淺談WDM-PON組網(wǎng)方案
出處:hexiaoxiao 發(fā)布于:2011-08-29 16:01:32
近年來,以互聯(lián)網(wǎng)為代表的新技術(shù)革命正在深刻地改變傳統(tǒng)的電信概念和體系結(jié)構(gòu),隨著各國接入網(wǎng)市場的逐漸開放,電信管制政策的放松,競爭的日益加劇和擴大,新業(yè)務(wù)需求的迅速出現(xiàn),有線技術(shù)(包括光纖技術(shù))和無線技術(shù)的發(fā)展,接入網(wǎng)開始成為人們關(guān)注的焦點。在巨大的市場潛力驅(qū)動下,產(chǎn)生了各種各樣的接入網(wǎng)技術(shù)。光纖通信具有通信容量大、質(zhì)量高、性能穩(wěn)定、防電磁干擾、保密性強等優(yōu)點。在干線通信中,光纖扮演著重要角色,在接入網(wǎng)中,光纖接入也將成為發(fā)展的重點。光纖接入網(wǎng)是發(fā)展寬帶接入的長遠解決方案。
光纖接入網(wǎng)(OAN),是指用光纖作為主要的傳輸媒質(zhì),實現(xiàn)接入網(wǎng)的信息傳送功能。通過光線路終端(OLT)與業(yè)務(wù)節(jié)點相連,通過光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)與用戶連接。光纖接入網(wǎng)包括遠端設(shè)備——光網(wǎng)絡(luò)單元和局端設(shè)備——光線路終端,它們通過傳輸設(shè)備相連。系統(tǒng)的主要組成部分是OLT和遠端ONU。它們在整個接入網(wǎng)中完成從業(yè)務(wù)節(jié)點接口(SNI)到用戶網(wǎng)絡(luò)接口(UNI)間有關(guān)信令協(xié)議的轉(zhuǎn)換。接入設(shè)備本身還具有組網(wǎng)能力,可以組成多種形式的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。同時接入設(shè)備還具有本地維護和遠程集中監(jiān)控功能,通過透明的光傳輸形成一個維護管理網(wǎng),并通過相應的網(wǎng)管協(xié)議納入網(wǎng)管中心統(tǒng)一管理。光纖接入網(wǎng)(OAN)從系統(tǒng)分配上分為有源光網(wǎng)絡(luò)(AON,Active Optical Network)和無源光網(wǎng)絡(luò)(PON,Passive OpticaOptical Network)兩類。
技術(shù)方案
在WDM-PON系統(tǒng)中,多個不同波長同時工作,因此直接的WDM-PON方案是OLT中有多個不同波長的光源,每個ONU也使用特定波長的光源,各點對點連接都按預先設(shè)計的波長進行配置和工作。如果波長數(shù)越多,需要的光源種類也越多,帶來嚴重的倉儲問題,這對ONU尤其突出。由于存在嚴重的ONU倉儲問題,固定光源的解決方案難以應用于商用WDM-PON系統(tǒng),因此使用無色ONU已基本成為當前WDM-PON相關(guān)研究的共識,基于無色ONU的技術(shù)方案是WDM-PON系統(tǒng)的主流。

圖1ONU中采用寬譜光源的WDM - PON 系統(tǒng)
可調(diào)激光器是使用波長可調(diào)的激光器使ONU可以工作在不同的波長,可調(diào)激光器也工作在特定波長,但可通過輔助手段對波長進行調(diào)諧,如電調(diào)諧、溫度調(diào)諧和機械調(diào)諧,這樣在系統(tǒng)中可使用同樣的激光器以產(chǎn)生不同的工作波長。但是可調(diào)激光器比傳統(tǒng)PON系統(tǒng)中使用的激光器更為復雜,價格也較為高昂,因此在目前的WDM-PON系統(tǒng)中一般不采用。
第二種方案是在ONU中放置一個寬譜光源,ONU (Optical Network Unit) 光節(jié)點。ONU分為有源光網(wǎng)絡(luò)單元和無源光網(wǎng)絡(luò)單元。一般把裝有包括光接收機、上行光發(fā)射機、多個橋接放大器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的設(shè)備叫做光節(jié)點。這樣各個ONU具有相同的光源,但由于它們接在WDM合波器的不同端口上,從而可為每個通道生成單獨的波長信號。ONU中采用寬譜光源的WDM-PON系統(tǒng)如圖1所示。寬譜光源可采用SLED、ASE-EDFA和ASE-RSOA等。在采用寬譜光源的WDM-PON系統(tǒng)中,光源發(fā)出的光中只有很窄的一部分譜線被用作承載上行信號,而其他大量的能量都被浪費了,因此需要光源提供足夠的光功率。
