從技術經(jīng)濟性角度探討10G PON網(wǎng)絡的部署

【摘要】隨著全球FTTx網(wǎng)絡建設的持續(xù)升溫，10G PON作為其中的帶寬升級技術方案一直都是行業(yè)的熱點話題。然而10G PON方案整體成本依然較高，如何以低成本方式建設具備良好演進能力的10G PON網(wǎng)絡是業(yè)界面臨的難題。本文研究了運營商的營銷帶寬需求、實際業(yè)務帶寬需求以及10G PON產(chǎn)業(yè)鏈的狀態(tài)及變化趨勢等，從技術經(jīng)濟性角度探討了在當前產(chǎn)業(yè)狀態(tài)下如何建設10G PON網(wǎng)絡這一課題。

【關鍵詞】技術經(jīng)濟性PON寬帶

1需求

寬帶接入產(chǎn)業(yè)過去20年的發(fā)展表明，推動接入網(wǎng)技術及網(wǎng)絡架構發(fā)展的核心驅(qū)動力來自兩大方面，其一是持續(xù)增強的用戶帶寬需求，其二是來自運營商間日益激烈的競爭所需的營銷帶寬需求?？蛻舻木W(wǎng)絡業(yè)務發(fā)展異常迅速，從普通上網(wǎng)、視頻、高清到現(xiàn)在無所不在的各種多媒體應用，把業(yè)務帶寬需求從K級別迅速推高至M級別甚至更高。而運營商之間的競爭更是帶寬發(fā)展的催化劑，運營商所需的營銷帶寬需求也極大的超前了用戶業(yè)務帶寬需求，需要提供10M甚至100M帶寬能力需求。

2解決方案

接入網(wǎng)是運營商提供業(yè)務帶寬及營銷帶寬的能力關鍵環(huán)節(jié)。10G PON技術用于FTTx接入網(wǎng)的建設，它包括10G GPON以及10G EPON。本文不探討兩種技術制式的差別，僅從運營商的建網(wǎng)需求以及產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展情況來研究10G PON解決方案的需求以及建設節(jié)奏。10G PON相對于GPON或者EPON，可以提供4倍或者10倍的下行帶寬能力，那么，它是否就是運營商接入網(wǎng)絡的最佳方案呢？

2.1技術必要性

解決方案的技術方向是否正確及部署節(jié)奏是否合理跟其具體的應用場景強相關。作為接入網(wǎng)的一種技術，10G PON可應用于FTTH或者FTTB/C。當前，國內(nèi)FTTH主流建網(wǎng)技術為GPON，分光比一般在1:64，考慮FTTH的實裝率以及帶寬收斂模型，F(xiàn)TTH網(wǎng)絡可以滿足相當長時間的業(yè)務需求。根據(jù)德國電信的測算，假設Triple Play業(yè)務以50%復合年度增長率發(fā)展，GPON FTTH網(wǎng)絡也能夠滿足到2017的業(yè)務帶寬需求。

2.2帶寬需求性

而國內(nèi)FTTB/C則采用EPON作為上行，用戶側(cè)接口則為LAN或者ADSL；在一個EPON端口下，一般規(guī)劃128至512個用戶。這樣的組網(wǎng)模型什么情況下在網(wǎng)絡的哪個部分會產(chǎn)生帶寬瓶頸？讓我們從業(yè)務帶寬以及營銷帶寬兩個角度來進行分析。

2.2.1寬帶上網(wǎng)的帶寬需求

用戶上網(wǎng)的帶寬需求關乎用戶體驗，用戶體驗的一個核心標準就是“快”，業(yè)界對此已經(jīng)有較深入的研究。比如，華為公司提出未來超寬帶網(wǎng)絡應該是一個“零等待”網(wǎng)絡，速度快到讓用戶感覺不到有網(wǎng)絡的存在。而受限于端到端系統(tǒng)的制約，當前及未來一段時期，寬帶上網(wǎng)需要多大帶寬才能較好的滿足用戶體驗？對此，Google SPDY項目做了詳細的研究，其結果表明，受限于Internet主要協(xié)議的性能限制、服務器的排隊機制等因素，當接入帶寬達到8Mbps之后，再增加帶寬，對于用戶的上網(wǎng)速度體驗改善基本是微乎其微。

2.2.2視頻業(yè)務的帶寬需求

視頻業(yè)務主要包括OTT以及IPTV兩類。OTT所占業(yè)務帶寬一般已在寬帶上網(wǎng)的帶寬中考慮，運營商網(wǎng)絡需要重點保證的是其經(jīng)營的IPTV視頻業(yè)務帶寬。根據(jù)技術及產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，IPTV視頻將從當前標清＋高清頻道逐步過渡至全高清，以及未來逐步引入3D頻道。按表1假設計算，2012年至2016年IPTV用戶平均視頻帶寬需求將從3.25Mbps逐步提高到12Mbps。

