PON系統向單波速率25G演進

2021-09-23 08:27:38 字數 1648 閱讀 6790

單波高速

是下一代pon關鍵技術

隨著使用者終端頻寬需求的不斷增大,當前主流接入網系統架構——pon(無源光網路)也在不斷公升級。如果按pon網路常用的1∶64分光比來計算,當前主流pon系統的頻寬未來將滿足不了使用者的需求。

現階段,gpon、epon正在大規模批量部署,xg-pon1、10g-epon也已經開始小規模商用。pon系統國際標準的主要陣營包括fsan主導的itu-t系列gpon標準,以及ieee主導的802.3系列epon標準。其中,itu-t gpon標準系列已經從gpon、xg-pon1發展到ng-pon2。當前ng-pon2的標準體系已明確採用twdm-pon系統架構,單波速率為10g,通過採用4波或8波來實現總系統容量達40g或80g。

相對標準推進較快的itu-t陣營,ieee802.3系列標準制定則略微滯後,epon及10g-epon標準先後於2023年和2023年發布,而與ng-pon2通訊容量對應的ng-epon標準還處於早期。2023年7月,ng-epon cfi(call for interest)正式通過,成立了研究小組(study group),並在2023年9月底發布了ng-epon標準目標。目前,ng-epon目標已經定義了幾種方案,包括單波25g上下行和n×25g上下行,主要調製格式技術包括nrz(非歸零碼)、duo-binary(雙二進位制編碼)和pam4(4階脈衝幅度調製編碼)等。

當前,雖然很多候選技術還在研討和比較當中,但單波速率超過10g已基本達成一致,目標演進方向主要是單波速率25g。在整個pon系統中,針對家庭使用者接入,單波25g pon可以作為主流技術;而對於政企使用者,由於其頻寬需求更大,可以在單波25g的基礎上,通過波長疊加實現2×25g或4×25g的更高頻寬。

單波高速

pon技術面臨三大難題

在光接入領域,運營商的主要訴求是在頻寬公升級的同時,還能重用既有的光纖網路,由於odn(光配線網路)鏈路涉及基礎設施施工,難度大、成本高,其建設成本佔了整個pon網路部署的大部分。因此,運營商在下一代pon網路公升級時,對於不改動odn鏈路都有強烈的訴求。當前odn鏈路一般需要支援最少20km光纖、1∶32分光器,因此,單波高速pon的主要挑戰將集中在色散、功率預算以及速率選擇方面。

色散難題:單波速率達到或超過25g時,nrz調製格式的色散容限無法滿足傳纖20km要求。有兩種方法可以解決此問題,一是採用零色散的o波段(光纖零色散區域),但此波段已被epon和gpon占用,在pon網路多代共存場景下難以採用;二是採用電色散補償方法,其中引入高色散容限的調製格式或電均衡演算法是比較可行的做法。

功率預算緊張:在pon系統中,由於較高的功率預算要求,主要以apd為光接收器件。apd的接收靈敏度與訊號速率有明顯的關係,當訊號速率由10gb/s提公升到25gb/s時,接收機的接收靈敏度會有4db的下降,如果沒有補償措施,會帶來系統鏈路功率預算下降。目前的25g apd晶元技術和rosa封裝技術還不成熟,僅有少數**商宣布擁有該技術,並且**昂貴,低成本25g pon系統的光收發器件將是業界不得不面臨的問題。

速率選擇:在單波超過10g速率後,會遇到色散困擾和功率預算不足等問題,而且速率越高,色散對系統的影響越大,系統功率預算也會越緊張。相對於單波10g,單波25g可以採用duo-binary、pam4和nrz+dsp等多種方案解決上述問題,這幾種方案都屬於多階調製,編譯碼相對比較簡單,對器件要求也不高。

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