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25G/100G-PON发展和演进趋向分析技术

    “宽带中国”战略初度在国度层面将宽带搜集定位为“新时期中国经济社会生长的战略性群众根蒂根基行动办法”,宽带接入网具有出资年夜,建造周期长,搜集巨大的凸起特征,是宽带搜集的非必须构成部分。跟着云计较、高清视频、虚拟实践等新经营的迅猛生长,用户带宽以每5-6年10倍速率添加,现有接入网技术需求不断进行进级以适应更高的带宽和技术请求。根据点到多点拓扑的PON搜集是支流宽带接入技术,PON搜集技术从前履历了从EPON和GPON到10GPON的生长进程。今后全球宽带接入商场渐渐进入千兆时期,将来10G入户将变成宽带接入建造的必定趋向。跟着4K视频和5G技术的加速生长,10G-PON技术也难以满足将来的驻地接入和移动前传和回传的带宽需求,支撑25G/100G更高速度的PON技术正渐渐变成业界研讨抢手。

    1下一代PON标准发展

    10G-PON今后PON技术的演进非必须有2种方法,一种是单波长速度提升,波特率由10G提升到25G/40G等;另一种是接收多波长叠加方法,每波长承载的速度是10G/25G,多波长叠加到40G/80G/100G。

    FSAN安排在2011年发动NGPON2的标准研制,2015年完结标准制定。FSAN安排选择了TWDM-PON作为非必须技术计划,接收4/8波长叠加方法,每波长接收10GTDM方法,在移动回传和交易客户中可选择点对点的WDMoverlay技术。NGPON2的关键需求非必须为40G上行和40G/10G下行,完结20km传输距离和1:64分光。ITU标准安排也在存眷单波25G的研讨发展,估量近期将发动25G-PON的标准制定。

    2013年IEEE开端发动NG-EPON研讨,建立了IEEEICCOM对NG-EPON的商场需求、技术计划进行分析,2015年3月发布了NG-EPON技术白皮书。2015年7月开端发动100G-EPON标准制定,定名为IEEE802.3ca,估量在2018年发布100G-EPON标准。100G-EPON政策界说了3种MAC层速度25G,50G和100G。此中25G分为非对称10G/25G和对称25G/25G二种制式。

    225G/100G-PON调制技术分析

    由于接入网技术进级快,计划巨大,投入高,高机能和低成本始终是选择接入网技术演进的关键要素。此中光器材由于成本占比高,更是接入网技术进级需求酌量的重中之重。今后E/GPON和10G-PON的光器材产业链从前老练,而10G-PON今后25G/40G光器材具有技术密布、成本高的特征,产业链尚待培养。传统根据OOK调制的PON技术在10G今后,会出现色散年夜,接收活络度降低一级疑问,在计划中运用色散补偿和平衡算法来提升机能是多见计划。高速光器材的带宽是保证机能和制约其成本的焦点要素,要是运用低带宽的光器材来传输高速旗帜暗号,就需求引进双二进制和PAM4等高档调制技术,这些也会前进电路完结的巨大度,例如运用高速AD/DA和DSP器材。

    对于10G-PON今后的下一代PON,业界比来研讨较多的是单波长25G-PON,真实现方法非必须有NRZ调制、双二进制调制和PAM4调制三种方法,分别论述如下:

    (1)NRZ调制

    根据NRZ调制的25G-PON非必须有2种完结方法:一种是发送端和接收端均接收25G光器材;另一种是发送端接收25G光器材,为降低成本,接收端接收10G带宽光器材,经由进程DSP带宽补偿算法来完结25G传输速度,以上2种计划的调制均接收OOK直接调制方法。其关键技术非必须有如下几点:一是下行25G突发形式的电芯片BCDR完结难度年夜;二是要是波长计划在O波段以外,还要添加色散补偿算法;三是为满足PON搜集功率预算请求,发送端相同往常引进预减轻,接收端接收平衡算法前进活络度。NRZ调制的利益是体系完结简练,关键光器材能够重用100G以太网和10G-PON的老练产业链。25G光收发器材今后成本较高,跟着25G器材在数据中心和FTTx的年夜计划运用,将来会有必定降低空间。

    (2)双二进制调制

    双二进制是一种二进制的数据编码方法,它将二进制中逻辑旗帜暗号“0”转换为逻辑旗帜暗号“+1”和“-1”,使旗帜暗号的频谱带宽减小为正本一半。在光纤通讯中双二进制有两种运用形式,一种是接收三电平起伏调制,这种形式的双二进制在接收机需求双二进制解码电路,与传统二进制IM-DD体系比较,三电平讯断会引起接收机敏敏度劣化。另一种双二进制完结方法是光双二进制,运用M-Z调制器,接收起伏调制和相位调制(AM-PSK)相联合方法,该计划的特征是接收端能够与传统二进制IM-DD体系的接收机兼容,不引起活络度劣化。三电平起伏调制计划的利益是,体系完结简略,电域、光域的旗帜暗号带宽与NRZ的体系比较能够减小一半。过错错误是与NRZ体系比较,体系光功率预算会降低。光双二进制的利益是在接收端不需求判定所接收的相位是好多,只需掏出其幅值即可,是以在接收端只需求运用传统的直接检查器材,其难点是M-Z调制器的体积年夜和成本高。

