联讯仪器:10G PON测试方案技术现状及发展

光纤在线编辑部  2022-01-14 17:24:30  文章来源:本站消息  版权所有,未经许可严禁转载.

导读:在即将迅速增长的接入网10G PON市场中,联讯仪器及时推出了完全国产化的PON测试解决方案:针对ONU光模块测试有10GHz采样示波器;针对OLT光模块测试的多通道10G突发误码仪。本文主要从10G PON光模块市场、测试需求、测试方案三个方面进行介绍。

1/14/2022,光纤在线讯,5G建设2021年放缓是一个不争的现实,但是宽带接入市场却展现了可喜的增长,宽带接入网以无源光网络(PON:Passive Optical Network) 技术进行组网,不仅可以提供优质的用户体验,同时能降低企业运营成本,提高经济效益。

     在即将迅速增长的接入网10G PON市场中,联讯仪器及时推出了完全国产化的PON测试解决方案:针对ONU光模块测试有10GHz采样示波器;针对OLT光模块测试的多通道10G突发误码仪。本文主要从10G PON光模块市场、测试需求、测试方案三个方面进行介绍。

PON市场状况

     2021年3月,工信部发布《“双千兆”网络协同发展行动计划》,要求到2021年底,千兆光纤网络具备覆盖2亿户家庭的能力,万兆无源光网络(10G-PON)及以上端口规模超过500万个,千兆宽带用户突破1000万户。国务院最新发布的《“十四五”数字经济发展规划》,则提供了更加宏远的目标。按照规划,千兆宽带用户数要从2020年的640万增至2025年的6000万,增长规模按近8.3倍。三大运营商的表现已经持续超出预期。截止2021年11月底,100Mbps及以上接入速率的固定互联网宽带接入用户达4.96亿户,占总用户数的92.6%,占比较上年末提升2.7个百分点;1000Mbps及以上接入速率的固定互联网宽带接入用户达3386万户,比上年末净增2746万户。也就是说,三大运营商用不到1年时间完成了工信部三年的目标。这为国家《“十四五”数字经济发展规划》的落实创造了良好的条件。

     LightCounting 2021年最新的数据表明,2021年10G PON出货量同比增长135%,未来5年继续保持平均47%的增速。Dell'Oro的宽带接入和家庭网络业务VP Jeff Heynen表示,随着运营商进一步拓展千兆宽带业务,向10G PON升级已经是大势所趋,亚太运营商如今引领全球接入网向10G速率升级。Omdia的数据也揭示,未来五年,亚洲的PON设备市场将以17%的CAGR保持增长,预计到2025年达到34亿美元。该公司的分析师Jaimie Lenderman表示,固网移动网的融合趋势非常明显,他们对亚太地区PON设备市场的成长预测非常有信心。

PON网络的光模块

     PON网络由光线路终端OLT(Optical Line Terminal),光网络单元ONU(Optical Network Unit),光分配网络ODN(Optical Distribution Network)3部分组成。随着互联网接入、4K IPTV 视频、智能家居业务、中小企业专线、IMS语音、移动回传等越来越多业务承载在PON 网络上,对带宽的需求和管理的精细化程度不断提高。

     实际上PON应用的测试对象主要分为两种:1)客户端的ONU(ONU分为:ONU光收发模块和BOSAs on Board的光猫设备);2)局端的OLT光模块。 OLT和ONU作为PON网络的核心部件,根据LightCounting最新预测数据表明:

• GPON/EPON ONU光猫的通常采用低成本BOSAs on Board方案取代ONU光收发模块,但是随着速率的升级,2020年开始,ONU模块数量和销售收入都相对BOSAs on Board的呈现明显的增长趋势,其主要原因是随着PON网络向10G速率提升,BOSAs on Board技术相对比较适合GPON和XGPON应用,而对于10G XGSPON应用,还是ONU光收发模块更为成熟。
• OLT光收发模块,因为作为局端模块,出货量占比不大,但销售收入占比却从2021年开始超过50%。其主要原因是PON系统采用单个局端OLT光模块接收多个ONU突发信号,技术门槛和实现难度更高。

PON网络ONU测试

     ONU模块测试和普通10G及以下速率光收发模块基本相同。速率比较低的GPON/EPON以及非对称的XGPON,ONU 主要还是1G和2.5G速率,多采用BOSAs on Board的光猫方案,随着速率提升,XGS-PON 的ONU主要是以光模块为主,且其数量和产值会逐步提升。目前在ONU端,其主要测试瓶颈是光眼图测试。联讯仪器2018年研制成功10GHz宽带光采样示波器(DCA4201),其性能已经取得了国外顶级用户的认可。针对PON ONU光猫测试,联讯仪器的测试方案如下:



     联讯仪器光采样示波器DCA4201基于等时采样及重构眼图技术,从而实现更高精度且更优成本的高速光电数字信号的测量。此技术也是业界公认的,用以验证光收发信机是否符合通信标准的标准方法。DCA4201 专为大规模制造测试应用而设计,拥有堪比业界标准的光采样示波器的测量精度。通过不同的滤波器选件配置,可以同时支持10G及以下4个速率光眼图测试。并且DCA4201还具备快速眼图调整测试模式,在此模式下,消光比及平均功率可保持1Hz的刷新速率,从而极大提高了测试效率,降低了测试成本。和传统的主机加模块化搭建的采样示波器不同,DCA4201 是外形小巧,完全集成化的一体设计方案。其本底噪声可低至 5μW,确保了其具有低噪声、高灵敏度。其经过校准的参考接收机(符合行业容差标准),能够支持极高的动态测量范围。DCA4201 可对 750nm 到1650nm 波长的多模和单模信号进行测试。为了保持和行业标准光采样示波器测试结果一致,DCA4201具备消光比修正因子,暗电流自校准等算法。从而使其测试结果和行业标准一致性非常高。CR4201 10G以下速率自适应时钟恢复模块,联讯仪器国产化测试仪表可以完全满足10G及以下速率ONU的眼图测试的大批量生产测试需求。



