华为：下一代PON技术打造Gigaband千兆全光网络
发布时间：2016-09-20 13:55:31 热度：6663
9/20/2016，光纤接入正在从百兆向千兆迈进，最近深圳电信率先计划建设千兆城市标杆市，5年内实现100%的光纤覆盖，建设200万的百兆用户和90万的千兆用户，并发展150万的4K电视用户。千兆全光网络无疑要用到下一代PON技术。而PON技术种类众多，包括10G EPON、10G GPON，还有对称型和非对称型，以及40G PON、100G PON、WDM PON等，他们各自有什么特点，下面将对此做详细介绍。
EPON如何升级到10G EPON
EPON技术比GPON先推出，但其下行带宽比GPON低，而且在支持传统业务上比GPON弱，因此EPON主要是在日本、韩国和中国等光纤部署较早的市场有规模应用。
EPON和GPON主要是提供百兆业务，要升级到千兆网络，需要部署10G EPON或者10G GPON，10G EPON的上行频谱较宽，覆盖了EPON的频谱，因此10G EPON局端可以兼容现网的EPON终端。
10G EPON目前有两种标准，一种是非对称型即下行10G、上行1G，还有一种是对称型上、下行均是10G。非对称型有较高的性价比，但下行与上行的速率比偏大。而对称型10G EPON虽然解决了上行速率低的问题，但成本较高，而且对称型10G EPON与EPON共存时，下行速率会被过多的低速EPON终端拉低。因为上行采用时分复用，如果大量数据窗口被低速EPON占据，留给10G EPON终端的窗口就会有限，实际速率会大幅下降。
那么是否有更优的10G EPON方案，既能提高上行速率，又不会带来太多的成本上升？
上行2.5G速率10G EPON技术
10G EPON与10G GPON在上行速率上的差异导致运营商不同网络的用户带宽和体验不同，给运营商业务规划的统一带来障碍。为此华为开发了上行2.5G速率的10G EPON解决方案，这样非对称的10G EPON与10G GPON速率完全相同，方便运营商业务规划，可以屏蔽设备间差异，便于业务的统一发放和管理。
具体在实现上，华为局端对称型10G EPON业务板可以支持多种远端配置，即可以是对称型也可以是非对称型终端，同时支持上行2.5G的速率规格。而远端的非对称型10G EPON ONT硬件既支持传统的1G速率上行，也支持2.5G速率上行，只需要使能软件License就可以与局端配合获得上行2.5G速率。
上行2.5G的10G EPON无疑解决了非对称10G EPON上行速率低的问题，而通过软件License可以让运营商降低初期设备投资，根据业务增长需要购买License，无需更换硬件就可以实现上行提速，这种按需付费的商业模式更加符合运营商业务逐步增长的需要。也可以鼓励新技术创新，催生更多的新功能和新业务。
GPON如何升级到10G GPON
GPON与10G GPON波长不重叠，他们在同一个ODN网络上共存时需要通过WDM1r合波器，虽然额外多了个无源光器件，但10G PON波长不重叠的好处就是不会象10G EPON那样，上行速率受低速EPON终端影响，10G GPON可以获得全部速率。
针对GPON向10G GPON演进，华为PON Combo解决方案提供三种不同的方式，一种是外置合波器方案，可以配置在机柜内或者配线架上，通过光连接器分别连接GPON接口、10G PON接口和ODN接口。第二种是通过PON Combo板，单板提供GPON和10G PON接口，在2合1连接器上集成了合波器，对外只有一个光接口，这样在演进时只需要将原有的光接口插入PON Combo板的连接器上就行，该方案的好处是可以根据距离的不同更换光模块，具有一定的灵活性。第三种就是PON Combo光模块，即光模块内部集成了GPON、10G PON和WDM1r合波器，这种方案的好处是演进方便，缺点是成本高且缺少光模块更换的灵活性。
40G PON与对称型10G PON
作为10G PON的下一代技术，40G PON曾经一度非常热，一些发达国家的运营商曾想跳过10G PON直接进入40G PON，其中一个好处是采用波分技术，拥有4个不同的波长，这在提供专线时非常有帮助。传统PON技术下行采用广播方式，虽然理论上通过加密技术不存在数据安全问题，但国外一些政府和银行客户还是有顾忌。而40G PON可以通过独立的波长，在物理层上进行了分隔，解决了安全问题。另外无线基站的远端模块处理也需要有独立的波长来传输。
