1. 首页
  2. 博客

WDM-PON技术—5G前传的重要补充方案

无源波分复用器(WDM-PON)是扩大光纤传输容量、提高速率的主要途径;据相关单位数据显示,随着5G时代的来临,2018年全球光器件市场规模将达到100亿美元,2020年有望达到123亿美元,其中,波分设备市场规模约800到850亿,预计未来三年内的增速维持在30%到50%之间,整体产业前景十分广阔。

2017年以来,国际上的运营商把WDM-PON技术作为5G前传的重点方案进行研究,那么WDM-PON是什么技术呢?应用于什么样的场景呢?

一、5G前传的建设难点

WDM-PON技术用于5G的前传领域,5G前传受限于光纤资源不足、基站数量庞大、成本敏感度高等因素,一直是令运营商们颇为为难的话题。由于不太愿意花更多资金重新布设光纤,当前运营商解决问题的总体原则是:光纤直驱为主,光纤不足的区域引入WDM波分复用技术来弥补。

WDM-PON技术—5G前传的重要补充方案

(图片来自《5G承载网络架构和技术方案白皮书》)

光纤资源丰富的区域采用25G单纤双向(BiDi)光模块,可节约50%的光纤资源;光纤稀缺区域采用点到点有源WDM/OTN方案;而光纤极度稀缺的场景采用点到多点的WDM环形结构。

WDM技术作为5G前传方案的重要补充,其基本思路是节约光纤,具体实现形态包括无源WDM、有源WDM/M-OTN和WDM PON三种:

WDM-PON技术—5G前传的重要补充方案

来自Gigalight内部PPT

1、无源WDM方案将彩光模块安装在无线侧AAU和DU设备上,通过外置的无源合/分波板卡或设备完成WDM功能,成本较低,但是维护管理功能弱;

2、有源WDM/M-OTN方案将AAU和DU连接到WDM/M-OTN设备上,可调谐(Tunable)光模块应运而生;

3、WDM PON方案延续FTTx点到多点组网拓扑,AAU接入ONU终端设备或模块化ONU(SFP+模块),DU连接到局端OLT设备,从而可最大幅度地节省接入主干层光纤资源。

二、什么是WDM-PON技术?

PON技术是解决接入网“最后一公里”、实现FTTx的最具吸引力的技术。目前光纤接入网主要采用的是EPON或GPON,上下行均工作在单一波长,各用户通过时分的方式进行传输,这种在单一波长上为每用户分配时间片的机制,既限制了每用户的可用带宽,又大大浪费了光纤自身的可用带宽。

WDM-PON技术—5G前传的重要补充方案

而WDM-PON是一种采用波分复用技术、点对点的无源光网络,可以将用户接入宽带增加数倍乃至数十倍,满足用户的终极需求。相关标准组织开始关注WDM-PON在5G前传的应用,特别是单波25G速率的WDM-PON系统,将在5G前传的整体解决方案中发挥重要作用。

典型的WDM-PON由三部分组成:光线路终端(OLT)、光波长分配网络(OWDN)和光网络单元(ONU)。

OLT是局端设备,包括光波分复用器/解复用器(OMUX/ODEMUX),一般具有控制、交换、管理等功能,局端的OMUX和ODEMUX在物理上与OLT设备是可以分离的。

OWDN是指位于OLT与ONU之间,实现按波长分配的网络,物理链路上包括馈线光纤和无源远端节点(PRN,Passive Remote Node)。PRN中包含了热不敏感的阵列波导光栅(AAWG,Athermal Arrayed Waveguide Grating),AAWG是波长不敏感无源光器件,完成光波长复用、解复用功能。

ONU放置在用户终端,是用户侧的光终端设备。

 

WDM-PON技术—5G前传的重要补充方案

WDM-PON技术可以使系统拥有更长的传输距离、更高的传输效率、更高的带宽,并且具有安全性、业务透明性、易维护性,从而成为5G前传方案的重要补充。

三、WDM-PON解决方案

在WDM-PON系统中,多个不同波长同时工作,因此最直接的WDM-PON方案是OLT中有多个不同波长的光源,每个ONU也使用特定波长的光源,各点对点连接都按预先设计的波长进行配置和工作。如果波长数越多,需要的光源种类也越多,带来严重的仓储问题,这对ONU尤其突出。由于存在严重的ONU仓储问题,固定光源的解决方案难以应用于商用WDM-PON系统,因此使用无色ONU已基本成为当前WDM-PON相关研究的共识,基于无色ONU的技术方案是WDM-PON系统的主流。无色ONU的实现技术根据使用的器件不同可分为可调激光器、宽谱光源和无光源三类。

