PON技术进入规模发展应用期
发布时间：2008-11-10 09:08:54 热度：1537
光接入成本的不断下降、铜缆价格和铜线接入网运维成本的攀升、运营商网络向以宽带为特征的下一代网转型、更多更高带宽业务的出现，种种发展趋势使建设FTTx、实施“光进铜退”发展策略成为所有主流运营商的选择。
面对未来运营商的多种需求，PON技术以其特有的技术特征成为FTTx强有力的技术支撑，也因此得以摆脱空有盛名但无规模引用的尴尬境地，开始进入规模应用发展阶段。
PON成为FTTx主流技术
面对未来复合型组合业务的接入需求，PON技术以其天然具有的高带宽、全业务接入能力成为发展FTTx的主流技术。PON技术可节省主干光纤资源和网络层次，在长距离传输条件下可提供双向高带宽能力，接入业务种类丰富，其远程管理能力和无源光分配网结构可大幅降低运维成本，因此可支持多种应用场景。但由于PON采用点到多点拓扑结构，实际组网应用中分光点在网络中的位置受到用户分布和成本等因素的制约，因此更适合于用户区域较分散而每一区域用户又相对集中的小面积密集用户地区。
EPON技术在我国初步部署
EPON技术于2003年由IEEE完成标准化工作，它以千兆以太网技术为基础，通过MAC层之上的点到多点控制协议（MPCP）来实现PON的点到多点传输方式，协议实现简单，但OAM（操作管理维护）能力稍弱。EPON技术是目前比较成熟、可规模应用的PON技术，商用芯片和设备均较多，产品成熟度较高，成本不断下降，已基本解决接入IP业务时不同厂商OLT和ONU之间的互通问题，是现阶段PON应用的主流技术，在国外已有百万量级用户的规模商用。
目前，我国也已制定完成EPON设备的技术规范和测试规范，并且基本完成EPON互通技术规范，对QoS要求、OAM协议和可控组播等系统级应用关键技术进行了补充规定，基本实现了不同厂商OLT和ONU设备之间的IP业务互通。原中国电信和中国网通两大固网运营商都已经开始了EPON设备的规模采购部署。
GPON技术发展步伐加快
GPON技术由ITU在APON技术基础之上发展而来，标准设计从运营商角度出发，沿用了APON的标准协议框架，增加了GEM这一新的TC（传输汇聚）层帧封装方式，对QoS和OAM有严格要求，承载TDM业务的能力较强，协议相对复杂。GPON技术在2007年、2008年得到了较快发展，产品成熟度有了极大的提高，目前已有多家大型电信设备厂商宣布其产品在多个国家进行商业部署，国内电信运营商也开始积极开展GPON商业试点工作，不同厂商OLT和ONU设备之间的GPON互通研究和测试也在积极进行。
10G EPON技术已具雏形
10G EPON技术是EPON技术的更高速版本，目前标准还未最终确定，相关产品还未实现商用化。IEEE802.3av对10G EPON技术进行了规范，它重用了802.3ah定义的G EPON的MAC层，但采用了全新的物理层结构，主要技术特性包括：
第一，支持三种速率，分别是上下行10G/10G、上下行1G/1G和上下行1G/10G；
第二，支持三种传输距离，分别是10km、20km和30km传输；
第三，不同速率模式通过WDM方式实现共存；
第四，拥有全新的PMD（物理媒质相关）层参数；
第五，全新的PCS（物理编码子层），采用64B/66B编码。
值得注意的是，从协议栈定义来看，1GEPON可平滑升级到10G EPON。
WDM-PON技术带宽潜力巨大
WDM-PON融合了WDM技术和PON技术，带宽潜力巨大，协议相对简单，但技术发展受限于光器件制造工艺水平，是下一代的PON技术。目前，韩国电信KT已经部署了超过10万线的WDM-PON系统并投入运营。
一个典型的WDM-PON系统通常由OLT、RN（远端节点）和若干个ONU组成。OLT通常放在中心局（CO）里，内部有接收机和发射机阵列，通过一根承载多波长信号的光纤连接到RN。RN通常置于室外环境，主要工作器件是无源AWG（阵列波导光栅），用于组合和分割不同波长的信号，并通过多根光纤分别连接到各个ONU。