但为了保持终端统一，40G PON的终端需要自适应不同波长，这种技术目前仍有较大挑战，光模块成品率还未达标，实现上有一定的难度，特别是终端的成本很难降下来。因此不少运营商决定先上对称型10G PON，局端对称型10G PON可以兼容远端的非对称和对称型10G PON终端，因此终端可以根据住宅应用或者企业专线的不同按需配置，降低成本。
100G PON与WDM PON
华为在2016年2月的FTTH Council上发布了业界首个100G PON样机，目前100G PON采用单波25G、4个波长叠加的方式实现，复用目前的GPON波长，意味着100G PON开始部署时，GPON技术需要退出历史舞台，将波长资源施放出来，供新技术提供更高的速率。
另一个技术就是WDM PON，华为一直在投入创新，从最初的16波1G到32波2.5G，到2016年3月美国OFC展会上发布了首款32波10G的样机。WDM PON适合企业专线或者无线远端基站前传的应用。由于WDM PON需要配置AWG滤波器，与传统的ODN并不完全兼容，因此目前的应用还非常有限。
下一代PON终端
各种PON技术发展同样需要终端的配合，目前各种PON和10G PON的终端已经成熟。一方面，终端在速率上不断提升，包括支持千兆接口、支持双频Wi-Fi、支持路由等，另一方面，终端也逐渐成为智慧家庭的控制中心和连接中心，终端也在往智能型方向发展，提供开放的软件平台，支持第三方的软件集成和下载，集成蓝牙、Zigbee/Z-wave等接口，可以支持智慧家庭业务。
此外，终端还在节能环保上逐步完善，比如终端可以通过自动检测用户侧的以太网接口，发现用户是否在使用，未使用可以自动进入节能模式。另外在Wi-Fi上未来也能自动检测是否有设备使用，当检测到设备有要求时再启动Wi-Fi，虽然会牺牲部分响应速度，但可以节能环保。
结束语
光纤技术的发展非常迅速，是少有的技术发展走在业务需求前面的产业，正在规模部署的10G PON产品在几年前就已经推出，而现在100G PON的样机也已展示。但不同的技术标准也给运营商带来网络选择的困惑和运维管理的复杂，统一标准是未来的发展方向。好的商业模式可以促进技术创新，比如上行2.5G的10G EPON、自动节能的终端等，应该鼓励更多的只通过软件修改的技术创新，减少运营商升级设备的次数，让产业链获得更多收益。
以10G PON为代表的下一代PON技术的规模部署已经拉开序幕，千兆城市、千兆社区等标杆试点正在展开。千兆超宽带网络为4K/8K视频、VR虚拟现实等新业务的发展及优质的体验提供了有力保证， Gigaband千兆全光网络时代正在来临。
作者：华为接入网营销工程部 朱洪
EPON如何升级到10G EPON
EPON技术比GPON先推出，但其下行带宽比GPON低，而且在支持传统业务上比GPON弱，因此EPON主要是在日本、韩国和中国等光纤部署较早的市场有规模应用。
EPON和GPON主要是提供百兆业务，要升级到千兆网络，需要部署10G EPON或者10G GPON，10G EPON的上行频谱较宽，覆盖了EPON的频谱，因此10G EPON局端可以兼容现网的EPON终端。
10G EPON目前有两种标准，一种是非对称型即下行10G、上行1G，还有一种是对称型上、下行均是10G。非对称型有较高的性价比，但下行与上行的速率比偏大。而对称型10G EPON虽然解决了上行速率低的问题，但成本较高，而且对称型10G EPON与EPON共存时，下行速率会被过多的低速EPON终端拉低。因为上行采用时分复用，如果大量数据窗口被低速EPON占据，留给10G EPON终端的窗口就会有限，实际速率会大幅下降。
那么是否有更优的10G EPON方案，既能提高上行速率，又不会带来太多的成本上升？
上行2.5G速率10G EPON技术
10G EPON与10G GPON在上行速率上的差异导致运营商不同网络的用户带宽和体验不同，给运营商业务规划的统一带来障碍。为此华为开发了上行2.5G速率的10G EPON解决方案，这样非对称的10G EPON与10G GPON速率完全相同，方便运营商业务规划，可以屏蔽设备间差异，便于业务的统一发放和管理。
具体在实现上，华为局端对称型10G EPON业务板可以支持多种远端配置，即可以是对称型也可以是非对称型终端，同时支持上行2.5G的速率规格。而远端的非对称型10G EPON ONT硬件既支持传统的1G速率上行，也支持2.5G速率上行，只需要使能软件License就可以与局端配合获得上行2.5G速率。
