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PON中的光模块解决方案
 
慧聪网   2006年4月25日9时28分   信息来源:网络通信世界    

  无源光网络(PON:Passive Optical Network)是指一种点到多点的光纤接入技术,它由安装于中心控制站的OLT(光线路终端),一批配套的安装于用户场所的ONU(光网络单元)以及ODN(光分配网络)组成。 在OLT与ONU之间的光配线网(ODN)包含了光纤以及无源分光器或者耦合器等无源器件,不含有任何有源设备。PON由于在光纤接入方式中具有相对成本低,方便平滑升级等优势,成为未来接入网宽带发展的方向。

  PON(Passive Optical Network)网络发展到现在已有多种形式,如APON/BPON、EPON、GPON等,但是其基本构造基本差异不太,如图1所示。在传送数据是,下行采用广播方式,由局端的OLT将下行的光信号经过光分路器(Splitter),分成多路给各个ONU,而每个ONU上行的信号逆向通过光耦合器合成在一根光纤多任务传送给OLT。

图1 PON的拓扑结构

图1 PON的拓扑结构

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  采用Splitter被动组件的PON,除减少网络机房及设备维护的成本更节省了大量光缆资源等建置成本。因此具有成本低,管理方便,适合于人口密集的居住环境等优点。主要表现在如下几个方面:其一,简化供电,避免电磁干扰和雷电影响,从而减少了线路和外部设备的故障率;其二,PON的业务透明性较好,能比较经济地支持模拟广播电视业务,具备三网合一功能;其三,局端设备和光纤为用户所共享,在用户数较多的情况下综合成本可明显降低。当然PON网络也有其不足的地方,主要缺点有两点:一是 一次性投入成本较高,由于需要测距辅助等电路,并且需要高速收发模块,因此有源部分尤其是OLT价格很高,而光纤和分路器等无源基础设施又必须一次到位,这样当用户数较少或用户分布超过某一限定距离时,每用户的成本很高。二是支路会按分配比分去大量光功率使传输距离缩短,多局限在20Km以内。

  PON的标准技术上有APON(ATM PON)、BPON(Broadband PON)、EPON(Ethernet PON)及GPON(Gigabit Capable PON)四种技术。不同PON技术有着不同的优缺点,如下表所示:
标准 A/BPON EPON GPON
标准制定机构 ITU-T(FSAN) IEEE 802.3ah ITU-T(FSAN)
G.983.1/3 G.984.2
标准制定时间 1998 2004.07 2003.01
上行线路速度 155/622Mbps 1.25Gbps 155M~2.488Gbps
下行线路速率 155/622Mbps/ 1.25Gbps 1.244/2.488 Gbps
1.25Gbps
数据链路层 ATM Ethernet ATM/Ethernet 
协议 over GEM
线路编码 NRZ 8B/10B NRZ
分路比 1:32 1:16 1:64
最大传送距离 20km 10km/20km 20km
上行波长 1310nm 1310nm 1310nm
下行波长 1490/1550nm 1490nm 1490nm
TDM支持 TDM over TDM over TDM o ATM/ ATM Packet TDM o Packet
QoS Good Poor Good
WDM Yes No Yes
安全性 Good Poor Good
表1 主流PON技术比较

  APON(ATM-PON)是FSAN(Full Service Access Network,全业务接入网)于20世纪90年代中期开发完成的,并将其定为ITU的标准,即G.983协议。APON是结合ATM多业务多比特率支持能力和无源光网络透明宽带传送能力的解决方案。它是基于信元的传输系统,为点到多点的传输系统的复用和多路接入方式提供了良好的基础,这种传输结构为多用户共享整个带宽提供了基础。

  由于在局域网领域,Ethernet技术高速发展,使Ethernet成为广为接受得标准,从而促进了EPON的发展。EPON是由IEEE802.3工作组在2000年11月成立的EFM(Ethernet the First Mile)研究小组提出的。EPON是几个最佳的技术和网络结构的结合。EPON以Ethernet为载体,采用点到多点结构、无源光纤传输方式,下行速率目前可达到10Gbit/s,上行以突发的以太网包方式发送数据流。另外,EPON也提供一定的运行维护和管理(OAM)功能。EPON技术和现有的设备具有很好的兼容性。而且EPON还可以轻松实现带宽到10Gbit/s的平滑升级。新发展的服务质量(QoS)技术使以太网对语音、数据和图像业务的支持成为可能。这些技术包括全双工支持、优先级(p802.1p)和虚拟局域网(VLAN),所以得到极为广泛的应用。 

