أحدث تقدم في تقنية 50G PON (الشبكة البصرية السلبية) في عام 2021

 

في 23 أبريل 2021 ، كان المعيار الدولي لـ 50G PON هو offتم اعتماده رسميًا في الاجتماع العام لمجموعة البحث الخامسة عشرة للاتحاد الدولي للاتصالات (ITU-T SG15) ، مما يشير إلى أن 15G PON قد أكمل توحيد الوظائف الأساسية. 50G TDM PON هو الجيل الجديد من تقنية PON بعد 50G PON. من المتوقع أن يتم استخدام 10G PON تجاريًا في عام 50.

تاريخ تقنية PON (الشبكة البصرية السلبية)

 

10G PON مقسم إلى 10G Ethernet PON (EPON) و 10 Gigabit PON (GPON). في عام 2006 ، بدأ معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE) 802.3av في دراسة وصياغة معيار 10G EPON. في سبتمبر 2009 ، IEEE 802.3av offتم إصداره رسميًا بمعيار 10G EPON. منذ عام 2008 ، بدأت معايير الاتحاد الدولي للاتصالات السلكية واللاسلكية (ITU-T) في وضع معايير لتقنيات الجيل التالي من GPON ، وهي NG-PON1 و NG-PON2. يشير NG-PON1 عادةً إلى XG-PON1 (ITU-T G.987) ، بمعدلات للوصلة الهابطة والوصلة الصاعدة تبلغ 10 جيجابت / ثانية و 2.5 جيجابت / ثانية ، على التوالي. قبل أن يتوفر NG-PON2 (ITU-T G.989) تجاريًا ، صاغ قطاع تقييس الاتصالات معيار XGS-PON لـ 10G GPON المتماثل (ITU-T G.9807.1) وفقًا لطلب السوق على الوصلة الهابطة المتماثلة والوصلة الصاعدة 10 جيجابايت / s وخطة تطور تكنولوجيا PON ، تمت مراجعة المعيار والموافقة عليه من قبل قطاع تقييس الاتصالات في يونيو 2016.

ينعكس تطور التكنولوجيا بعد 10G PON بشكل أساسي في ترقية التصنيف ، والتي يمكن تحقيقها من خلال دعم معدلات 25G / 50G أو أعلى بطول موجة واحد ، أو 40G / 80G / 100G مع تكديس متعدد الأطوال الموجية. تتبنى NG-PON2 مخطط تكنولوجيا تقسيم الوقت وتقسيم الطول الموجي (TWDM) ، والذي يدعم 4 × 10 جيجابت / ثانية أو أكثر من الأطوال الموجية المكدسة بـ WDM. ومع ذلك ، لم يكن معيار NG-PON2 مدعومًا من قبل معظم المشغلين بعد تطويره ، وبالإضافة إلى ذلك ، لم يتم تخفيض الأجهزة البصرية ذات الأطوال الموجية المتعددة القابلة للتعديل إلى التكلفة المتاحة تجاريًا.

 

في الوقت الحاضر ، نضجت سلسلة صناعة 10G PON ، بشكل رئيسي في الرقائق والمعايير والوحدات البصرية: من حيث الرقائق ، كانت رقائق SOC المتماثلة / غير المتماثلة 10G EPON و 10G GPON ASIC ؛ الشركات المصنعة للمعدات ذات 8 منافذ و 16 منفذًا 0G GPON و 10G EPON مع إمكانية الشحن على نطاق واسع. فيما يتعلق بالمعايير ، بدأ 10G GPON غير المتماثل 10G / 2.5G في الاتحاد الدولي للاتصالات في عام 2012 ؛ 10G GPON 10G / 10G 2016 المتماثل والتجميد القياسي في عام 2017. IEEE المتماثل / غير المتماثل 10G EPON 10G / 10G أو 10G / 1G بدأ تسويقه في عام 2012. فيما يتعلق بالوحدات البصرية ، 10G EPON المتماثل وغير المتماثل PR / PRX30 هو السائد الذي يتم شحنها المنتج وتم تسويقه على نطاق واسع ؛ يمكن شحن 10G GPON المتماثل وغير المتماثل N1 / N2a / N2 و Combo Class B + / C + على نطاق واسع.