在WDM-PON系统中，每个ONU独享一个工作波长。从运营商规模部署的角度来看，要求ONU是“无色”的，即网络中所有ONU的光发射机和接收机工作在相同波长，通过控制RN中的无源器件来实现各个ONU之间的WDM工作方式。
PON技术涵盖四大类应用场景
综合考虑业务需求、成本和客户分布情况，PON典型应用场景可分为下面四类。不同应用场景下的客户分布密度、业务需求存在很大的差异性，相应的运营商收益也有所差别，如企业客户数量少，但资费高、收益大；家庭用户数量众多，但资费低等。
企业客户
企业客户（主要是中小企业和网吧等）的带宽需求相对较高（一般超过2M，典型需求为10M甚至100M），业务需求以IP业务为主，辅以E1语音专线或电话语音服务，可以承受较高的资费。此外，企业客户对系统的可用性和维护质量要求较高，这样就对PON设备的长时可用性和运营商的运维部门提出了较高的要求。传统接入方式如DSL、光纤收发器等在接入企业客户时存在较大不足，如DSL接入的带宽较小难以满足商用客户需求，且速率不稳定；光纤收发器的传输带宽有保证，但消耗大量光纤资源，在光缆资源紧张区域难以满足要求。
采用EPON和GPON技术可以较好地满足企业客户的需求，弥补传统接入方式的不足。具体来说，在中小企业客户比较集中的商业楼宇，采用PON技术直接实现FTTO或FTTB+LAN，可为客户提供不同带宽、不同业务类型。
网吧密集地区和新建工业园区，采用PON技术替代光纤直连方式实现FTTO，每个网吧或企业独享一个ONU，在提供稳定传输带宽的同时可节省大量城域光纤资源。
视频监控
随着城市监控、交通监控等一系列远程视频监控组网需求的大量出现，视频监控、视频通信等对上行带宽要求较高的业务已经成为运营商的一种收益较高的新型业务。
视频监控业务对上行带宽需求较大，一般超过3Mbit/s，终端设备数量大并且在一个区域内成分散分布，对接入网络的扩展性要求高。此外，由于此类业务主要应用于公共安防和行业应用，客户对QoS要求较高，但对成本不很敏感。
传统接入方式如SHDSL和视频光端机在接入视频监控业务时存在一定的不足，SHDSL虽然技术成熟、布线简单，但带宽受传输距离限制较大，并且容易受到串扰影响导致速率不稳定，从而影响图像质量，而且设备价格也较高；视频光端机具有技术成熟、带宽有保证等特点，但对光缆资源消耗较大，由于是专用设备，因此设备成本难以进一步降低。
采用PON技术承载视频监控业务的回传数据，摄像头通过FE接口直接连接至ONU，可充分利用PON系统上行高带宽的特性，与视频光端机点到点的传输方式相比，可节约大量主干光纤资源。
家庭用户
家庭用户包括高端家庭用户和普通家庭客户，是宽带接入市场中用户数量最多的客户群，业务以IP业务为主，辅以POTS业务。目前，家庭用户对带宽需求一般，但随着IPTV、视频通信等业务的陆续出现，将使得运营商接入带宽的升级压力剧增。此外，家庭用户对成本和资费敏感，而且用户数量众多，维护压力大。
ADSL和LAN接入是目前家庭用户宽带接入的主要方式，具有技术成熟、布线简单、成本低等优势，但带宽升级能力有限，同时对小区机房、运维和供电等要求较高。LAN接入还存在网络层次多、故障点多、维护困难、对组播业务支持能力较弱等缺点，用户带宽升级会造成对光缆和以太网交换机千兆光口数量的急剧增加，从而导致网络建设成本大幅增加。
由于高端家庭用户和普通家庭用户对资费的承受能力存在差异，因此采用PON技术为家庭用户提供接入服务时，需要区分用户类型来采用FTTH或FTTB/C等不同的网络结构。
农村信息化服务
农村信息化服务是建设社会主义新农村的一项举措，其业务接入点分散，一般沿公路呈链状分布，单点用户较少，用户带宽需求低。在运维方面，存在没有机房或机房环境差、人员维护成本高的缺点。
