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WDM-PON组网方案


目前光纤接入网主要采用EPON或GPON,上下行均工作在单一波长,各用户通过时分的方式进行数据传输。这种在单一波长上为每用户分配时间片的机制,既限制了每用户的可用带宽,又大大浪费了光纤自身的可用带宽。将WDM技术引入到PON系统中,即WDM-PON,可以将用户接入带宽增加数倍乃至数十倍,满足用户的终极需求,因此WDM-PON也被认为是下一代接入网的解决方案。

技术方案 

在WDM-PON系统中,多个不同波长同时工作,因此最直接的WDM-PON方案是OLT中有多个不同波长的光源,每个ONU也使用特定波长的光源,各点对点连接都按预先设计的波长进行配置和工作。如果波长数越多,需要的光源种类也越多,带来严重的仓储问题,这对ONU尤其突出。由于存在严重的ONU仓储问题,固定光源的解决方案难以应用于商用WDM-PON系统,因此使用无色ONU已基本成为当前WDM-PON相关研究的共识,基于无色ONU的技术方案是WDM-PON系统的主流。无色ONU的实现技术根据使用的器件不同可分为可调激光器、宽谱光源和无光源三类。

图1 ONU中采用宽谱光源的WDM - PON 系统

可调激光器是使用波长可调的激光器使ONU可以工作在不同的波长,可调激光器也工作在特定波长,但可通过辅助手段对波长进行调谐,如电调谐、温度调谐和机械调谐,这样在系统中可使用同样的激光器以产生不同的工作波长。但是可调激光器比传统PON系统中使用的激光器更为复杂,价格也较为高昂,因此在目前的WDM-PON系统中一般不采用。 

第二种方案是在ONU中放置一个宽谱光源,发出的光从ONU出来后,再接一个WDM设备,比如薄膜滤波器或者AWG,对信号进行谱分割,只允许特定的波长部分通过并传输到位于中心局的OLT。这样各个ONU具有相同的光源,但由于它们接在WDM合波器的不同端口上,从而可为每个通道生成单独的波长信号。ONU中采用宽谱光源的WDM-PON系统如图1所示。宽谱光源可采用SLED、ASE-EDFA和ASE-RSOA等。在采用宽谱光源的WDM-PON系统中,光源发出的光中只有很窄的一部分谱线被用作承载上行信号,而其他大量的能量都被浪费了,因此需要光源提供足够的光功率。此外,频谱分割会引起较大的线性串扰,限制了系统的动态范围,需要适当地选择复用器和解复用器的通带谱宽以及信道间隔。 

另一种方案是在ONU处无光源,系统中的所有光源都置于OLT处,并通过AWG进行谱分割后向ONU提供特定波长的光信号,而ONU直接对此光信号进行调制,以产生上行信号,如图2所示。根据上行光信号的路径,这类方案也称为基于反射的无色ONU实现方案。在这种实现方案中,宽谱光源发出的光经AWG分波后提供给不同的ONU作为上行光源,因此没有光信号的浪费。宽谱光源仍可选用放大的自发辐射的SLED、EDFA和RSOA等,被称作种子光源。根据所采用的反射器件的不同,又有多种技术方案。无光源ONU中使用的调制器,要求价格低廉,能工作在整个温度范围,不受偏振影响,大的光带宽,插入损耗小,低噪声。常用的反射调制器有注入锁定的FP-LD、RSOA以及EAM、M-ZSOA等,它们可工作的光谱范围较宽,即器件性能与输入光信号的波长基本无关,从而可在所有ONU中使用相同的器件,实现ONU的无色。

多方推动各自为政 

WDM-PON可以视作PON的终极形态,但在近期还很难大规模的应用,主要原因包括:缺乏国际标准、设备商投入较少、各种器件如芯片、光模块和宽带光源技术还不成熟,世界范围内能提供商用WDM-PON系统的设备制造商也屈指可数。WDM-PON系统使用基于注入锁定的FP-LD技术,目前可实现32波长,每波长1.25Gb/s的数据传输,这样在单方向上可提供20Gb/s的带宽。日本的富士通公司也制定了致力于降低WDM-PON技术成本的短期和长期研发项目, ONU处的反射调制装置,推出了介于GPON和WDM-PON之间的过渡技术。采用RSOA来构建WDM-PON平台,可以传输16路1.25Gb/s的数据。

图2 ONU中无光源的WDM- PON 系统

从目前的情况来看,在EPON和GPON之后的下一代PON技术将主要向着10GEPON和10GGPON的方向发展,而WDM-PON主要受到成本制约,同时也缺乏相应的业务推动,运营商在近期暂时还不会大规模的部署,但由于WDM-PON的技术方面的先进性,随着其不断成熟,可能会成为中远期的技术选择。 

WDM-PON以其提供的巨大带宽被认为是下一代的光接入网技术。WDM-PON可用于多种应用场合,如FTTx、本地汇聚传输以及可能的基站回传等,为不同的用户提供差分化的服务。但由于目前器件的成熟度、设备成本和标准化程度等方面的限制,只有少量商用产品在实验局部署,但随着技术的进一步完善和发展,WDM-PON将会在未来的接入网中占据一席之地,发挥更大的作用。



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