Trend Perkembangan dan Laluan Evolusi Modul PON

Sebagai teknologi capaian optik yang paling matang dan digunakan secara meluas dalam bidang capaian jalur lebar, PON (Rangkaian Optik Mudah Alih) telah melalui beberapa generasi evolusi, dengan komponen terasnya, iaitu modul optik PON, sebagai komponen utama. Modul PON melaksanakan penukaran fotoelektrik antara OLT (Terminal Talian Optik) dan ONU (Unit Rangkaian Optik), membolehkan penghantaran berkelajuan tinggi pada sisi capaian melalui komunikasi paut naik dan paut turun pada panjang gelombang tertentu. Dengan pertumbuhan berterusan permintaan terhadap jalur lebar gigabit, internet industri dan perkhidmatan fronthaul tanpa wayar, modul optik PON berkembang ke arah kelajuan yang lebih tinggi, integrasi yang lebih tinggi dan kecerdasan yang lebih baik. Artikel ini akan membimbing anda memahami apakah transceiver PON, trend perkembangannya dan laluan evolusinya.

Apakah Modul PON

Ringkasnya, modul PON ialah transceiver optik yang digunakan pada OLT dan ONU untuk menghantar serta menerima isyarat optik. Melalui penghantaran huluan dan hiliran pada panjang gelombang yang berbeza, modul ini membentuk asas rangkaian akses jalur lebar bersama-sama ODN. Fungsi terasnya termasuk: modulasi, penguatan dan kawalan panjang gelombang pada pemancar; pengesanan fotoelektrik dan pemulihan isyarat pada penerima; serta pemulihan jam, FEC dan kawalan kependaman rendah yang diperlukan untuk pautan berkelajuan tinggi.

Tidak seperti modul optik pusat data, Modul PON beroperasi dalam persekitaran yang lebih kompleks:

Pertama, ia perlu memastikan bajet kuasa optik yang tinggi dalam rangkaian pasif. Kedua, ia mesti beroperasi dengan stabil dalam keadaan pembahagian tinggi dan penghantaran jarak jauh. Pada masa yang sama, transceiver PON perlu serasi dengan generasi sistem PON yang berbeza, dan disebabkan penggunaan berskala besar yang diperlukan oleh operator, kosnya perlu serendah mungkin. Dalam erti kata lain, modul PON bukan sahaja perlu murah, tetapi juga perlu menawarkan prestasi yang berkuasa dan keserasian yang fleksibel.

Evolusi Modul PON

Jika melihat kembali keseluruhan sejarah perkembangan teknologi PON, evolusinya telah mengikuti laluan yang jelas: lebar jalur yang lebih tinggi, kependaman yang lebih rendah dan kos yang lebih rendah sambil mengekalkan keserasian dengan rangkaian sedia ada. Pada masa ini, teknologi PON mempunyai pembahagian generasi yang jelas, daripada PON 1G hingga PON 10G. Kini, dengan PON 50G memasuki peringkat komersial dan PON 100/200G pada masa hadapan, teknologi ini menunjukkan trend jelas perkembangan kelajuan mengikut generasi.

Pada masa ini, 10G PON sangat matang dan telah digunakan secara besar-besaran dalam jalur lebar rumah, lapisan akses perusahaan dan rangkaian penumpuan tetap mudah alih. Ini termasuk XG PON, XGS PON dan 10G EPON, yang mencapai kelajuan paut turun 10Gbps serta menyediakan keupayaan pemisahan optik yang lebih berkuasa, sekali gus meletakkan asas yang kukuh untuk akses gigabit.

Dengan sistem standard ITU-T G.9804.x yang sebahagian besarnya telah lengkap, 50G PON telah dikenal pasti secara rasmi sebagai teknologi PON generasi seterusnya yang dominan. Kadar pautan turun panjang gelombang tunggalnya boleh mencapai 50Gbps, manakala pautan naik menyokong berbilang kombinasi 12.5G/25G/50Gbps. Didorong oleh permintaan terhadap perkhidmatan berkependaman rendah dan sokongan berbilang perkhidmatan pada titik akses 10 Gigabit, teknologi 50G PON sedang digunakan secara besar-besaran dalam projek perintis.

Menurut trend evolusi, selepas 50G PON, tumpuan beralih secara beransur-ansur kepada sistem PON berkelajuan ultra tinggi dengan panjang gelombang tunggal 100G atau bahkan 200G. Dengan mengambil kira kekangan teknologi modulasi langsung/pengesanan langsung tradisional, PON 200G pada masa hadapan mungkin memperkenalkan teknologi koheren atau peranti optoelektronik berkelajuan tinggi yang lebih maju, sekali gus menyediakan ruang untuk evolusi jangka panjang.

