XGS-PON與Wi-Fi 7的異質(zhì)混合網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢
被動光纖網(wǎng)絡(luò)(Passive Optical Network;PON)剛開始是在光纖線路終端(Optical Line Terminal;OLT)以及光網(wǎng)絡(luò)裝置(Optical Network Unit;ONU)之間,以異步傳輸模式(Asynchronous Transfer Mode;ATM)的方式來實現(xiàn)APON。
PON網(wǎng)絡(luò)的主要架構(gòu)是由OLT、ONU、被動光學(xué)組件所組合而成,被動光學(xué)組件包括光學(xué)組合器(Optical Combiner)以及光學(xué)分路器(Optical Splitter),被動光學(xué)組件意指無須供電即可以傳輸光訊號。
一般而言,OLT由網(wǎng)絡(luò)提供者放在中央機房,ONU則是在客戶端附近區(qū)域的設(shè)備,而在OLT及ONU之間的鏈路就由光學(xué)組合器及光學(xué)分路器負(fù)責(zé)進(jìn)行光訊號傳輸,光學(xué)分路器負(fù)責(zé)廣播光訊號,光學(xué)組合器負(fù)責(zé)組合光訊號。之后以超高速以太網(wǎng)絡(luò)(Gigabit Ethernet)為基礎(chǔ)而發(fā)展出以太被動式光纖網(wǎng)絡(luò)(Ethernet PON;EPON)。
在EPON之后,超高速被動式光纖網(wǎng)絡(luò)(Gigabit-capable PON;GPON)被提出,GPON的上下行傳輸可用分時多任務(wù)技術(shù)(TDM)、分波多任務(wù)技術(shù)(WDM)、分碼多任務(wù)技術(shù)(CDM)、混合型分時多任務(wù)與分波多任務(wù)技術(shù)(TWDM)等廣播方式傳輸,使得PON具有寬帶、高覆蓋范圍、高效率等優(yōu)點。
目前主要的PON技術(shù)是GPON和XG-PON,GPON和XG-PON都是上行速率與下行速率不對稱的PON。并且在基于GPON、XG-PON的技術(shù)上,又衍伸出XGS-PON技術(shù)。XG-PON和XGS-PON都是10G PON,這兩種技術(shù)的主要差別是XG-PON是不對稱PON,PON的上/下行速率是2.5G/10G;XGS-PON是對稱PON,所以PON的上/下行速率是10G/10G。
由于寬帶多媒體需求增加,加上實時視訊、寬帶上網(wǎng)的需求增加快速,PON的技術(shù)進(jìn)展隨著寬帶應(yīng)用的大帶寬需求增加,如表一所示。
表一 PON技術(shù)與規(guī)格比較(source:作者整理)
BPON | GPON | XG-PON | NG-PON2 | XGS-PON | |
標(biāo)準(zhǔn) | 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這兩種10G PON的最大差異是XG-PON上行速率由2.5Gbps增加為XGS-PON上行速率10Gbps,這意味著XGS-PON更具有寬帶上網(wǎng)寬帶多媒體應(yīng)用、實時視訊的技術(shù)優(yōu)勢。如圖一所示為XGS-PON的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖。
圖一 : XGS-PON的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖
XGS-PON與Wi-Fi 7異質(zhì)混合網(wǎng)絡(luò)
異質(zhì)網(wǎng)絡(luò)(Heterogeneous network)是指在網(wǎng)絡(luò)中連接兩個以上的不同通訊協(xié)議及數(shù)據(jù)堆棧的網(wǎng)絡(luò)稱之異質(zhì)網(wǎng)絡(luò)。
XGS-PON遵循的是ITU-T G.9807.1規(guī)范,Wi-Fi 7遵循的是IEEE 802.11be標(biāo)準(zhǔn),兩種不同的協(xié)議結(jié)合在一起,將數(shù)據(jù)收發(fā)鏈路從光纖線路轉(zhuǎn)變?yōu)闊o線通信以實現(xiàn)XGS-PON加上Wi-Fi 7的異質(zhì)網(wǎng)絡(luò),結(jié)合XGS-PON與Wi-Fi 7的諸多優(yōu)點以發(fā)揮在光纖網(wǎng)絡(luò)中傳遞的寬帶多媒體、寬帶上網(wǎng)與實時視訊的寬帶信息能有效傳播到最后一哩,以滿足光纖到府的寬帶數(shù)據(jù)不會被Wi-Fi所限速。
如圖二所示為XGS-PON加上Wi-Fi 7的異質(zhì)混合網(wǎng)絡(luò)組成的FTTx架構(gòu)圖。
