工业PON中确定性网络传输技术研究(特邀)

无源光网络(PON)凭借其大带宽、低成本和抗电磁干扰等优势,被认为是下一代工业互联网的重要组网技术之一。然而,以“带宽提升”为主要技术发展思路的常规PON,其传输控制机制难以满足以“时间敏感”为特征的高品质工业业务传输需求,对常规PON的网络传输能力提出了重要挑战,迫使其融入新的特性,即确定性。文章以时分复用(TDM)-PON为主要研究对象,首先阐述了工业互联网的业务特征及传输需求,分析了工业互联场景下常规TDM-PON面临的两大技术挑战:一是传统带宽分配方案引起的时延不确定性;二是队列调度机制僵化引起的时延不确定性。围绕上述挑战,文章介绍了提升TDM-PON确定性网络传输能力的关键技术,如协作传输接口、单帧多突发和确定性带宽分配(DetBA)等。其次,文章介绍了一种基于网络演算的时延边界建模思路作为确定性工业PON系统设计与性能评估的理论模型。最后,文章从业务层、媒质接入控制(MAC)层、物理层及控制管理平面等多个角度探讨了确定性工业PON的潜在技术及发展方向。

一种专线流量健康度评价的方法

在电信运营商专线的运营过程中,一些专线的使用会处于非健康的状态,包括带宽利用率过大(带宽不足)、带宽利用率波动过大、带宽利用率过小(带宽浪费)的情况。当前通用的发现专线电路非健康状况的方法,主要依赖人工设定的经验阈值,对于流量利用率不在阈值范围内的专线进行告警,再由人工判定。基于上述问题,本文提出一种利用SNMP/Telemetry采集流量、分析流量特征,进行流量健康度评价的方法,实现了对流量健康状况自动进行检测,并定位非健康的原因。本方法适用于客户专线、中继,以及针对流量进行行为分析的场景。

基于量子遗传算法的通信网络资源分配优化方法

常规的通信网络资源分配优化方法以吞吐量优化为主,并未考虑到通信网络的环境需求,降低了网络资源分配的合理性。因此,文章设计了基于量子遗传算法的通信网络资源分配优化方法。该方法将通信需求、通信设备带宽限制、通信网络类型考虑在内,基于量子遗传算法构建通信网络资源分配优化模型,对网络资源分配优化目标进行量子编码,评估网络资源分配的适应度,从而得到网络资源分配优化的最优解。通过调整通信网络资源分配调度因子,根据网络负载、通信行为等实时变化情况,引入动态调整机制,以适应不同情况下的资源分配需求。经对比实验,验证了该方法的有效性,与传统方法相比优化性能更佳。

基于EPON的FTTx接入网建设关键问题探讨

基于EPON的FTTx技术具有带宽高、可靠性高、维护成本低、技术成熟等优点,已成为近期各大电信运营商推进"光进铜退"的重要技术。OLT融合了接入、汇聚、交换功能,使EPON技术的引入改变了传统的电信接入网络的架构,打破了传统接入网和汇聚网络明晰的分界线,并且改变了传统的接入、数据、软交换3个专业各自为政的局面,因此如何建设和部署可运营的EPON接入网是个非常重要的问题。本文对基于EPON的FTTx接入网中OLT设备的网络定位、语音业务组网方式、综合化的网络管理架构3个关键问题进行了详细分析。

基于YOLOv5水下目标检测算法研究与改进

在水下目标生物的检测过程中,由于水下环境恶劣,水中光线衰弱,以及大多水下生物以小目标的形态出现等问题,使得目前的水下目标检测带来了精度损失问题,为解决相应问题,给出了一种基于YOLOv5s改进的YOLOv5s-water算法来解决。首先通过STR(Swin-Transformer)旋转窗口来对YOLOv5s的主干层(Backbone)部分进行更改,提高模型的泛化能力,进而解决水下环境恶劣以及检测目标形态变化带来的问题。使用FReLU激活函数与CBAM注意力神经机制结合成的FCM注意力机制,将其嵌入到YOLOv5s的骨干网(Neck)部分,以用来突出目标特征并抑制次要信息,从而提高算法精度,加强小目标的特征提取。小目标检测方面,在YOLOv5结构上增加小目标检测头,以提高感受野,进而提高小目标的检测精度。仿真和实验结果表明:所提方法相较于YOLOv5s检测准确率P上升1.47%,精确度mAP@0.5上升2.76%,小目标检测效果明显,证明了方法的有效性。

下一代相干PON关键技术研究进展与展望(特邀)

相比于传统的强度调制/直接检测(IM/DD)系统,相干系统具有更高的容量和功率预算,能更好地满足高容量无源光网络(PON)的需求。近年来,如何将相干应用于PON场景以更好地支撑未来高带宽业务已成为研究热点。文章从系统架构、相干简化、上行突发模式检测以及灵活PON 4个方面对相干PON关键技术研究现状进行了总结,并展望提出了激光共享上下行滤波器组多载波(FBMC)-PON和半导体光放大器(SOA)电流调控灵活PON方案。

