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IEEE/FSAN专家:NG-PON发展 共存是王道
发布时间:2012/11/28 15:55:29  作者:天晨网络  来源:原创
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。

NG-PON发展,共存是王道

  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。

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  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。

NG-PON发展,共存是王道

  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,2012年将围绕NG-PON2的发展进行标准化工作。



 
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