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WDM技術在大客戶接入及5G領域的應用

隨著電信運營商專線帶寬及數量的迅猛增長,傳統的PON及傳輸接入方式已經無法真正滿足未來5G時代的大顆粒及大連接趨勢,這里首當其沖的就是帶寬如何實現獨享,帶寬如何滿足10G以上速率而不受速率所控,光纜問題如何沿用無源光網絡結構等問題。單純的10GPON技術雖然能滿足下行10G的顆粒度需求,但始終都是單波道共享機制,通道無法獨享,帶寬無法長期演進,而且產業鏈短期內還無法成熟。光纖點對點接入方式雖然能最大程度的保障大客戶接入的獨享、安全及帶寬接入需求,但城市光纜管道及光纜資源已經非常緊張,基于無源光網絡的接入方式是解決城市管道及光纖資源實現城市全光接入的最佳方案。所以我們需要尋求一種不依賴于波道共享機制,而又最大程度的滿足未來大顆粒專線及5G基站接入的無源光網絡接入方案,這就是WDM-PON技術。

  WDM-PON是一種采用波分復用技術的、點對點的無源光網絡。即在同一根光纖中,雙向采用的波長數目大于3個以上,利用波分復用技術實現上行接入,能夠以較低的成本提供較大的工作帶寬,是光纖接入未來重要的發展方向。

  億邦通信光傳輸研發團隊集中優勢力量對WDM-PON技術的核心難點--無色ONU方案進行研究,通過采用私有協議對可調制激光器進行波長控制,再結合高集成度的AWG光柵器件成功實現2.5G-10G速率單光口8-16波道的對稱傳送的PON技術。億邦通信將此技術應用于對帶寬速率相對較低的大客戶寬帶接入領域,并取得階段性成功。

3.4.2 億邦通信WDM-PON技術在大客戶專線接入領域的嘗試

大客戶專線接入特點:

    1.帶寬要求剛性和獨享  

    2.帶寬顆粒度100Mbps-1Gbps

    3.要求上下行帶寬對稱速率。(TDM-PON是無法滿足的,而且即使采用QOS保障,客戶體驗也非常差)

大客戶專線帶寬發展瓶頸:

    1.傳統大客戶專線采用點對點方式進行接入,對運營商光纖資源占用消耗比較大,接入成本與日俱增。

    2.傳統的基于無源光網絡技術的PON技術由于采用多客戶共享機制,缺乏有效帶寬保障手段,另外安全性方面下行波道廣播方式是大客戶不能接受方式。金融、政府等大客戶帶寬獨享、通道安全的需求還會持續很長一段時間。

億邦通信在大客戶專線接入采用WDM-PON技術的嘗試

  針對大客戶接入場景,我們將WDM-PON綜合接入系統分成局端節點、分光器節點和ONU節點三部分組成,分光器節點我們采用無熱AWG(陣列波導光柵)器件。

  首先在下行方向,在不同的波長通道上加載將要發送到不同ONU的數據,通過局端節點上的WDM器件將不同波長的信號復用后,在一根光纖中將這一合波信號傳送到分光器節點,在分光器節點處把在同一根光纖中傳輸的合波信號解復用成局端節點發送時的波長信號,再傳輸到不同的ONU

  其次在上行方向,每個ONU在其上行方向上單獨采用一個波長,在分光器處通過AWG器件復用成合波信號在光纖上傳輸,由OLTWDM器件的接收功能單元接收。

 通過實際測試應用,我們論證了采用WDM-PON接入系統所能支持的ONU數量就能大大增加,傳輸距離大大增加也提高了上行波長的利用效率,滿足了大客戶專線借助無源光網絡實現對稱性高帶寬獨享接入的需求。

 通過測試我們同時我們也發現,由于我方是采用無色ONU方案中的可調制的激光器技術, 局端節點需要采用軟件協議的輔助手段為同一PON口下的ONU使用動態的方式分配波長,這種額外的控制系統增加ONU設計難度,整體總結出WDM-PON技術實現難度和成本還是很高的,距離正式商用還會有較長一段時間,但我們堅信這種技術的應用前景是廣闊的。

WDM技術在大客戶接入及5G領域的應用02_副本.png

  3.4.3 . WDM-PON技術在5G基站接入的思考

   目前5G網絡研究已經形成第一波浪潮,進入技術標準研究及研發試驗的關鍵階段。相對于大客戶接入及4G基站接入,5G網絡對吞吐率、時延、連接數量等方面性能有顯著提升同時對前傳網絡也提出了新的挑戰,如單個eCPRI接口速率高達25G密集光纖部署、更低時延等大量新需求。而WDM PON結合了WDM技術和PON拓撲結構的特點,具有高帶寬、低時延、節省光纖、運維簡單、成本低等優點,此技術在5G前傳應用方面具備其獨特的優勢.

  WDM PON 5G前傳的網絡架構如圖1所示,DURRU之間基于 WDM PON無源光網絡點對多點樹型網絡拓撲連接, WDM PON OLTONU分別與DURRU連接,采用波分復用技術以及AMCC技術實現DURRU之間的透明業務傳輸。OLT設備在實現DURRU之間前傳業務的同時承載DU與分離CU之間的中傳業務。

 WDM技術在大客戶接入及5G領域的應用01_副本_副本.jpg

 采用PON網絡拓撲對于站點密集的5G前傳網絡可大量節省光纖部署,共享已有的光纖基礎設置、機房空間,大量節省建網和維護成本。

 WDM-PON技術采用波分復用和AMCC技術,不進行幀處理和DBA調度,相比于有源承載設備和 TDM PON設備具備時延小、頻率抖動低的優勢,并且可靈活適配不同類型的前傳接口

  通過研究,我們發現提升可調光模塊速率,可以結合10G可調鋁件和高階調制技術來實現,4級脈沖幅度調制技術(4- Level Pulse amplitude Modu| ation,PAM4)光雙二進制技術( Optical| Duobinary,ODB)等。采用高階調制技術實現25G可調模塊,一方面可以利用成熟的10G光器件產業鏈,降低光器件成本,加快25G可調光模塊商用進展;另一方面還可以提升高速可調激光器的抗色散性能增加可調模塊可支持的傳輸距離。降低可調光模塊成本,除采取低成本的可調諧激光外,也可以通過降低模塊封裝成本來實現,例如利用AMcC技術結合波長監控技術來降低可調激光器模塊的波長穩定度要求,實現封裝工藝簡化,達到降低成本的目的。

 25G可調激光器尚未完全成熟,應用于5G前傳網絡,在速率提高和成本降低方面還有待研究。億邦通信會結合前期積累的WDM-PON在大客戶接入技術,抓緊5G WDM-PON方向研發。


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