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2013/01/28
作者：赵军
一、WDM PON应运而生
随着人们对通信需求的增长，光纤接入（FTTx）得到了快速发展。以无源光网络（PON：PassiveOpticalNetwork）技术为主的光纤接入技术已经以多种形态在全球得到了广泛应用。全球FTTx用户数2011年底已超过1.2亿，比2010年增长30%；其中，亚洲约占71%，北美约占16%，欧洲约占13%。2011年中国已成为FTTx用户数最大的国家，其次是日本和韩国。
当前，在我国全业务运营和网络融合的背景下，高带宽应用如视频会议、实时游戏、IPTV等正不断涌现，尤其是HDTV、网真等视频业务，对网络接入带宽提出了更高的要求，也推动着新的FTTx技术层出不穷。此外，“三网融合”的逐步推进、物联网的逐渐普及、云计算、移动互联网的发展以及固定和移动融合（FMC）等也将有力推动高带宽业务的应用和相应网络的快速发展。因此，未来光纤接入技术将向更高速率、更多传输波长、更广覆盖范围（包括长距离、大分路比）的方向发展。
二、WDM PON破冰起航
为了适应未来光接入网络的发展需求，我国“十一五”863计划及时启动了“低成本的多波长以太网综合接入系统（λ-EMD）”重大课题的研究；欧盟FP7计划也将WDM PON的研究列为重点攻关的项目。基于WDM PON和WDM-TDMPON技术的λ-EMD系统具有光纤资源利用充分、对速率和业务完全透明、安全性高、易管理维护、传输距离长、扩展性好等特点，能够极大的节约主干光纤和其他光分配网络建设及维护费用，扩大用户覆盖范围和增加用户接入数量，为运营商构建具有更大接入容量、更高传输速率、面向全业务运营的全新光接入网提供了理想的解决方案。
三、WDM PON彰显风流
WDM PON是一种采用波分复用技术的、点对点的无源光网络。即在同一根光纤中，双向采用的波长数目大于3个以上，利用波分复用技术实现上行接入，能够以较低的成本提供较大的工作带宽，是光纤接入未来重要的发展方向。
典型的WDM PON系统由三部分组成：由光线路终端（OLT）、远端节点（RN）和光网络单元（ONU）组成，如图1所示。RN主要包括热不敏感的阵列波导光栅（AAWG：Athermal Arrayed Waveguide Grating），AAWG是波长敏感无源光器件，完成光波长复用、解复用功能。ONU放置在用户终端，是用户侧的光终端设备。
下行传输时，OLT使用多波长光源，将数据加载到载波上，发送到ONU。通过WDM将多波长信号复合到一根光纤上传输，在RN处解复用，并根据波长把信号分配给目的ONU。上传数据时，每个ONU使用一个特定的波长，各ONU可以随机接入。上传信号在RN处复用到一根光纤上，传到OLT接收端，经WDM解复用器分路，由接收机阵列接收。由于每个ONU通过多波长与OLT进行通信，因此称ONU与OLT之间是虚拟的点对点双向传输链路。
图1 WDM PON工作原理
采用波分复用技术的PON技术主要特点有：更长的传输距离；更高的传输效率；更高的带宽；更具安全性；对业务、速率完全透明；成本更低；更易维护等。
四、WDM PON卓越本“色”
WDM PON技术的规模商用首先需要解决光模块的互换性，尤其是ONU侧光模块。固定波长光源的方案难以应用于商用的WDM PON中，因此“无色”光源技术是WDM PON系统攻关的关键技术。目前，无色ONU方案包括但不限于此三种：可调激光器、注入锁定FP-LD和波长重用RSOA方式。
可调激光器作为无色ONU的方案，即可调激光器工作在特定波长，可通过辅助手段对波长进行调谐，使用激光器发射不同的波长。注入锁定FP-LD方式即FP-LD在适当的外部种子光注入时，被激发锁模输出与种子光波长相一致的光信号。波长重用RSOA方式即种子光源经过频谱分割后注入到局端RSOA内，激发RSOA输出与种子光波长相一致的光信号。