基于PON的超低时延技术方案探讨

【目的】随着各种互联网新兴业务的崛起以及无源光网络(PON)在行业应用场景的延伸,作为第五代固定网络(F5G)代表技术的PON,需要不断演进升级才能满足未来网络的需求。其中,PON的时延是迫切要改善的关键网络性能指标,故文章对PON的低时延技术进行了深入研究。【方法】文章首先总结了当下PON在低时延方面所面临的挑战,分析了导致PON时延较高的主要原因有两个,分别是因光网络单元(ONU)带宽分配机制引入的上行固有时延和因ONU注册/测距机制引入的上行随机时延。因此,文章提出了基于单帧多突发技术和独立注册通道技术的两种超低时延技术方案,并进行实验验证分析。【结果】通过验证分析,对于单帧多突发技术的低时延技术方案,结合时延和带宽利用率两个性能指标综合来看,1/4调度周期表现最优,但会牺牲小部分带宽,比较适合传输对时延敏感而带宽不敏感的业务;对于独立注册通道技术的低时延技术方案,由于引入了额外的波长用于ONU注册/测距通道,可以完全消除正常业务通道因注册/测距的静默窗口引入的额外时延和抖动。【结论】综合而言,文章所探讨的基于PON的超低时延技术方案,可以有效降低PON的时延,有助于促进虚拟现实(VR)类等新兴业务的规模商用和工业互联网的快速发展。

新型电力负荷管理系统的多模态通信组网研究

针对新型电力系统背景下电力负荷管理通信终端海量接入带来的通信可靠性问题,提出了一种基于多模态智慧网络的通信组网模型及其应用部署方案。首先在分析新型电力负荷管理系统业务通信可靠性需求基础上,构建了基于多模态智慧网络的层次化通信组网模型与部署架构;然后在所提组网模型框架下,针对现阶段新型电力负荷管理系统通信接入网层部署可靠性,设计了适应负控业务场景包含有线专网、无线专网和无线虚拟专网的通信接入网层工程应用部署方案;最后分析了新型电力负荷管理系统通信组网应用过程中尚待解决的关键技术问题,为新型电力负荷管理系统通信通道建设提供技术理论参考。

50 Gbit/s PON高性能接收技术的研究

【目的】为了应对不断增长的超千兆需求,从千兆走向万兆,从第五代固定网络(F5G)走向高级第五代固定网络(F5.5G),50 Gbit/s无源光网络(PON)被认为是F5.5G的重要组成部分。故文章针对当前接入网络发展状况,对50 Gbit/s PON技术进行了深入研究。【方法】文章首先介绍了实现50 Gbit/s PON高灵敏度面临的困难,并提出了解决方案。方案中,50 Gbit/s的非归零(NRZ)信号通过雪崩光电二极管(Avalanche Photodiode,APD)探测器,在强电场的作用下形成可被检测到的宏观电流,该电流通过跨阻放大器(TIA)放大并转换成电压输出。对其进行均衡处理,采用光数字信号处理(oDSP)芯片的前馈均衡器(FFE)和判决反馈均衡器(DFE)对脉冲信号的拖尾现象进行补偿后,再通过DFE将码间干扰的影响降到最低。接着重点分析了APD、TIA和oDSP等关键技术,并采用25与50 Gbit/s APD对接收性能进行比较。【结果】两组实验测试结果显示,第1组实验25 Gbit/s APD在测试时间4 min内接收信号无误码,接收光功率为-8.48 dBm,当误码率(BER)为2.78e-2时,接收光功率达-26.61 dBm;在使用50 Gbit/s APD的情况下,4 min内接收信号无误码时,接收光功率为-8.97 dBm。当BER为2.78e-2时,接收光功率达到-27.05 dBm,第2组数据50 Gbit/s APD-2也达到了同样的实验效果。【结论】50 Gbit/s APD接收灵敏度更高,性能更好,更适合使用在50 Gbit/s PON光模块中实现高性能接收。最后文章针对未来降成本方案在均衡技术与APD上的应用提出了可行性分析。

