下一代PON技術(shù)演進(jìn)與發(fā)展趨勢(shì)分析

王飛 代建壯

【摘要】 傳統(tǒng)的接入網(wǎng)將逐步向光纖接入演進(jìn)，光進(jìn)銅退的趨勢(shì)不可避免，F(xiàn)TTH將成為未來(lái)寬帶接入的發(fā)展方向。因此，本文主要分析了下一代PON技術(shù)演進(jìn)與發(fā)展趨勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】 PON 演進(jìn) 趨勢(shì)

引言：

下一代無(wú)線接入網(wǎng)的世界將會(huì)是一個(gè)多種異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)共存的狀態(tài)，這一點(diǎn)是毋庸置疑的，因?yàn)樵谝粋€(gè)大的操作環(huán)境中，擁有不同覆蓋范圍，不同接入點(diǎn)以及不同小區(qū)使用特性的接人技術(shù)是很必要的。

一、下一代PON技術(shù)演進(jìn)

1.1 無(wú)線接入技術(shù)的演進(jìn)

一個(gè)演進(jìn)方向是移動(dòng)蜂窩通信系統(tǒng)，從2G（第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)）到3G和4G，或者說(shuō)是LTE-A（長(zhǎng)期演進(jìn)系統(tǒng)）。3G和4G技術(shù)是3GPP標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)的重點(diǎn)研究對(duì)象。同樣的，在IEEE中也有很多關(guān)于WLAN（無(wú)線局域網(wǎng)），WMAN（無(wú)線城域網(wǎng)），無(wú)線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)等寬帶通信系統(tǒng)。這個(gè)演進(jìn)是由最開(kāi)始的RATs（無(wú)線接入技術(shù)）的發(fā)展結(jié)果，是我們從TOMA/TDMA（頻分/時(shí)分多址技術(shù)），以及WCDMA（寬帶碼分多址移動(dòng)通信系統(tǒng)）到OFDMA（正交頻分多址接入技術(shù)）。這個(gè)演進(jìn)方向最初始的目標(biāo)是提高資源利用率（包括頻譜和其他無(wú)線資源）。

1.2 縮小小區(qū)范圍

第二個(gè)演進(jìn)的方向是不斷地縮小部署小區(qū)的范圍。這個(gè)演進(jìn)方向的目的在于提高所部屬資源的容量，以及資源利用率。因此，小區(qū)的范圍大小從宏蜂窩到最現(xiàn)代的小蜂窩，和宏蜂窩相比有較低的成本，能夠顯著地提升網(wǎng)絡(luò)性能。

1.3 符合無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施

第三個(gè)演進(jìn)方向大概出現(xiàn)在十年之前，它的目的在于對(duì)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行聯(lián)合的操作與利用，就RATs而言，它主要包括無(wú)線接入結(jié)構(gòu)。這個(gè)方向引進(jìn)了聯(lián)合無(wú)線架構(gòu)的概念。這個(gè)方向一個(gè)很重要的部分是蜂窩通信系統(tǒng)和無(wú)線局域網(wǎng)的互聯(lián)互通。這個(gè)演進(jìn)方向最初的目標(biāo)是提升應(yīng)用程式布建，例如，某個(gè)應(yīng)用可以由最合適的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)提供。

1.4 異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的部署

第四個(gè)演進(jìn)方向就是異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，最初的目標(biāo)在于提升成本效率。和復(fù)合無(wú)線模式不同的是，復(fù)合無(wú)線模式包括不同的RATs，但一個(gè)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)是基于一個(gè)蜂窩標(biāo)準(zhǔn)，即在這種條件下，4G/LTE-A，盡管是在特定的條件下，尤其是運(yùn)營(yíng)商對(duì)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)管理必須要遵從IEEE的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)3GPP，一個(gè)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)可能包括不同類型的架構(gòu)元素（基站），例如，宏基站、小型基站、微型基站、以及微微基站。在一個(gè)工作網(wǎng)絡(luò)中包括這些類型架構(gòu)的混合是很必要的。像微型基站這樣低功率的基站可被用于增強(qiáng)覆蓋范圍。因此我們期望所有類型的設(shè)備都能夠被適當(dāng)?shù)毓芾怼．悩?gòu)網(wǎng)絡(luò)提供多種選擇（比如說(shuō)不同的接入點(diǎn)、不同的頻譜分配、不同的傳輸功率）來(lái)滿足日益增長(zhǎng)的需求。這個(gè)方向是能夠有效提高資源利用率，降低資源部署的成本。

1.5 靈活的頻譜管理

第五個(gè)演進(jìn)方向是靈活的頻譜管理，目的在于提高資源利用率。根據(jù)要求，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商可以靈活地分配給不同的RATs不同的頻譜資源，值得注意的是關(guān)于這種靈活性的幾個(gè)主要的元素，如頻譜重整，另一個(gè)比較重要的元素是機(jī)會(huì)式頻譜接入，也就是說(shuō)當(dāng)某一用戶閑置某頻譜資源時(shí)，可以允許次級(jí)用戶在特定的時(shí)間特定的地點(diǎn)進(jìn)行接入。

