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业界深入探讨WDM-PON技术
作者:Meghan Fuller,Lightwave 发布时间:2007-02-05 05:52:05 来源:《光波通信》06年12/2007年1月

WDM-PON技术已经被人们看作是EPON/GPON FTTH应用的继承者。不过WDM-PON在技术上的可行性,并不能掩盖它在大范围部署时高昂的造价问题。一些人认为,在不远的将来这一技术确实比较适合应用在商业服务领域。一位分析家却提出,WDM-PON技术可能还是最适合替代CWDM,承载它的典型业务。Kja光波通信
韩国电信(KT)在光州为一个基于WDM-PON技术的FTTH网络投资了3百万韩元。这标志着到目前为止,韩国电信已经成为业内最坚定的WDM-PON技术支持者。与韩国电信共同完成这个项目的合作者Novera Optics公司宣称,六栋新建公寓大楼内的近2000户用户可以通过新部署的WDM-PON网络获得服务。在100个用户成功完成网络测试后,韩国电信的WDM-PON FTTH网络已于今年一月份开始运行。Kja光波通信
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当然,韩国电信并不是关注WDM-PON技术唯一的运营商。从NTT高级执行副总裁Ryuki Yamada处得到的消息证实,NTT也将WDM-PON看作是潜在的下一代技术。在一月份于东京召开的光纤通信展览会(Fiber Optics Expo)上,Yamada做了题为“面对宽带光网络与电信网络发展的大潮,NTT将如何应对”的政策演讲。演讲中提到,NTT可能会在一部分网络中用WDM技术替代10Gbit EPON技术。Kja光波通信
Verizon Business公司(其前身为MCI)的发言人已经证实他们对WDM-PON技术同样颇感兴趣,不过兴趣主要集中在提供商业服务上。先进网络技术部门的主管Glenn Wellbrock宣称,Verizon目前设立了一个研发项目,研究目的是开发用于WDM-PON网络的元器件,包括半导体光放大器(SOA)等,从而期望最终可以减少用户驻地和数据转发器的元件数量,降低成本。Kja光波通信
Verizon Business认为WDM-PON技术最大的好处在于,它拥有着极具扩充能力的容量。Wellbrock说,WDM-PON技术允许运营商去除位于中心局与用户驻地之间的汇聚点,从而极大的节约成本。他也希望可以用未来大约一年的时间完成技术的概念验证和原型构建。虽然Wellbrock承认WDM-PON技术还需要很多年的发展才能走向成熟,但是他也说:“我确确实实感到对WDM-PON技术进行深入研究将会是一条正确的前进方向”。

克服经济问题Kja光波通信
目前为止WDM-PON发展面临的最大障碍已经不再是技术问题,而是经济问题。真正意义的WDM-PON要求家庭或者办公室的上行和下行链路必须使用单一波长。目前实现这一目标的方法是在每一个用户驻地采用单波长分布反馈布拉格激光器(DFB)或者窄带可调谐激光器。然而这样做的成本是非常高的。富士通网络通信接入部门的市场发展经理说:“服务提供商希望ONT的价格控制在100到300美元,这时你就不可能采用造价高达几千美元的终端了”。

