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未来城市光纤网络设计的发展趋势

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vguangxian 发表于 2021-7-9 13:41:03 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
导读:

对于新兴的应用,基于公共光纤基础设施的接入域中的固定网络和移动网络的融合从技术和经济角度都很有意义。作为数字社会关键推动者的未来光纤网络需要满足哪些要求?


连通性是我们城市数字化的关键因素和挑战。最终用户的带宽需求正在稳步增长,预计到 2025 年每条宽带线路的平均固定网络互联网流量将比2020年增加一倍以上,并且每条线路的移动数据使用量预计将遵循类似的路径。与此同时,物联网和智慧城市应用提出了与传统固定和移动用户不同的额外连接要求。
越来越多应用,如自动驾驶、虚拟现实或自主无人机等,不仅需要更高的带宽,还需要低延迟和高可靠性的连接。尽管这些应用目前大部分仍处于早期实验阶段,但预计它们的部署将在未来几年内增加。

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其中许多应用将依赖于 5G 网络及其核心功能:以 10 Gbit/s或更高的速度增强带宽;往返时间为 10 毫秒或更短的低延迟通信;以及每平方公里多达100万台连接设备的大规模连接。虽然如今的5G网络部署使用较低的频段,并且重新使用了现有的宏天线站点,但这一点预计未来几年将逐渐改变。日益增长的连通性需求和由此而产生的更高频段的引入,将要求至少在城市地区加密无线电接入网。小型电池的部署以及新天线位置的安装预计将显著增加。这种密集化的程度仍有待观察,但预测的场景范围从每平方公里少于 20个天线站点到每平方公里200个以上天线站点。同时,C-RAN 架构的实施以及由此导致的移动基站功能向中心站点的转移,正在推动天线站点上远程无线电单元连接的带宽和延迟需求的增加。这些连接基于(e)CPRI协议,并且主要依靠光纤作为传输介质。
其他应用,如视频监控或WiFi接入点不会依赖蜂窝网络进行连接,但将代表需要光纤连接的额外需求。

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1:城市连通性要求

在此背景下,支持当前和未来应用的现代光纤网络基础设施显然是当今城市最重要的发展因素之一。最近,供应商和行业组织讨论了基于公共光纤基础设施的固定和移动网络融合的话题。从技术和经济的角度来看,这种融合都很有意义。那么来的光纤网络需要满足哪些要求?

主要有以下几个方面:

1
连接数增加

除了住宅和商业固定客户外,当前未来智慧城市/物联网应用的天线站点和各种其他需求点都需要光纤连接。

2
可靠性
虽然连接的可靠性对于标准的住宅和商业固定接入客户并不起重要作用,但对于具有更高可用性要求的关键应用和天线站点至关重要。

3
支持不同连接类型的能力

聚合网络必须能够在同一基础设施上为多种类型的用户、应用等提供服务。例如,固定客户需要P2MP连接,而天线站点需要直接连接。

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在许多发达国家(例如西欧),部署的网络仍然严重依赖传统的铜缆和同轴电缆基础设施,其中基于FTTC和HFC架构的矢量VDSL和DOCSIS占主导地位。推动这一发展的因素有很多,例如土木工程的高成本,以及已经升级为用户提供更高带宽的现有铜缆和同轴电缆基础设施。然而,这些网络很明显不足以满足即将到来的需求,并将在不久的将来达到其生命周期的终点,它们将不得不被全光纤网络取代。
另一方面,中东、东亚和一些欧洲国家等世界其他地区的许多城市早在十多年前就开始采用光纤,并且已经建立了一个主要基于各种类型的PON技术和P2MP-FTTB/H架构的网络基础设施。这些网络主要是为满足当前和未来的固定客户需求而设计的,并且仍然能够很好地完成这项任务。但它们适应融合网络需求的能力在某些情况下是不存在的,这取决于它们的设计。尽管比基于铜缆和同轴电缆的网络更强大,一些现有的光纤网络也需要升级。

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图2传统 PON 网络体系结构与融合体系结构

由于无源网络基础设施的建设要持续30多年,因此需要选择未来光纤接入网的概念和架构,以满足融合网络当前和未来的需求。此类网络的主要设计原则如下:

1
光纤覆盖
随着连接需求点数量的增加,需要更多数量的光纤。未来的光纤接入网将需要考虑固定接入客户的需求以及来自移动天线站点和各种其他应用的需求。此外,随着无源网络设备成本的降低,光纤网络的拓扑结构有望从目前占主导地位的P2MP向P2P方向发展,至少在该领域是如此。固定接入客户仍将连接到分路器以有效利用OLT,但分路器的位置可能会从现场转移到中心位置或配电中心。天线站点等其他需求点将配备直接光纤连接。

2
内存冗余
为了确保关键服务的可靠连接,未来的网络将需要至少在网络的某些部分实现冗余路由。实现这一点的方式可能是在馈线以及可能在网络的分配部分中从星形走向环形拓扑。

3
开放接入
未来的融合网络需要为各种类型的终端用户和应用提供连接。这些用户和应用程序很可能不会由相同的服务提供商提供服务或使用相同的网络设备,因此未来的网络必须建立在开放接口上并提供标准化的连接服务,如暗光纤和BSA。即使在今天,某些网络部署也是如此,尤其是在公共资金的情况下,融合可能会加速这一趋势。

4
分布式PoP/FDH结构




随着光纤数量的增加,特别是在城市环境中,我们预计将从服务于更大半径的中心PoP向更小、分布更广、相互连接的中心和边缘PoP/FDH转变,终止少数最终用户,并根据不同的供应商的需求为不同的供应商提供连接、配置服务和电源。这些站点将能够承载各种类型的活动设备,如RAN和固定接入节点,以及边缘计算基础设施。这种方法允许将正确的设备放置在正确的网络位置。

上述设计原则描述了一种经得起未来考验、灵活且具有弹性的光纤网络基础设施,该基础设施固有地支持融合网络的各种应用。它们将在多大程度上、以多快的速度被采用,还有待观察。然而,我们可以肯定一件事:光纤网络是数字社会的关键促成因素。





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