华为100G PON样机助力行业标准研究
发布时间：2016-03-03 08:35:54 热度：1900
3/3/2016，随着4K/8K超高清视频、虚拟现实、智慧家庭、物联网等新技术、新应用的发展，全球带宽提速新一轮浪潮已开始酝酿，在光接入领域，以100G PON为标志的标准化工作也已启动。
PON系统国际标准主要包括ITU-T/FSAN GPON系列及IEEE 802.3的EPON系列标准：
ITU-T GPON标准系列已经从GPON、XG-PON1发展到NG-PON2，当前NG-PON2的标准体系已明确采用TWDM-PON系统架构，单波速率10G，通过4波或8波实现总系统容量40G或80G。同时，ITU-T从2014年12月开始单波25G的相关技术讨论，预计后续也会着手相应的标准立项事宜。
IEEE 802.3系列于2004年和2009年发布了EPON及10G-EPON标准。2015年底，IEEE802.3ca （100G EPON标准）也已正式立项，发布了25G、50G及100G的目标速率等级。在100G EPON系统中，作为家庭接入用户，单波25G PON可以作为主流技术；对于政企用户，由于带宽需求更大，可以在单波长25G基础上，通过波长叠加，实现2×25G或4×25G更高带宽。
不论ITU-T，还是IEEE, 单波25G已经成为光接入一个重要节点速率，单波25G的实现成为100G PON关键技术。
单波高速PON技术是当前标准选择关键
在光接入领域，运营商的主要诉求是在带宽升级的同时，还能重用既有的光纤网络（ODN），由于ODN（光分配网络）链路涉及基础设施施工，难度大、成本高，占据整个PON网络部署的大部分成本。因此，运营商在下一代PON网络升级时，对于不改动ODN链路都有强烈的诉求。当前ODN链路一般需要支持最少20公里光纤、1:32分光器，因此，单波高速PON的主要挑战将集中在色散、功率预算以及速率选择方面。
色散难题：在单波10G及以下速率中，色散不是PON网络面临的主要问题。而单波速率达到或超过25G时，NRZ调制格式的色散容限无法满足传纤20公里要求。有两种方法可以解决此问题，一是采用零色散的O波段，但此波段已被EPON和GPON占用，在PON网络多代共存场景下，难以采用。二是采用电色散补偿或高色散容限的调制格式。
功率预算紧张：PON网络是一个点到多点系统架构。由于ODN链路中分光器会引入较大的额外插损，功率预算是PON网络面临的较大挑战。一般通过增大发送光功率和提高接收灵敏度的方法实现。如果信号速率由10G提升到25G, 接收机的接收灵敏度会有4dB的下降，如果没有补偿措施，会带来系统链路功率预算下降。
速率选择：对于单波40G来说，虽然单波数据率提高，带来的代价是需要更加复杂的高阶调制或者更加复杂的DSP算法，且会面临更加紧张的功率预算。而与之相映的是，当前业界25G的光电器件都已经趋于成熟，且无需复杂的DSP算法实现高功率预算需求。
华为100G PON样机助力行业标准研究
华为光接入创新实验室在40G TWDM-PON基础上提出了创新的调制解调及色散补偿技术，有效克服单波25Gbps传输中面临的色散代价、非线性效应等技术挑战，将单波速率从10G提升到25G。
华为100G PON样机采用模块化样机方案，开发出了业界首个25G OLT和ONU光模块。同时针对PON系统低成本、点对多点特性需求，整个样机系统无复杂DSP，同时采用多种措施实现ONU低成本。整个样机系统上下行功率预算大于33dB，兼容现有的ODN网络。
样机下行工作在C-band，单波速率25.78125Gb/s。样机上行工作在O-band，单波速率10.3125Gb/s。样机可通过Pay-As-You-Grow方式，叠加OLT光模块实现多波长叠加，实现下行100G, 上行40G传输。100G PON样机在开启FEC的条件下通过丢包验证，在0~30公里距离、1:64分支比，完成长时间无丢包测试。
华为从100G EPON标准立项之初就积极参与其中，已提交二十余篇文稿，是标准文稿的主要贡献者之一，并承接了802.3ca执行秘书（execute secretary）职位。本次华为100G PON样机验证了全业务场景下的各项表现，同时在ODN重用、PON系统共存等方面表现良好，对100G PON标准化有重要参考作用。