2.2.3接入網(wǎng)絡的帶寬瓶頸

以EPON FTTB網(wǎng)絡為藍本分析，假設一個PON口下掛256個用戶，在2012至2016的時間區(qū)間內(nèi)，寬帶實裝率從35%逐步提升至65%，寬帶上網(wǎng)的帶寬需求從4M逐步提升到8M；在寬帶用戶中開通IPTV業(yè)務套餐的用戶比例從30%提升至70%。話音業(yè)務所占帶寬較小，因而總體帶寬計算中將其忽略?；谝陨霞僭O，得出FTTB網(wǎng)絡用戶峰值帶寬需求（不計算用戶并發(fā)收斂比）趨勢，在用戶實裝率達到55%，IPTV套餐比例達50%時，會出現(xiàn)EPON帶寬瓶頸。

2.2.4運營商營銷帶寬需求驅(qū)動ADSL2+升級改造

運營商的營銷帶寬需求取決于其所在的市場環(huán)境，各不相同。最近的一個例子是Google Fiber項目，它既提供1G的寬帶套餐，也有5M的基本連接業(yè)務。在國內(nèi)，寬帶提速也是普遍的市場趨勢，特別是東部沿海省份，市場營銷帶寬一浪高過一浪。營銷帶寬對于網(wǎng)絡接入帶寬能力有要求。當營銷帶寬高于20M時，基于ADSL2+的FTTx就需要升級改造，而基于LAN的FTTB以及基于VDSL的FTTB網(wǎng)絡則可以滿足100Mbps的營銷帶寬需求（其中VDSL2帶寬能力易受串擾噪聲干擾，需要啟動Vector技術方能穩(wěn)定支持100Mbps的接入）。

然而，這種營銷帶寬在網(wǎng)絡適應較高的收斂比。在FTTB/C組網(wǎng)中，相對于業(yè)務需求帶寬，營銷帶寬并不會首先使xPON口產(chǎn)生帶寬瓶頸。因而，我們從10G PON網(wǎng)絡規(guī)劃角度來看，關鍵是分析業(yè)務需求帶寬對網(wǎng)絡帶來的壓力。

2.3技術產(chǎn)業(yè)鏈準備度

產(chǎn)業(yè)鏈的準備度是選擇技術方案方向以及判斷部署節(jié)奏的關鍵依據(jù)。10G PON的上游產(chǎn)業(yè)鏈中，芯片及光模塊環(huán)節(jié)尤為關鍵。

10G PON芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展呈現(xiàn)了清晰的三個階段：產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期、產(chǎn)業(yè)整合期、融合發(fā)展期。產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期從2009至2011，這兩年出現(xiàn)一撥10G PON芯片先行者，芯片廠家推出第一批10G PON芯片。然而，產(chǎn)業(yè)鏈很快也就因而迎來整合期，收購整合使得10G PON芯片的商用進程延后，但好處是讓關鍵芯片廠家都具備了xPON及10G xPON的能力。芯片廠家完成整合之后，主流芯片廠家如博通、高通等，其路標中的芯片方案都是具備xPON及10G xPON的能力。

在光模塊產(chǎn)業(yè)方面，經(jīng)過2年的準備，已經(jīng)有多家光模塊廠家具備10G PON光模塊的量產(chǎn)能力。但是受限于上游的10G PON光芯片、激光器等核心部件的供給，以及10G PON光模塊用量較少等因素，目前及可預見的一段時間之內(nèi)，10G PON光模塊的價格將在xPON光模塊的5至10倍。在10G PON規(guī)模部署啟動之后，10G PON光模塊有較強的降價預期和較大的降幅空間。

3困境與破局

綜合來看，一方面，10G PON方案成本高，商用困難；另一方面，EPON FTTB網(wǎng)絡存在潛在的帶寬瓶頸，新建設或未來存量提速改造有采用10G PON的需求。

怎樣才能夠以最合理的方式來破解這一困局？筆者認為，設備商及運營商應該充分利用產(chǎn)業(yè)鏈呈現(xiàn)的關鍵特點，開發(fā)和部署具備良好前后向兼容的10G PON網(wǎng)絡。具體為利用融合芯片的能力，開發(fā)光模塊可插拔的FTTB設備，通過裝備不同的光模塊實現(xiàn)EPON、GPON、10G EPON、10G GPON上行接口的切換，保證系統(tǒng)能夠靈活、平滑的從xPON升級到10G xPON。

這種方案有業(yè)界主流芯片廠家支撐，是未來解決方案的主流。同時，運營商可以先行部署xPON FTTB，規(guī)避了技術路線的選擇風險，未來可根據(jù)需要升級至10G GPON或者10G EPON。同時，從前面的分析可以知道xPON出現(xiàn)業(yè)務帶寬瓶頸時，10G PON光模塊因產(chǎn)業(yè)成熟而有大幅的成本下降，運營商因而可以節(jié)約10G PON建網(wǎng)投資。這種具備良好前后向兼容的10G PON技術方案在幫助運營商在技術方案選擇和部署投資上，都有一舉多得之處。

表1IPTV用戶帶寬需求分析