10G PON技術(shù)發(fā)展與建設(shè)探討

曹煜

摘要：隨著寬帶中國戰(zhàn)略的逐步推進(jìn)，行業(yè)內(nèi)對于建設(shè)高速寬帶網(wǎng)的熱情不斷上漲，這是寬帶接入相關(guān)行業(yè)難得的發(fā)展機(jī)遇，但是我們還需要進(jìn)行大規(guī)模的投資。而10G PON雖然標(biāo)準(zhǔn)化程度和產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展還并不成熟，離大規(guī)模商用化部署仍存在一定的差距，但是隨著寬帶壓力的不斷增長，10G PON已經(jīng)被公認(rèn)為運營商接入網(wǎng)寬帶提速的熱門技術(shù)。文章對10G PON技術(shù)的發(fā)展與建設(shè)進(jìn)行了討論。

關(guān)鍵詞：10G PON；發(fā)展；網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)

1 10G PON技術(shù)發(fā)展背景

隨著各大運營商的“寬帶提速”工程的大規(guī)模展開，未來寬帶業(yè)務(wù)將會以多媒體、視頻點播以及互動游戲等為主要特征進(jìn)行發(fā)展，高寬帶、綜合化將成為評判運營商所推寬帶產(chǎn)品優(yōu)劣的主要標(biāo)準(zhǔn)。在寬帶網(wǎng)絡(luò)光纖化發(fā)展的大環(huán)境下，PON技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)前全球各個電信運營商關(guān)注的熱門技術(shù)之一，也是支持“寬帶提速”工程的主要技術(shù)基礎(chǔ)。經(jīng)過早期對APON、BPON的探索，近幾年，美國電氣和電子工程師協(xié)會組織發(fā)起的EPON標(biāo)準(zhǔn)以及由國際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)化部門組織發(fā)起的GPON標(biāo)準(zhǔn)成為了PON技術(shù)的兩大主流。其中，EPON標(biāo)準(zhǔn)主要秉承以太網(wǎng)的“簡單唯美”特點，憑借其成熟的產(chǎn)業(yè)鏈及優(yōu)良的性價比，在日韓等亞洲多個國家和地區(qū)擁有廣泛的用戶接入；而GPON標(biāo)準(zhǔn)則憑借繼承APON、BPON的優(yōu)勢特點，收到了歐美地區(qū)眾多運營商的廣泛青睞。

但是EPON和GPON所提供的上下行帶寬僅為1G或者2G，而隨著目前IPTV、HDTV、網(wǎng)絡(luò)游戲、視頻業(yè)務(wù)等對流量和帶寬的要求越來越高，每用戶的寬帶需求預(yù)計將以每3年一個數(shù)量級的趨勢遞增，從未來運營商長期發(fā)展的趨勢來看，每用戶的帶寬需求將會在50～100Mbit/s之間。而面對這樣的帶寬需求，現(xiàn)有的EPON和GPON均無法滿足要求，現(xiàn)有的PON口帶寬將會出現(xiàn)技術(shù)瓶頸。因此，ITU-T、FSAN以及IEEE等各大標(biāo)準(zhǔn)花組織開始了下一代PON技術(shù)的研究工作。

相對于1G PON技術(shù)來說，10G PON技術(shù)仍然分為EPON和GPON兩大陣營，其中10G EPON以IEEE 802.3av標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，最大化繼承了802.3ah中的內(nèi)容，具有極好的向上兼容性。IEEE所定義的802.3av標(biāo)準(zhǔn)包括兩方面的核心內(nèi)容：第一，擴(kuò)大了關(guān)于EPON的上下行帶寬，從之前的1G上升到10G速率；（2）充分考慮了1G EPON的兼容性問題，在規(guī)定相關(guān)物理參數(shù)時，確保10G EPON的光節(jié)點能夠與1G EPON的光節(jié)點共存在同意ODN中，且該ODN的配置不需要進(jìn)行任何調(diào)整，最大限度降低了運營商在前期的建設(shè)成本。而10G GPON則以ITU-TG.987協(xié)議為基礎(chǔ)，定義了一系列的標(biāo)準(zhǔn)，包括總體特征、物理連接相關(guān)子層、傳輸匯聚子層以及管理控制接口等。提出T22T行對稱XG PON2和上下行非對稱XG PONI兩種10G GPON的主要架構(gòu)，并且標(biāo)準(zhǔn)草案的制定已經(jīng)形成了一定的規(guī)模。

2 10G PON網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

2.1 新建區(qū)域10G PON目標(biāo)光接入網(wǎng)建設(shè)

新建的10G PON光接入網(wǎng)絡(luò)，主要包括技術(shù)的選擇、OLT部署節(jié)點、ODN分級與部署位置、ONU選擇與部署位置等多方面的問題。近期，在10G EPON和10G GPON的技術(shù)選擇上，基于技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈的成熟度方面來考慮，優(yōu)先選擇10G EPON。但是隨著技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，10G EPON和10G GPON均趨于完善，屆時需要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的價格與選擇最有利于網(wǎng)絡(luò)研究的方式是技術(shù)選擇需要考慮的關(guān)鍵因素。