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Novera Optics的WDM-PON商业解决方案SpeedLIGHT系统,采用法布里-玻罗激光二极管替代造价高昂的分布反馈布拉格激光器或窄带调谐激光器,从而避开了ONT必须具备波长可选的要求,极大的降低了成本。
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富士通制定了致力于降低WDM-PON技术成本的短期和长期研发项目,同时它还不得不和Novera Optics公司竞争。目前,Novera Optics的SpeedLIGHT系统是市场上唯一可以商业应用的WDM-PON系统。LG-Nortel已经在韩国电信的网络中采用了这套系统,实现了FTTH接入。Kja光波通信
SpeedLIGHT系统的核心是Novera公司获得专利的波长锁定技术。这项技术采用造价低廉的法布里-玻罗激光二极管(FP-LD)代替了ONT中昂贵的单波长DFB或者可调谐激光器。其技术细节是:光线路终端(OLT)中的一个无调谐宽带光源产生一束波长较窄的注入信号光,注入一个波导阵列光栅(AWG)。AWG可以将这束光分成几束不同波长的窄带光,最后每束光分别进入与之相对应的FP-LD,从中激励出波长均匀分布的多束单波长激光。AWG具有周期性,所以可以反过来用于接收从ONT来的光信号,实现上行链路的复用。这样一来就可以为每一位用户提供一个专有的下行和上行波长。中心局也可以采用相似的技术实现信号的复用与解复用。Kja光波通信
富士通针对竞争对手Novera,开发出一种技术完全不同的“无色的”ONT。富士通对外宣称这种ONT技术不需要激光器,而且可以运行在任何波长上。“这种技术的思路就是接收下行信号光、重新调制、放大,然后将它重新发送回OLT”,Eisenach解释道。目前他们正在尝试不同的方法以进一步降低无色ONT的成本,比如采用半导体光放大器(SOA)。ONT中必须完成光信号的放大,因此放大器的选择非常重要。富士通认为基于量子点技术的SOA会是一个比较好的选择。Eisenach说:“不需要冷却的(半导体)光放大器可以帮助我们将成本控制在非常低的程度。”Kja光波通信
Eisenach并不指望2010/2011年WDM-PON技术就可以解决经济问题,实现物美价廉的目标。他认为WDM-PON永远不会达到BPON或GPON那样低廉的价格,但是随着时间的推移,“它们之间的差距会显著缩小”。Kja光波通信
同时,富士通还开发出了一种介于PON和WDM之间的过渡技术。这项技术将GPON与CWDM相结合,从而将下行链路的容量提高了七倍,而成本只占WDM-PON技术的一小部分。Eisenach称:“对我们而言,这项技术更加现实、成本更低,它完全可以满足目前波分复用PON网络的要求。”Kja光波通信
这项技术就是富士通的FLASHWAVE 6100 GPON系统平台,它包括OLT和ONT两部分,可以支持富士通所谓的混合GPON架构,从而提供比传统GPON系统更高的容量。这个系统中OLT上的所有光学元件都基于SFP收发器结构,所以它们都可以用CWDM SFP代替。而服务区接口的PON分束器可以用一个简单的分束器和CWDM耦合器代替。所有的ONT保持不变。Eisenach解释说:“采用无源分束器和CWDM耦合器,可以实现波长的拆分、重新插入,从而支持更多的终端用户”。这项技术与WDM-PON相比,允许运营商用最少的成本获得八倍于原有的容量。Kja光波通信
对Eisenach而言,Verizon Business一直在考虑采用WDM-PON技术并不令他感到意外。他相信在家庭用户与商业用户或者商业区用户混杂的场合,混合GPON架构是比较合适的技术。这是因为“在面对家庭用户时,运营商可能不需要增加新的波长,但是在面对商业用户时,增加一两个新波长可能是必不可少的”,而混合GPON架构可以很好的满足两方面的要求。同时他还补充道:“商业用户经常会对带宽提出更高的需求。也许随着时代的进步,我们还会发现很多对带宽提出更高要求的新服务。” Kja光波通信
由于全新的高带宽消耗驻地业务的产生,已经促使ITU成立了全业务接入网(FSAN)标准组织。这些业务对带宽的巨大需求使得WDM-PON技术的应用成为可能。今天的运营商正在投资数十亿美元用于升级网络,以实现语音、视频与数据的同传。因此他们非常希望能够保护已有的投资。BroadLight的市场主管Dan Parsons认为,WDM-PON最大的优势就是可以保护运营商在传统BPON、EPON和GPON网络中已有的投资。“采用一项新的技术时,怎样才能避免对已有系统的翻新?怎样才能控制成本以保证未来可以赢利?这些都是运营商在建设FSAN时必须面对的问题”。Kja光波通信
只要WDM-PON的成本可以控制在可接受的范围,那么它就最有可能成为下一代替代技术。而10-Gbit/sec EPON和GPON技术能不能成为最有可能的下一代替代技术还是一个未知数,不同的标准制定组织还在对它们进行研究。Kja光波通信
现在Parsons关心的是,业界是否需要一个带头人率先采用这种技术,从而促进进一步投资。他说:“只要有一个大型运营商迈出应用的第一步,宣称‘我们将会大范围部署WDM-PON网络’,我们就可以预言整个业界将会在这种技术上投入巨大的资本。这种发展历程在NTT部署EPON,以及Verizon部署GPON时都出现过。”