圖二 : XGS-PON加上Wi-Fi 7的異質(zhì)混合網(wǎng)絡(luò)組成的FTTx架構(gòu)圖
異質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢互補
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)轉(zhuǎn)變?yōu)閄G-PON(10Gbps/2.5Gbps),再演進(jìn)成XGS-PON(10Gbps/10Gbps),若XGS-PON的最后一哩技術(shù)是以Wi-Fi為主的無線傳輸架構(gòu),若只搭配Wi-Fi 6或Wi-Fi 6E,則從OLT下行鏈路傳送過來的信息會在最后一哩被限速。
Wi-Fi 6(802.11ax)、Wi-Fi 6E(802.11ax)的最大理論資料率為9.6Gbps,若扣掉訊框表頭(Header)、地址信息(addressing information)、CRC等非數(shù)據(jù)本身的前置信息,實際數(shù)據(jù)率最多為理論值的六~八成,因此對于目前XGS-PON的上行資料率10Gbps及下行資料率10Gbps而言搭配Wi-Fi 6、Wi-Fi 6E的最后一哩無線傳輸都會被限速,也因此由Wi-Fi 7搭配XGS-PON將是目前以XGS-PON為網(wǎng)絡(luò)主體的FTTx的最后一哩無線傳輸?shù)淖罴堰x擇。
Wi-Fi 7在理論上其數(shù)據(jù)率可以達(dá)到每個存取點(access point)有30Gbps的資料率,而其理論上的最高數(shù)據(jù)率可以達(dá)到46.4Gbps,因此Wi-Fi 7這樣的數(shù)據(jù)率速度可以是Wi-Fi 6最高數(shù)據(jù)率的4.8倍,所以Wi-Fi 7相當(dāng)適合搭配XGS-PON上行與下行速率10Gbps,而不會使得FTTx的無線使用者在上行或下行數(shù)據(jù)傳輸被限速。
支持MU-MIMO與多重鏈結(jié)
在XGS-PON網(wǎng)絡(luò)中,最后一哩涵蓋范圍內(nèi),因為以太網(wǎng)絡(luò)的布線限制以及是否支持用戶裝置可移動性的考慮,XGS-PON網(wǎng)絡(luò)中最后一哩涵蓋的范圍,通??紤]的是支持多個無線用戶裝置,因此Wi-Fi 7的16×16 MIMO及多重鏈結(jié)這兩個技術(shù)優(yōu)勢,便能完美的支持XGS-PON網(wǎng)絡(luò)最后一哩之無線多使用者存取的應(yīng)用。
Wi-Fi 7目前可以支持到16條空間流(16 spatial stream),比起Wi-Fi 6E的空間流上限8 spatial stream而言,Wi-Fi 7的數(shù)據(jù)傳輸量是Wi-Fi 6的兩倍,因此可以達(dá)成上行16 spatial stream與下行16 spatial stream的多使用者M(jìn)ulti-user MIMO傳輸。
Wi-Fi 7的多重鏈結(jié)運行(MLO)讓XGS-PON網(wǎng)絡(luò)最后一哩的無線用戶的無線裝置,能夠組合多個不同頻段的多個不同通道,而變成有效的數(shù)據(jù)傳輸信道,使得所有可用頻譜資源得以被有效的利用,MLO技術(shù)將可以使得頻譜資源被有效利用以及數(shù)據(jù)傳輸量增加。
如圖三所示,為XGS-PON網(wǎng)絡(luò)最后一哩之多重鏈結(jié)運行的multi-user MIMO架構(gòu)。
圖三 : 多重鏈結(jié)運行的multi-user MIMO架構(gòu)圖
Wi-Fi 7的其他技術(shù)優(yōu)勢
事實上,Wi-Fi 7具有其他的技術(shù)優(yōu)勢,使得XGS-PON無法再忽視Wi-Fi 7的眾多優(yōu)點而繼續(xù)沿用Wi-Fi 6或Wi-Fi 6E。Wi-Fi 7具有三頻操作的架構(gòu),Wi-Fi 7能比Wi-Fi 6多使用七個額外160MHz通道,也就是具有額外的1200MHz帶寬可以使用;另一方面,Wi-Fi 7遵循IEEE 802.11be規(guī)范而具有320MHz通道帶寬(160M+160M),這比Wi-Fi 6/ Wi-Fi 6E只具有160MHz通道帶寬能夠使得Wi-Fi 7有多一倍的PHY層數(shù)據(jù)率。
綜述以上,在Wi-Fi 7的320MHz通道帶寬及三頻操作下,有額外的1200MHz帶寬可以使用的技術(shù)優(yōu)勢,將能使得XGS-PON網(wǎng)絡(luò)最后一哩無線用戶能夠在不太需要考慮帶寬限制的情況下,使用高帶寬需求的寬帶多媒體娛樂、實時視訊、寬帶上網(wǎng)的服務(wù)。
(本文作者王冠雄1、陳偉鑫2為立訊1網(wǎng)通射頻硬件研發(fā)副理、2網(wǎng)通研發(fā)總監(jiān))
評論