OLT部署節(jié)點、ODN的分級與部署位置、ONU的選擇與部署位置等需要通過對用戶的帶寬需求、目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)因素進(jìn)行綜合考慮，進(jìn)而與設(shè)備能力、單PON口承載能力直接相關(guān)。單PON口的承載能力可以根據(jù)下面公式進(jìn)行計算：

結(jié)合寬帶業(yè)務(wù)發(fā)展需求，單PON口接入用戶數(shù)量如表1所示。

根據(jù)單PON口的測算、設(shè)備發(fā)展以及網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃等情況進(jìn)行綜合考慮，建議新建區(qū)域OLT部署應(yīng)統(tǒng)籌綜合接入?yún)^(qū)規(guī)劃建設(shè)在端局及接入網(wǎng)機(jī)房，單個OLT的覆蓋半徑為3～5km，覆蓋的用戶數(shù)量盡量少于7200戶；鄉(xiāng)鎮(zhèn)OLT局站覆蓋范圍則盡量控制在10km以內(nèi)，宜設(shè)置在機(jī)房空間、電源、光纜等條件較好的機(jī)房，同時結(jié)合用戶發(fā)展以及機(jī)房條件進(jìn)行逐步下移，設(shè)置在端局等OLT采用大容量機(jī)架式，建議每個PON口下帶ONT寬帶端口的數(shù)量控制在336以下。

2.2 既有區(qū)域1G PON向10G PON演進(jìn)方案

1G PON向10G PON的演進(jìn)，需要對1G PON和10G PON的頻譜使用影響進(jìn)行綜合考慮。從下行方面來看，GPON/EPON均采用s波段1480nm～1500nm，與10G PON下行所使用的1575nm～1580nm相互獨立；從上行方面來看，根據(jù)ITU-UG.984.5標(biāo)準(zhǔn)，GPON 0NU和EPON 0NU分別使用DFB激光器和FP激光器，其中GPON ONU上行僅使用0波段的1290nm～1330nm子波段，而EPON ONU上行則使用1260nm～1360全部0波段的帶寬，因此10G PON的上行波段與1G GPON的上行波段相對獨立、而與1G EPON的上行波段存在部分重疊。由于頻譜使用等方面的原因，GPON、EPON在向10G PON演進(jìn)的過程中，具體的演進(jìn)方式存在一定的差異。

1G GPON在向10G GPON升級演進(jìn)的過程中，GPON能通過OLT+WDM分光器的方式實現(xiàn)GPON到10G GPON的平滑升級。即GPON可以完全不對原來的1G GPON的OLT設(shè)備/端口進(jìn)行調(diào)整，僅需要在OLT側(cè)添加WDM、原有1G GPON ONU增加WBF波長阻隔濾波器，1G GPON和10G GPON使用相同的ODN網(wǎng)絡(luò)，1GGPON和10G GPON的通道相互獨立，不存在任何相互干擾，從而實現(xiàn)1G GPON與10G GPON的混合組網(wǎng)方式。

而1G EPON在向10G EPON進(jìn)行演進(jìn)時，則無法通過OLT+WDM分離器的方式實現(xiàn)平滑的升級演進(jìn)，必須通過更換OLT端口來實現(xiàn)，1G EPON和10G EPON上行通道通過TDM機(jī)制實現(xiàn)共存，相互影響，實現(xiàn)10G EPON與1G EPON的混合組網(wǎng)方式，但是該方式通常存在較大的相互干擾，會對整個網(wǎng)絡(luò)的上行效率產(chǎn)生較大的影響。

通過對1G PON向10G PON演進(jìn)方案的綜合分析，1G PON均與10G PON實現(xiàn)混合組網(wǎng)。其中GPON混合組網(wǎng)時需要在ODN側(cè)增加WDM分離器并在1G GPON ONU側(cè)增加WBF，工作量相對較大，但是1G 6PON與10G GPON之間不存在任何干擾，網(wǎng)絡(luò)效率高；而EPON網(wǎng)絡(luò)中任一用戶需升級、混合組網(wǎng)時，則必須對現(xiàn)有1G EPON OLT端口更換為10G EPON OLT端口，1G和10GONU上行通道TDM共存，用戶的規(guī)劃、管理以及維護(hù)等多方面需要進(jìn)行綜合考慮。

3 結(jié)語

10G PON技術(shù)的發(fā)展符合未來接入網(wǎng)絡(luò)“容量大、居所少”的主要發(fā)展方向，在提高接入速率的同時，支持更大的分路比，能夠?qū)崿F(xiàn)對更多用戶的覆蓋。因此，10G PON技術(shù)必然會成為未來電信運營商實現(xiàn)寬帶提速戰(zhàn)略的關(guān)鍵技術(shù)。文章對10G PON技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并提出了由1G PON向10G PON進(jìn)行演進(jìn)建設(shè)的方案。當(dāng)然，10G PON技術(shù)的應(yīng)用，還需要對市場業(yè)務(wù)的實際需求、技術(shù)以及設(shè)備的發(fā)展、總體建設(shè)成本、網(wǎng)絡(luò)效率等多個方面進(jìn)行綜合的統(tǒng)籌分析，從而建成面向市場、低成本、高收益的下一代光接入網(wǎng)絡(luò)，推動寬帶中國戰(zhàn)略的進(jìn)一步發(fā)展。