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什么是第三代光分配网络(ODN)?常见PON网元有哪些?

时间:2023-05-04 11:07:03 来源:中金网

ODN 是连接用户与电信运营商互联网、 有线连接和电话服务的最后一环。过去十年间,ODN 默 默在无源光 (PON) 网络的广泛应用和部署中发挥着关键作用,这一阶段 ODN 开发工作的重点,集中在降低前期成本,而不是增加功能。当前,行业正推动将现代技术引入 ODN,以降低运营成本, 提高接入网的性能。

ODN 起源

五十多年来,电信运营商接入网络的“最后一英里”一直采用双绞线铜缆,每户一根, 以树形分支 架构捆绑在一起。电缆运营商也采用了类似树形分支架构的同轴金属护套电缆。基于这些现在看 来早已过时的技术,早期的互联网业务下发经常困难重重。

从 21 世纪初起,PON 网络真正意义上开始部署,以支持主打更快网速、更低时延及更大视频带 宽的“三网融合”业务。第一代部署采用 BPON,第二代为 GPON 或 EPON。现在我们已经进入第 三代 PON 部署,即 NG-PON2 和 XGS-PON ,可提供 10Gbps 传输速度和 1G 业务带宽。

与早期接入网不同, PON 网络的“最后一公里”采用点对多点光纤,单根或一对光纤从光线路终端 (OLT) 延伸至室外无源分光器, 经分光后,多根光纤从分光器连接至住宅附近的光网络终端 (ONT)或光网络单元(ONU)。

设备厂商 OLT

室外型 ONT

1x32 平面分光器(带连接头) 室内典型 ONU

GPON 和 EPON 中最常见的分光比是 1:32 和 1:64,可在一级(单个分光器)或二级(级联分光 器)拓扑中实现。连接 OLT 与其级联 ONU 的光纤和分光器合称为 ODN。

ODN 技术演进

PON 网络部署目前已历经三代,第四代(25G/50G PON)也已经开始部署。ODN 组成基本保持不 变,仍为光纤和无源分光器, 真正改变的是 ODN 的建网方式。 第一代 ODN (我们称之为 ODN1 ) 需要熟练的技术人员使用昂贵的熔接机进行熔接,该操作通常 需在可控的环境下进行,如封闭式货车,以防止灰尘和其他污染物的影响。虽然这种做法昂贵且 耗时,但可以确保光链路损耗低,性能良好。 从大约2018 年开始,第二代 ODN (ODN2)开始部署,使用康宁、康普、Huber+Suhner、华为、 烽火、古河等厂商提供的各种预连接组件。这些产品、 架构和用例在 2021 年 8 月发布的 ETSI TR 103 775 标准规范中有详细介绍。该技术文档还引入了“Quick ODN”这一术语,来描述使用预 连接组件构建的 ODN。

ODN2 的主要优点是设备出厂前已完成全部熔接和后续测试,因此无需在现场进行光纤熔接,安 装速度更快, 成本更低,安装结果可预测。有些产品甚至提供了预连接光缆,方便用户家庭连接 到 FTTH Quick ODN 接线盒,无需服务供应商参与。

除了预连接, ODN2 的另一项重大创新是对每根光纤和端口使用数字标签(条形码或二维码), 这些标签可以轻松输入智能数据库,创建一张数字化的光分配网络。这种“Digital QuickODN”利用 ODN 无源组件的独特身份来创建智能管理功能,如自动存储光纤位置信息、 自动识别光纤连接、 光纤校准信息和现场操作可视化指南(如图5)。

预连接和数字标签化的光纤、 分光器和光纤盘储盒、交接箱的出现,大大减少了运营商的网络部 署时间和费用, 但没有解决运营成本的问题。第三代 ODN (ODN3)目前正在开发中,旨在通过引 入自动化主动监测和智能化等技术来降低 ODN 的运营成本。

智能管理系统使用某种光学监测系统(如基于反射、引入延迟等) 自动识别和定位故障,精确到 单个网元中的具体光纤和端口,然后将这些信息传输给网络运营中心和现场技术人员的手持设备。

华为也研发并上市了类似的 “光虹膜”系统。

华为光虹膜系统巧妙地利用了 ODN 网络中 1*N 分光器的微型光学架构,在每个 ONU 或 ONT 的 上行信号中引入独特的差分相位变化。到达 OLT 的合路光信号通过滤波器分离,一小部分被转移 到高灵敏度接收器(位于华为设备 OAI 单板上) 。该接收器可以区分相位变化,从而单独识别每 个 ONU 或 ONT 。ONU 或 ONT 无需额外的光学器件,通过级联两个 1*8 分光器,一个 GPON 口 下挂的 64 个 ONU 都可以被 OAI 单板监控, 实现设备增加成本可控。 洞悉 ODN 中的 1*N 分光器架构,将带来巨大的好处。通过光纤断点可以准确地定位到每根光纤, 还可以在服务请求前对未使用及完整的端口进行单独识别。此外,在单个 ONU/ONT 上还能 对服务正常运行时间/停机时间进行监控。

ODN 未来展望

随着 FTTx 网络架构在头部 CSP 中部署逐渐成熟,人们开始关注通过第三代 ODN 实现更准确和自动化的监控,来降低运营成本。预计其他供应商将效仿华为,开发类似于光虹膜的产品, 以拓展自身的产品组合。

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