XGS-PON與Wi-Fi 7的異質(zhì)混合網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)

被動(dòng)光纖網(wǎng)絡(luò)（Passive Optical Network；PON）剛開(kāi)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(lái)實(shí)現(xiàn)APON。

PON網(wǎng)絡(luò)的主要架構(gòu)是由OLT、ONU、被動(dòng)光學(xué)組件所組合而成，被動(dòng)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(dòng)光學(xué)組件意指無(wú)須供電即可以傳輸光訊號(hào)。

一般而言，OLT由網(wǎng)絡(luò)提供者放在中央機(jī)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(hào)傳輸，光學(xué)分路器負(fù)責(zé)廣播光訊號(hào)，光學(xué)組合器負(fù)責(zé)組合光訊號(hào)。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(dòng)式光纖網(wǎng)絡(luò)（Ethernet PON；EPON）。

在EPON之后，超高速被動(dòng)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(shí)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(shí)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(diǎn)。

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(duì)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(duì)稱PON，PON的上/下行速率是2.5G/10G；XGS-PON是對(duì)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(shí)時(shí)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）
  

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(shí)時(shí)視訊的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。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(gè)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(wú)線通信以實(shí)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(diǎn)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(shí)時(shí)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(huì)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(shì)互補(bǔ)
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(wú)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(guò)來(lái)的信息會(huì)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(shí)際數(shù)據(jù)率最多為理論值的六~八成，因此對(duì)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(wú)線傳輸都會(huì)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(wú)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(gè)存取點(diǎn)（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(huì)使得FTTx的無(wú)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?yàn)橐蕴W(wǎng)絡(luò)的布線限制以及是否支持用戶裝置可移動(dòng)性的考慮，XGS-PON網(wǎng)絡(luò)中最后一哩涵蓋的范圍，通常考慮的是支持多個(gè)無(wú)線用戶裝置，因此Wi-Fi 7的16×16 MIMO及多重鏈結(jié)這兩個(gè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，便能完美的支持XGS-PON網(wǎng)絡(luò)最后一哩之無(wú)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(yùn)行（MLO）讓XGS-PON網(wǎng)絡(luò)最后一哩的無(wú)線用戶的無(wú)線裝置，能夠組合多個(gè)不同頻段的多個(gè)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(yùn)行的multi-user MIMO架構(gòu)。



 
圖三 : 多重鏈結(jié)運(yùn)行的multi-user MIMO架構(gòu)圖

Wi-Fi 7的其他技術(shù)優(yōu)勢(shì)
事實(shí)上，Wi-Fi 7具有其他的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，使得XGS-PON無(wú)法再忽視Wi-Fi 7的眾多優(yōu)點(diǎn)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(gè)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(shì)，將能使得XGS-PON網(wǎng)絡(luò)最后一哩無(wú)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(lè)、實(shí)時(shí)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)）