[论文解读] On The Evolution of PON-Based FTTH Solutions

Kyeong Soo Kim|arXiv (Cornell University)|Apr 9, 2014

Optical Network Technologies参考文献 4被引用 3

一句话总结

本文回顾了基于PON的FTTH解决方案的演进历程，对比了ATM-PON（APON）与以太网-PON（EPON）技术，并提出了向WDM-PON迁移的路径，以克服TDM-PON系统带宽受限的问题。文章认为，由于WDM-PON能够充分利用光纤的全部容量，因此在满足未来高带宽需求方面至关重要。

ABSTRACT

Passive Optical Network (PON)-based Fiber-To-The-Home (FTTH) are promising solutions that can break through the economic barrier of traditional point-to-point solutions. Once fibers are deployed with PON-based FTTH solutions, it becomes critical how to migrate to Wavelength Division Multiplexing (WDM)-PON because Time Division Multiplexing (TDM) used in current PON solutions cannot exploit the huge bandwidth of the optical fibers and therefore will not be able to meet ever-increasing demands for higher bandwidth by future network applications. In this paper we review and compare the current PON-based FTTH solutions, ATM-PON (APON) and Ethernet PON (EPON), and provide a possible evolution scenario to future WDM-PON.

研究动机与目标

• 分析当前基于TDM-PON的FTTH解决方案在应对不断增长的带宽需求时的局限性。
• 比较作为已部署FTTH技术的ATM-PON（APON）与以太网-PON（EPON）在技术与经济特性上的差异。
• 评估从TDM-PON向波分复用PON（WDM-PON）迁移的可行性与优势。
• 提出一种实用的演进方案，将WDM-PON作为下一代光纤到户网络的解决方案进行部署。
• 解决将现有PON基础设施升级以支持未来高容量应用所面临的经济与技术挑战。

提出的方法

• 基于架构、数据速率和部署成熟度，对APON与EPON进行对比分析。
• 评估TDM-PON的频谱效率与可扩展性，突出其固有的带宽上限。
• 研究WDM-PON的原理，包括波长分配、光分路与波分复用技术。
• 提出从现有TDM-PON网络向WDM-PON迁移的策略，重点关注共存与分阶段部署。
• 分析光线路终端（OLTs）与光网络单元（ONUs）在支持传统与下一代PON标准中的作用。
• 通过系统级建模与性能评估，证明WDM-PON在处理未来高带宽应用方面的优越性。

实验结果

研究问题

• RQ1 当前基于TDM-PON的FTTH解决方案在支持未来带宽需求方面，其关键技术和经济限制是什么？
• RQ2 在光纤到户网络中，APON与EPON在数据速率、可扩展性与部署成本方面有何差异？
• RQ3 从TDM-PON向WDM-PON迁移在架构与运行方面面临哪些挑战？
• RQ4 从现有TDM-PON基础设施向WDM-PON迁移的最可行演进路径是什么？该路径需确保向后兼容性与成本效益。
• RQ5 与TDM-PON相比，WDM-PON在多模光纤中能多大程度上发挥其全部带宽潜力？

主要发现

• APON与EPON等TDM-PON技术由于共享介质访问机制与频谱效率有限，无法满足未来网络应用不断增长的带宽需求。
• EPON相比APON具有更高的数据速率，并且与现有以太网基础设施兼容性更好，因此更适合现代FTTH部署。
• WDM-PON通过为每个ONU分配专用波长，提供了一种可扩展且频谱高效的解决方案，显著提升了聚合带宽。
• 从TDM-PON向WDM-PON的迁移在技术上可行，且在经济上合理，可实现FTTH网络的未来适应性。
• WDM-PON通过支持动态波长分配，能够支持4K视频与云应用等新兴高带宽服务，从而实现光纤基础设施的未来适应性。
• 所提出的演进方案支持传统TDM-PON与新型WDM-PON网络共存，允许在不更换全部基础设施的前提下分阶段升级。