Derniers progrès de la technologie 50G PON (Passive Optical Network) en 2021

 

Le 23 avril 2021, la norme internationale du 50G PON était offadopté ici lors de l'assemblée générale du 15e groupe de recherche de l'Union internationale des télécommunications (UIT-T SG15), qui indique que le 50G PON a achevé la normalisation des fonctions de base. Le PON 50G TDM est la technologie PON de nouvelle génération après le PON 10G. Il est prévu que le 50G PON sera mis en service commercial en 2023.

L'histoire de la technologie PON (Passive Optical Network)

 

10G PON est divisé en 10G Ethernet PON (EPON) et 10G Gigabit PON (GPON). En 2006, l'Institut des ingénieurs électriciens et électroniciens (IEEE) 802.3av a commencé à étudier et à formuler la norme 10G EPON. En septembre 2009, IEEE 802.3av offNorme EPON 10G publiée ici. Depuis 2008, les normes de télécommunication de l'Union internationale des télécommunications (UIT-T) ont commencé à développer des normes pour les technologies GPON de nouvelle génération, à savoir NG-PON1 et NG-PON2. NG-PON1 fait généralement référence à XG-PON1 (ITU-T G.987), avec des taux de liaison descendante et montante de 10 Gb/s et 2.5 Gb/s, respectivement. Avant que NG-PON2 (ITU-T G.989) ne soit disponible dans le commerce, l'UIT-T a formulé la norme XGS-PON pour le GPON 10G symétrique (ITU-T G.9807.1) en fonction de la demande du marché pour les liaisons descendantes et montantes symétriques 10 Go / s et le plan d'évolution de la technologie PON, la norme a été examinée et approuvée par l'UIT-T en juin 2016.

L'évolution de la technologie après 10G PON se reflète principalement dans la mise à niveau de la notation, qui peut être obtenue en prenant en charge des débits de 25G/50G ou plus avec une seule longueur d'onde, ou 40G/80G/100G avec un empilement multi-longueurs d'onde. NG-PON2 adopte un schéma de technologie de division temporelle et de multiplexage par répartition en longueur d'onde (TWDM), prenant en charge 4 × 10 Gb/s ou plus de longueurs d'onde empilées avec WDM. Cependant, la norme NG-PON2 n'a pas été prise en charge par la plupart des opérateurs après son développement, et de plus, les dispositifs optiques avec plusieurs longueurs d'onde réglables n'ont pas été réduits à un coût disponible dans le commerce.

 

À l'heure actuelle, la chaîne industrielle de 10G PON a mûri, principalement dans les puces, les normes et les modules optiques : en termes de puces, les puces SOC symétriques/asymétriques 10G EPON et 10G GPON ont été ASIC ; fabricants d'équipements carte unique 8 ports, 16 ports 0G GPON et 10G EPON avec capacité d'expédition à l'échelle. En termes de normes, la commercialisation du 10G GPON asymétrique 10G/2.5G de l'UIT a commencé en 2012 ; gel et commercialisation de la norme 10G GPON 10G/10G 2016 symétrique en 2017. Les EPON 10G/10G ou 10G/10G symétriques/asymétriques de l'IEEE ont commencé à être commercialisés en 1. En termes de modules optiques, 2012G EPON symétrique et asymétrique PR/PRX10 est le courant principal expédié produit et a été commercialisé à grande échelle ; 30G GPON symétrique et asymétrique N10/N1a/N2 et Combo Class B+/C+ peuvent être expédiés à grande échelle.

De plus, il est entendu que le 50G TDM PON et 10G-PON les mises à niveau de l'évolution de la coexistence utilisent la technologie de coexistence par division de longueur d'onde. La capacité des deux générations de systèmes PON ne s'influence pas mutuellement. Il prend en charge la mise à niveau en douceur en remplaçant ONU. Les méthodes de mise en œuvre peuvent être divisées en deux schémas : MPM dual-mode (composant de combinaison d'ondes intégré) et combinaison d'ondes externe. 

 

Les technologies de base du 50G PON

 

Le PON 50G de prochaine génération se développera principalement dans deux directions : améliorer le débit mono-longueur d'onde ou augmenter le débit total grâce au multiplexage multi-longueur d'onde. Le consensus de l'industrie est que la bande passante du réseau d'accès optique de prochaine génération sera augmentée à 50 Gbit/s. Comment réaliser simplement et efficacement cette mise à niveau de la bande passante est devenu un sujet brûlant dans la recherche PON.

Sélection de la longueur d'onde

Actuellement, le 50G PON ne peut utiliser qu'une petite partie des longueurs d'onde de la bande O, ce qui ne suffit pas. L'UIT-T a décidé de certaines longueurs d'onde et discute toujours des autres longueurs d'onde.

Codage de ligne

L'UIT-T avait envisagé un certain nombre de schémas de codage de ligne pour le PON 50G, notamment PAM-4, la modulation duobinaire et le code NRZ. contrairement à SFP GPON, le PON 50G a finalement décidé d'adopter le code NRZ qui a les performances de réception de signal les plus élevées, car le système PON nécessite un budget de puissance optique très élevé.

Taux de ligne

L'UIT-T a clairement indiqué l'exigence de débit du PON 50G et prend en charge une combinaison de débits symétriques et asymétriques, avec un débit en aval et quatre débits en amont disponibles.