采用PON技术通过多级分光方式，可适应行政村的链状分布，同时可实现IP、话音和CATV的多业务接入，并节省大量主干光纤资源。但由于是链状网络，因此ODN一般要求采用多级不均匀分光方式。
来源：中国信息产业网-人民邮电报
面对未来运营商的多种需求，PON技术以其特有的技术特征成为FTTx强有力的技术支撑，也因此得以摆脱空有盛名但无规模引用的尴尬境地，开始进入规模应用发展阶段。
PON成为FTTx主流技术
面对未来复合型组合业务的接入需求，PON技术以其天然具有的高带宽、全业务接入能力成为发展FTTx的主流技术。PON技术可节省主干光纤资源和网络层次，在长距离传输条件下可提供双向高带宽能力，接入业务种类丰富，其远程管理能力和无源光分配网结构可大幅降低运维成本，因此可支持多种应用场景。但由于PON采用点到多点拓扑结构，实际组网应用中分光点在网络中的位置受到用户分布和成本等因素的制约，因此更适合于用户区域较分散而每一区域用户又相对集中的小面积密集用户地区。
EPON技术在我国初步部署
EPON技术于2003年由IEEE完成标准化工作，它以千兆以太网技术为基础，通过MAC层之上的点到多点控制协议（MPCP）来实现PON的点到多点传输方式，协议实现简单，但OAM（操作管理维护）能力稍弱。EPON技术是目前比较成熟、可规模应用的PON技术，商用芯片和设备均较多，产品成熟度较高，成本不断下降，已基本解决接入IP业务时不同厂商OLT和ONU之间的互通问题，是现阶段PON应用的主流技术，在国外已有百万量级用户的规模商用。
目前，我国也已制定完成EPON设备的技术规范和测试规范，并且基本完成EPON互通技术规范，对QoS要求、OAM协议和可控组播等系统级应用关键技术进行了补充规定，基本实现了不同厂商OLT和ONU设备之间的IP业务互通。原中国电信和中国网通两大固网运营商都已经开始了EPON设备的规模采购部署。
GPON技术发展步伐加快
GPON技术由ITU在APON技术基础之上发展而来，标准设计从运营商角度出发，沿用了APON的标准协议框架，增加了GEM这一新的TC（传输汇聚）层帧封装方式，对QoS和OAM有严格要求，承载TDM业务的能力较强，协议相对复杂。GPON技术在2007年、2008年得到了较快发展，产品成熟度有了极大的提高，目前已有多家大型电信设备厂商宣布其产品在多个国家进行商业部署，国内电信运营商也开始积极开展GPON商业试点工作，不同厂商OLT和ONU设备之间的GPON互通研究和测试也在积极进行。
10G EPON技术已具雏形
10G EPON技术是EPON技术的更高速版本，目前标准还未最终确定，相关产品还未实现商用化。IEEE802.3av对10G EPON技术进行了规范，它重用了802.3ah定义的G EPON的MAC层，但采用了全新的物理层结构，主要技术特性包括：
第一，支持三种速率，分别是上下行10G/10G、上下行1G/1G和上下行1G/10G；
第二，支持三种传输距离，分别是10km、20km和30km传输；
第三，不同速率模式通过WDM方式实现共存；
第四，拥有全新的PMD（物理媒质相关）层参数；
第五，全新的PCS（物理编码子层），采用64B/66B编码。
值得注意的是，从协议栈定义来看，1GEPON可平滑升级到10G EPON。
WDM-PON技术带宽潜力巨大
WDM-PON融合了WDM技术和PON技术，带宽潜力巨大，协议相对简单，但技术发展受限于光器件制造工艺水平，是下一代的PON技术。目前，韩国电信KT已经部署了超过10万线的WDM-PON系统并投入运营。
一个典型的WDM-PON系统通常由OLT、RN（远端节点）和若干个ONU组成。OLT通常放在中心局（CO）里，内部有接收机和发射机阵列，通过一根承载多波长信号的光纤连接到RN。RN通常置于室外环境，主要工作器件是无源AWG（阵列波导光栅），用于组合和分割不同波长的信号，并通过多根光纤分别连接到各个ONU。