PON网络OLT光模块的测试

     和常规光通信收发模块工作在连续模式不同,PON应用的OLT在接收端工作在突发模式,这就需要误码仪能够支持突发模式(产生PON网络标准需要的突发脉冲序列),同时为了能够模拟多个ONU发送的不同功率的突发信号下OLT接收机的突发灵敏度,通常需要多通道的突发误码仪;而且同时能提供与数据通道同步的低速控制信号通道(ONU激光器使能控制信号和接收机Reset控制信号)。

     联讯仪器于2019年率先推出了国产化10G突发误码仪产品rBT1250,适应中国用户对批量生产成本的要求,目前已经全面用于国内OLT模块知名厂家10G及10G以下速率突发灵敏度测试。基于rBT1250多通道突发误码仪,OLT光模块突发灵敏度测试方案更加简单和高效,如下图所示:




     OLT光模块一定要在突发模式下才能真正验证模块性能,目前有一些用户研发用突发误码仪测试验证。但生产为了降低成本,仍采用连续模式误码仪测试OLT模块。这是存在巨大风险的,因为有些关键器件差异或者劣化,会导致连续模式根本无法发现突发模式下才能暴漏的潜在问题,存在巨大的返工风险和损失。如下图所示的实际案例,某批次OLT模块过载功率在最终用户OLT系统上不达标,该模块在连续模式下验证和原先批次没有任何差异,但在rBT1250突发模式下也发现了过载功率异常。采用实时示波器监控OLT模块突发接收电信号波形,发现过在载功率附近,前导码(Preamble)已经发生畸变,rBT1250和实际OLT设备一样,是从前导码中提取时钟,畸变信号导致rBT1250突发误码仪提取时钟不准确,从而影响后续过载功率的误码率结果。最终,我们通过调节rBT1250的提取时钟的位置,帮助用户排查出异常模块恢复了生产。而这个问题最终溯源是该批次OLT模块内的TIA芯片存在缺陷。



     目前也有一些用户采用OLT设备进行测试突发测试,但是不同厂家的OLT设备时序不一样,其结果是大批量生产的OLT模块需要在不同厂家OLT设备进行验证,这也造成了生产成本的提高。联讯仪器rBT1250是一台通用的测试仪表,它可以模拟不同的设备突发时序,这极大地方便了大批量生产的OLT模块测试的灵活性。

未来发展

     PON网络目前面临的是向10G速率的XG-PON和XGS-PON部署和实施的爆发期。与此同时,在下一代接入网标准上,以华为为首的中国厂商支持50G PON,而诺基亚公司更倾向于25G PON。相比现在已经获得部署的10G速率的XGS-PON,25G PON可以与之共存,共用现有的光纤资源,这一点对于运营商客户非常有吸引力。不过也有北美厂商看好50G PON,接入设备提供商Adtran的CTO Ronan Kelly就认为50G PON成本是更有优势。而且他认为,没有ITU的标准支持会是25G PON厂商的一个大挑战。这一次的25G PON和50G PON的标准之争,不仅超出了通常的标准化进程,而且还与最近的地缘政治相关。市场研究公司650 Group警告称:“世界将分裂为两个采购阵营:中国和西方。” 

     下一代PON网络测试目前还没有非常合适的方案,联讯仪器作为国内光电测试领域的排头兵,已经开始提前布局,和国内外最顶尖用户一起,针对25G PON 突发误码仪及50G PON采样示波器方面,集中精力力求突破。高端测试仪表和设备,技术门槛很高,研发周期、用户接受和认可的时间都非常长,也正是这个原因,这个细分领域长期以来就是国外巨头测试公司垄断的市场。虽然中国在高端测试测量领域需求达到全球1/3,但国内相关测试测量公司远远落后于国际一流企业。联讯仪器从成立开始,就秉持敢为天下先的精神来践行我们每个人心中的“中国梦”,以“第一”为己任—洞悉测试测量之道,真正实现“中国创造”。联讯仪器会继续不忘初心,不断推出适合中国及产业需求的国产化高端光电测试解决方案。

关于联讯仪器
    苏州联讯仪器有限公司成立于2017年3月,是一家主要从事光通信测试仪器和半导体测试仪器的研发、生产、销售及服务的企业,专业为客户提供高质量、高技术的测试仪器及其整体解决方案。产品主要应用于数据中心、接入网、5G承载网、物联网核心光电芯片、器件、模块测试测量等领域。可以提供的设备包括高速通信测试仪器(光采样示波器、高速误码仪和流量分析仪)、激光器芯片测试设备(激光器芯片测试机,激光器晶圆测试机)和半导体芯片测试设备(高精度数字源表,半导体芯片测试机)等,实现了对光电测试细分领域产品线全产业链覆盖,并填补了国内高端测试装备的诸多空白。
       科技创新是联讯仪器的立足之本。公司以“不断填补中国高端光电测试仪表和设备空白, 打破国际垄断”为使命,经过持续的自主研发和独立创新,逐步成为国内专业的覆盖光通信芯片→器件→模块→设备光通信测试全产业链的综合供应商,赢得了百余家国内外知名客户的认可,已成为国内在该领域国产替代的主力。公司先后获评国家创新人才推进计划科技创新创业人才企业、中国潜在独角兽企业、江苏省专精特新小巨人企业、江苏省“双创计划”等诸多资质荣誉。2022伊始,联讯荣膺“融资中国2021年度中国最具成长性企业TOP30”,继续领跑光通信测试。

作者:联讯仪器  胡海洋



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