10GPON技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及其應(yīng)用

山西信息規(guī)劃設(shè)計院有限公司 馬寶珍

10GPON技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及其應(yīng)用

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雖然目前的10GEPON以及10GGPON還沒有形成成熟的標(biāo)準(zhǔn)化程度以及產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，甚至還與大規(guī)模商用化部署相差一段距離，不過正在面臨逐步擴張的寬帶壓力之時，10GEPON以及10GGPON都被視作是運營商在接入網(wǎng)寬帶進(jìn)行提速之時的最為關(guān)鍵的技術(shù)。

10GPON技術(shù)；發(fā)展現(xiàn)狀；應(yīng)用

在“寬帶中國”戰(zhàn)略被提出之后，中國移動、中國聯(lián)通以及中國電信這三大運營商紛紛開展了“寬帶中國”工程，建設(shè)起了以GPON以及E-PON為主要領(lǐng)導(dǎo)的xPON網(wǎng)絡(luò)，這也標(biāo)志著我國寬帶建設(shè)已經(jīng)逐步邁入了一個快速發(fā)展的時期。在最近幾年，市場需求的發(fā)展速度日益加快，尤其是在技術(shù)演進(jìn)技術(shù)的推動之下，各種新應(yīng)用層如雨后春筍般出現(xiàn)在人們的視野之中，其中最具代表的就是視頻通信以及云計算，人們對于網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求也變的更大。

1. PON技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

PON技術(shù)是光接入網(wǎng)技術(shù)的主流，并且發(fā)展時間已經(jīng)超過了二十年，在傳統(tǒng)PON技術(shù)之中，所采用的是WDM技術(shù)，大多是使用一根光纖來進(jìn)行雙方向復(fù)用傳輸，因此傳輸受到了一定的限制。目前，在現(xiàn)網(wǎng)中所廣泛使用的PON技術(shù)既含有EPON技術(shù)，又含有GPON技術(shù)。其中，EPON的上下行帶寬都是1.25G，而GPON的下行帶寬是2.5G，上行帶寬是1.25G。正是因為帶寬的需求在逐步增大，新型PON接入技術(shù)而開始萌芽，它的標(biāo)準(zhǔn)主要以10GEPON標(biāo)準(zhǔn)以及10GGPON標(biāo)準(zhǔn)為主。IEEE802.3av標(biāo)準(zhǔn)是10GE-PON的基礎(chǔ)，它能夠使得上下行帶寬速率擴大，同時在充分考慮EPON網(wǎng)絡(luò)兼容性問題的基礎(chǔ)上還能夠保證網(wǎng)絡(luò)前期投資[1]。而ITU-TG.987協(xié)議組則是10GGPON的基礎(chǔ)，總體特征、管理控制入口以及傳輸匯聚子層都是其具體標(biāo)準(zhǔn)，制訂了上下行非對稱以及上下行對稱10GGPON速率標(biāo)準(zhǔn)。在10GPON網(wǎng)絡(luò)的未來發(fā)展之中，10GPON和PON網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)總體為三個階段。第一個階段是10GPON網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展初期階段，10GPON只要在PON網(wǎng)上進(jìn)行疊加擴容就可以實現(xiàn)。第二個階段時10GPON網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展中期階段，10GPON會逐步變成主流，不過還是需要向下兼容GPON/E-PON。第三個階段就是10GPON網(wǎng)絡(luò)的成熟階段，10GPON網(wǎng)絡(luò)會完全替代GPON網(wǎng)絡(luò)以及EPON網(wǎng)絡(luò)。

2. 10GPON的技術(shù)應(yīng)用發(fā)展

2.1 標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展

2.1.1 10GEPON

1GEPON技術(shù)以及10GEPON標(biāo)準(zhǔn)制定都是IEEE來完成的。IEEE組織已經(jīng)發(fā)布了有關(guān)的10GEPON國際標(biāo)準(zhǔn)，此標(biāo)準(zhǔn)的主要致力于10GEPON物理層技術(shù)的相關(guān)研究工作，在運用了之前的1GEPON里的MPCP協(xié)議之后，成功的把1GEPON的上下行帶寬擴大為10G。于此同時，為了使得運營商的原有投資穩(wěn)定以及實現(xiàn)10EEPON的成功升級，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)定還義了有關(guān)于10GEPONONU的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)[2]。并且，在此標(biāo)準(zhǔn)中還存在兩種物理層參數(shù)。其中一種為非對稱模型，也就是10G速率下行以及1G速率上行。其二是對稱模式，也就是上下行速率都是10G?？梢詫⒎菍ΨQ模式視為一種對稱模式的過渡形式。在中國已經(jīng)開始啟動了10GEPON的有關(guān)研究工作，并且已經(jīng)取得了初步的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用進(jìn)展。

