Последние достижения технологии 50G PON (пассивная оптическая сеть) в 2021 году

 

23 апреля 2021 года на общем собрании 50-й исследовательской группы Международного союза электросвязи (ITU-T SG15) был официально принят международный стандарт 15G PON, что свидетельствует о том, что 50G PON завершила стандартизацию основных функций. 50G TDM PON — это технология PON нового поколения после 10G PON. Ожидается, что 50G PON будет введена в коммерческое использование в 2023 году.

История технологии PON (пассивная оптическая сеть)

 

10G PON делится на 10G Ethernet PON (EPON) и 10G Gigabit PON (GPON). В 2006 году Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) 802.3av начал изучать и формулировать стандарт 10G EPON. В сентябре 2009 года IEEE 802.3av официально выпустил стандарт 10G EPON. С 2008 года Международный союз электросвязи (ITU-T) начал разрабатывать стандарты для технологий GPON следующего поколения, а именно NG-PON1 и NG-PON2. NG-PON1 обычно относится к XG-PON1 (ITU-T G.987) со скоростями нисходящего и восходящего каналов 10 Гбит/с и 2.5 Гбит/с соответственно. До того, как NG-PON2 (ITU-T G.989) стал коммерчески доступным, ITU-T сформулировал стандарт XGS-PON для симметричного 10G GPON (ITU-T G.9807.1) в соответствии с рыночным спросом на симметричные скорости 10 Гбит/с по нисходящей и восходящей линии связи и планом развития технологии PON; стандарт был рассмотрен и одобрен ITU-T в июне 2016 года.

Развитие технологии после 10G PON в основном отражается в повышении рейтинга, которое может быть достигнуто за счет поддержки 25G / 50G или более высоких скоростей с одной длиной волны или 40G / 80G / 100G с многоволновым стеком. NG-PON2 использует технологию мультиплексирования с временным разделением и мультиплексированием с разделением по длине волны (TWDM), поддерживая 4 × 10 Гбит / с или более длин волн, суммированных с WDM. Однако стандарт NG-PON2 не поддерживался большинством операторов после его разработки, и, кроме того, оптические устройства с регулируемыми длинами волн не были снижены до коммерчески доступной стоимости.

 

В настоящее время отраслевая цепочка 10G PON сформировалась, в основном, в виде микросхем, стандартов и оптических модулей: с точки зрения микросхем, симметричные / асимметричные микросхемы SOC 10G EPON и 10G GPON были ASIC; производители оборудования Одноплатные 8-, 16-портовые 0G GPON и 10G EPON с возможностью масштабирования. Что касается стандартов, асимметричный 10G / 10G ITU 2.5G GPON начал коммерциализацию в 2012 году; Симметричный 10G GPON 10G / 10G 2016: замораживание и коммерциализация стандарта в 2017 году. IEEE симметричный / асимметричный 10G EPON 10G / 10G или 10G / 1G начал коммерциализацию в 2012 году. Что касается оптических модулей, симметричный и асимметричный PR / PRX10 30G EPON является основным поставляемым продукт и был коммерциализирован в больших масштабах; Симметричный и асимметричный 10G GPON N1 / N2a / N2 и комбинированный класс B + / C + могут поставляться в больших масштабах.

Кроме того, понятно, что 50G TDM PON и 10G ПОН В модернизации эволюции сосуществования используется технология сосуществования с разделением по длине волны. Пропускная способность двух поколений систем PON не влияет друг на друга. Он поддерживает плавное обновление путем замены ONU. Способы реализации можно разделить на две схемы: двухрежимный MPM (встроенный компонент объединения волн) и внешнее объединение волн. 

 

Основные технологии 50G PON

 

PON следующего поколения 50G будет развиваться в основном в двух направлениях: улучшение скорости передачи на одной длине волны или увеличение общей скорости за счет многоволнового мультиплексирования. По мнению отрасли, пропускная способность оптической сети доступа следующего поколения будет увеличена до 50 Гбит / с. Как просто и эффективно добиться увеличения пропускной способности стало горячей темой в исследованиях PON.

Выбор длины волны

В настоящее время PON 50G может использовать только небольшую часть длин волн в диапазоне O, чего недостаточно. ITU-T определился с некоторыми длинами волн и все еще обсуждает другие длины волн.

Линейное кодирование

ITU-T рассмотрел ряд схем линейного кодирования для 50G PON, включая PAM-4, двузначную модуляцию и код NRZ. В отличие от ГПОН SFP, PON 50G в конечном итоге решила принять код NRZ, который имеет наивысшие характеристики приема сигнала, потому что система PON требует очень большого бюджета оптической мощности.

Скорость линии

ITU-T четко сформулировал требования к скорости 50G PON и поддерживает комбинацию симметричных и асимметричных скоростей с одной доступной скоростью в нисходящем направлении и четырьмя восходящими скоростями.

