IntroducciónEn los últimos años, los sistemas FTH más detallados se han basado en tecnologías industriales estándar, como la red pasiva Gigabit Ethernet (GePon) y Gigabit Pon (GPON). El éxito de estas implementaciones condujo a innovaciones significativas tanto en la arquitectura de los sistemas como en los componentes utilizados para construirlas. La próxima generación de redes ópticas pasivas inevitablemente será mucho más perfecta que las que generalmente se implementan hoy en día.
A la vanguardia del desarrollo del PON, hay dos enfoques separados que, al parecer, competirán por la creación de la próxima generación: 10 GB/s Pon (10G Epon o 10G GPON) y WDM-PON. Cada enfoque tiene sus propias ventajas y sus problemas, pero en los últimos años, el progreso se ha acelerado en ambas nuevas tecnologías. En este artículo nos centraremosWdm-ponY considere algunos problemas y nuevas tecnologías que lo convierten en un competidor muy viable para las plataformas de próxima generación. Aunque WDM-PON ya ha tenido éxito en Corea, su introducción en otras partes del mundo se inhibió debido a un costo relativamente alto en comparación con las tecnologías GePon y GPON. Parece que la situación está cambiando porque WDM-PON compite con los sistemas 10G PON y punto a punto (P2P) para la implementación de la próxima generación FTTH.
ArquitecturaLa arquitectura del sistema en la red WDM-PON no es muy diferente de la arquitectura de los sistemas GEPON o GPON más tradicionales, aunque el principio de operación de la red es completamente diferente. Aunque no discutiremos todos los detalles técnicos en este artículo, el resultado final de WDM-PON es la longitud de onda para cada suscriptor. Esto difiere de las arquitecturas PON más tradicionales, donde un canal óptico se divide entre 32 o más usuarios. En este caso, cada casa trabaja en la misma longitud de onda, y se destaca para el puesto temporal 1/32 en la fibra principal. En WDM-PON, se asigna una longitud de onda a cada casa, y constantemente usa fibra en esta longitud de onda. El tipo de alto nivel de red WDM-PON se muestra en la figura a continuación.
En el sistema PON estándar, una fibra pasa desde la oficina central (CO) al microdistrito, donde el divisor pasivo 1 × 32 divide la señal óptica en 32 casas diferentes. Casi todas las tecnologías PON usan una u otra forma de multiplexación con una división en longitud de onda (WDM) para proporcionar comunicación bidireccional (BIDI). Por ejemplo, en un sistema GPON típico, el tráfico ascendente se transmite a una longitud de onda de 1310 nm y descendiendo – 1490 nm. La tercera longitud de onda de 1550 nm se usa para aplicar video. Por lo tanto, el uso de WDM en los sistemas PON ya es muy común. Sin embargo, en el sistema GPON o Gepon típico, todos los suscriptores usan las mismas longitudes de onda totales. Esto significa que deben usar conjuntamente la infraestructura óptica de fibra, que se lleva a cabo utilizando multiplexación con separación temporal (TDM). Cada una de estas 32 casas transmite datos sobre la misma fibra, pero el tiempo durante el cual se les permite «ocupar» la fibra se distribuye por el terminal de la línea óptica (OLT) en co. Aunque el equipo en cada casa puede transmitir datos a una velocidad de más de 1250 Mbps, solo puede hacer esto durante el tiempo asignado en la fibra y, por lo tanto, a menudo cada suscriptor en el sistema PON tradicional alcanza solo una velocidad de datos estable de alrededor de 30 Mbps.
Tal concepto, cuando muchos usuarios usan la fibra total, puede minimizar el volumen de la infraestructura óptica de fibra necesaria para la implementación de FTTH. Sin embargo, dicho uso conjunto de la fibra es uno de los principales factores que limitan las velocidades de transferencia de datos más altas para los suscriptores. WDM-PON le permite usar la misma infraestructura óptica de fibra, proporcionando a cada suscriptor acceso a 1250 MBIT/s completo. Para hacer esto, realice varios cambios en la red. El primero requiere un reemplazo de la división pasiva 1 × 32 con demultiplexores pasivos de 1 × 32 canales (por ejemplo, DWDM DWDM de 32 canales), generalmente rejillas atérmicas rejillas de guía de ondas (AWG), como se muestra en la figura anterior. Esto le permite transmitir 32 longitudes de onda diferentes a lo largo de la fibra total, y luego cada casa destaca su propia longitud de onda.
VentajasLa arquitectura WDM-PON tiene una serie de ventajas en comparación con los sistemas PON tradicionales.
- En primer lugar, el rendimiento de la red WDM-PON está disponible para cada suscriptor.
