部署10G PON技术已成业界共识，PON融合任重道远

7/25/2017,在“宽带中国”、“提速降费”等政策的积极推动下，宽带网络作为经济社会发展基础平台的作用日益突出；互联网视频应用快速普及，4K/8K高清、家庭云、视频通话等高带宽业务也在不断发展。为应对激烈的市场竞争，运营商已普遍提供百兆（如100M、200M、500M）业务，并在部分发达地区开通千兆业务作为方向引领。

　　目前1G-EPON及GPON已在中国大规模部署。政策推动、竞争驱动、需求拉动，促使宽带接入网开始迈向百兆、千兆，为满足用户需求，接入技术需要向基于10G速率PON技术的新一代平台升级，10G速率PON技术主要包括10G-EPON、XG-PON、XGS-PON。
　　10G-EPON技术逐渐成熟
　　10G-EPON标准为IEEE802.3av（后并入IEEE802.3），包括10G/10G对称和10G/1G非对称两个模式。目前10G-EPON技术和设备已经非常成熟，中国电信早在2011年就成功实现10G-EPON的芯片级和系统级互通。10G-EPON设备已在FTTB场景规模部署，并开始了FTTH场景的部署。由于对称和非对称PON口成本差距不大，为减少板卡种类，OLT侧原则上仅部署对称10G-EPON口。由于OLT的10G-EPON口可兼容三种类型的ONU，包括10G/10G对称、10G/1G非对称的10G-EPON ONU以及1G/1G EPON ONU，因此，ONU可根据用户需求灵活部署。
　　近期，中国电信重点推动了10G/1G EPON上行波长范围收窄。按照IEEE802.3标准规定，10G/1G EPON的上行波长范围为1260nm～1360nm。此规定的初衷是为了与1G-EPON的上行波长范围保持一致，但带来的最大问题是占用了O波段100nm的宝贵资源。中国电信提出将此波长范围收窄至1260nm～1280nm（如图1所示），即与10G/10G EPON的上行波长范围保持一致。在10G/1G EPON的FTTH ONU尚未规模部署的情况下进行上行波长收窄，可将O波段更多的波长资源用于未来的PON技术，对于保持PON网络的可持续发展具有重要意义。

图1 10G/1G EPON上行波长范围收窄示意图
　　XG-PON技术进展及共存方案
　　XG-PON标准为ITU-T G.987系列，为下行10Gbit/s、上行2.5Gbit/s的非对称模式。目前XG-PON技术和设备已经成熟，特别是中国电信经过近两年的测试于2016年成功实现XG-PON的实验室互通，并在现场试验中得到验证。近期，XG-PON将在FTTH场景部署。
　　XG-PON的部署需重点解决GPON与XG-PON共存问题。由于GPON与XG-PON的下行、上行波长范围均不同，二者以波分方式共存。共存方案主要有两种：第一种是采用WDM1r（如图2所示），这是ITU-T标准中描述的方式；第二种是采用GPON/XG-PON双模PON口（光模块）共存，这是由中国电信提出的创新性方案（如图3所示）。中国电信创新性方案的提出主要是为了解决引入WDMr1带来约1.5dB的插入损耗，导致链路预算紧张或不足的问题，同时工程实施也更为简便。总体上看，这两种方案在是否对ODN引入插损、升级时工程施工难度、设备开发难度、是否能够利用原有资源等方面各有特点（两种共存方案对比见表1所示），都会有应用场景。目前，两种共存方式，特别是基于GPON/XG-PON双模PON口的设备得到了实验室和现场试验的验证。

图2 GPON与XG-PON采用WDM1r共存


图3 GPON与XG-PON通过双模PON口（光模块）共存
表1 GPON与XG-PON共存方式的对比

　　
　　双模PON口通常实现两种链路预算等级，一种是GPON Class B+与XG-PON Class N1集成，另一种是GPON Class C+与XG-PON Class N2a集成。由于GPON、XG-PON的标准规定的链路预算值略有差异（GPON Class B+是28dB，XG-PON Class N1是29dB；GPON Class C+是32dB，XG-PON Class N2a是31dB），二者集成时需要形成统一的链路预算值。考虑到双模PON口需兼容现网已部署的GPON ONU，因此应按照GPON链路预算值进行统一（示意图如图4所示）。中国电信提出了用于双模PON口Class D1（28dB）、Class D2（32dB）两个链路预算等级，并在ITU-T标准的基础上略作调整，形成了光接口参数的具体指标。另外，需要说明的是，双模PON口的指标只涉及OLT侧，ONU光接口指标没有变化。
　　