华为在光接入持续创新，不断领先，在100G PON的技术突破，将为运营商构建未来超带宽光纤接入平台，为以后的超大数据时代奠定坚实基础。
PON系统国际标准主要包括ITU-T/FSAN GPON系列及IEEE 802.3的EPON系列标准：
ITU-T GPON标准系列已经从GPON、XG-PON1发展到NG-PON2，当前NG-PON2的标准体系已明确采用TWDM-PON系统架构，单波速率10G，通过4波或8波实现总系统容量40G或80G。同时，ITU-T从2014年12月开始单波25G的相关技术讨论，预计后续也会着手相应的标准立项事宜。
IEEE 802.3系列于2004年和2009年发布了EPON及10G-EPON标准。2015年底，IEEE802.3ca （100G EPON标准）也已正式立项，发布了25G、50G及100G的目标速率等级。在100G EPON系统中，作为家庭接入用户，单波25G PON可以作为主流技术；对于政企用户，由于带宽需求更大，可以在单波长25G基础上，通过波长叠加，实现2×25G或4×25G更高带宽。
不论ITU-T，还是IEEE, 单波25G已经成为光接入一个重要节点速率，单波25G的实现成为100G PON关键技术。
单波高速PON技术是当前标准选择关键
在光接入领域，运营商的主要诉求是在带宽升级的同时，还能重用既有的光纤网络（ODN），由于ODN（光分配网络）链路涉及基础设施施工，难度大、成本高，占据整个PON网络部署的大部分成本。因此，运营商在下一代PON网络升级时，对于不改动ODN链路都有强烈的诉求。当前ODN链路一般需要支持最少20公里光纤、1:32分光器，因此，单波高速PON的主要挑战将集中在色散、功率预算以及速率选择方面。
色散难题：在单波10G及以下速率中，色散不是PON网络面临的主要问题。而单波速率达到或超过25G时，NRZ调制格式的色散容限无法满足传纤20公里要求。有两种方法可以解决此问题，一是采用零色散的O波段，但此波段已被EPON和GPON占用，在PON网络多代共存场景下，难以采用。二是采用电色散补偿或高色散容限的调制格式。
功率预算紧张：PON网络是一个点到多点系统架构。由于ODN链路中分光器会引入较大的额外插损，功率预算是PON网络面临的较大挑战。一般通过增大发送光功率和提高接收灵敏度的方法实现。如果信号速率由10G提升到25G, 接收机的接收灵敏度会有4dB的下降，如果没有补偿措施，会带来系统链路功率预算下降。
速率选择：对于单波40G来说，虽然单波数据率提高，带来的代价是需要更加复杂的高阶调制或者更加复杂的DSP算法，且会面临更加紧张的功率预算。而与之相映的是，当前业界25G的光电器件都已经趋于成熟，且无需复杂的DSP算法实现高功率预算需求。
华为100G PON样机助力行业标准研究
华为光接入创新实验室在40G TWDM-PON基础上提出了创新的调制解调及色散补偿技术，有效克服单波25Gbps传输中面临的色散代价、非线性效应等技术挑战，将单波速率从10G提升到25G。
华为100G PON样机采用模块化样机方案，开发出了业界首个25G OLT和ONU光模块。同时针对PON系统低成本、点对多点特性需求，整个样机系统无复杂DSP，同时采用多种措施实现ONU低成本。整个样机系统上下行功率预算大于33dB，兼容现有的ODN网络。
样机下行工作在C-band，单波速率25.78125Gb/s。样机上行工作在O-band，单波速率10.3125Gb/s。样机可通过Pay-As-You-Grow方式，叠加OLT光模块实现多波长叠加，实现下行100G, 上行40G传输。100G PON样机在开启FEC的条件下通过丢包验证，在0~30公里距离、1:64分支比，完成长时间无丢包测试。
华为从100G EPON标准立项之初就积极参与其中，已提交二十余篇文稿，是标准文稿的主要贡献者之一，并承接了802.3ca执行秘书（execute secretary）职位。本次华为100G PON样机验证了全业务场景下的各项表现，同时在ODN重用、PON系统共存等方面表现良好，对100G PON标准化有重要参考作用。
华为在光接入持续创新，不断领先，在100G PON的技术突破，将为运营商构建未来超带宽光纤接入平台，为以后的超大数据时代奠定坚实基础。