1.6 利用云接入和移動(dòng)云概念

第六個(gè)方向是近幾年剛被提出的概念，利用云接入和移動(dòng)云的概念能進(jìn)一步地提升成本利用率。這個(gè)方向更加關(guān)注云的概念。基本原理是如果無(wú)線網(wǎng)絡(luò)是基于云平臺(tái)的，那么對(duì)物力資源所有者來(lái)講將會(huì)節(jié)約很大的成本，而這主要是通過(guò)共同的存儲(chǔ)以及計(jì)算資源來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，對(duì)于云無(wú)線接入網(wǎng)的概念來(lái)說(shuō)，在未來(lái)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，云的概念已經(jīng)得以普及，如移動(dòng)云的概念有著能源節(jié)約的優(yōu)勢(shì)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)和用戶來(lái)說(shuō)都是獲利的。

1.7 智能接入

面向第五代移動(dòng)通信的智能接入.可以解決異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)和云無(wú)線接入網(wǎng)的復(fù)雜性問(wèn)題，并且能給其他的概念提供有效的解決方案。因此智能接入對(duì)云無(wú)線接入網(wǎng)及其相關(guān)的配置來(lái)說(shuō)是十分必要的一個(gè)解決方案。首先它能夠解決小區(qū)部署和資源分配問(wèn)題；其次需要激活適當(dāng)?shù)能浖δ軄?lái)處理特定的情況；第三，它能夠基于物理基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)分配功能元件；第四，它能夠在特定的物理元件和傳感器之間建立最佳的連接。

二、下一代PON技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

2.1 10G-PON技術(shù)

在近中期提出的10G-PON技術(shù)中，10G-EPON和10G-GPON是兩個(gè)公認(rèn)的主流技術(shù)。它們不僅滿足FTTH（光纖到戶）所要求的100M～300M的帶寬要求，同時(shí)也解決了FTTB/C （光纖到大樓/用戶）50M～100M的帶寬需求。

10G-EPON是通信業(yè)界非常看好的下一代光接人技術(shù)，具有較高的代表性以及較好的應(yīng)用前景。建立在以太網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)之上的10G-EPON技術(shù)具有兩個(gè)重要的特點(diǎn)：首先是達(dá)到了10Gbit/s的上下行帶寬，增大了802，3ah EPON的帶寬標(biāo)準(zhǔn)；其次10G-EPON能夠平滑過(guò)渡，它可以與1G-EPON的ONU （OpticalNetwork Unit，光網(wǎng)絡(luò)單元）兼容，在一個(gè)ODN之下共存，這樣以來(lái)對(duì)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)可以減少建設(shè)投資成本。目前有多家供應(yīng)商可以提供10G-EPON所需的OLT/ONU ASIC芯片，例如：高通、美國(guó)博通公司等；多家10G-EPON光模塊，如：新飛通、海信等公司己可大批量生產(chǎn)供應(yīng)。運(yùn)營(yíng)商對(duì)設(shè)備及芯片的互通性測(cè)試工作也己完成。江蘇南京己對(duì)全ASIC化的10G-EPON進(jìn)行測(cè)試，測(cè)得數(shù)以萬(wàn)計(jì)的商用網(wǎng)可以成功且穩(wěn)定的運(yùn)行一年之久。綜上可以看出，10G-EPON已經(jīng)相當(dāng)成熟，完全可以滿足商用要求。10G-EPON之后的演變方向主要有三種：第一種是引用多波長(zhǎng)技術(shù)；如TWDM-PON，它是基于多波長(zhǎng)10G-EPON的，通過(guò)光電層的有效結(jié)合，從而達(dá)到帶寬匯聚的目的；第二種是在1EEE 802，3ba的標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)之上，通過(guò)引入成本較低性價(jià)比較高的新型調(diào)制技術(shù)；第三種是用純WDM-PON；以上三種技術(shù)方案都具有40-100Gbit/s的帶寬能力，但是目前在業(yè)界尚處于論證階段。

2.2 后10G-PON技術(shù)

目前，運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備商及眾多國(guó)內(nèi)外的研究機(jī)構(gòu)在對(duì)后10G-PON時(shí)代的研宄工作中做了很多探索和創(chuàng)新，相繼提出了大量的技術(shù)方案。就目前來(lái)看，主流的研究有WDM-PON、TWDM-PON和OFDM-PON等。除了這些之外，40/100Gbit/s相干PON、對(duì)等結(jié)構(gòu)PON和CDM-PON等相關(guān)技術(shù)也漸漸興起，針對(duì)這些技術(shù)也開(kāi)展了大量的研宄工作。

2.3 下一代光與無(wú)線融合接入網(wǎng)

光與無(wú)線異構(gòu)融合接入網(wǎng)主要由位于前端的光接入網(wǎng)以及位于后端的無(wú)線接入網(wǎng)所組成。目前有許多關(guān)于光與無(wú)線技術(shù)的研究，不同的光與無(wú)線融合技術(shù)也在一定范鬧得到了部署。光與無(wú)線接入網(wǎng)融合的典型方式主要有FMC（FixedMobile Convergence，固定移動(dòng)融合）、RoF （RadioonFiber，光載無(wú)線電）、FSO （Free-space Optical，自由空間光通信）、HOW （Hybrid Optical Wireless，混合光無(wú)線）等。

三、結(jié)語(yǔ)

總之，下一代PON技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)將是有線與無(wú)線共存，將會(huì)是一個(gè)固定與移動(dòng)共存，無(wú)線與有線互補(bǔ)、異構(gòu)融合、多元化的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。