　　图4 双模PON口链路预算等级示意图
　　XGS-PON技术进展及部署策略
　　XGS-PON是ITU-T近期规范的10Gbit/s对称速率的PON技术，其标准G.9807.1于2016年6月发布。XGS-PON的部署模式主要有两种。第一种（如图5所示）是OLT侧直接部署XGS-PON，这种模式可以细分为GPON与XGS-PON以WDM1r方式共存、以及采用GPON/XG-PON/XGS-PON三模PON口支持共存两种情况。由于OLT XGS-PON口能够兼容XG-PON和XGS-PON ONU（当采用Basic wavelength set时，OLT支持10G、2.5G双速率接收），这种模式下OLT侧不需再部署XG-PON口。第二种（如图6所示）是OLT侧以XG-PON为主，满足住宅用户等主要需求；XGS-PON面向有高上行带宽需求的特殊场景（如企业用户等），按需部署，不考虑与GPON共存。
　　考虑到网络情况不同、部署时间不同等因素，不同运营商部署XGS-PON可能采取不同的策略。由于XGS-PON的ITU-T标准发布时间不长，设备成熟度、互通性尚未充分验证；同时，近期OLT侧XGS-PON口与XG-PON口的成本差距仍不可忽略，而且从需求角度来看，主要是住宅用户的非对称带宽需求，因此，近期XGS-PON的部署以模式二为宜。


（a）GPON与XGS-PON以WDM1r方式共存


（b）采用GPON/XG-PON/XGS-PON三模PON口支持共存
图5 XGS-PON的部署模式一


（a）GPON与XG-PON以WDM1r方式共存

（b）GPON与XG-PON以GPON/XG-PON双模PON口方式共存
图6 XGS-PON的部署模式二
　　PON融合成为未来重要方向
　　对于PON技术未来的演进，ITU-T已制定NG-PON2（G.989系列）标准，IEEE 802.3ca任务组正在制定100G-EPON（含25G、50G、100G三种速率），但“PON融合”是更值得关注的方向。长期以来，ITU-T与IEEE分别制定PON标准，两大体系各自演进，但满足的需求基本相同，这在设备开发上造成了很大的浪费，也增加了网络部署的复杂度。PON融合将为运营商、设备厂商、芯片及器件厂商等产业链中的各个环节带来实实在在的好处，自从2016年11月在Broadband Forum开始讨论以来，作为原则和方向，在产业界得到越来越多的共识。但是，真正实现PON融合，却是一个长期而复杂的过程。目前这方面的基本共识是，各标准组织的研究范围、运行机制等很难改变，PON融合主要应通过标准组织成员自下而上的努力来实现。
　　为推动PON融合，下一步需要在非技术、技术两方面开展工作。非技术因素更为重要，因为导致目前存在两大PON标准体系的不完全是技术因素。需要探索在不同标准组织之间形成有效协同的具体机制，采取多种形式逐步凝聚共识，消除对PON融合相关的担忧，推动相关标准组织在新制定标准时都要有利于PON融合。在技术方面，需要ITU-T与IEEE之间逐步汇聚下一代PON的部署时点、速率、链路预算、与原有系统共存等方面的共同需求；同时，重点分析评估单波长与多波长、每波长速率、固定或可调波长等关键问题，选择融合PON最合适的技术方向。
　　由于中国已成为全球最大的PON市场，中国的运营商、厂商应当在推动PON融合的过程中发挥更大的作用。在2017年7月中旬举行的IEEE 802.3ca会议中，基于中国运营商、厂商的联合提案及大力推动，在25G、50G及100G EPON考虑PON融合已得到广泛支持，标准的时间进度已面向PON融合的目标进行了调整，50G及100G EPON的实现方式开始重新论证，PON融合又向前迈出了坚实的一步。
作者：
中国电信集团公司技术部 王波