WDM-PON技术—5G前传的重要补充方案

1、 可调激光器是使用波长可调的激光器使ONU可以工作在不同的波长,可调激光器也工作在特定波长,但可通过辅助手段对波长进行调谐,如电调谐、温度调谐和机械调谐,这样在系统中可使用同样的激光器以产生不同的工作波长。但是可调激光器比传统PON系统中使用的激光器更为复杂,价格也较为高昂,因此在目前的WDM-PON系统中一般不采用。

2、第二种方案是在ONU中放置一个宽谱光源,发出的光从ONU出来之后,再接一个WDM设备,比如薄膜滤波器或者AWG,对信号进行频谱分割,只允许特定的波长部分通过并传输到位于中心局的OLT。这样各个ONU具有相同的光源,但由于它们接在WDM合波器的不同端口上,从而可为每个通道生成单独的波长信号。

在采用宽谱光源的WDM-PON系统中,光源发出的光中只有很窄的一部分谱线被用作承载上行信号,而其他大量的能量都被浪费了,因此需要光源提供足够的光功率。此外,频谱分割会引起较大的线性串扰,限制了系统的动态范围,需要适当地选择复用器和解复用器的通带谱宽以及信道间隔。

3、还有一种方案是在ONU处无光源,系统中的所有光源都置于OLT处,并通过AWG进行频谱分割后向ONU提供特定波长的光信号,而ONU直接对此光信号进行调制,以产生上行信号。根据上行信号的路径,这类方案也称为基于反射的无色ONU实现方案,在这种实现方案中,宽谱光源发出的光经AWG分波后提供给不同的ONU作为上行光源,因此没有光信号的浪费。

四、无源波分复用设备:5G OMUX & AAWG

WDM-PON最大的特点在于ODN中不含有任何有源电子器件及电子电源,全都由光分路器(Splitter)等无源器件组成,而实现波分复用功能的关键设备就是OMUX和AAWG。

同样作为无源波分服用的设备,两者的工作原理不尽相同。

AWG是一种由很多波导组成的阵列形式的光栅,能实现通信网络中多波长信道的互联、交换、回路等。从Fiber出来的高斯光束到达自由空间(空气中),发散的很快,耦合损耗也很大,在光栅的基础上人们又加入了准直lens和聚焦微透镜。后来人们发现这种方案不够稳定、可靠性有风险,并且不利于小型化的集成,人们又进一步地在结构上做了简化,形成了如下图的结构。

WDM-PON技术—5G前传的重要补充方案

来自Gigalight内部PPT

而AAWG是AWG的无热版本(对温度不敏感),无需外置电路控制。多个波长经AAWG汇聚后分到分支光纤传输,可节省大量主干光纤资源。

OMUX采用的是薄膜滤波器(TFF)工艺,运用的是在基片上镀膜的原理,每个镀膜片上直通某一路波长的光,反射其余波长的光。

这两者的优缺点比较:

1、AAWG采用波段工艺设计,优势是客户可使用32个以上通道,插损和一致性较好,成本也比OMUX低,劣势在于不适合低通道,且通道变换的灵活性不强。

2、OMUX采用TFF工艺,客户需求通道灵活性强,可以任意选择通道组合;弊端在于采用器件串接工艺,级联通道数越多,IL的链路损耗和一致性差,一般用于32通道以下。

OMUX和AAWG作为无源波分设备,在5G承载网的WDM-PON架构中发挥着重要作用,当前基于新材料的开发以及新专利的出现,还将进一步推动无源市场的发展。

五、小结:

5G前传的大带宽需求,带动传输网的大接口需求,同时随着eCPRI新的前传接口的定义,网络架构演进为支持DU、CU池化的新型架构,对无线接入和5G承载提出了新的机遇和挑战。WDM-PON技术很好地解决了传输效率、带宽以及成本问题,并且为实现固移结合提供了有力的支撑。易飞扬(Gigalight)推出的应用于5G的OMUX以及50GHz的AAWG等无源器件,充分结合了光模块产线的优势,完美补充了5G前传的整体解决方案。欲知更多详情,可询问我们的销售人员或者访问官网:www.gigalight.com/cn

原创文章,作者:易飞扬,如若转载,请注明出处:https://www.gigalight.com/cn/bbs/article/wdm-pon-5g-fronthual-solution.html

发表评论

登录后才能评论

联系我们

0755-26734300

在线咨询:点击这里给我发消息

邮件:service@gigalight.com

工作时间:周一至周五,9:00-18:30,节假日休息

QR code