用10g技术的运营商,它能够及时到位吗?答案是肯定的。关于共存,目前已有两套可行方案:如果需要支持视频叠加业务,可以通过优化xg-pon波段来实现更加精细化的波长颗粒、支撑更多通道,这需要将千兆比特pon系统直接升级到pon堆叠系统,这种大跨度的升级是可能的;如果不需要支持视频叠加业务,可以利用c波段提供所需的多种通道。理论上,在部署pon堆叠系统前可以事先部署xg-pon,但是鉴于c波段能够提供更优越的性能,孰好孰坏不言而喻。
pon堆叠系统能够及时到位吗?这取决于堆叠系统中的关键技术,即可调接收机和可调发射机技术。目前来看,可调接收机技术不是问题,因为这个技术很常用,仅需要实现商用即可。所以,未来2-3年内,我们相信可调接收机能够实现商用。不得不承认,可调发射机是个难题,需要花些时间。鉴于此可以看出,堆叠系统需要实现三步走并且每一步都需要后向兼容。
第一步:堆叠准备
在此阶段,onu拥有固定的下行接收机和传统发射机。目前这一步可以马上实现,因为不需要任何其他未经验证的技术。但是需要为未来的的堆叠系统开放频谱资源,同时olt也需要拥有必要的波长阵列来面向未来的堆叠系统。
第二步:局部堆叠
在局部pon堆叠系统中,新型onu配有可调接收机,能够增强下行性能。此外,第一步中部署的olt能够在不干扰先前部署的onu的情况下激活新的波长。现有的onu能够继续利用其固有波长工作,并且能够通过tdma和wdma技术组合共享上行频谱资源。
第三步:100%堆叠
在100% pon堆叠系统中,新部署的onu同时配有可调接收机和发射机,因而能够100%获取对称带宽资源。当然,先前部署的onu依然可用,没有必要对其强行升级,除非客户需要更多的带宽。这种业务驱动升级的模式,能够保护客户投资、实现收入增长。
总结:
总而言之,当前的gpon/epon网络基本可以满足10年内的带宽和业务发展需求。从考虑投资保护的角度出发,pon网络的演进有多种可能性,不论是gpon/epon演进到10g-pon,再到ng-pon2,还是直接跨越10g-pon进入ng-pon2,对现有pon网络的共存是未来演进的关键。目前,产业链各界已经开始着手ng-pon2技术的研究,2011年将围绕ng-pon2的发展进行标准化工作。

废物利用!如何制作一个半导体制冷系统?
华为将在2020年将采取2种策略来降低中国市场手机出货量衰退的风险
经典诺基亚3310复活 诺基亚3310复刻版上手图集
凌力尔特专家谈LED照明的成长推动力
影响电机电流不平衡的原因有哪些
NG-PON发展,共存是王道
如何制作基于arduino的微型CNC绘图仪机器
便携式即热水机上线,机身采用可伸缩壶嘴专利技术
智慧戒指应用再度兴起:功能更强大
基于Arduino和超声波传感器避障小车制作方案
采用nRF24L01无线数据传输芯片和开发板设计智能探测系统
半导体厂商营收下滑,芯片产业“风光”不再?
产品应用 | TFT 液晶显示模块在充电桩上的应用
苹果2021年新款iPad Pro渲染图曝光
负氧离子检测仪是如何工作的
怎样将树莓派变成无线便携式蓝牙音频系统
马斯克承诺将通过增强语音调整Model 3的控制和功能
古瑞瓦特“光伏巡检进万家”活动盛大开启!
RS232串行通信协议的相关说明
煲仔饭机器人助力抗疫 可无接触全天候供应