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50G PON應(yīng)用展望

摘要:業(yè)界已經(jīng)普遍認(rèn)可將下一代PON光接入網(wǎng)帶寬提升至50Gbps。ITU/FSAN結(jié)合家庭、企業(yè)、移動(dòng)前傳/后傳等場(chǎng)景需求,聚焦單通道速率為50Gbps的50G PON技術(shù)。

  隨著千兆光網(wǎng)絡(luò)的逐步建設(shè)和普及,基于10G PON技術(shù)的千兆光接入網(wǎng)部署速度加快。10G PON網(wǎng)絡(luò)具備更高帶寬、融合共存、平滑升級(jí)等特點(diǎn),同時(shí)具備向下一代PON可持續(xù)演進(jìn)的能力。在下一代PON技術(shù)布局上,業(yè)界已經(jīng)普遍認(rèn)可將下一代光接入網(wǎng)帶寬提升至50Gbps。ITU/FSAN在考慮了家庭用戶、企業(yè)用戶、移動(dòng)前傳/后傳等場(chǎng)景需求情況下,形成了對(duì)下一代PON的技術(shù)需求,聚焦單通道速率為50Gbps的50G PON技術(shù)。

  50G PON技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展

  2018年,ITU/FSAN啟動(dòng)了基于單波長50G PON標(biāo)準(zhǔn)的制定工作,命名為G.HSP(G.Higher Speed PON)。

  2019年,50G PON的總體需求G.9804.1發(fā)布,明確了單波長TDM PON架構(gòu),以及上下行速率組合,此外,50G PON需要滿足與10G PON以及存量ODN的共存平滑演進(jìn)。

  2021年,ITU-T 50G PON系列標(biāo)準(zhǔn)正式發(fā)布,系列標(biāo)準(zhǔn)包括:總體需求標(biāo)準(zhǔn)修訂G.9804.1 Amd1、通用協(xié)議層標(biāo)準(zhǔn)G.9804.2,以及物理層標(biāo)準(zhǔn)G.9804.3。這標(biāo)志著50G PON已經(jīng)完成基礎(chǔ)功能的標(biāo)準(zhǔn)化,為下一步的產(chǎn)品研發(fā)和解決方案落地驗(yàn)證奠定了基礎(chǔ)。

  50G PON技術(shù)特點(diǎn)

  50G PON采用單纖雙向傳輸,下行TDM時(shí)分復(fù)用,上行TDMA時(shí)分多址接入,實(shí)現(xiàn)OLT和ONU之間的點(diǎn)到多點(diǎn)通信。其關(guān)鍵技術(shù)包括波長選擇、線路編碼、線路速率、FEC糾錯(cuò)技術(shù)、Common TC(Transmission Convergence)技術(shù)、PHY層器件等方面。50G PON標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)于10G PON提供4倍以上的接入帶寬、更好的業(yè)務(wù)支持能力(大帶寬、低時(shí)延、低抖動(dòng))、網(wǎng)絡(luò)保護(hù)/安全,以及支持10G PON的共存和平滑演進(jìn),并盡可能兼容已有的ODN網(wǎng)絡(luò)。

  · 線路速率

  ITU-T已經(jīng)明確50G-PON速率要求,支持對(duì)稱、非對(duì)稱不同速率組合;下行1個(gè)速率,上行速率有4種線路速率可選。

  · FEC糾錯(cuò)技術(shù)

  50G PON線路速率提高后,接收機(jī)靈敏度下降,需要提高收發(fā)機(jī)性能才能重用已經(jīng)大量部署的ODN網(wǎng)絡(luò)。為了降低高速光器件指標(biāo)要求,50G PON引入LDPC(Low Density Parity Check,低密度奇偶校驗(yàn))編解碼方案進(jìn)行FEC的前向糾錯(cuò)。

  · Common TC技術(shù)

  為了更好地支持低時(shí)延,50G PON主要通過專用激活波長(DAW)、CoDBA和減小分配周期等方式來實(shí)現(xiàn)低時(shí)延。通過專用激活波長技術(shù),避免了在50G PON上行波長上開放安靜窗口,取消了因安靜窗口帶來的時(shí)延;CoDBA協(xié)作DBA,OLT通過上層設(shè)備獲知ONU的上行業(yè)務(wù)發(fā)送需求,提前將帶寬分配給ONU,使得業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)在ONU的緩存時(shí)間盡量少;每個(gè)T-CONT在125μs周期內(nèi)可以配置多個(gè)突發(fā)幀,減小ONU獲得帶寬分配的時(shí)間間隔,從而降低業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)在ONU的緩存時(shí)間。