2.1.2 10GGPON

ITU-TSG15Q最近幾年一直致力于研究以及分析從GPON向PON演進(jìn)的可，并于十年前正式發(fā)布了增強波長計劃以及標(biāo)準(zhǔn)化路標(biāo)，制定出了下一代PON技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)計劃。根據(jù)相關(guān)的研究計劃顯示，NGPON會經(jīng)歷2個標(biāo)準(zhǔn)的階段[3]。首先是要經(jīng)歷GPON共存以及重利用GPONODN的階段，這個階段不僅涵蓋了上下行的非對稱XG-PON1模型，還涵蓋了對稱XG-PON2模型。其次，就是對ODN的NGA2的完全新建。最近收到廣泛關(guān)注的WDM-PON技術(shù)就是存在于第二階段的范疇之中，它時通過光纖中來將多個波長接入網(wǎng)中實現(xiàn)擴容，不過因為現(xiàn)今的突發(fā)模式存在器件的難點技術(shù)，因此WDM-PON還未真正的完全投入使用。

2.2 技術(shù)參數(shù)

2.2.1 10GEPON

10GEPON技術(shù)有著四個關(guān)鍵點。首先是10GEPON對6種光功率預(yù)算進(jìn)行了定義，主要針對的就是非對稱模式下的PRX10和PRX20以及PRX30，同時也針對在對稱模式之下的PR10、PR20以及PR30，并且，這6種光功率的預(yù)算模型在一定程度上已經(jīng)可以完全滿足運營商對網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的本質(zhì)需要。其次，10GEPON技術(shù)不僅可以在多點控制協(xié)議層面之上實現(xiàn)跟傳統(tǒng)1GEPON(MPCP)的前向兼容，而且還可以擴展原有的消息類型并報告光纜終端設(shè)備開關(guān)時間來滿足10GEPON系統(tǒng)需求，再者，10GEPON所采用的前向糾錯編碼是跟被用于1GEPON中的FEC編碼大致一樣的，不過，更加強大的編碼增益能夠支撐起更低的靈敏度的10GEPON光接收器[4]。最后，還重新規(guī)劃了10GEPON的上下行波長，下行波長使用的是1268至1280nm的波長，上行只用的是原有1GEPON的1575至1580nm的波段。

2.2.2 10GGPON

未來的10GGPON技術(shù)將會獲得不斷的發(fā)展。ITU-T也將會擴展增強帶寬以及距離擴展等相關(guān)的功能來滿足不但增長的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需要。現(xiàn)今已經(jīng)發(fā)布的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)對10GGPON系統(tǒng)的整個技術(shù)要求以及系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的定義，明確指出在保障10GGPON系統(tǒng)的QoS的基礎(chǔ)之上，還要支持傳統(tǒng)電信業(yè)務(wù)以及全部的新型業(yè)務(wù)。除此之外，同時還規(guī)定了動態(tài)帶寬相關(guān)內(nèi)容需要繼承之前的1GGPON技術(shù)，不過，這并不意味著全面的沿襲之前的1GGPON技術(shù)，而是在此基礎(chǔ)之上有所發(fā)展。并且標(biāo)準(zhǔn)也對10GGPON物理層中的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了規(guī)范，其中不僅涵蓋了上下行速率以及ODN功率預(yù)算，還同時涵蓋了分光比以及上下行波長范圍甚至是線路編碼。盡管10GGPON上下行波長的大致范圍跟10GEPON是一致的，但是因為10GGPON上行波長跟10GEPON之間不存在沖突問題，所以10GGPON上下行都可以使用WDMA方法。