    (3)PAM4调制

    脉冲起伏调制(PAM)是高阶调制技术的一种,道理是将2个或以上比特信息映射到不同的发射脉冲起伏(电压)上添加每符号的比特传输速度。运用PAM调制的非必须意图是在前进传输速度的环境下,降低或许连接传输旗帜暗号的带宽安稳,然后降低或连接发射和接收机的成本。PAM-4有4个起伏信息,每个起伏上可带着2bit的信息。PAM-4调制的色散容限绝对于NRZ可提升4倍。PAM4调制能够接收12.5G带宽光器材,传输25G的旗帜暗号,然则呼应价格是在发送端和接收端要接收高速AD和DA等技术进行编解码,接收端还需求接收肯定巨大的算法进行带宽补偿。

    归纳以上分析,单波长25G-PON完结需求对光器材带宽和电层完结巨大度二个焦点要素进行衡量,选择出性价比合适的完结计划。根据NRZ编码的25G-PON由于架构简练,器材老练度高,近期变成标准制定和业界研讨的非必须抢手。单波长完结25G传输速度后,就能够联合多波长叠加以及通道绑定(Channelbinding)技术来完结50G-PON(2波长)和100G-PON(4波长)。

    325G/100G-PON波长计划分析

    25G/100G-PON体系的波长选择非必须酌量光纤色散,光纤损耗,已有PON体系兼容性,光器材成本和技术完结巨大度等几方面要素。

    25G/100G-PON包含25G、50G和100G三种速度,100G接收4个波长,每个波长25G,可选的波长计划非必须有以下三种计划:1)全O波段:上上行4对波长均坐落O波段;2)O/C/L波段一:第一个波长通道Lane0上上行波长坐落O波段,其他波长坐落C、L波段;3)O/C/L波段二:一切下行波长坐落O波段,一切上行波长坐落C、L波段。全O波段计划能够接收NRZ调制,无需巨大的色散补偿处置赏罚,能够重用100G以太网产业链,能够运用DML和EML激光器,物理层完结简略。O/C/L波段计划波长通带计划年夜,激光器波长漂移目标降低,能够接收无制冷激光器,合分波器计划简单,能够运用EDFA缩小器,但C、L波段色散年夜,需求接收巨大调制、平衡等技术进行色散补偿,其机能、成本影响还需进一步研讨。

    4 下一代PON演进趋向

 图1PON技术演进趋势示意图

图1PON技术演进趋向示意图

    图1给出了IEEE标准体系和ITU标准体系的PON将来演进趋向,PON技术演进可从如下二方面来进行分析:

    (1)技术进级换代:对于IEEE标准体系,EPON演进到10G-EPON今后,对称10G-EPON将逐步变成支流;10G-EPON今后将演进到单波长25G-EPON和多波长50G/100G-EPON,此中单波长25G-EPON,接收NRZ技术是近期标准安排非必须谈判的技术标的意图,PAM4等高档调制技术在单波长50G以上速度也许变成将来研讨抢手。对于ITU标准体系,非对称XGPON1将渐渐演进到对称XGS-PON。NGPON2将来要计划商用,需求处理技术巨大和成本较高的疑问。对于NGPON2今后的下一代PON技术,ITU在物理层技术大将会和IEEE渐渐融合。

    (2)润滑演进兼容:对于下一代PON技术兼容性,酌量到带宽需求的添加和波长资本和成本要素,2代PON兼容是比力合理的选择,即EPON和10G-EPON兼容,10G-EPON和25G/100G-EPON兼容;GPON和10GGPON兼容,10GGPON和NGPON2兼容。

    从带宽需求上看,10G-PON能够或许供应每用户100M~1G带宽,能够满足2020年前的用户带宽需求,2020年后25G-PON,NGPON2,50G/100GPON能够为用户供应1G~10G带宽,2020年后估量渐渐进入商用。

    5下一代PON产业链发展

    在10G-PON今后的25G/100G-PON研讨上,近期产业链上上游成果颇丰。SiFotonics近期推出对于下一代100G-PON光接入的硅光低成本25GAPD器材,2016年4月中兴通讯和上海年夜学对其进行了测验,接收活络度能够抵达-28.5dB。Avago和住友在25GEML/DML激光器上也积极投入研制,从前推出老练的产品。光模块厂家海信和光讯也在积极展开25G/100G-PON光模块研制,估量2016下半年会有样品面试。近期在OFC和ECOC上多家科研院所和配备商有研讨论文和原型样机发布。中兴通讯在25G/100G-PON上也积极投入研制,是100G-EPON标准制定建议人之一,为NG-EPON技术白皮书和100G-EPON标准的非必须贡献者。2013年中兴通讯开端研制25G/100G-PON配备,先后得到深圳市科技立异计划技术攻关100G-PON名字支撑,和上海市科委高新技术领域100G-PON名字支撑。

    6总结

    今后10G-PON正在计划布置,25G-EPON/100G-EPON正在进行标准制定,单波长25G正在变成标准和技术研讨抢手。10G-PON满足近期的带宽需求,25G/100G-PON在2020年后将渐渐商用。中兴通讯在25G/100G-PON上积极投入,渐渐鞭笞标准制定和产业链老练。

职责编纂:李森众


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