بالإضافة إلى ذلك ، من المفهوم أن 50G TDM PON و 10 جرام بون تستخدم ترقيات تطور التعايش تقنية التعايش بتقسيم الطول الموجي. لا تؤثر قدرة جيلين من أنظمة PON على بعضهما البعض. وهو يدعم الترقية السلسة عن طريق استبدال ONU. يمكن تقسيم طرق التنفيذ إلى مخططين: النمط المزدوج MPM (مكون دمج الموجة المدمج) والجمع الموجي الخارجي. 

 

التقنيات الأساسية لـ 50G PON

 

سوف يتطور الجيل التالي 50G PON بشكل أساسي في اتجاهين: تحسين معدل الطول الموجي الأحادي أو زيادة المعدل الإجمالي من خلال مضاعفة الطول الموجي المتعدد. إجماع الصناعة هو أن عرض النطاق الترددي لشبكة الوصول البصري من الجيل التالي سيتم زيادته إلى 50 جيجابت في الثانية. أصبحت كيفية تحقيق ترقية النطاق الترددي ببساطة وكفاءة موضوعًا ساخنًا في أبحاث PON.

اختيار الطول الموجي

حاليًا ، يمكن لـ 50G PON فقط استخدام جزء صغير من الأطوال الموجية في النطاق O ، وهي ليست كافية. قرر قطاع تقييس الاتصالات بشأن بعض الأطوال الموجية وما زال يناقش الأطوال الموجية الأخرى.

خط الترميز

نظر قطاع تقييس الاتصالات في عدد من مخططات تشفير الخط لـ 50G PON ، بما في ذلك PAM-4 والتشكيل الثنائي وشفرة NRZ. على عكس غبون سفب، قرر 50G PON في النهاية اعتماد رمز NRZ الذي يتمتع بأعلى أداء لاستقبال الإشارة ، لأن نظام PON يتطلب ميزانية طاقة بصرية عالية جدًا.

معدل خط

لقد أوضح قطاع تقييس الاتصالات متطلبات معدل 50G PON ، ويدعم مزيجًا من المعدلات المتماثلة وغير المتماثلة ، مع معدل تنازلي واحد وأربعة معدلات أولية متاحة.

FEC

تؤدي الزيادة في معدل الخط البالغ 50 جم PON إلى تقليل حساسية المستقبِل. لإعادة استخدام موارد ODN الكبيرة ، يجب تحسين أداء جهاز الاستقبال. لتقليل متطلبات المواصفات للمكونات البصرية ، يستخدم 50G PON مخطط LDPC لـ FEC.

تقارب ناقل الحركة المشترك 

ينفذ 50G PON زمن انتقال منخفض بشكل أساسي من خلال DAW و CO-DBA وتقصير الفاصل الزمني لتخصيص النطاق الترددي.

منصة DAW: يمكن أن يكون DAW طولًا موجيًا تم تحديده حديثًا لـ 50G PON أو واحدًا تم نشره لنظام PON يسبق 50G PON. يمكن أن يكون طول موجة المنبع المستقل أو زوج من الأطوال الموجية المنبع والمصب. تتجنب تقنية DAW فتح نافذة هادئة على طول الموجة المنبع ، وبالتالي القضاء على التأخير الناجم عن النافذة الهادئة.
المشارك في إدارة الأعمال: يتعرف OLT على متطلبات نقل الخدمة الأولية الخاصة بـ ONU من خلال معدات المنبع ، ثم يخصص النطاق الترددي إلى ONU مقدمًا. تعمل هذه الآلية على تقليل الوقت الذي يتم فيه تخزين بيانات الخدمة مؤقتًا في ONU قدر الإمكان.
تقصير الفاصل الزمني لتخصيص النطاق الترددي: يتم خفض الفاصل الزمني بين تخصيصات النطاق الترددي لوحدة ONU ، مما يقلل من وقت ذاكرة التخزين المؤقت لبيانات الخدمة في وحدة التشغيل ONU. يدعم كل T-CONT 16 إطارًا متتابعًا بحد أقصى في فترة 125 دولارًا أمريكيًا.

مكونات PHY

تشتمل مكونات PHY لـ 50G PON بشكل أساسي على الأجهزة الإلكترونية الضوئية الرئيسية مثل وحدات الإرسال الضوئية ووحدات الاستقبال البصرية وبرامج تشغيل أجهزة الليزر (LDDs) و TIAs في وضع الاندفاع وشرائح استعادة بيانات الساعة (CDR). يمكن لـ OLT استخدام EML أو مكونات SOA-EML المدمجة كوحدة إرسال ، و APD أو مكونات SOA-PIN المدمجة كوحدة استقبال. يختلف ONU عن OLT في أن برنامج التشغيل ONU يحتاج إلى دعم وظيفة الاندفاع وأن مستقبل ONU لا يتطلب ميزة CDR لوضع الاندفاع. تُظهر التجارب والمحاكاة في الصناعة أنه باستخدام جهاز إرسال 50G EML وجهاز استقبال APD ، يمكن لـ 50G PON الوصول إلى معدل طول موجي واحد يبلغ 50 جيجابت في الثانية.