3. 升級過渡方案

3.1 EPON向10G EPON的升級

要想實現(xiàn)EPON升級為10GEPON的目的，首先需要考慮的方式就是使用現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備，在保持EPON網(wǎng)絡(luò)最為本質(zhì)的整體架構(gòu)不變的情況之下逐漸優(yōu)化并且提升至10GEPON?，F(xiàn)有的EPON網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)運用了FP激光器，所以已經(jīng)基本用完了O波段1260nm到1360nm的所有帶寬，這就意味著不能夠通過WDM分離器來進(jìn)行升級。在這種情況之下只能更換具有10G-PON功能新型OLT，新型的OLT既不僅具備EPON功能，而且還具備10G-PON功能，因此可以實現(xiàn)將EPON和10GEPON板件混插在OLT上從而實現(xiàn)共平臺管理的目的。一旦OLT升級至10GEPON，只是改變了上行口的速率，協(xié)議卻是和原EPON相同的，因此下帶的ONT終端是完全不需要進(jìn)行升級的，這就實現(xiàn)了在一樣的10GEPON的PON口之下不僅能夠下掛EPON終端而且可以下掛10GEPON終端的目的。在升級之前以及之后，單一PON口可以接入多類型終端的功能被保存下來，并且在同一PON口可以根據(jù)自適應(yīng)來對不同等級的用戶進(jìn)行接入，從而更好的實現(xiàn)了終端按需部署的目的，而對于完整的EPON網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)來說，它仍然是保持不變的，因此原本的EPON網(wǎng)絡(luò)的局端數(shù)據(jù)以及用戶數(shù)據(jù)都完全不需要進(jìn)行再次更改。

3.2 GPON向10GGPON的升級

至今為止，要實現(xiàn)GPON到10GGPON的演變的主要考慮問題就是如何在最小的投資下更好的實現(xiàn)從GPON至10GGPON的平穩(wěn)過渡。在現(xiàn)在的GPON網(wǎng)絡(luò)之中，運用的是DFB激光器，所以使得通過新OLT+WDM分光器將GPON升級為10G-PON成為可能。運用疊加建網(wǎng)的相關(guān)組網(wǎng)方式可以在同一個ODN中將GPON以及10GGPON分別通過物理層的混合來實現(xiàn)各自的獨立運行。根據(jù)從上到下的網(wǎng)絡(luò)視角觀察，在GPON網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行升級之后，它已經(jīng)變成了兩個接入網(wǎng)絡(luò)或者是兩個接入邏輯的實體。用戶終端在將GPON升級為了10GGPON之后，必須要在新舊兩個邏輯PON口之下進(jìn)行逐個遷移并且重新配置各項數(shù)據(jù)。

4. 結(jié)語

業(yè)務(wù)需求不斷引導(dǎo)著技術(shù)的發(fā)展，這是在近現(xiàn)代發(fā)展之中人們對技術(shù)發(fā)展的總結(jié)。尤其是在現(xiàn)今信息化急速發(fā)展的時代，10GPON技術(shù)已經(jīng)體現(xiàn)出了極大的優(yōu)勢，它不僅可以幫助未來網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)更大帶寬以及更高速率的接入，還能夠引領(lǐng)著光寬帶網(wǎng)絡(luò)朝著大容量以及少局點的方向前進(jìn)。相信在不久的將來，10GPON技術(shù)一定會長期占據(jù)著光寬帶網(wǎng)絡(luò)的主體地位并同時作為光寬帶建設(shè)的一個熱門技術(shù)被廣泛的應(yīng)用于人們的生活以及社會的發(fā)展之中。

[1]沈雨剪,李毅,李榴,鄭秋心,黃毅澤.10G-EPON突發(fā)模式光收發(fā)模塊的設(shè)計[J].光學(xué)儀器,2012(2):50-54.

[2]趙國慶,裴麗,劉國軍,汪洋,王智慧.基于層疊遺傳算法的配電網(wǎng)多層級無源光網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化[J].光電技術(shù)應(yīng)用,2015(1):80-84.

[3]梁鴻超,殷愛菡,陳冬,張思瑤,鄭玉虹，程培康.基于簽密算法的EPON認(rèn)證方案研究[J].光通信技術(shù),2015(4):4-7.

[4]劉英爽,李文竹,湯菲菲,劉心.基于OpenFlow的PON在NetFPGA10G上的設(shè)計[J].光通信技術(shù),2015(9):8-11.