50年の2021GPON（パッシブ光ネットワーク）技術の最新の進歩

 

23年2021月50日、XNUMXGPONの国際規格は off国際電気通信連合（ITU-T SG15）の第15回研究グループの総会で採択されました。これは、50GPONが基本機能の標準化を完了したことを示しています。 50G TDM PONは、10GPONに続く新世代のPONテクノロジーです。 50GPONは2023年に商用利用される予定です。

PON（受動光ネットワーク）技術の歴史

 

10G PONは、10GイーサネットPON（EPON）と10GギガビットPON（GPON）に分けられます。 2006年、米国電気電子学会（IEEE）802.3avは、10GEPON標準の研究と策定を開始しました。 2009年802.3月、IEEE XNUMXav officiallyリリースされた10GEPON標準。 2008年以降、国際電気通信連合の電気通信規格（ITU-T）は、次世代のGPONテクノロジ、つまりNG-PON1およびNG-PON2の規格の開発を開始しました。 NG-PON1は通常XG-PON1（ITU-T G.987）を指し、ダウンリンクレートとアップリンクレートはそれぞれ10Gb / sと2.5Gb / sです。 NG-PON2（ITU-T G.989）が市販される前に、ITU-Tは、対称ダウンリンクおよびアップリンク10 GBの市場需要に応じて、対称9807.1G GPON（ITU-T G.10）のXGS-PON標準を策定しました。 / sレートとPONテクノロジーの進化の計画、標準は2016年XNUMX月にITU-Tによってレビューされ、承認されました。

10G PON後の技術の進化は、主に定格のアップグレードに反映されます。これは、単一波長で25G / 50G以上のレート、または多波長スタッキングで40G / 80G / 100Gをサポートすることで実現できます。 NG-PON2は、時分割多重（TWDM）技術方式を採用し、WDMとスタックした4×10Gb / s以上の波長をサポートします。 しかし、NG-PON2規格は、開発後、ほとんどの事業者にサポートされておらず、さらに、複数の波長を調整できる光学デバイスは、市販のコストにまで引き下げられていません。

 

現在、10G PONの業界チェーンは、主にチップ、標準、および光モジュールで成熟しています。チップに関しては、10GEPONおよび10GGPON対称/非対称SOCチップはASICです。 機器メーカー8ポート、16ポート0GGPONおよび10GEPONシングルボード、スケール出荷機能付き。 標準に関しては、ITUの10GGPON非対称10G / 2.5Gは2012年に商品化を開始しました。 対称10GGPON 10G / 10G2016標準凍結および2017年の商品化。IEEEの対称/非対称10GEPON 10G / 10Gまたは10G / 1Gは2012年に商品化を開始しました。光モジュールに関しては、10GEPON対称および非対称PR / PRX30が主流です。製品であり、大規模に商品化されています。 10GGPON対称および非対称N1 / N2a / N2およびコンボクラスB + / C +は大規模に出荷できます。

また、50G TDMPONと 10Gポン 共存進化のアップグレードは、波長分割共存技術を使用しています。 XNUMX世代のPONシステムの容量は互いに影響しません。 ONUを交換することでスムーズなアップグレードをサポートします。 実装方法は、MPMデュアルモード（内蔵波結合コンポーネント）と外部波結合のXNUMXつの方式に分けることができます。 

 

50GPONのコアテクノロジー

 

次世代の50GPONは、主に50つの方向で開発されます。単一波長レートの改善、または多波長多重化による合計レートの増加です。 業界のコンセンサスは、次世代の光アクセスネットワークの帯域幅がXNUMXGbpsに増加するというものです。 その帯域幅のアップグレードを簡単かつ効率的に実現する方法は、PONの研究でホットなトピックになっています。

波長の選択

現在、50G PONは、O帯域の波長のごく一部しか使用できず、十分ではありません。 ITU-Tはいくつかの波長を決定し、他の波長についてはまだ議論中です。

ラインコーディング

ITU-Tは、PAM-50、デュオバイナリ変調、NRZコードなど、4GPONの多くのラインコーディングスキームを検討していました。 ようではない GPON SFP、PONシステムは非常に高い光パワーバジェットを必要とするため、50GPONは最終的に最高の信号受信性能を持つNRZコードを採用することを決定しました。

ラインレート

ITU-Tは、50G PONのレート要件を明確にし、対称レートと非対称レートの組み合わせをサポートし、XNUMXつのダウンストリームレートとXNUMXつのアップストリームレートを使用できます。

FEC

50G PONの回線速度が上がると、受信機の感度が低下します。 かなりのODNリソースを再利用するには、受信機のパフォーマンスを改善する必要があります。 光学部品の仕様の要件を下げるために、50GPONはFECにLDPC方式を使用します。

