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XGS-PON与Wi-Fi 7的异质混合网络优势

作者: 时间:2022-11-27 来源:CTIMES 收藏

被动光纤网络(Passive Optical Network;PON)刚开始是在光纤线路终端(Optical Line Terminal;OLT)以及光网络装置(Optical Network Unit;ONU)之间,以异步传输模式(Asynchronous Transfer Mode;ATM)的方式来实现APON。

PON网络的主要架构是由OLT、ONU、被动光学组件所组合而成,被动光学组件包括光学组合器(Optical Combiner)以及光学分路器(Optical Splitter),被动光学组件意指无须供电即可以传输光讯号。

一般而言,OLT由网络提供者放在中央机房,ONU则是在客户端附近区域的设备,而在OLT及ONU之间的链路就由光学组合器及光学分路器负责进行光讯号传输,光学分路器负责广播光讯号,光学组合器负责组合光讯号。之后以超高速以太网络(Gigabit Ethernet)为基础而发展出以太被动式光纤网络(Ethernet PON;EPON)。

在EPON之后,超高速被动式光纤网络(Gigabit-capable PON;GPON)被提出,GPON的上下行传输可用分时多任务技术(TDM)、分波多任务技术(WDM)、分码多任务技术(CDM)、混合型分时多任务与分波多任务技术(TWDM)等广播方式传输,使得PON具有宽带、高覆盖范围、高效率等优点。

目前主要的PON技术是GPON和XG-PON,GPON和XG-PON都是上行速率与下行速率不对称的PON。并且在基于GPON、XG-PON的技术上,又衍伸出技术。XG-PON和都是10G PON,这两种技术的主要差别是XG-PON是不对称PON,PON的上/下行速率是2.5G/10G;是对称PON,所以PON的上/下行速率是10G/10G。

由于宽带多媒体需求增加,加上实时视讯、宽带上网的需求增加快速,PON的技术进展随着宽带应用的大带宽需求增加,如表一所示。

表一 PON技术与规格比较(source:作者整理)
  

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/202211/440925.htm

 


BPON

GPON

XG-PON

NG-PON2

XGS-PON

标准

ITU-T G.983

ITU-T G.984

ITU-T G.987

ITU-T G.989

ITU-T G.9807.1

速率

(下行/上行)

622M/155M

2.5G/1.25G

10G/2.5G

40G/100G

10G/10G

最大分路比

32

128

256

256

256

Span(Km)

20

20

60

60

60

 

由表一可以得知,XG-PON和XGS-PON这两种10G PON的最大差异是XG-PON上行速率由2.5Gbps增加为XGS-PON上行速率10Gbps,这意味着XGS-PON更具有宽带上网宽带多媒体应用、实时视讯的技术优势。如图一所示为XGS-PON的网络架构图。

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图一 : XGS-PON的网络架构图

XGS-PON与
异质网络(Heterogeneous network)是指在网络中连接两个以上的不同通讯协议及数据堆栈的网络称之异质网络。

XGS-PON遵循的是ITU-T G.9807.1规范,遵循的是IEEE 802.11be标准,两种不同的协议结合在一起,将数据收发链路从光纤线路转变为无线通信以实现XGS-PON加上的异质网络,结合XGS-PON与Wi-Fi 7的诸多优点以发挥在光纤网络中传递的宽带多媒体、宽带上网与实时视讯的宽带信息能有效传播到最后一哩,以满足光纤到府的宽带数据不会被Wi-Fi所限速。

如图二所示为XGS-PON加上Wi-Fi 7的组成的FTTx架构图。

图片.png
 
图二 : XGS-PON加上Wi-Fi 7的组成的FTTx架构图

异质网络的优势互补
XGS-PON最后一哩(Last Mile)不被限速
如表一所述,GPON的下行速率/上行速率由GPON(2.5Gbps/1.25Gbps)转变为XG-PON(10Gbps/2.5Gbps),再演进成XGS-PON(10Gbps/10Gbps),若XGS-PON的最后一哩技术是以Wi-Fi为主的无线传输架构,若只搭配Wi-Fi 6或Wi-Fi 6E,则从OLT下行链路传送过来的信息会在最后一哩被限速。

Wi-Fi 6(802.11ax)、Wi-Fi 6E(802.11ax)的最大理论资料率为9.6Gbps,若扣掉讯框表头(Header)、地址信息(addressing information)、CRC等非数据本身的前置信息,实际数据率最多为理论值的六~八成,因此对于目前XGS-PON的上行资料率10Gbps及下行资料率10Gbps而言搭配Wi-Fi 6、Wi-Fi 6E的最后一哩无线传输都会被限速,也因此由Wi-Fi 7搭配XGS-PON将是目前以XGS-PON为网络主体的FTTx的最后一哩无线传输的最佳选择。

Wi-Fi 7在理论上其数据率可以达到每个存取点(access point)有30Gbps的资料率,而其理论上的最高数据率可以达到46.4Gbps,因此Wi-Fi 7这样的数据率速度可以是Wi-Fi 6最高数据率的4.8倍,所以Wi-Fi 7相当适合搭配XGS-PON上行与下行速率10Gbps,而不会使得FTTx的无线使用者在上行或下行数据传输被限速。

支持MU-MIMO与多重链结
在XGS-PON网络中,最后一哩涵盖范围内,因为以太网络的布线限制以及是否支持用户装置可移动性的考虑,XGS-PON网络中最后一哩涵盖的范围,通常考虑的是支持多个无线用户装置,因此Wi-Fi 7的16×16 MIMO及多重链结这两个技术优势,便能完美的支持XGS-PON网络最后一哩之无线多使用者存取的应用。

Wi-Fi 7目前可以支持到16条空间流(16 spatial stream),比起Wi-Fi 6E的空间流上限8 spatial stream而言,Wi-Fi 7的数据传输量是Wi-Fi 6的两倍,因此可以达成上行16 spatial stream与下行16 spatial stream的多使用者Multi-user MIMO传输。

Wi-Fi 7的多重链结运行(MLO)让XGS-PON网络最后一哩的无线用户的无线装置,能够组合多个不同频段的多个不同通道,而变成有效的数据传输信道,使得所有可用频谱资源得以被有效的利用,MLO技术将可以使得频谱资源被有效利用以及数据传输量增加。

如图三所示,为XGS-PON网络最后一哩之多重链结运行的multi-user MIMO架构。


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图三 : 多重链结运行的multi-user MIMO架构图

Wi-Fi 7的其他技术优势
事实上,Wi-Fi 7具有其他的技术优势,使得XGS-PON无法再忽视Wi-Fi 7的众多优点而继续沿用Wi-Fi 6或Wi-Fi 6E。Wi-Fi 7具有三频操作的架构,Wi-Fi 7能比Wi-Fi 6多使用七个额外160MHz通道,也就是具有额外的1200MHz带宽可以使用;另一方面,Wi-Fi 7遵循IEEE 802.11be规范而具有320MHz通道带宽(160M+160M),这比Wi-Fi 6/ Wi-Fi 6E只具有160MHz通道带宽能够使得Wi-Fi 7有多一倍的PHY层数据率。

综述以上,在Wi-Fi 7的320MHz通道带宽及三频操作下,有额外的1200MHz带宽可以使用的技术优势,将能使得XGS-PON网络最后一哩无线用户能够在不太需要考虑带宽限制的情况下,使用高带宽需求的宽带多媒体娱乐、实时视讯、宽带上网的服务。

(本文作者王冠雄1、陈伟鑫2为立讯1网通射频硬件研发副理、2网通研发总监)



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