XGS-PON與Wi-Fi 7的異質混合網絡優(yōu)勢

被動光纖網絡（Passive Optical Network；PON）剛開始是在光纖線路終端（Optical Line Terminal；OLT）以及光網絡裝置（Optical Network Unit；ONU）之間，以異步傳輸模式（Asynchronous Transfer Mode；ATM）的方式來實現APON。

PON網絡的主要架構是由OLT、ONU、被動光學組件所組合而成，被動光學組件包括光學組合器（Optical Combiner）以及光學分路器（Optical Splitter），被動光學組件意指無須供電即可以傳輸光訊號。

一般而言，OLT由網絡提供者放在中央機房，ONU則是在客戶端附近區(qū)域的設備，而在OLT及ONU之間的鏈路就由光學組合器及光學分路器負責進行光訊號傳輸，光學分路器負責廣播光訊號，光學組合器負責組合光訊號。之后以超高速以太網絡（Gigabit Ethernet）為基礎而發(fā)展出以太被動式光纖網絡（Ethernet PON；EPON）。

在EPON之后，超高速被動式光纖網絡（Gigabit-capable PON；GPON）被提出，GPON的上下行傳輸可用分時多任務技術（TDM）、分波多任務技術（WDM）、分碼多任務技術（CDM）、混合型分時多任務與分波多任務技術（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的技術上，又衍伸出XGS-PON技術。XG-PON和XGS-PON都是10G PON，這兩種技術的主要差別是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、寬帶上網的需求增加快速，PON的技術進展隨著寬帶應用的大帶寬需求增加，如表一所示。

表一 PON技術與規(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更具有寬帶上網寬帶多媒體應用、實時視訊的技術優(yōu)勢。如圖一所示為XGS-PON的網絡架構圖。


 
圖一 : XGS-PON的網絡架構圖

XGS-PON與Wi-Fi 7異質混合網絡
異質網絡（Heterogeneous network）是指在網絡中連接兩個以上的不同通訊協議及數據堆棧的網絡稱之異質網絡。

XGS-PON遵循的是ITU-T G.9807.1規(guī)范，Wi-Fi 7遵循的是IEEE 802.11be標準，兩種不同的協議結合在一起，將數據收發(fā)鏈路從光纖線路轉變?yōu)闊o線通信以實現XGS-PON加上Wi-Fi 7的異質網絡，結合XGS-PON與Wi-Fi 7的諸多優(yōu)點以發(fā)揮在光纖網絡中傳遞的寬帶多媒體、寬帶上網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據不會被Wi-Fi所限速。

如圖二所示為XGS-PON加上Wi-Fi 7的異質混合網絡組成的FTTx架構圖。


 
圖二 : XGS-PON加上Wi-Fi 7的異質混合網絡組成的FTTx架構圖

異質網絡的優(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）轉變?yōu)閄G-PON（10Gbps/2.5Gbps），再演進成XGS-PON（10Gbps/10Gbps），若XGS-PON的最后一哩技術是以Wi-Fi為主的無線傳輸架構，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等非數據本身的前置信息，實際數據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為網絡主體的FTTx的最后一哩無線傳輸的最佳選擇。

Wi-Fi 7在理論上其數據率可以達到每個存取點（access point）有30Gbps的資料率，而其理論上的最高數據率可以達到46.4Gbps，因此Wi-Fi 7這樣的數據率速度可以是Wi-Fi 6最高數據率的4.8倍，所以Wi-Fi 7相當適合搭配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據傳輸被限速。

支持MU-MIMO與多重鏈結
在XGS-PON網絡中，最后一哩涵蓋范圍內，因為以太網絡的布線限制以及是否支持用戶裝置可移動性的考慮，XGS-PON網絡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及多重鏈結這兩個技術優(yōu)勢，便能完美的支持XGS-PON網絡最后一哩之無線多使用者存取的應用。

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的數據傳輸量是Wi-Fi 6的兩倍，因此可以達成上行16 spatial stream與下行16 spatial stream的多使用者Multi-user MIMO傳輸。

Wi-Fi 7的多重鏈結運行（MLO）讓XGS-PON網絡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，而變成有效的數據傳輸信道，使得所有可用頻譜資源得以被有效的利用，MLO技術將可以使得頻譜資源被有效利用以及數據傳輸量增加。

如圖三所示，為XGS-PON網絡最后一哩之多重鏈結運行的multi-user MIMO架構。



 
圖三 : 多重鏈結運行的multi-user MIMO架構圖

Wi-Fi 7的其他技術優(yōu)勢
事實上，Wi-Fi 7具有其他的技術優(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，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層數據率。

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優(yōu)勢，將能使得XGS-PON網絡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、寬帶上網的服務。

（本文作者王冠雄1、陳偉鑫2為立訊1網通射頻硬件研發(fā)副理、2網通研發(fā)總監(jiān)）