超100 Gbit/s相干PON系统关键技术研究

50 Gbit/s无源光网络(PON)标准已趋于完善,后50 Gbit/s PON时代的技术标准尚属空白,亟待开展相关研究以推动整个产业链从系统、模块和芯片等方面提前进行布局。文章判断单波长200 Gbit/s速率和相干技术将会是继50 Gbit/s PON之后下一代PON系统的两大关键特征。单波长200 Gbit/s速率对运营商具备更大的吸引力,而强度调制/直接检测(IM/DD)技术难以持续满足200 Gbit/s速率下系统对Class C+等级功率预算的要求,需要采用灵敏度更高的相干技术。然而PON系统是一种典型的点对多点(P2MP)拓扑架构,将相干技术下沉到PON还有许多关键技术需要攻克,其中,涉及PON系统设备和媒体访问控制(MAC)芯片的架构重构、相干PON光模块的单纤双向(Bi-Di)技术改造、突发模式的相干发送与接收技术以及相干PON系统的波长管控技术。时分复用(TDM)仍然是实现P2MP传输的推荐方式,在TDM基础之上可以叠加新的复用维度,例如子载波复用(SCM)。新复用维度的引入给PON系统带来了灵活性,但同时也增加了设计的复杂度,将会颠覆当前的PON系统架构。叠加了SCM的相干PON系统将不再采用数字化接口方式与光模块进行连接,光模块本身需要具备高度线性驱动和调制能力。此外,用户侧光模块需要具备瞬时开关能力,以避免对其他用户造成干扰,因此需要开发新型的支持突发控制功能的相干光芯片。考虑到上行P2MP的突发相干接收环境,需要从系统层面实现对多个用户激光器的波长管控,避免上行方向因多用户波长快速切换造成的局端频偏估算偏差问题。综上,将相干技术应用于PON将会是一个全新的复杂系统工程,难以直接继承现有相干系统架构,需要匹配P2MP的应用需求,从芯片、模块和设备多个方面实现技术创新。

住宅区弱电智能化建设方案探讨

考虑到广电业务不仅包含电视业务和互联网业务的新政策及光纤已成为信息传输的主要介质,且云计算、大数据已改变原有建网模式,智能家居逐步走进家庭的背景下,针对住宅小区弱电智能化建设可能遇到的挑战进行了分析,重点对有线电视布线、光纤入户布线及传统家庭布线的影响进行了分析,并提出各系统弱电智能化工程实施的建议及参考方案。随着通信技术的发展,最终实现基于有线与无线技术的通信、有线电视、智能家居等的融合。

GPON技术研究

GPON是一种面向NGN的接入技术,它具有速率高、传输距离长、效率高和可伸缩性强等关键优势。同时,GPON支持引入更高带宽的以太网新业务,并能低成本提供传统的语音服务。本文介绍了GPON的标准化进展,给出了GPON的体系结构,分析了GPON的特点与应用,并将GPON与EPON进行了详细对比。

5G UPF与固网BNG的融合思路、方案及实践

移动回传的承载网建设占用了大量投资,增加了跳数。该文分析了移网UPF与固网BNG组网功能的相似性,提出了集UPF、BNG功能于一体的融合网关FWA及组网方案,并基于现网搭建测试环境,验证了家宽CPE、个人UE接入互联网,园区政企客户融合组网等三种场景,采用FWA组网实现固、移业务的统一接入,为固、移网络的融合迈开了重要一步。

宽带接入网的新发展-GPON

GPON作为目前最为先进的宽带接入网有其本身的优势,本文主要介绍了它的系统结构,帧结构,传输容器, 并对APON、EPON、GPON三种PON技术做了比较。

PON技术宽带接入网的故障诊断和维护分析

无源光纤网络(passive optical network, PON)是一种应用于宽带接入网的技术,使用单根光纤传输多用户的信号,并通过无源光分路器来分离不同用户的信号,具有高带宽、低成本和灵活性等优势,在现代通信领域中得到了广泛的应用。随着网络规模的不断扩大,用户对高质量连接的需求日益增长,PON技术的故障诊断和维护变得尤为重要。基于此,对PON技术进行概述,分析其技术优势,并探讨PON技术宽带接入网的故障诊断和维护措施,以期为相关人员提供参考。

基于EPON的接入网设计方案

描述了基于以太网的无源光网络系统的框架结构、设计原则和网络规划;针对具体的业务要求,提出了基于EPON的接入网设计方案,并给出了该设计方案的测试结果。相关测试数据表明,该方案基本满足设计要求。

基于IMS的Cable固定网与移动网的融合方案

介绍了IMS系统的体系结构特点以及研究进展,并在介绍xDSL方式与移动网融合的基础上,提出了Cable方式与移动网融合的网络结构。

下一代PON接入技术的演进

文章回顾了PON技术的发展历史,分别介绍了EPON和GPON的标准化情况、业务能力、技术特点,并展望了两种技术的发展演进及商用化进程。

基于PON的FTTx网络设计方法研究

文章简要介绍了PON作为新一代宽带接入网主流技术的特点,对基于PON的FTTx网络规划中OLT、ODN及ONU三部分的规划原则和设计要点分别进行阐述,对基于PON技术的FTTx宽带光接入网应用前景进行了展望。

超100 Gbit/s PON:灵活速率和相干架构(特邀)

2021年国际电联电信标准化部门(ITU-T)完成50 Gbit/s无源光网络(PON)的标准制定,当前设备商和运营商已经完成样机验证,ITU-T成立Beyond 50 Gbit/s PON讨论组开始研讨未来PON相关技术方案,因此Beyond 50 Gbit/s PON成为当前光通信领域的研究热点。根据前几代PON标准的速率演进规律推测,Beyond 50 Gbit/s PON的速率预计将超过100 Gbit/s。文章将分析超100 Gbit/s PON面临的问题和挑战,重点介绍灵活速率PON和相干PON架构这两个潜在技术路径及其关键技术方案,为未来超100 Gbit/s PON的研究和标准制定提供参考。