FEC

Увеличение скорости линии до 50G PON снижает чувствительность приемника. Чтобы повторно использовать значительные ресурсы ODN, необходимо улучшить характеристики приемника. Чтобы снизить требования спецификации для оптических компонентов, 50G PON использует схему LDPC для FEC.

Общая конвергенция передачи 

50G PON реализует низкие задержки в основном через DAW, CO-DBA и сокращает интервал распределения полосы пропускания.

ДАУ: DAW может быть длиной волны, недавно определенной для PON 50G, или развернутой для системы PON, предшествующей PON 50G. Это может быть независимая длина волны восходящего потока или пара длин волн восходящего и нисходящего потоков. Технология DAW позволяет избежать открытия тихого окна на восходящей длине волны, тем самым устраняя задержку, вызванную тихим окном.
CO-DBA: OLT узнает о требованиях ONU к передаче услуг в восходящем направлении через оборудование восходящего потока, а затем заранее распределяет полосу пропускания для ONU. Этот механизм максимально сокращает время, в течение которого служебные данные кэшируются в ONU.
Сокращение интервала выделения полосы пропускания: Интервал между выделением полосы пропускания для ONU сокращается, тем самым сокращая время кэширования служебных данных в ONU. Каждый T-CONT поддерживает максимум 16 пакетных кадров за период 125 мкс.

Компоненты PHY

Компоненты PHY 50G PON в основном включают в себя ключевые оптоэлектронные устройства, такие как модули оптических передатчиков, модули оптических приемников, драйверы лазерных устройств (LDD), TIA в пакетном режиме и микросхемы восстановления данных часов (CDR). OLT может использовать EML или интегрированные компоненты SOA-EML в качестве модуля передатчика, а APD или интегрированные компоненты SOA-PIN в качестве модуля приемника. ONU отличается от OLT тем, что драйвер ONU должен поддерживать функцию пакетной передачи, а приемник ONU не требует функции CDR пакетного режима. Эксперименты и моделирование в отрасли показывают, что при использовании передатчика EML 50G и приемника APD PON 50G может достигать скорости передачи одной длины волны 50 Гбит / с.

 

Существует три режима сосуществования 50G PON и традиционного PON, а именно:

• 50Г ПОНсосуществует с XG (S)

• 50Г ПОНсосуществует с 10G ЭПОН

• 50G/ 10G / 1Г ПОН сосуществование трех поколений

 

Для сценария применения 50G PON в основном добавляется мобильный приквел 5G. В то же время он также добавляет требования к задержке для VR-сервисов. Линии восходящей и нисходящей линии связи 50G PON используют кодирование NRZ, в основном с учетом необходимости поддержки бюджета оптической мощности 32 дБ и более высокой чувствительности.

По длине волны:

 

Модули оптических трансиверов для 50G PON

 

Модуль PON - это высокопроизводительный оптический модуль, используемый в системе PON, который использует разные длины волн для отправки и приема сигналов между OLT (терминал оптической линии) и ONT (терминал оптической сети).

Протоколы передачи оптического модуля PON - это APON (ATM PON), BPON (широкополосная пассивная оптическая сеть), EPON и GPON, которые широко используются в настоящее время.

 

Особенности оптического модуля PON:

-Может избежать электромагнитных помех и воздействия молнии внешнего оборудования

-Снижает частоту отказов линии и внешнего оборудования, повышает надежность системы и снижает затраты на техническое обслуживание.

 

Распространенные трансиверы EPON на рынке сегодня:

EPON OLT PX20 + / PX20 + + / PX20 + + + и 10G EPON ONU SFP +. Эти оптические модули применимы к оптическим сетевым модулям (ONU) и оптическим линейным терминалам (OLT). Расстояние передачи Приемопередатчик 10G EPON OLT составляет 20 км, с одномодовым интерфейсом SC и поддерживает DDM.

 

Распространенные приемопередатчики GPON SFP, представленные сегодня на рынке:

GPON OLT класса B +, GPON OLT класса C +, GPON OLT класса C ++. Сравнивая оптические модули GPON OLT класса B + / C + / C + +, основное различие заключается в мощности передачи и чувствительности приема.

Хотя приемопередатчик GPON имеет лучшую производительность, чем приемопередатчик EPON, оптический модуль EPON имеет больше преимуществ по стоимости. У них есть свои преимущества и недостатки, они могут сосуществовать и дополнять друг друга.

В настоящее время Avago, MACOM, Oclaro, Renesas и другие компании разработали лазеры 25G NRZ, которые можно использовать для PON 25G. Однако трансивер 50G PON все еще находится на стадии исследований и разработок. Некоторые компании разработали оптические модули, которые могут использоваться для 50G PON на основе упаковки QSFP-DD800 и QSFP112. Другие разработали 50G OLT с помощью WDM и 50G ONU с помощью упаковки SFP28 на основе упаковки CFP2 и двойной схемы 25G.

Наконец, что касается прогноза времени развертывания PON 50G, поскольку время развертывания каждого поколения PON составляет около 7-8 лет, ожидается, что развертывание PON 50G произойдет примерно в 2023-2025 годах.