平衡WDM-PON技术的发展Kja光波通信
当WDM-PON技术被当作潜在的下一代技术,其直接竞争者是EPON和GPON时,Ovum-RHK的研究却认为,将WDM-PON技术看作一种补充技术可能更为合适。Karen Liu是Ovum-RHK的元器件研究主任,同时也是题为“WDM-PON与CWDM解决最后一公里之前的新瓶颈”报告的作者之一。她说:“我们认为,在未来几年WDM-PON技术不大可能成为GPON/EPON的主流替代品。我们的结论是,到2009年WDM-PON网络的用户数只会占光纤到户总用户数的很小一部分。”Kja光波通信
刘女士说:“我们认为WDM-PON技术走得太远了,它并不能成为一种完全的替代品”。在点到点连接中,PON已经成为首选的技术,而WDM-PON更像是一种倒退。而且运营商可能会失去传统PON网络提供的统计复用优势。她解释说:“假设总共有100个用户,虽然每个用户拥有1吉比特带宽,但实际上总的流量不可能达到100吉比特。PON网络事实上充当着一个汇聚平台的角色。而至少在接入部分,WDM-PON技术否定了网络的一个基本原则,即存在大量统计复用的原则。”Kja光波通信
刘女士相信,最靠近用户接入部分的网络应该采用能够提供统计复用的技术,譬如DSL或者传统的PON技术。只有这样,进一步讨论才是有意义的。Kja光波通信
BroadLight的Parsons也同意这种观点:“WDM只是一种传输技术。在物理层之上还必须存在其它通信协议,比如BPON、GPON或者Ethernet。我们可以把每一个波长分配给每一个用户,但是真正要实现数据传输,我们还需要上层协议的支持。”Kja光波通信
刘女士指出,如果把WDM-PON看作传统PON网络的底层支撑网络,那么它的作用有点类似CWDM物理层。也就是说:WDM-PON更适合与CWDM作比较,而不是替代PON技术。她强调:“这种比较更适合实际功能的比较”。这样一来,WDM-PON就可以在需要为商业用户提供专有信道的场合作为CWDM的替代品,比如在接入网络前已经将所有内部流量汇聚在一起的场合。“在企业内部,各种业务是统计复用的”,她解释道:“局域网中实际的上行链路只占据了总流量的很小一部分。”

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富士通的FLASHWAVE 6100 GPON系统在GPON与WDM-PON之间提供了一种过渡性的选择。通过用CWDM光模块替代SFP光模块,同时引入光分路器的方法,运营商可以获得八倍于原有GPON系统的容量。Kja光波通信
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这样看来,近期WDM-PON发展的最大目标应该是替代CWDM技术。Ovum-RHK预测CWDM元器件的市场在2010年大概为4900万美元,而刘女士的报告显示CWDM元器件的市场年增长率大概只有2%,这说明其发展几近停滞。“由于价格的压力,WDM-PON的成本可能会迅速降低”。她敦促WDM-PON经销商尽快拓展该技术的潜在应用。Kja光波通信
刘女士认为,“WDM-PON”这个名字存在着用词不当的问题。“WDM-PON确实是一个无源光网络,但是所有的DWDM系统都是无源光网络”,她说:“而它并不具备PON网络的基本特征,即统计复用,所以也就不具备PON网络拥有的广播特性。所以人们要么依照‘PON’的实质内涵,要么依照无源光网络的字面意思来重新解释‘WDM-PON’,两者互相排斥、非此即彼。‘WDM-PON’的实际内涵应该更接近WDM,而不是PON。”
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