Daripada PON Kendiri kepada PON Kombo Berbilang Mod

Komponen paling mahal dalam Rangkaian PON Strukturnya bukan modul optik, tetapi ODN (Optical Distribution Network). Bahagian ini tertanam di bawah tanah dan berada di rumah pengguna, dan pengendali tidak boleh merobohkan serta membinanya semula begitu sahaja untuk peningkatan kelajuan. Oleh itu, prinsip teras evolusi PON adalah untuk memastikan keserasian PON baharu dengan ODN sedia ada. Hal ini menjadikan keserasian sebagai salah satu keutamaan utama dalam reka bentuk modul PON. Dengan menggunakan pemultipleksan pembahagian panjang gelombang dan mengintegrasikan beberapa generasi BOSA, modul PON pada kelajuan yang berbeza boleh beroperasi pada ODN yang sama. Semasa penggunaan 10G PON, modul gabungan GPON + XG(S) PON lazimnya digunakan. Modul ini menggabungkan dua set sistem penghantaran dan penerimaan ke dalam satu unit, membolehkan rangkaian lama dan baharu beroperasi pada masa yang sama. Hal ini membolehkan peningkatan dilakukan dengan lebih lancar dan membantu mengurangkan kos peningkatan semasa berhijrah ke rangkaian PON berkelajuan lebih tinggi.

Dengan pengenalan 50G-PON, industri sedang beralih ke arah penyelesaian kewujudan bersama tri-mod GPON + 10G PON + 50G PON. Pada masa ini, sesetengah pengeluar telah mencapai modul optik gabungan tri-mod 50G PON dan mula meneroka modul tri-mod yang dikecilkan berdasarkan seni bina SFP bagi memenuhi keperluan penggunaan berketumpatan tinggi. Walau bagaimanapun, modul sedemikian menghadapi cabaran seperti penggunaan kuasa yang tinggi, tekanan pelesapan haba yang tinggi dan keperluan integrasi yang amat tinggi, manakala pengecilan saiz masih berada pada peringkat kejayaan teknologi utama.

Teknologi Komunikasi Optik Berkelajuan Tinggi yang Membolehkan PON Maju ke Arah Kelajuan Lebih Tinggi

Apabila kadar panjang gelombang tunggal modul PON meningkat melebihi 50Gbps, modulasi ringkas dan litar berkompleksiti rendah PON tradisional tidak lagi mencukupi untuk memenuhi keperluan prestasi. Oleh itu, teknologi transceiver PON perlu mempercepatkan pengenalan teknologi utama yang matang daripada bidang komunikasi optik berkelajuan tinggi.

Pengenalan Teknologi DSP dan Penyamaan

50G PON menggunakan DSP dan penyama berkelajuan tinggi untuk mengimbangi lebar jalur peranti yang tidak mencukupi, serakan gentian dan kesan hingar, sekali gus meningkatkan kepekaan penerima dan kualiti isyarat. PON telah beralih daripada seni bina kerumitan rendah tradisional kepada pemprosesan isyarat bertaraf pembawa yang diperlukan untuk pautan berkelajuan tinggi.

Mekanisme FEC Lanjutan Meningkatkan Bajet Kuasa

Kod RS tradisional tidak lagi dapat memenuhi keperluan kadar ralat bit bagi pautan 50G. Oleh itu, sistem menggunakan mekanisme pembetulan ralat hadapan LDPC yang lebih berkuasa untuk menyediakan margin kuasa tambahan bagi ODN dengan nisbah pemisahan tinggi dan kehilangan tinggi.

Naik Taraf Menyeluruh Peranti Optoelektronik Berprestasi Tinggi

Untuk mencapai kelajuan 50Gbps, komponen utama dalam modul PON telah dinaik taraf. Pemancar di sisi OLT menggunakan seni bina EML+SOA untuk menyediakan kuasa output tinggi dan memenuhi keperluan belanjawan kuasa. Di sisi ONU, pemancar cenderung menggunakan DML berkuasa tinggi (Pengayun Gelombang Mikro Digital), yang mungkin memerlukan pengintegrasian TEC (Transduser Digital) untuk memenuhi keperluan ketepatan panjang gelombang. Sebaliknya, penerima menggunakan APD (Pengesan Aktif) secara meluas dan sedang mengkaji penyelesaian seperti SOA+PIN (Tatasusunan Optik Aspek Optik) untuk meningkatkan kepekaan.

Penyepaduan teknologi kependaman rendah

Untuk aplikasi sensitif terhadap kependaman seperti fronthaul 5G dan kawalan industri, 50G PON menyokong mekanisme seperti Dedicated Active Wavelength (DAW) dan Cooperative DBA (CO-DBA), seterusnya mengurangkan kependaman dan jitter daripada peringkat protokol hingga peringkat peranti.

Kesimpulan

Kesimpulannya, trend pembangunan modul PON memberi tumpuan kepada lebar jalur yang lebih tinggi, keupayaan kewujudan bersama yang lebih kukuh dan integrasi teknologi yang lebih kompleks, sambil membina asas untuk rangkaian capaian masa hadapan secara beransur-ansur. Pada masa hadapan, transceiver PON akan terus memainkan peranan penting dalam pembinaan rangkaian capaian utama dan umum seperti jalur lebar berkelajuan tinggi, internet industri dan fronthaul tanpa wayar.