10G EPON成为下一代PON接入技术的先锋

在以多媒体、互动等为主要特征的宽带业务高带宽、综合化等新需求的驱动下，以及宽带网络光纤化的趋势下，PON技术已成为目前全球各大电信运营商探讨最炙热的技术领域。经过早期APON/BPON时代的探索，PON技术逐渐发展成近几年处于同一代技术的GPON和EPON两大标准阵营，并凭借不同方面的优势在全球得以广泛推广与应用。以ITU-T/FSAN组织发起的GPON标准主要由运营商驱动，在欧洲、北美以及南美部分地区受到关注；而以IEEE组织发起的EPON标准主要是秉承以太网“简单就是美”的技术特点，凭借着成熟的产业链、优良的性价比，拥有目前FTTx最广泛的用户群体，率先在日本、韩国以及中国大规模应用，并已连续数年独占FTTx商用用户数首位。在2008年Q1 Dittberner Associates对全球FTTx网络建设的统计中，60%是EPON技术，18%是BPON技术，12%是GPON技术，10%是P2P Ethernet技术。
    虽然处于同一代技术的EPON和GPON接入技术提供了1G/2G的带宽，但随着IPTV、HDTV、双向视频以及在线游戏等大流量宽带业务的逐渐开展与普及，每用户的带宽需求预计将以每5年一个数量级递增并有加速趋势，从中长期的发展趋势来看，每用户的带宽需求将需要50-100Mbps。无论是EPON还是GPON技术，现有的PON口带宽都将出现新的带宽瓶颈，因此FSAN和IEEE组织均在积极探讨下一代PON接入技术的发展走向。

下一代PON技术的标准

    目前下一代PON接入技术的标准主要为制定EPON标准的IEEE组织推出的10GEPON标准和制定GPON标准的ITU-T/FSAN组织推出的NGA PON标准。

1、10GEPON标准的发展状况
    10GEPON的标准为IEEE 802.3av，10GEPON的标准制定从2006年开始，计划2009年9月正式颁布标准。目前10GEPON的标准制定进程较快，已经确定了主要的技术细节。
    IEEE 802.3av标准专注于物理层技术的研究，最大限度沿用EPON的IEEE 802.3ah的MPCP协议，该 标准具有很好的继承性。802.3av标准的核心有两点：一是扩大802.3ah标准的上下行带宽，达到10G速率； 二是10GEPON标准有很好的兼容性，10GEPON的ONU可以与1G EPON的ONU共存在一个ODN下，最大限度保护运营商投资。
    IEEE 802.3av确定了两种物理层模式，一种是非对称模式，即10G速率下行和1G速率上行；另外一种是对称模式，即上下行速率均为10G。非对称模式可以认为是对称模式的一种过渡形式，在前期对上行带宽需求较少和成本较为敏感的场合，可以使用非对称形式。随着业务的发展和技术的进步，将会逐步过渡到对称模式。
    IEEE 802.3av的波长分配如图所示，下行采用1574-1580nm波段，上行和1G EPON的波长重叠，采用1260-1280nm波段。

      
                               图1 10GEPON的波长分配

    10GEPON目前规定了3种功率预算，即PR10/PRX10，PR20/PRX20和PR30/PRX30，功率预算如下表所示。10GEPON的功率预算可以支持到20KM传输距离和1：32分光比。

           
                               图2 10GEPON的功率预算

2、NGA PON标准的发展状况
    NGA PON标准的分为两个发展阶段，分别为NGA1和NGA2。
    ITU-T/FSAN组织关于NGA PON的发展规划趋势图如下。

           
                             图3 NGA PON的发展规划趋势

    NGA1 PON的研究方向主要为制定可兼容目前GPON，能够共享同一个ODN的NG-PON技术标准。其中包括引入WDM技术的研究，实现Stacked GPON技术研究以及长距GPON技术研究，10G GPON也属于NGA1的范畴，但在FSAN组织暂没有列入计划讨论，计划直接借鉴IEEE 10GEPON的技术成果，但在上行速率、技术工艺方面根据GPON的规划要求进行重新定义。
    NGA2 PON的研究方向则不考虑对于目前GPON网络的兼容性以及ODN的兼容性，光波长选择也不受目前网络应用的限制，开放式地讨论GPON技术发展潜力，目前主要探讨方向是高速率、长距、大分光比的WDM-PON与TDM-PON相结合的混合PON网络。
    在国际标准组织的10GEPON和NGA PON标准的讨论和制定中，中国相关企业均积极参与，如中兴通讯积极参加多次10GEPON标准会议，拥有该标准的重要领导席位，提交多篇提案；在NGA PON标准的研讨中，积极、持续地为技术白皮书的制定做出重要贡献，并于2008年9月在上海独家承办了ITU-T/FSAN的标准大会。

