全球光接入標(biāo)準(zhǔn)研討進(jìn)入100G時代

　　全球光接入標(biāo)準(zhǔn)研討進(jìn)入100G時代

　　隨著4K/8K超高清視頻、虛擬現(xiàn)實(shí)、智慧家庭、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)、新應(yīng)用的發(fā)展，全球帶寬提速新一輪浪潮已開始醞釀，在光接入領(lǐng)域，以100G PON為標(biāo)志的標(biāo)準(zhǔn)化工作也已啟動。

　　PON系統(tǒng)國際標(biāo)準(zhǔn)主要包括ITU-T/FSAN GPON系列及IEEE 802.3的EPON系列標(biāo)準(zhǔn)：

　　ITU-T GPON標(biāo)準(zhǔn)系列已經(jīng)從GPON、XG-PON1發(fā)展到NG-PON2，當(dāng)前NG-PON2的標(biāo)準(zhǔn)體系已明確采用TWDM-PON系統(tǒng)架構(gòu)，單波速率10G，通過4波或8波實(shí)現(xiàn)總系統(tǒng)容量40G或80G。同時，ITU-T從2014年12月開始單波25G的相關(guān)技術(shù)討論，預(yù)計后續(xù)也會著手相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)立項事宜。

　　IEEE 802.3系列于2004年和2009年發(fā)布了EPON及10G-EPON標(biāo)準(zhǔn)。2015年底，IEEE802.3ca (100G EPON標(biāo)準(zhǔn))也已正式立項，發(fā)布了25G、50G及100G的目標(biāo)速率等級。在100G EPON系統(tǒng)中，作為家庭接入用戶，單波25G PON可以作為主流技術(shù);對于政企用戶，由于帶寬需求更大，可以在單波長25G基礎(chǔ)上，通過波長疊加，實(shí)現(xiàn)2×25G或4×25G更高帶寬。

　　不論ITU-T，還是IEEE, 單波25G已經(jīng)成為光接入一個重要節(jié)點(diǎn)速率，單波25G的實(shí)現(xiàn)成為100G PON關(guān)鍵技術(shù)。

　　單波高速PON技術(shù)是當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)選擇關(guān)鍵

　　在光接入領(lǐng)域，運(yùn)營商的主要訴求是在帶寬升級的同時，還能重用既有的光纖網(wǎng)絡(luò)(ODN)，由于ODN(光分配網(wǎng)絡(luò))鏈路涉及基礎(chǔ)設(shè)施施工，難度大、成本高，占據(jù)整個PON網(wǎng)絡(luò)部署的大部分成本。因此，運(yùn)營商在下一代PON網(wǎng)絡(luò)升級時，對于不改動ODN鏈路都有強(qiáng)烈的訴求。當(dāng)前ODN鏈路一般需要支持最少20公里光纖、1:32分光器，因此，單波高速PON的主要挑戰(zhàn)將集中在色散、功率預(yù)算以及速率選擇方面。

　　色散難題：在單波10G及以下速率中，色散不是PON網(wǎng)絡(luò)面臨的主要問題。而單波速率達(dá)到或超過25G時，NRZ調(diào)制格式的色散容限無法滿足傳纖20公里要求。有兩種方法可以解決此問題，一是采用零色散的O波段，但此波段已被EPON和GPON占用，在PON網(wǎng)絡(luò)多代共存場景下，難以采用。二是采用電色散補(bǔ)償或高色散容限的調(diào)制格式。

　　功率預(yù)算緊張：PON網(wǎng)絡(luò)是一個點(diǎn)到多點(diǎn)系統(tǒng)架構(gòu)。由于ODN鏈路中分光器會引入較大的額外插損，功率預(yù)算是PON網(wǎng)絡(luò)面臨的較大挑戰(zhàn)。一般通過增大發(fā)送光功率和提高接收靈敏度的方法實(shí)現(xiàn)。如果信號速率由10G提升到25G, 接收機(jī)的接收靈敏度會有4dB的下降，如果沒有補(bǔ)償措施，會帶來系統(tǒng)鏈路功率預(yù)算下降。

　　速率選擇：對于單波40G來說，雖然單波數(shù)據(jù)率提高，帶來的代價是需要更加復(fù)雜的高階調(diào)制或者更加復(fù)雜的DSP算法，且會面臨更加緊張的功率預(yù)算。而與之相映的是，當(dāng)前業(yè)界25G的光電器件都已經(jīng)趨于成熟，且無需復(fù)雜的DSP算法實(shí)現(xiàn)高功率預(yù)算需求。

　　華為100G PON樣機(jī)助力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)研究

　　華為光接入創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室在40G TWDM-PON基礎(chǔ)上提出了創(chuàng)新的調(diào)制解調(diào)及色散補(bǔ)償技術(shù)，有效克服單波25Gbps傳輸中面臨的色散代價、非線性效應(yīng)等技術(shù)挑戰(zhàn)，將單波速率從10G提升到25G。

　　華為100G PON樣機(jī)采用模塊化樣機(jī)方案，開發(fā)出了業(yè)界首個25G OLT和ONU光模塊。同時針對PON系統(tǒng)低成本、點(diǎn)對多點(diǎn)特性需求，整個樣機(jī)系統(tǒng)無復(fù)雜DSP，同時采用多種措施實(shí)現(xiàn)ONU低成本。整個樣機(jī)系統(tǒng)上下行功率預(yù)算大于33dB，兼容現(xiàn)有的ODN網(wǎng)絡(luò)。

　　樣機(jī)下行工作在C-band，單波速率25.78125Gb/s。樣機(jī)上行工作在O-band，單波速率10.3125Gb/s。樣機(jī)可通過Pay-As-You-Grow方式，疊加OLT光模塊實(shí)現(xiàn)多波長疊加，實(shí)現(xiàn)下行100G, 上行40G傳輸。100G PON樣機(jī)在開啟FEC的條件下通過丟包驗(yàn)證，在0~30公里距離、1:64分支比，完成長時間無丟包測試。

　　華為從100G EPON標(biāo)準(zhǔn)立項之初就積極參與其中，已提交二十余篇文稿，是標(biāo)準(zhǔn)文稿的主要貢獻(xiàn)者之一，并承接了802.3ca執(zhí)行秘書(execute secretary)職位。本次華為100G PON樣機(jī)驗(yàn)證了全業(yè)務(wù)場景下的各項表現(xiàn)，同時在ODN重用、PON系統(tǒng)共存等方面表現(xiàn)良好，對100G PON標(biāo)準(zhǔn)化有重要參考作用。

　　華為在光接入持續(xù)創(chuàng)新，不斷領(lǐng)先，在100G PON的技術(shù)突破，將為運(yùn)營商構(gòu)建未來超帶寬光纖接入平臺，為以后的超大數(shù)據(jù)時代奠定堅實(shí)基礎(chǔ)。