FEC

L'augmentation du débit de ligne de 50G PON réduit la sensibilité du récepteur. Pour réutiliser les ressources ODN considérables, les performances du récepteur doivent être améliorées. Pour abaisser les exigences de la spécification pour les composants optiques, 50G PON utilise le schéma LDPC pour FEC.

Convergence de transmission commune 

50G PON implémente de faibles latences principalement via DAW, CO-DBA et raccourcit l'intervalle d'allocation de bande passante.

CHOUCAS: Un DAW peut être une longueur d'onde nouvellement définie pour le 50G PON ou déployée pour un système PON précédant le 50G PON. Il peut s'agir d'une longueur d'onde amont indépendante ou d'une paire de longueurs d'onde amont et aval. La technologie DAW évite d'ouvrir une fenêtre silencieuse sur la longueur d'onde amont, éliminant ainsi le retard causé par la fenêtre silencieuse.
CO-DBA : L'OLT apprend les besoins de transmission de service en amont de l'ONU via l'équipement en amont, puis alloue la bande passante à l'ONU à l'avance. Ce mécanisme réduit autant que possible le temps pendant lequel les données de service sont mises en cache dans l'ONU.
Raccourcissement de l'intervalle d'allocation de bande passante : L'intervalle entre les attributions de bande passante pour l'ONU est réduit, réduisant ainsi le temps de cache de données de service dans l'ONU. Chaque T-CONT prend en charge un maximum de 16 trames en rafale sur une période de 125 us.

Composants PHY

Les composants PHY du 50G PON comprennent principalement des dispositifs optoélectroniques clés tels que des modules émetteurs optiques, des modules récepteurs optiques, des pilotes de périphériques laser (LDD), des TIA en mode rafale et des puces de récupération de données d'horloge (CDR). L'OLT peut utiliser des composants EML ou SOA-EML intégrés comme module émetteur et des composants APD ou SOA-PIN intégrés comme module récepteur. L'ONU diffère de l'OLT en ce que le pilote ONU doit prendre en charge la fonction de rafale et que le récepteur ONU n'a pas besoin de la fonction CDR en mode rafale. Des expériences et des simulations dans l'industrie montrent qu'en utilisant un émetteur EML 50G et un récepteur APD, le PON 50G peut atteindre un taux de longueur d'onde unique de 50 Gbit/s.

 

Il existe trois modes de coexistence du PON 50G et du PON traditionnel, à savoir :

• 50G PONcoexiste avec XG (S)

• 50G PONcoexiste avec ÉPON 10G

• 50G/ 10G / 1G PON coexistence à trois générations

 

Pour le scénario d'application de 50G PON, une préquelle mobile 5G est principalement ajoutée. Dans le même temps, il ajoute également des exigences de délai pour les services VR. Les lignes de liaison montante et descendante du PON 50G adoptent le codage NRZ, compte tenu principalement de la nécessité de prendre en charge un budget de puissance optique de 32 dB et une sensibilité plus élevée.

En termes de longueur d'onde :

 

Modules émetteurs-récepteurs optiques pour 50G PON

 

Le module PON est un module optique hautes performances utilisé dans le système PON, qui utilise différentes longueurs d'onde pour envoyer et recevoir des signaux entre OLT (terminal de ligne optique) et ONT (terminal de réseau optique).

Les protocoles de transmission du module optique PON sont APON (ATM PON), BPON (réseau optique passif à large bande), EPON et GPON, qui sont largement utilisés à l'heure actuelle.

 

Caractéristiques du module optique PON:

-Peut éviter les interférences électromagnétiques et l'influence de la foudre des équipements externes

-Réduit le taux de défaillance des lignes et des équipements externes, améliore la fiabilité du système et réduit les coûts de maintenance.

 

Les émetteurs-récepteurs EPON courants sur le marché aujourd'hui sont :

EPON OLT PX20 + / PX20 + + / PX20 + + + et 10G EPON ONU SFP +. Ces modules optiques sont applicables aux unités de réseau optique (ONU) et aux terminaux de ligne optique (OLT). La distance de transmission de Émetteur-récepteur 10G EPON OLT est de 20 km, avec une interface SC monomode et prend en charge DDM.

 

Les émetteurs-récepteurs GPON SFP courants sur le marché aujourd'hui sont :

GPON OLT classe B +, GPON OLT classe C + , GPON OLT classe C + +. En comparant les modules optiques GPON OLT classe B+/C+/C++, la principale différence réside dans la puissance d'émission et la sensibilité de réception.

Bien que l'émetteur-récepteur GPON ait de meilleures performances que l'émetteur-récepteur EPON, le module optique EPON présente plus d'avantages en termes de coût. Ils ont leurs propres avantages et inconvénients et peuvent coexister et se compléter.

À l'heure actuelle, Avago, MACOM, Oclaro, Renesas et d'autres sociétés disposent de lasers NRZ 25G matures, qui peuvent être utilisés pour le PON 25G. Cependant, l'émetteur-récepteur 50G PON est encore au stade de la recherche et du développement. Certaines entreprises ont développé des modules optiques pouvant être utilisés pour le PON 50G basés sur les emballages QSFP-DD800 et QSFP112. D'autres ont développé un emballage 50G OLT par WDM et 50G ONU par SFP28 basé sur l'emballage CFP2 et le double schéma 25G.

Enfin, concernant le temps de déploiement prévu du 50G PON, le temps de déploiement de chaque génération de PON étant d'environ 7 à 8 ans, le déploiement du 50G PON devrait apparaître vers 2023-2025.