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WDM技术在大客户接入及5G领域的应用

随着电信运营商专线带宽及数量的迅猛增长,传统的PON及传输接入方式已经无法真正满足未来5G时代的大颗粒及大连接趋势,这里首当其冲的就是带宽如何实现独享,带宽如何满足10G以上速率而不受速率所控,光缆问题如何沿用无源光网络结构等问题。单纯的10GPON技术虽然能满足下行10G的颗粒度需求,但始终都是单波道共享机制,通道无法独享,带宽无法长期演进,而且产业链短期内还无法成熟。光纤点对点接入方式虽然能最大程度的保障大客户接入的独享、安全及带宽接入需求,但城市光缆管道及光缆资源已经非常紧张,基于无源光网络的接入方式是解决城市管道及光纤资源实现城市全光接入的最佳方案。所以我们需要寻求一种不依赖于波道共享机制,而又最大程度的满足未来大颗粒专线及5G基站接入的无源光网络接入方案,这就是WDM-PON技术。

  WDM-PON是一种采用波分复用技术的、点对点的无源光网络。即在同一根光纤中,双向采用的波长数目大于3个以上,利用波分复用技术实现上行接入,能够以较低的成本提供较大的工作带宽,是光纤接入未来重要的发展方向。

  亿邦通信光传输研发团队集中优势力量对WDM-PON技术的核心难点--无色ONU方案进行研究,通过采用私有协议对可调制激光器进行波长控制,再结合高集成度的AWG光栅器件成功实现2.5G-10G速率单光口8-16波道的对称传送的PON技术。亿邦通信将此技术应用于对带宽速率相对较低的大客户宽带接入领域,并取得阶段性成功。

3.4.2 亿邦通信WDM-PON技术在大客户专线接入领域的尝试

大客户专线接入特点:

    1.带宽要求刚性和独享  

    2.带宽颗粒度100Mbps-1Gbps

    3.要求上下行带宽对称速率。(TDM-PON是无法满足的,而且即使采用QOS保障,客户体验也非常差)

大客户专线带宽发展瓶颈:

    1.传统大客户专线采用点对点方式进行接入,对运营商光纤资源占用消耗比较大,接入成本与日俱增。

    2.传统的基于无源光网络技术的PON技术由于采用多客户共享机制,缺乏有效带宽保障手段,另外安全性方面下行波道广播方式是大客户不能接受方式。金融、政府等大客户带宽独享、通道安全的需求还会持续很长一段时间。

亿邦通信在大客户专线接入采用WDM-PON技术的尝试

  针对大客户接入场景,我们将WDM-PON综合接入系统分成局端节点、分光器节点和ONU节点三部分组成,分光器节点我们采用无热AWG(阵列波导光栅)器件。

  首先在下行方向,在不同的波长通道上加载将要发送到不同ONU的数据,通过局端节点上的WDM器件将不同波长的信号复用后,在一根光纤中将这一合波信号传送到分光器节点,在分光器节点处把在同一根光纤中传输的合波信号解复用成局端节点发送时的波长信号,再传输到不同的ONU

  其次在上行方向,每个ONU在其上行方向上单独采用一个波长,在分光器处通过AWG器件复用成合波信号在光纤上传输,由OLTWDM器件的接收功能单元接收。

 通过实际测试应用,我们论证了采用WDM-PON接入系统所能支持的ONU数量就能大大增加,传输距离大大增加也提高了上行波长的利用效率,满足了大客户专线借助无源光网络实现对称性高带宽独享接入的需求。

 通过测试我们同时我们也发现,由于我方是采用无色ONU方案中的可调制的激光器技术, 局端节点需要采用软件协议的辅助手段为同一PON口下的ONU使用动态的方式分配波长,这种额外的控制系统增加ONU设计难度,整体总结出WDM-PON技术实现难度和成本还是很高的,距离正式商用还会有较长一段时间,但我们坚信这种技术的应用前景是广阔的。

WDM技术在大客户接入及5G领域的应用02_副本.png

  3.4.3 . WDM-PON技术在5G基站接入的思考

   目前5G网络研究已经形成第一波浪潮,进入技术标准研究及研发试验的关键阶段。相对于大客户接入及4G基站接入,5G网络对吞吐率、时延、连接数量等方面性能有显著提升同时对前传网络也提出了新的挑战,如单个eCPRI接口速率高达25G密集光纤部署、更低时延等大量新需求。而WDM PON结合了WDM技术和PON拓扑结构的特点,具有高带宽、低时延、节省光纤、运维简单、成本低等优点,此技术在5G前传应用方面具备其独特的优势.

  WDM PON 5G前传的网络架构如图1所示,DURRU之间基于 WDM PON无源光网络点对多点树型网络拓扑连接, WDM PON OLTONU分别与DURRU连接,采用波分复用技术以及AMCC技术实现DURRU之间的透明业务传输。OLT设备在实现DURRU之间前传业务的同时承载DU与分离CU之间的中传业务。

 WDM技术在大客户接入及5G领域的应用01_副本_副本.jpg

 采用PON网络拓扑对于站点密集的5G前传网络可大量节省光纤部署,共享已有的光纤基础设置、机房空间,大量节省建网和维护成本。

 WDM-PON技术采用波分复用和AMCC技术,不进行帧处理和DBA调度,相比于有源承载设备和 TDM PON设备具备时延小、频率抖动低的优势,并且可灵活适配不同类型的前传接口

  通过研究,我们发现提升可调光模块速率,可以结合10G可调铝件和高阶调制技术来实现,4级脉冲幅度调制技术(4- Level Pulse amplitude Modu| ation,PAM4)光双二进制技术( Optical| Duobinary,ODB)等。采用高阶调制技术实现25G可调模块,一方面可以利用成熟的10G光器件产业链,降低光器件成本,加快25G可调光模块商用进展;另一方面还可以提升高速可调激光器的抗色散性能增加可调模块可支持的传输距离。降低可调光模块成本,除采取低成本的可调谐激光外,也可以通过降低模块封装成本来实现,例如利用AMcC技术结合波长监控技术来降低可调激光器模块的波长稳定度要求,实现封装工艺简化,达到降低成本的目的。

 25G可调激光器尚未完全成熟,应用于5G前传网络,在速率提高和成本降低方面还有待研究。亿邦通信会结合前期积累的WDM-PON在大客户接入技术,抓紧5G WDM-PON方向研发。


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