- En segundo lugar, las redes WDM-PON proporcionan una mejor seguridad y escalabilidad, ya que cada casa solo obtiene su propia longitud de onda.
- En tercer lugar, el nivel de Mac en WDM-PON se simplifica, ya que el WDM-PON proporciona una conexión de «punto de punto» (P2P) entre OLT y ONT y no requiere controladores de los medios de «punto de punto», que se usan en otros Pon Networks.
- Finalmente, cada longitud de onda en la red WDM-PON es en realidad un canal P2P, que permite que cada canal funcione a diferentes velocidades y protocolos, proporcionando la máxima flexibilidad y modernización a medida que crecen los costos.
El problema del costoEl principal problema de WDM-PON es el costo. Dado que cada suscriptor tiene su propia longitud de onda, esto significa que OLT debería transmitir una señal a 32 longitudes de onda diferentes, y no una común, como en los sistemas PON más tradicionales. Del mismo modo, se requiere que cada una de las 32 casas en el canal funcione en una longitud de onda separada, lo que significa que cada ONT requiere un láser de reconstrucción costoso, que se puede configurar para la longitud de onda deseada para una casa en particular. Esto requerirá costos significativos, especialmente para el entorno inicial, y fue el principal obstáculo en la etapa inicial del desarrollo de los sistemas WDM-PON.
En la mayoría de los sistemas WDM-PON, una fuente de luz de banda ancha en CO envía una señal inicial de banda ancha a los transmisores OLT para fijar su transmisión a la longitud de onda deseada al transmitir datos en la fibra del tronco. En el Demux AWG de 32 canales en el campo, esta señal se divide en 32 fibras diferentes, una longitud de onda en cada fibra. Cada fibra conduce a un ONT separado. Dicha arquitectura no requiere el uso de láseres reasegurados en el sitio de la instalación de ONT, lo que hace que ONT sea muy competitivo en costos y, en realidad, funcionalmente muy similar al GPON ONT más tradicional.
Solución R-SOA para resolver el problema de costosLa mayoría de los sistemas WDM-PON modernos utilizan una técnica llamada bloqueo de inyección de láser, que permite que los láseres relativamente económicos, como un Pero de fábrica, funcionen para casi cualquier longitud de onda deseada. Un láser externo se llama amplificador óptico de semiconductores reflectantes (R-SOA).
Los cambios más altos en el sistema están en OLT en comparación con otras arquitecturas PON. WDM-PON OLT es bastante complicado en comparación con los análogos de GePon o GPON. Dado que cada suscriptor recibe la ventaja de la longitud de onda completa de su hogar, esto también requiere que cada suscriptor tenga su propio transceptor dedicado en OLT. Y nuevamente, el bloqueo de la inyección lo hace posible. El chasis OLT incluye una fuente de luz de banda ancha, que pasa a través del AWG de 32 canales y, por lo tanto, siembra cada una de las 32 R-SOA separadas en OLT. Estas R-SOA se modulan directamente a una velocidad de 1. 25 GB/s, cada una de las cuales se prescribe a cierto suscriptor. Por lo tanto, se crea un sistema P2P de alta velocidad de alta velocidad, utilizando una estación óptica PON de fibra PON relativamente económica.
Aunque la R-SOA y el bloqueo de inyección de inyección ayudan a minimizar los costos de WDM-PON, los componentes WDM-PON son indudablemente más caros que los componentes estándar utilizados en las redes Gepon y GPON. Sin embargo, ninguna de las infraestructuras PON existentes puede ofrecer casi las mismas velocidades de transferencia de datos para cada suscriptor, por lo que esta comparación no es del todo justa. Actualmente, la siguiente generación de 10G PON es la alternativa más comparable al PON, pero incluso 10G PON no se puede comparar en términos de transferencia de datos con WDM-PON, ya que estos 10 Gbit/S se distribuyen entre 32 usuarios. Desde el punto de vista del costo de MBPS, WDM-PON, tal vez ahora es la opción más económica para los sistemas de próxima generación.
Resolver el problema del valor usando PLCUn cambio simple en los componentes existentes para reducir el costo de los sistemas WDM-PON no será suficiente para que WDM-PON sea competitivo en comparación con otras soluciones PON de próxima generación. Esto requerirá tecnologías de componentes completamente nuevas. Actualmente, se presta mucha atención a los esquemas planos de reproducción de la luz (PLC) como un medio para reducir los tamaños y reducir el costo de WDM-Pon Onts y OLTS. El uso de la tecnología PLC en aplicaciones PON no es algo nuevo.
Divisor basado en PLC Casi todos los sistemas PON usan 1 × 32 divisor PLC en la estación externa debido a su bajo costo, tamaños pequeños y simplicidad. Estas ramas ópticas pasivas no requieren energía y trabajan en un rango de temperatura muy amplio.