五、WDM PON源起烽火
“十一五”期间，国家启动了863计划“低成本的多波长以太网综合接入系统（λ-EMD）”的研究。烽火通信作为牵头单位，联合中国电信、清华大学和北京邮电大学通过刻苦钻研，攻克了多项电信级λ-EMD系统关键技术，包括基于TDM与WDM的混合模式PON结构、支持三网融合业务的受控传送、可扩展的开放系统架构和高可用性等，成功地研制出了系列化的λ-EMD综合接入设备和自主知识产权的光收发模块，可满足低成本化应用要求。通过该项目的实施，烽火通信已全面掌握了一系列具有自主知识产权的相关核心技术，申请或取得了十多项国家发明专利，牵头完成了中国通信标准化协会（CCSA）标准类技术报告《接入网技术要求－采用基于波长可调方式密集波分复用技术的无源光网络》的起草，进一步凸显了烽火通信在光接入领域的技术领先地位。
六、WDM PON翘首前行
烽火通信研制出的WDM-TDMPON系统是业界第一款单纤32波，每波支持1：64分路，传输距离达20公里以上的xPON系统，图2所示。该系统采用业界首个局远端双“无色”光模块设计，具有业界最高的单纤接入速率（对称40G）以及业界最高的业务单板端口密度；采用WDM和TDM混合模式的PON结构，可以兼容现有的1G/2.5G/10G EPON、GPON和P2P等多种光纤接入技术；通过WDM方式可以承载现有CATV业务，方便实现“三网融合”业务接入，实现了我国下一代光纤接入技术研究的新跨越。
图2 烽火通信WDM-TDMPON框架图
目前，WDM-PON可应用于以下多种场合。WDM PON可作为FTTH、FTTB、FTTC的实现方案，并可同时为商业用户、单个家庭用户、多家庭用户等多种类型的用户提供服务。在这种场合下，WDM PON每波长提供的巨大带宽直接为用户所用，对于国内规模部署的FTTB、FTTC网络升级、无线WLAN覆盖、商业VIP客户接入等来说是一个很好的选择。随着移动基站回传所需带宽的不断增加，对基站回传网络也提出了新的挑战。WDM-PON提供了丰富的带宽，能很好的满足3G、LTE基站回传的带宽需求，可以作为移动基站回传的主要技术选择之一。
可以预见的是，随着WDM PON产业链的不断成熟和成本的不断下降，WDM PON及WDM-TDM PON必将在未来的PON宽带接入网中大放异彩。
随着人们对通信需求的增长，光纤接入（FTTx）得到了快速发展。以无源光网络（PON：PassiveOpticalNetwork）技术为主的光纤接入技术已经以多种形态在全球得到了广泛应用。全球FTTx用户数2011年底已超过1.2亿，比2010年增长30%；其中，亚洲约占71%，北美约占16%，欧洲约占13%。2011年中国已成为FTTx用户数最大的国家，其次是日本和韩国。
当前，在我国全业务运营和网络融合的背景下，高带宽应用如视频会议、实时游戏、IPTV等正不断涌现，尤其是HDTV、网真等视频业务，对网络接入带宽提出了更高的要求，也推动着新的FTTx技术层出不穷。此外，“三网融合”的逐步推进、物联网的逐渐普及、云计算、移动互联网的发展以及固定和移动融合（FMC）等也将有力推动高带宽业务的应用和相应网络的快速发展。因此，未来光纤接入技术将向更高速率、更多传输波长、更广覆盖范围（包括长距离、大分路比）的方向发展。
二、WDM PON破冰起航
为了适应未来光接入网络的发展需求，我国“十一五”863计划及时启动了“低成本的多波长以太网综合接入系统（λ-EMD）”重大课题的研究；欧盟FP7计划也将WDM PON的研究列为重点攻关的项目。基于WDM PON和WDM-TDMPON技术的λ-EMD系统具有光纤资源利用充分、对速率和业务完全透明、安全性高、易管理维护、传输距离长、扩展性好等特点，能够极大的节约主干光纤和其他光分配网络建设及维护费用，扩大用户覆盖范围和增加用户接入数量，为运营商构建具有更大接入容量、更高传输速率、面向全业务运营的全新光接入网提供了理想的解决方案。
