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10G PON和25G PON的ODN关键技术

10G PON和25G PON的ODN关键技术

  • 发布时间:2023/05/06

【概要描述】随着云计算、云存储、4K、8K、虚拟现实等新业务需求的快速发展,用户带宽以每年近两倍的速度增长,促使现有PON接入技术从EPON、GPON向10G PON不断升级,以适应更高的带宽和技术要求。基于点对多点拓扑结构的PON网络是目前主流的宽带接入技术,已经开始从EPON和GPON向10G PON发展。然而,10G PON等高速PON技术对接入带宽的要求不断提高,而单纯采用 "衰落模型 "的ODN网络规划思路将难以适应高速PON技术的需要,特别是光纤链路的累积色散给现有ODN网络的规划和部署带来新的挑战。例如,25G/100G-PON系统的波长选择主要考虑光纤色散、光纤损耗、与现有PON系统的兼容性、光器件的成本、技术实现的复杂性等几个因素。鉴于上述高速PON技术的发展,原来基于 "耗散模型 "部署ODN网络的规划思路进行了调整,以更好地适应未来业务发展的趋势。

10G PON和25G PON的ODN关键技术

【概要描述】随着云计算、云存储、4K、8K、虚拟现实等新业务需求的快速发展,用户带宽以每年近两倍的速度增长,促使现有PON接入技术从EPON、GPON向10G PON不断升级,以适应更高的带宽和技术要求。基于点对多点拓扑结构的PON网络是目前主流的宽带接入技术,已经开始从EPON和GPON向10G PON发展。然而,10G PON等高速PON技术对接入带宽的要求不断提高,而单纯采用 "衰落模型 "的ODN网络规划思路将难以适应高速PON技术的需要,特别是光纤链路的累积色散给现有ODN网络的规划和部署带来新的挑战。例如,25G/100G-PON系统的波长选择主要考虑光纤色散、光纤损耗、与现有PON系统的兼容性、光器件的成本、技术实现的复杂性等几个因素。鉴于上述高速PON技术的发展,原来基于 "耗散模型 "部署ODN网络的规划思路进行了调整,以更好地适应未来业务发展的趋势。

  • 分类:技术支持
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  • 发布时间:2023-05-06 16:41
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摘要

 

随着云计算、云存储、4K、8K、虚拟现实等新业务需求的快速发展,用户带宽以每年近两倍的速度增长,促使现有PON接入技术从EPON、GPON向10G PON不断升级,以适应更高的带宽和技术要求。基于点对多点拓扑结构的PON网络是目前主流的宽带接入技术,已经开始从EPON和GPON向10G PON发展。然而,10G PON等高速PON技术对接入带宽的要求不断提高,而单纯采用 "衰落模型 "的ODN网络规划思路将难以适应高速PON技术的需要,特别是光纤链路的累积色散给现有ODN网络的规划和部署带来新的挑战。例如,25G/100G-PON系统的波长选择主要考虑光纤色散、光纤损耗、与现有PON系统的兼容性、光器件的成本、技术实现的复杂性等几个因素。鉴于上述高速PON技术的发展,原来基于 "耗散模型 "部署ODN网络的规划思路进行了调整,以更好地适应未来业务发展的趋势。

 

本文分析了10G PON和25G PON技术,讨论和探讨了与光纤链路色散影响相关的ODN网络规划关键技术,并以10Gb/s和20Gb/s PTN技术为例,分析了ODN光纤链路色散对后续高速PON规划和部署的影响,得出25Gb/s速率下光纤链路色散的累积影响。其色散影响与25Gb/s速率下的光纤链路影响相当,为本地接入层的ODN网络规划提供参考。

 

高速PON ODN网络规划关键技术

 

现状分析

 

接入网的PON技术升级速度快、规模大、投资高。高性能和低成本一直是决定接入网PON技术发展的关键因素。尤其是光器件的成本占比很高,所以是接入网技术升级需要考虑的重中之重。目前E/GPON和10G-PON的光器件产业链已经成熟,而10G PON之后的25G/40G光器件具有技术密集、成本高的特点。考虑到产业链的成熟度和关键器件的制造成本,以10G PON为例,目前采用OOK直接调制作为主流编码技术,其中单波长的25G EPON,采用NRZ技术是近期标准组织讨论的主要技术方向。从目前10G PON的技术演进和应用来看,下一代无源光网络(NG-PON)的演进发展路径主要分为以下两个阶段。首先是10G EPON系统的升级。其成本相对合理,可以在短时间内部署(如图1所示)。第二是各种设备技术的成熟可以将WDM-PON的成本控制在一个可接受的范围内。10G EPON将被WDM-PON取代,成为NGPON技术(下一代无源光网络)的替代技术。然而,承载10GPON的ODN网络主要考虑的仍然是PON端口和ONU之间光纤链路的总衰减,并没有考虑ODN网络的光路累积色散。

 

 

图1. 10G PON网络的原理图

 

伴随着10G PON向25G PON的逐步演进,光信号的脉冲码率不断提高,受ODN网络的光纤色散影响更加明显,如图2所示。

 

考虑到10G PON之后PON技术的演进,主要有两种方式,一种是单波长速率提升,波特率从10G到25G/40G等。另一种是利用多波长叠加,每个波长承载的速率是10G/25Gb/s,利用多波长叠加达到40G/80G/100G或更高的速率。根据工程设计中对于使用C波段PON技术时色散受限的计算公式:传输距离的计算公式为当入户光纤功率为+1dBm。

 

图2. ODN网络简图

 

其中L为光纤链路长度(km),D为光纤色散值,B为光信号码率。采用接入网中常用的G.652光纤的参数。采用强度调制技术得到10Gb/s和25Gb/s速率情况下ODN网络的光纤链路对高速PON技术的影响(C波段不同波长下的传输距离),如图3所示。

 

 

图3. 色散对10Gb/s和25Gb/s速率下ODN网络的光纤链路的影响

 

根据结果可以看出,在10Gb/s和25Gb/s速率下,多波长叠加的色散对ODN网络的光纤链路有逐渐显著的影响。25Gb/s允许的最大理论值约为7.5km,10Gb/s允许的最大理论值约为47km。随着光信号脉冲速率的增加,ODN网络中光纤链路的累积色散对高速PON技术有很大的影响,特别是在25Gb/s的速率下,这与目前衰减模型计算出的保守光纤链路值接近。因此,可以初步断定,在更高速度的需求驱动下,特别是WDM-PON技术,使用更好的光信号调制技术来抵抗ODN网络中的光纤链路色散将是后续的关键研究技术之一。

 

总结

 

通过对使用光纤CD的WDM-PON传输距离的分析,得到了在不同接入速率的多波长堆叠条件下,光纤CD对WDM-PON建设中光纤链路长度的影响。通过分析也可以看出,对于接入速率大于10Gb/s的无色散补偿光纤的PON,应将光纤CD作为主要限制因素,充分考虑光纤残余色散的影响,满足WDM-PON中不同波长的要求。因此,在规划高速WDM-PON时,应事先对现有ODN网络进行充分评估,如利用服务区的内容再继续绘制小微网格区域,将OLT部署室或汇流箱的OLT设备叠加到接入点上,对于新建ODN网络应充分考虑光纤链路色散对后续高速PON的影响。
 

 

 

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