另一種方案是在ONU處無光源,系統(tǒng)中的所有光源都置于OLT處,并通過AWG進行譜分割后向ONU提供特定波長的光信號,而ONU直接對此光信號進行調(diào)制,以產(chǎn)生上行信號,如圖2所示。根據(jù)上行光信號的路徑,這類方案也稱為基于反射的無色ONU實現(xiàn)方案。在這種實現(xiàn)方案中,寬譜光源發(fā)出的光經(jīng)AWG分波后提供給不同的ONU作為上行光源,因此沒有光信號的浪費。寬譜光源仍可選用放大的自發(fā)輻射的SLED、EDFA和RSOA等,被稱作種子光源。根據(jù)所采用的反射器件的不同,又有多種技術(shù)方案。無光源ONU中使用的調(diào)制器,要求價格低廉,能工作在整個溫度范圍,不受偏振影響,大的光帶寬,插入損耗小,低噪聲。
多方推動各自為政
WDM-PON可以視作PON的形態(tài),但在近期還很難大規(guī)模的應用,主要原因包括:缺乏國際標準、設(shè)備商投入較少、各種器件如芯片、光模塊和寬帶光源技術(shù)還不成熟,世界范圍內(nèi)能提供商用WDM-PON系統(tǒng)的設(shè)備制造商也屈指可數(shù)。NoveraOptics的WDM-PON系統(tǒng)使用基于注入鎖定的FP-LD技術(shù),目前可實現(xiàn)32波長,每波長1.25Gb/s的數(shù)據(jù)傳輸,這樣在單方向上可提供20Gb/s的帶寬。日本的富士通公司也制定了致力于降低WDM-PON技術(shù)成本的短期和長期研發(fā)項目,他們采用RSOA作為ONU處的反射調(diào)制裝置,推出了介于GPON和WDM-PON之間的過渡技術(shù)——HybridGPON(HG-PON)架構(gòu),將GPON的下行鏈路的容量提高了七倍。

圖2ONU中無光源的WDM- PON 系統(tǒng)
在運營商方面,韓國電信(KT)是世界上堅定的WDM-PON技術(shù)支持者,它們與LG-Nortel和NoveraOptics合作,由LG-Nortel進行部署,NoveraOptics提供設(shè)備,從2005年在光州開始進行5萬戶、16波的WDM-PON實驗,到目前系統(tǒng)部署已超過10萬線。雖然只有KT部署了相對較大規(guī)模的WDM-PON網(wǎng)絡(luò)進行運營,但其他運營商也對WDM-PON表示出濃厚的興趣,并有計劃選擇WDM-PON作為下一代接入網(wǎng)的候選技術(shù)方案,包括NTT、Verizon以及歐洲的一些運營商。
除了成本偏高以外,缺乏標準化是目前WDM-PON技術(shù)發(fā)展中面臨的障礙。但隨著WDM-PON相關(guān)研究的逐漸活躍,標準組織也開始考慮WDM-PON的標準化工作。目前ITU/FSAN組織在完成GPON的標準化工作之后,開始下一代PON的標準研究,成立了NGAPON工作組。NGAPON工作組在階段將考慮在現(xiàn)有GPON的下行通過疊加多個波長形成所謂的stackedPON來成倍增加下行帶寬,而WDM-PON的相關(guān)工作將在后續(xù)展開,包括WDM-PON與現(xiàn)在的TDM-PON相結(jié)合的混合PON技術(shù)。
從目前的情況來看,在EPON和GPON之后的下一代PON技術(shù)將主要向著10GEPON和10GGPON的方向發(fā)展,而WDM-PON主要受到成本制約,同時也缺乏相應的業(yè)務(wù)推動,運營商在近期暫時還不會大規(guī)模的部署,但由于WDM-PON的技術(shù)方面的先進性,隨著其不斷成熟,可能會成為中遠期的技術(shù)選擇。
WDM-PON以其提供的巨大帶寬被認為是下一代的光接入網(wǎng)技術(shù)。WDM-PON可用于多種應用場合,如FTTx、本地匯聚傳輸以及可能的基站回傳等,為不同的用戶提供差分化的服務(wù)。但由于目前器件的成熟度、設(shè)備成本和標準化程度等方面的限制,只有少量商用產(chǎn)品在實驗局部署,但隨著技術(shù)的進一步完善和發(fā)展,WDM-PON將會在未來的接入網(wǎng)中占據(jù)一席之地,發(fā)揮更大的作用。
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