El transmisor PLC, el uso de transceptores PLC, también ha ayudado a reducir el costo de GPon y GPON Onts debido a la combinación de todas las funciones de los flujos ascendentes y descendentes en un chip óptico. Estos PLC son mucho más complicados que el divisor óptico pasivo y contienen filtros WDM, así como láseres, detectores, amplificadores y condensadores, integrados híbridamente en el sustrato general del PLC. Numerosos logros en la tecnología de la integración de PLC durante la última década han revolucionado realmente la funcionalidad que se puede lograr en el chip óptico.
La red WDM-PON basada en PLC AWG comienza con un reemplazo de un divisor de potencia de 1 × 32 con un AWG atérmico de 32 canales. En lugar de dividir el poder óptico entre 32 casas diferentes, el AWG atérmico divide una longitud de onda en cada casa. Por supuesto, estos también son componentes sobre la base de PLC, y su estructura atérmica no requiere energía. Esto permite que el AWG atérmico reemplace el divisor 1 × 32 en el mismo caso externo, de modo que la infraestructura óptica de fibra en el sistema WDM-PON es idéntica a la que se usa en el sistema PON más tradicional. AWG basado en PLC, que se usan en estos sistemas, son muy importantes, ya que en realidad realizan tres funciones al mismo tiempo:
- En primer lugar, toman una fibra de OLT y Demultiples para enviar una longitud de onda a cada uno de los 32 usuarios.
- En segundo lugar, la misma función se usa para lanzar un láser en cada uno de los 32 ONT, arreglando la longitud de onda correspondiente para cada uno de ellos.
- En tercer lugar, resultó que la banda C de AWG se puede diseñar de tal manera que funcione igualmente bien en la banda L, y esto permite que el mismo AWG lleva todo el tráfico ascendente de 32 usuarios y multipliquelo a una fibra total de vuelta a uno olt. Y dado que este es un AWG atmic, todas estas funciones se realizan pasivamente, sin suministrar energía al módulo.
Aunque el uso de PLC en esta unidad de unión en cualquier sistema PON es común, de hecho, la norma, el uso de PLC en otras partes de la red WDM-PON se está volviendo cada vez más importante. El PLC le permite reducir significativamente el tamaño de la óptica OLT, lo que le permite transferir todos los componentes a una placa, en realidad duplicando la densidad de los módulos WDM-Pon OLT.
En los últimos años, la tecnología PLC se ha vuelto más avanzada y proporciona funcionalidad, que anteriormente era imposible con tales pequeños. Para las aplicaciones WDM-PON, la atención principal se presta a la unificación de los componentes de 32 canales del transmisor y el receptor en módulos integrados compactos que le permiten colocar toda la funcionalidad OLT en una cuchilla OLT. La tecnología PLC le permite integrar híbridamente 32 fotodiodos, TIA, condensadores y otros subcomponentes en el chip AWG con muy alto rendimiento. Esto se puede hacer en un chip de silicio con una longitud de aproximadamente dos pulgadas. El embalaje y la electrónica aumentan esta área, pero como resultado, la densidad de los puertos en OLT duplica. Del mismo modo, los transmisores sobre la base del PLC combinan los 32 canales de filtración WDM, 32 transmisor R-SOA y los monitores de potencia óptica correspondientes para cada canal. Este nivel de integración era simplemente imposible hace varios años, pero ahora permite que algunos WDM-Pons de próxima generación compitan en el costo y la densidad de los puertos de 10G Pon.
Desde el punto de vista del nivel de servicio, ninguna otra tecnología PON, incluido 10G PON, proporciona dicha velocidad de transferencia de datos a cada casa que WDM-PON puede proporcionar. La capacidad de 1250 Mbps por usuario es comparable solo con los sistemas P2P, pero WDM-PON utiliza una estación óptica PON más barata. Los principales problemas que influyeron en la implementación de WDM-PON, a saber, el costo y la densidad de los puertos, ahora comienzan a decidir usar componentes integrados más baratos basados en PLC.
ConclusiónQuizás el mayor problema que aún no se ha resuelto al implementar WDM-PON es el desarrollo del estándar WDM-PON similar a los estándares IEEE e ITU, que cubren Gepon y GPON, respectivamente. Aunque las decisiones de 10G PON continuarán ejerciendo una presión significativa sobre el costo, la adopción del estándar de la industria para WDM-PON ayudará a centrarse en el desarrollo y reducir el costo de los componentes WDM-PON. Como los primeros problemas asociados con el costo inicial de instalación y la densidad de los puertos OLT, la implementación de WDM-PON aumentará. Esto se convertirá en una alternativa PON 10G muy viable basada en la alternativa FTH de la próxima generación.
