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2025/3/24 16:00

PON系統(tǒng)波長選擇的考慮及演進(jìn):從EPON到50G PON的啟示

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在通信行業(yè)中,無源光網(wǎng)絡(luò)PON)技術(shù)一直是光纖接入網(wǎng)的核心。隨著帶寬需求的不斷增長,PON技術(shù)也在不斷演進(jìn),從最初的EPONGPON,到如今的10G EPON和50G PON,每一次技術(shù)升級都伴隨著波長選擇的優(yōu)化與調(diào)整。本文將深入探討PON系統(tǒng)波長選擇的考慮因素及其演進(jìn)過程,特別是EPON波長選擇的經(jīng)驗教訓(xùn)及其對未來的啟示。

EPON波長選擇的初衷與局限

EPON(以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò))技術(shù)起步較早,其國際標(biāo)準(zhǔn)于2004年完成制定。在當(dāng)時,PON技術(shù)尚處于初期階段,EPON的設(shè)計特別注重突出點對多點(P2MP)架構(gòu)的低成本優(yōu)勢。為了滿足這一需求,EPON在波長選擇上優(yōu)先考慮了低成本FP(Fabry-Perot)激光器的使用。

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圖1:FP激光器的光譜示意圖

FP激光器具有成本低廉的優(yōu)勢,但其多縱模和波長漂移的特性決定了需要占用較寬的頻譜資源。因此,EPON的上行波長占用了1260nm~1360nm的范圍,波長跨度高達(dá)100nm。

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圖2:EPON(FP寬頻)波長以及光纖水峰和低色散區(qū)

從光纖特性來看,這一波長范圍占據(jù)了從光纖截止頻率到水峰之間的所有低色散窗口。盡管這種設(shè)計在當(dāng)時滿足了低成本的需求,但也為后續(xù)的技術(shù)演進(jìn)埋下了隱患。EPON在波長選擇上缺乏對長期演進(jìn)的考慮,導(dǎo)致了諸多限制。因此,在PON技術(shù)發(fā)展的初期階段,大多數(shù)運營商更傾向于部署GPON網(wǎng)絡(luò)。盡管GPON初期的估計成本較高,但隨著大規(guī)模部署以及光電技術(shù)的快速發(fā)展,GPON的成本迅速與EPON持平,并讓運營商額外獲得了高品質(zhì)網(wǎng)絡(luò)及長期演進(jìn)的便利性。

10G EPON階段的波長約束與解決方案

隨著PON技術(shù)的代際演進(jìn)需求逐步顯現(xiàn),DFB(分布式反饋)激光器技術(shù)的快速發(fā)展和成本下降引發(fā)了業(yè)界對EPON波長約束的關(guān)注。產(chǎn)業(yè)開始考慮EPON標(biāo)準(zhǔn)及波長的修訂方案。在10G-EPON規(guī)模應(yīng)用初期,2017年,運營商通過制定企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),將EPON上行波長從1260nm-1360nm的寬頻范圍收窄至1290nm-1330nm的窄頻范圍。

然而,在10G EPON階段,波長約束成為技術(shù)演進(jìn)的瓶頸。由于標(biāo)準(zhǔn)定義上無法避開存量FP激光器的波長范圍進(jìn)行獨立的上行波長選擇(下行波長選擇了色散較大的1577nm波長),最終產(chǎn)業(yè)界通過協(xié)同創(chuàng)新,采用上行時分方案對波長約束進(jìn)行了適當(dāng)規(guī)避。這一方案犧牲了上行效率,性能上做出了一定的妥協(xié),但實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的平滑部署。與此同時,運營商開始部署窄帶EPON終端,通過部署周期自然淘汰掉寬頻FP EPON終端,從而為未來PON網(wǎng)絡(luò)的升級換代掃清障礙。

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圖3:EPON窄帶+10G EPON+50G PON波長示意圖

50G PON的波長選擇與歸一化演進(jìn)

隨著50G PON技術(shù)的到來,EPON FP波長的問題再次引起了關(guān)注。50G速率的波長需要部署在低色散區(qū)域,但由于1360~1490nm區(qū)間內(nèi)色散顯著增加且光纖水峰對現(xiàn)網(wǎng)部署造成了限制,同時考慮到EPON窄頻標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)執(zhí)行多年,產(chǎn)業(yè)界在國際標(biāo)準(zhǔn)定義時經(jīng)過慎重考慮達(dá)成一致共識,從技術(shù)指標(biāo)要求和產(chǎn)業(yè)發(fā)展角度,僅考慮EPON窄頻共存。50G PON標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)了EPON/GPON共存演進(jìn)的歸一化,這是PON產(chǎn)業(yè)演進(jìn)的一個重要節(jié)點。

50G PON的波長選擇不僅考慮了技術(shù)指標(biāo),還充分考慮了現(xiàn)網(wǎng)部署的實際情況。通過窄頻共存,50G PON在技術(shù)上實現(xiàn)了與現(xiàn)有EPON/GPON網(wǎng)絡(luò)的平滑過渡,為運營商提供了更大的靈活性和可擴(kuò)展性。這一演進(jìn)過程充分體現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)界在波長選擇上的成熟與智慧。

經(jīng)驗教訓(xùn)與未來展望

EPON波長的歷史經(jīng)驗告訴我們,不能一味追求短期低成本,需要相信技術(shù)和需求的快速發(fā)展,要考慮網(wǎng)絡(luò)的長期演進(jìn)。50G PON商用已經(jīng)到來,EPON當(dāng)前的重點工作應(yīng)放在現(xiàn)網(wǎng)中FP波長的排查和整治上,為現(xiàn)網(wǎng)部署50G PON做好準(zhǔn)備,提升網(wǎng)絡(luò)競爭力。

未來,隨著PON技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,波長選擇將繼續(xù)扮演關(guān)鍵角色。產(chǎn)業(yè)界需要在技術(shù)創(chuàng)新與成本控制之間找到平衡,確保網(wǎng)絡(luò)的長期演進(jìn)和可持續(xù)發(fā)展。同時,運營商應(yīng)積極參與標(biāo)準(zhǔn)制定,推動產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同創(chuàng)新,共同迎接下一代PON技術(shù)的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。

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寫得不太好

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