三、WDM PON彰显风流
WDM PON是一种采用波分复用技术的、点对点的无源光网络。即在同一根光纤中，双向采用的波长数目大于3个以上，利用波分复用技术实现上行接入，能够以较低的成本提供较大的工作带宽，是光纤接入未来重要的发展方向。
典型的WDM PON系统由三部分组成：由光线路终端（OLT）、远端节点（RN）和光网络单元（ONU）组成，如图1所示。RN主要包括热不敏感的阵列波导光栅（AAWG：Athermal Arrayed Waveguide Grating），AAWG是波长敏感无源光器件，完成光波长复用、解复用功能。ONU放置在用户终端，是用户侧的光终端设备。
下行传输时，OLT使用多波长光源，将数据加载到载波上，发送到ONU。通过WDM将多波长信号复合到一根光纤上传输，在RN处解复用，并根据波长把信号分配给目的ONU。上传数据时，每个ONU使用一个特定的波长，各ONU可以随机接入。上传信号在RN处复用到一根光纤上，传到OLT接收端，经WDM解复用器分路，由接收机阵列接收。由于每个ONU通过多波长与OLT进行通信，因此称ONU与OLT之间是虚拟的点对点双向传输链路。
图1 WDM PON工作原理
四、WDM PON卓越本“色”
WDM PON技术的规模商用首先需要解决光模块的互换性，尤其是ONU侧光模块。固定波长光源的方案难以应用于商用的WDM PON中，因此“无色”光源技术是WDM PON系统攻关的关键技术。目前，无色ONU方案包括但不限于此三种：可调激光器、注入锁定FP-LD和波长重用RSOA方式。
可调激光器作为无色ONU的方案，即可调激光器工作在特定波长，可通过辅助手段对波长进行调谐，使用激光器发射不同的波长。注入锁定FP-LD方式即FP-LD在适当的外部种子光注入时，被激发锁模输出与种子光波长相一致的光信号。波长重用RSOA方式即种子光源经过频谱分割后注入到局端RSOA内，激发RSOA输出与种子光波长相一致的光信号。
五、WDM PON源起烽火
“十一五”期间，国家启动了863计划“低成本的多波长以太网综合接入系统（λ-EMD）”的研究。烽火通信作为牵头单位，联合中国电信、清华大学和北京邮电大学通过刻苦钻研，攻克了多项电信级λ-EMD系统关键技术，包括基于TDM与WDM的混合模式PON结构、支持三网融合业务的受控传送、可扩展的开放系统架构和高可用性等，成功地研制出了系列化的λ-EMD综合接入设备和自主知识产权的光收发模块，可满足低成本化应用要求。通过该项目的实施，烽火通信已全面掌握了一系列具有自主知识产权的相关核心技术，申请或取得了十多项国家发明专利，牵头完成了中国通信标准化协会（CCSA）标准类技术报告《接入网技术要求－采用基于波长可调方式密集波分复用技术的无源光网络》的起草，进一步凸显了烽火通信在光接入领域的技术领先地位。
六、WDM PON翘首前行
烽火通信研制出的WDM-TDMPON系统是业界第一款单纤32波，每波支持1：64分路，传输距离达20公里以上的xPON系统，图2所示。该系统采用业界首个局远端双“无色”光模块设计，具有业界最高的单纤接入速率（对称40G）以及业界最高的业务单板端口密度；采用WDM和TDM混合模式的PON结构，可以兼容现有的1G/2.5G/10G EPON、GPON和P2P等多种光纤接入技术；通过WDM方式可以承载现有CATV业务，方便实现“三网融合”业务接入，实现了我国下一代光纤接入技术研究的新跨越。
图2 烽火通信WDM-TDMPON框架图
可以预见的是，随着WDM PON产业链的不断成熟和成本的不断下降，WDM PON及WDM-TDM PON必将在未来的PON宽带接入网中大放异彩。