  GPON是FSAN组织于在2001年开始起草的超过1Gb/s速率的PON网络标准。GPON(Gigabit PON)不但可以提供高速的比特率,而且支持各种接入服务,特别是非常有效地支持原有格式的数据分组和TDM流。GPON提供1.244和2.488Gb/s的下行速率和所有标准的上行速率,具有高速宽带及高效率传输的特性。而且它的帧结构不基于任何指定类型的格式,是基于各种用户信号原有格式的封装。在FSAN的推动下,GPON也开始不断的发展。

  在PON方式中则是ONU与OLT配套使用,一般说来1个OLT最多可以对应32个ONU,作为全球最大的光电器件制造商之一,WTD可以提供从芯片,器件到模块的全系列解决方案。
a)WTD的BPON Triplexer ONU 
WTD BPON Triplexer ONU具备如下的性能参数
●传输距离达到20km
●工作温度为: -40~85℃
●下行速率622Mb/s,上行速率 155Mb/s
●频率范围: 40M~880MHz
●输出光功率:-2~+4dBm
●灵敏度:< -28dBm (full duplex)
●CSO<-60dBc, CTB<-65dBc, CNR>46dB
●符合 ITU-T G.983.3标准
●符合RoHS以及WEEE标准
b) WTD的GEPON ONU/OLT
●传输距离达到20km
●工作温度为:0~70℃
●下行速率1.25Gb/s,上行速率1.25Gb/s
●2x5/2x6 MSA SFF封装
●符合IEEE802.3ah 1000BASE-PX
●符合RoHS以及WEEE标准
c) WTD的GPON ONU/OLT
●传输距离达到20km
●工作温度为:0~70℃
●下行速率2.5Gb/s,上行速率1.25Gb/s
●B+ 级别
●输出光功率:0~+5dBm (DFB LD)
●灵敏度:<-29dBm (APD)
●拥有2R功能
●2x5 MSA SFF封装
●符合ITUT G.984.2 
●符合RoHS以及WEEE标准

  我们可以看到,虽然由于EPON的灵活性、低成本在日本市场已经取代BPON,成为目前PON市场的主流,虽然在技术上GPON具有更大的优势,只是由于成本和技术上的"瓶颈",目前仍停留在试验阶段,无法大规模进入市场。但是可以预期在一、二年内这个"瓶颈"一定会被突破。到时GPON将会大规模挤占PON市场。

  对于PON模块而已,目前几乎无一例外都是单纤双向收发一体的PON光模块产品,外形尺寸向小型化发展,现在绝大多数EPON光模块都是SFF封装(2X5 pin或2X6 pin)单纤双向(尾纤型或SC插拔式)。

  在EPON OLT 方面,国内外已有一些厂商推出了尾纤型SFP封装的OLT光模块。WTD也已经推出EPON SFP封装、LC光接口OLT Transceiver,它除了符合EPON OLT的光电指标,还要符合SFP MSA 和SFF-8472标准。

  在IEEEE802.3ah 标准中只规定了EPON分路比是1:16,但是现在不少设备制造商倾向于采用1:32分路比,由于分路比提高,光分路器的插入损耗会增加3dB,相应的光模块接收灵敏度也要提高3dB。对ONU光模块接收灵敏度没有什幺问题。而对于OLT光模块,由于是突发式光接收,在20KM(PX20)情况S≤-30dBm,探测器就需要采用APD来取代PIN。

  突发模式光接收技术一直是PON的关键技术之一。目前,速率622Mbps以下的突发模式光接收技术基本上已经解决,EPON传输的是8B/10B码型(连"0"或是"1"不超过5个)包间隔很长(几百ns)OLT接收建立时间(Settling time)≤400ns。所以在这样宽松条件下,EPON的OLT 1.25Gbps 突发模式接收是比较容易解决的。而GPON (上行1.25 Gbps)OLT的突发模式接收就面临更为严酷的指标要求,GPON的包间隔为32bits,前置码长为40 bits,允许最大连续码长(CID)为72bits。因此迄今为止还鲜有厂商推出1.25Gbps GPON OLT 光模块产品。预计到2006年下半年,一些处在PON模块技术前沿的厂商会推出此类光模块。
 
 
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