上行2.5G的10G EPON无疑解决了非对称10G EPON上行速率低的问题，而通过软件License可以让运营商降低初期设备投资，根据业务增长需要购买License，无需更换硬件就可以实现上行提速，这种按需付费的商业模式更加符合运营商业务逐步增长的需要。也可以鼓励新技术创新，催生更多的新功能和新业务。
GPON如何升级到10G GPON
GPON与10G GPON波长不重叠，他们在同一个ODN网络上共存时需要通过WDM1r合波器，虽然额外多了个无源光器件，但10G PON波长不重叠的好处就是不会象10G EPON那样，上行速率受低速EPON终端影响，10G GPON可以获得全部速率。
针对GPON向10G GPON演进，华为PON Combo解决方案提供三种不同的方式，一种是外置合波器方案，可以配置在机柜内或者配线架上，通过光连接器分别连接GPON接口、10G PON接口和ODN接口。第二种是通过PON Combo板，单板提供GPON和10G PON接口，在2合1连接器上集成了合波器，对外只有一个光接口，这样在演进时只需要将原有的光接口插入PON Combo板的连接器上就行，该方案的好处是可以根据距离的不同更换光模块，具有一定的灵活性。第三种就是PON Combo光模块，即光模块内部集成了GPON、10G PON和WDM1r合波器，这种方案的好处是演进方便，缺点是成本高且缺少光模块更换的灵活性。
40G PON与对称型10G PON
作为10G PON的下一代技术，40G PON曾经一度非常热，一些发达国家的运营商曾想跳过10G PON直接进入40G PON，其中一个好处是采用波分技术，拥有4个不同的波长，这在提供专线时非常有帮助。传统PON技术下行采用广播方式，虽然理论上通过加密技术不存在数据安全问题，但国外一些政府和银行客户还是有顾忌。而40G PON可以通过独立的波长，在物理层上进行了分隔，解决了安全问题。另外无线基站的远端模块处理也需要有独立的波长来传输。
但为了保持终端统一，40G PON的终端需要自适应不同波长，这种技术目前仍有较大挑战，光模块成品率还未达标，实现上有一定的难度，特别是终端的成本很难降下来。因此不少运营商决定先上对称型10G PON，局端对称型10G PON可以兼容远端的非对称和对称型10G PON终端，因此终端可以根据住宅应用或者企业专线的不同按需配置，降低成本。
100G PON与WDM PON
华为在2016年2月的FTTH Council上发布了业界首个100G PON样机，目前100G PON采用单波25G、4个波长叠加的方式实现，复用目前的GPON波长，意味着100G PON开始部署时，GPON技术需要退出历史舞台，将波长资源施放出来，供新技术提供更高的速率。
另一个技术就是WDM PON，华为一直在投入创新，从最初的16波1G到32波2.5G，到2016年3月美国OFC展会上发布了首款32波10G的样机。WDM PON适合企业专线或者无线远端基站前传的应用。由于WDM PON需要配置AWG滤波器，与传统的ODN并不完全兼容，因此目前的应用还非常有限。
下一代PON终端
各种PON技术发展同样需要终端的配合，目前各种PON和10G PON的终端已经成熟。一方面，终端在速率上不断提升，包括支持千兆接口、支持双频Wi-Fi、支持路由等，另一方面，终端也逐渐成为智慧家庭的控制中心和连接中心，终端也在往智能型方向发展，提供开放的软件平台，支持第三方的软件集成和下载，集成蓝牙、Zigbee/Z-wave等接口，可以支持智慧家庭业务。
此外，终端还在节能环保上逐步完善，比如终端可以通过自动检测用户侧的以太网接口，发现用户是否在使用，未使用可以自动进入节能模式。另外在Wi-Fi上未来也能自动检测是否有设备使用，当检测到设备有要求时再启动Wi-Fi，虽然会牺牲部分响应速度，但可以节能环保。
结束语
光纤技术的发展非常迅速，是少有的技术发展走在业务需求前面的产业，正在规模部署的10G PON产品在几年前就已经推出，而现在100G PON的样机也已展示。但不同的技术标准也给运营商带来网络选择的困惑和运维管理的复杂，统一标准是未来的发展方向。好的商业模式可以促进技术创新，比如上行2.5G的10G EPON、自动节能的终端等，应该鼓励更多的只通过软件修改的技术创新，减少运营商升级设备的次数，让产业链获得更多收益。
以10G PON为代表的下一代PON技术的规模部署已经拉开序幕，千兆城市、千兆社区等标杆试点正在展开。千兆超宽带网络为4K/8K视频、VR虚拟现实等新业务的发展及优质的体验提供了有力保证， Gigaband千兆全光网络时代正在来临。
作者：华为接入网营销工程部 朱洪