  · PHY層器件

  50G PON PHY層器件主要包括光發(fā)射組件、光接收組件、激光器驅(qū)動(dòng)器LDD,突發(fā)TIA以及時(shí)鐘恢復(fù)芯片CDR等關(guān)鍵光電器件。OLT光發(fā)射器件可采用EML(Electro-absorption Modulated Laser)、集成SOA(Semiconductor Optical Amplifier)EML器件等,光接收器件可采用APD(Avalanche Photodiode)、集成SOA PIN器件,ONU驅(qū)動(dòng)器需要支持突發(fā)功能,接收不需要突發(fā)時(shí)鐘恢復(fù)BCDR,OLT接收需要突發(fā)模式的時(shí)鐘恢復(fù)。高速光信號(hào)的傳輸損傷需要采用專用的DSP進(jìn)行補(bǔ)償恢復(fù)。

  50G PON應(yīng)用場(chǎng)景

  50G PON是接入網(wǎng)能力的全面提升,實(shí)現(xiàn)了大帶寬、低時(shí)延保障和通道化能力的全面提升,是面向多應(yīng)用場(chǎng)景、具備差異化承載能力的新型接入底座(見圖1)。

  · 家庭超高寬帶業(yè)務(wù)接入

  家庭業(yè)務(wù)流量持續(xù)增長,同時(shí)用戶更加追求業(yè)務(wù)體驗(yàn),對(duì)寬帶業(yè)務(wù)接入的帶寬、時(shí)延都提出了更高的要求;云VR、云辦公、在線游戲、在線教育及智慧家庭等業(yè)務(wù)層出不窮,如云VR/游戲,追求沉浸式業(yè)務(wù)體驗(yàn),是典型的大帶寬(200Mbps~4Gbps)、低時(shí)延(10~5ms)業(yè)務(wù),50G PON提出的多種低時(shí)延解決方案,能夠滿足此類業(yè)務(wù)的需求。

  · 高質(zhì)量的企業(yè)/園區(qū)信息化建設(shè)

  50G PON可以提供接近50Gbps的接入帶寬,可以廣泛用于企業(yè)專線接入、園區(qū)網(wǎng)/校園網(wǎng)的信息化建設(shè),構(gòu)建一根光纖、一個(gè)網(wǎng)絡(luò)即可滿足所有業(yè)務(wù)接入需求。50G PON具備增強(qiáng)的低時(shí)延、通道化保障能力,可以為企業(yè)、工業(yè)智能化領(lǐng)域提供低時(shí)延、確定性的接入網(wǎng)絡(luò)能力,助力企業(yè)信息化轉(zhuǎn)型。

  · 移動(dòng)承載/Wi-Fi回傳的新選擇

  50G PON移動(dòng)承載(基站的回傳、中傳)在功耗、尺寸、成本方面具備優(yōu)勢(shì),可以實(shí)現(xiàn)100μs時(shí)延,滿足移動(dòng)對(duì)回傳網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)指標(biāo)要求。隨著Wi-Fi 6的普及,Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)由百兆向千兆覆蓋快速演進(jìn),新一代Wi-Fi 7也將很快進(jìn)入商用,帶寬及性能得到進(jìn)一步的提升。Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展,對(duì)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的回傳接入也提出更高的要求,50G PON的大帶寬,可以提供接近50Gbps的對(duì)稱帶寬,契合Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)高速回傳的需求。

圖1   50G PON應(yīng)用全場(chǎng)景

  隨著50G PON系列標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布,相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)鏈也在逐漸成熟。中興通訊在2022年發(fā)布了業(yè)界首款支持50G PON和Wi-Fi 7的ONU原型機(jī)。未來在國家大力推動(dòng)數(shù)字經(jīng)濟(jì)新基建的大背景下,50G PON將會(huì)在全業(yè)務(wù)場(chǎng)景中得到廣泛應(yīng)用,成為數(shù)字經(jīng)濟(jì)的新底座。

  作者:中興通訊 陳偉

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