一般的な伝送収束 

50G PONは、主にDAW、CO-DBAを介して低遅延を実装し、帯域幅割り当て間隔を短縮します。

DAW： DAWは、50G PON用に新しく定義された波長、または50GPONに先行するPONシステム用に展開された波長にすることができます。 これは、独立したアップストリーム波長、またはアップストリーム波長とダウンストリーム波長のペアにすることができます。 DAWテクノロジーは、アップストリーム波長でクワイエットウィンドウを開くことを回避し、それによってクワイエットウィンドウによって引き起こされる遅延を排除します。
CO-DBA： OLTは、アップストリーム機器を介したONUのアップストリームサービス伝送要件を学習し、事前に帯域幅をONUに割り当てます。 このメカニズムにより、サービスデータがONUにキャッシュされる時間が可能な限り短縮されます。
帯域幅割り当て間隔の短縮： ONUの帯域幅割り当ての間隔が短縮されるため、ONUのサービスデータキャッシュ時間が短縮されます。 各T-CONTは、16usの期間で最大125のバーストフレームをサポートします。

PHYコンポーネント

50G PONのPHYコンポーネントには、主に、光トランスミッタモジュール、光レシーバモジュール、レーザーデバイスドライバ（LDD）、バーストモードTIA、クロックデータリカバリ（CDR）チップなどの主要なオプトエレクトロニクスデバイスが含まれます。 OLTは、EMLまたは統合SOA-EMLコンポーネントを送信モジュールとして使用し、APDまたは統合SOA-PINコンポーネントを受信モジュールとして使用できます。 ONUはOLTとは異なり、ONUドライバーはバースト機能をサポートする必要があり、ONUレシーバーはバーストモードCDR機能を必要としません。 業界での実験とシミュレーションは、50G EML送信機とAPD受信機を使用することにより、50GPONが50Gbpsの単一波長レートを達成できることを示しています。

 

50G PONと従来のPONには、次のXNUMXつの共存モードがあります。

• 50ジーポンXGと共存する（S)

• 50ジーポンと共存する 10GEPON

• 50G / 10G  / 1ジーポン XNUMX世代の共存

 

50G PONのアプリケーションシナリオでは、主に5Gモバイル前日が追加されます。 同時に、VRサービスの遅延要件も追加されます。 50G PONのアップリンクおよびダウンリンク回線は、主に32dBの光パワーバジェットとより高い感度をサポートする必要性を考慮して、NRZコーディングを採用しています。

波長に関して：

 

50GPON用の光トランシーバモジュール

 

PONモジュールは、PONシステムで使用される高性能光モジュールであり、OLT（光回線端末）とONT（光ネットワーク端末）間で異なる波長を使用して信号を送受信します。

PON光モジュールの伝送プロトコルは、APON（ATM PON）、BPON（Broadband Passive Optical Network）、EPON、GPONであり、現在広く使用されています。

 

PON光モジュールの特徴:

-外部機器の電磁干渉や雷の影響を回避できます

-ラインおよび外部機器の故障率を低減し、システムの信頼性を向上させ、メンテナンスコストを削減します。

 

今日の市場で一般的なEPONトランシーバーは次のとおりです。

EPON OLT PX20 + / PX20 + + / PX20 + ++および10GEPON ONU SFP +。 これらの光モジュールは、光ネットワークユニット（ONU）および光回線端末（OLT）に適用できます。 の伝送距離 10G EPONOLTトランシーバー は20kmで、シングルモードのSCインターフェイスを備え、DDMをサポートします。

 

今日の市場で一般的なGPONSFPトランシーバーは次のとおりです。

GPONOLTクラスB +、GPONOLTクラスC +、GPONOLTクラスC ++。 GPONOLTクラスB + / C + / C + +光モジュールを比較すると、主な違いは送信電力と受信感度にあります。

GPONトランシーバーはEPONトランシーバーよりも優れたパフォーマンスを発揮しますが、EPON光モジュールはコスト面でより多くの利点があります。 それらには独自の長所と短所があり、互いに共存および補完することができます。

現在、Avago、MACOM、Oclaro、Renesasなどの企業は、25GPONに使用できる成熟した25GNRZレーザーを持っています。 ただし、50GPONトランシーバーはまだ研究開発段階にあります。 一部の企業は、QSFP-DD50およびQSFP800パッケージに基づいて112GPONに使用できる光モジュールを開発しました。 他の企業は、CFP50パッケージとデュアル50Gスキームに基づいて、WDMによる28GOLTとSFP2による25GONUパッケージを開発しました。

最後に、50G PONの展開時間の予測については、各世代のPONの展開時間は約7〜8年であるため、50GPONの展開は2023〜2025年頃になると予想されます。