在WDM-PON系统中，每个ONU独享一个工作波长。从运营商规模部署的角度来看，要求ONU是“无色”的，即网络中所有ONU的光发射机和接收机工作在相同波长，通过控制RN中的无源器件来实现各个ONU之间的WDM工作方式。
PON技术涵盖四大类应用场景
综合考虑业务需求、成本和客户分布情况，PON典型应用场景可分为下面四类。不同应用场景下的客户分布密度、业务需求存在很大的差异性，相应的运营商收益也有所差别，如企业客户数量少，但资费高、收益大；家庭用户数量众多，但资费低等。
企业客户
企业客户（主要是中小企业和网吧等）的带宽需求相对较高（一般超过2M，典型需求为10M甚至100M），业务需求以IP业务为主，辅以E1语音专线或电话语音服务，可以承受较高的资费。此外，企业客户对系统的可用性和维护质量要求较高，这样就对PON设备的长时可用性和运营商的运维部门提出了较高的要求。传统接入方式如DSL、光纤收发器等在接入企业客户时存在较大不足，如DSL接入的带宽较小难以满足商用客户需求，且速率不稳定；光纤收发器的传输带宽有保证，但消耗大量光纤资源，在光缆资源紧张区域难以满足要求。
采用EPON和GPON技术可以较好地满足企业客户的需求，弥补传统接入方式的不足。具体来说，在中小企业客户比较集中的商业楼宇，采用PON技术直接实现FTTO或FTTB+LAN，可为客户提供不同带宽、不同业务类型。
网吧密集地区和新建工业园区，采用PON技术替代光纤直连方式实现FTTO，每个网吧或企业独享一个ONU，在提供稳定传输带宽的同时可节省大量城域光纤资源。
视频监控
随着城市监控、交通监控等一系列远程视频监控组网需求的大量出现，视频监控、视频通信等对上行带宽要求较高的业务已经成为运营商的一种收益较高的新型业务。
视频监控业务对上行带宽需求较大，一般超过3Mbit/s，终端设备数量大并且在一个区域内成分散分布，对接入网络的扩展性要求高。此外，由于此类业务主要应用于公共安防和行业应用，客户对QoS要求较高，但对成本不很敏感。
传统接入方式如SHDSL和视频光端机在接入视频监控业务时存在一定的不足，SHDSL虽然技术成熟、布线简单，但带宽受传输距离限制较大，并且容易受到串扰影响导致速率不稳定，从而影响图像质量，而且设备价格也较高；视频光端机具有技术成熟、带宽有保证等特点，但对光缆资源消耗较大，由于是专用设备，因此设备成本难以进一步降低。
采用PON技术承载视频监控业务的回传数据，摄像头通过FE接口直接连接至ONU，可充分利用PON系统上行高带宽的特性，与视频光端机点到点的传输方式相比，可节约大量主干光纤资源。
家庭用户
家庭用户包括高端家庭用户和普通家庭客户，是宽带接入市场中用户数量最多的客户群，业务以IP业务为主，辅以POTS业务。目前，家庭用户对带宽需求一般，但随着IPTV、视频通信等业务的陆续出现，将使得运营商接入带宽的升级压力剧增。此外，家庭用户对成本和资费敏感，而且用户数量众多，维护压力大。
ADSL和LAN接入是目前家庭用户宽带接入的主要方式，具有技术成熟、布线简单、成本低等优势，但带宽升级能力有限，同时对小区机房、运维和供电等要求较高。LAN接入还存在网络层次多、故障点多、维护困难、对组播业务支持能力较弱等缺点，用户带宽升级会造成对光缆和以太网交换机千兆光口数量的急剧增加，从而导致网络建设成本大幅增加。
由于高端家庭用户和普通家庭用户对资费的承受能力存在差异，因此采用PON技术为家庭用户提供接入服务时，需要区分用户类型来采用FTTH或FTTB/C等不同的网络结构。
农村信息化服务
农村信息化服务是建设社会主义新农村的一项举措，其业务接入点分散，一般沿公路呈链状分布，单点用户较少，用户带宽需求低。在运维方面，存在没有机房或机房环境差、人员维护成本高的缺点。
采用PON技术通过多级分光方式，可适应行政村的链状分布，同时可实现IP、话音和CATV的多业务接入，并节省大量主干光纤资源。但由于是链状网络，因此ODN一般要求采用多级不均匀分光方式。
来源：中国信息产业网-人民邮电报