3、两大标准的发展探讨
    10GEPON标准的制定时间表如图所示。

             
                             图4 10GEPON标准制定时间表

    NGA PON标准的制定时间表为在2009年Q1完成NGA PON的技术白皮书，包括NGA1/2的需求、NGA1的规范、NGA2的初期研究。计划在2011年左右完成对NGA1 PON标准的制定和发布。
从两大标准的制定时间计划来看，目前NGA PON标准化进程较10GEPON要晚2-3年。
    ITU-T/FSAN组织对于NGA PON的主要思路是想通过引入WDM单纤多波长技术解决大带宽、大分光比以及长距的需求，但目前有多个方向，尚在讨论中，还没有确定。目前在NGA1 PON的标准讨论中，已经有许多FSAN组织成员提案直接或间接应用IEEE 10GEPON标准已经成熟的技术成果，因此未来将会有两种基本发展方向：
    1) 只借鉴10GEPON标准的成熟技术，但不考虑与10GEPON标准的融合发展
    2) 充分借鉴或应用10GEPON标准的成熟技术，并考虑未来与10GEPON标准的融合发展
    鉴于技术发展越来越融合的大背景、标准组织越来越多的合作或联盟和制定标准的专家趋于相同的趋势所致，第二种发展方向将具有更大的可行性。
    10GEPON标准由于遵循了已有的EPON规范，上行链路的突发时序比较宽松，因此可以使用现有的元器件，加快10GEPON进入市场的速度。从波长方面，10GEPON从开始就明确作为现有EPON网络的兼容升级方案，因此所选择的波长也不会影响当前EPON网络工作。同时10GEPON有很好的兼容性，10GEPON的ONU可以与EPON的ONU共存在一个ODN下，最大化地保护运营商的投资，全面降低CAPEX。
    因此10GEPON技术作为一种提供10GE高带宽、兼容性好、能快速成熟的下一代PON接入技术将在未来的几年中得到广泛关注和发展应用。

FTTx网络建设在中国的发展趋势

    当前中国FTTx光接入网络建设采用FTTB（EPON）+LAN\xDSL的建设思路，随着视频大带宽业务的发展，现有的FTTB网络势必将出现新的带宽瓶颈。如何保护现有设备投资，低成本实现平滑升级；如何尽量减少对现有光缆网络的管线与拓扑的改变；网络的可拓展可演进性是运营商网络建设的重要参考指标，是在网络建设中必须考虑的重要环节。
    随着10GEPON的标准化与产品化，FTTB网络可有以下两种演进思路。

1、FTTB演进到FTTH
    将原MDU设备更换为无源Splitter，光纤向下进一步延伸，实现FTTH。此种演进方式以光进铜退为基础，原FTTB模式 MDU设备更换为FTTH模式的ONT终端，末端铜缆更换为光缆，此种演进方式增加干线光纤资源，同时还要考虑末端光纤布线的施工难度和光纤投资。比较适合光纤和管线资源充足、且末端光纤布线难度不大的地区。

2、升级改造FTTB网络
    总体改造方式为从1.25G EPON升级为10GEPON网络，提升上联接口与下联接口的带宽，网络拓扑不做变化。具体改造方式为1.25G EPON线卡升级为10GEPON线卡，ADSL升级为VDSL2（LAN不变），此种演进方式保持原有光纤拓扑不变，对干线光纤资源没有冲击，原有设备的供电、配线、设备箱等均无需变化，10GEPON具备充足的带宽能力与兼容性，网络平滑演进有效保护现有投资。
    总体来讲下一代PON接入技术趋向于大带宽、大分光比及长距的发展方向。相对来说，10GEPON的10GE高带宽、兼容性好、能很快成熟及应用等的技术特征及思路更符合中国FTTB的建设思路，而且由于10GEPON与GEPON有着良好的兼容性，现有国内所做的EPON互通标准与规范可以绝大部分继承，更加有利于FTTB（EPON）+LAN/xDSL网络的演进发展。随着中国FTTx网络建设的逐渐展开以及中兴等中国通信企业在国际标准组织的积极参与，无论是IEEE制定的标准还是ITU-T/FSAN制定的标准，在下一代PON接入技术的发展道路上将会留下越来越多的中国烙印。


来源：C114中国通信网