 

هناك ثلاث طرق للتعايش 50G PON و PON التقليدي ، وهي:

• 50جي بونيتعايش مع XG (S)

• 50جي بونيتعايش مع 10 جرام EPON

• 50G/ 10G / 1جي بون ثلاثة أجيال التعايش

 

بالنسبة لسيناريو تطبيق 50G PON ، تتم إضافة 5G Mobile prequel بشكل أساسي. في الوقت نفسه ، يضيف أيضًا متطلبات تأخير لخدمات الواقع الافتراضي. تعتمد خطوط الوصلة الصاعدة والهابطة لـ 50G PON ترميز NRZ ، مع الأخذ في الاعتبار بشكل أساسي الحاجة إلى دعم ميزانية الطاقة الضوئية 32 ديسيبل والحساسية العالية.

من حيث الطول الموجي:

 

وحدات الإرسال والاستقبال الضوئية لـ 50G PON

 

وحدة PON هي وحدة بصرية عالية الأداء مستخدمة في نظام PON ، والتي تستخدم أطوال موجية مختلفة لإرسال واستقبال الإشارات بين OLT (طرف الخط البصري) و ONT (محطة الشبكة الضوئية).

بروتوكولات الإرسال للوحدة الضوئية PON هي APON (ATM PON) و BPON (الشبكة الضوئية السلبية ذات النطاق العريض) و EPON و GPON ، والتي تستخدم على نطاق واسع في الوقت الحاضر.

 

ميزات الوحدة البصرية PON:

-يمكن تجنب التداخل الكهرومغناطيسي وتأثير البرق للمعدات الخارجية

- يقلل من معدل أعطال المعدات الخارجية والخطية ، ويحسن موثوقية النظام ، ويقلل من تكاليف الصيانة.

 

جهاز الإرسال والاستقبال EPON الشائع في السوق اليوم هو:

EPON OLT PX20 + / PX20 + + / PX20 + + + و 10G EPON ONU SFP +. تنطبق هذه الوحدات الضوئية على وحدات الشبكة الضوئية (ONU) ومحطات الخطوط الضوئية (OLT). مسافة الإرسال 10G EPON OLT جهاز الإرسال والاستقبال هو 20 كم ، مع واجهة SC أحادية الوضع ويدعم DDM.

 

جهاز الإرسال والاستقبال GPON SFP الشائع في السوق اليوم هو:

GPON OLT Class B + و GPON OLT Class C + و GPON OLT Class C + +. بمقارنة الوحدات البصرية من فئة GPON OLT B + / C + / C + + ، يكمن الاختلاف الرئيسي في قوة الإرسال وحساسية الاستقبال.

على الرغم من أن جهاز الإرسال والاستقبال GPON يتمتع بأداء أفضل من جهاز الإرسال والاستقبال EPON ، إلا أن الوحدة البصرية EPON تتمتع بمزايا أكثر من حيث التكلفة. لها مزاياها وعيوبها ويمكنها أن تتعايش وتكمل بعضها البعض.

في الوقت الحاضر ، تمتلك Avago و MACOM و Oclaro و Renesas وغيرها من الشركات ليزر 25G NRZ الناضج ، والذي يمكن استخدامه لـ 25G PON. ومع ذلك ، لا يزال جهاز الإرسال والاستقبال 50G PON في مرحلة البحث والتطوير. طورت بعض الشركات وحدات بصرية يمكن استخدامها في 50G PON بناءً على عبوات QSFP-DD800 و QSFP112. طور آخرون 50G OLT بواسطة WDM و 50G ONU بواسطة عبوة SFP28 على أساس تغليف CFP2 ونظام 25G المزدوج.

أخيرًا ، فيما يتعلق بتوقعات وقت نشر 50G PON ، نظرًا لأن وقت نشر كل جيل من PON يبلغ حوالي 7-8 سنوات ، فمن المتوقع أن يظهر نشر 50G PON حوالي 2023-2025.