用下一代PON抢夺制高点

中国电信股份有限公司上海研究院 沈成彬
    导语：在PON接过提升宽带的任务之后，围绕如何了利用PON建立低成本、可平滑升级网络的探索就没有停止过，现在业内已经把关注点延伸到了下一代PON，较为成熟的10G EPON占得了先机。

    随着Internet业务的逐渐普及，基于Internet的新业务、新应用蓬勃发展，例如IPTV、即时通信、视频共享网站（FaceBook等），特别是集成话音、数据、图像业务的"三重播放"。这些新业务要求电信网向数字化、宽带化、综合化、智能化方向发展。随着高速路由器、SDH、DWDM等骨干承载网技术的快速发展和成熟，接入网成为整个电信网络的瓶颈。
    带宽需求的快速增长也让宽带接入技术突飞猛进，在原有的ADSL、VDSL等技术基础上，出现了ADSL2/2+、VDSL2、EPON、GPON等新技术。特别是PON技术，在近2年中获得快速的发展，已成为电信领域的热点技术。

    PON进入规模应用阶段

    光接入系统具有传输容量大、传输距离长、传输质量高、可靠性好、维护成本低、抗电磁干扰和保密性强等一系列优点，是宽带固定接入的发展方向。按照ONU在接入网中所处的位置不同，可以将光接入网划分为几种主要的应用类型：光纤到路边（FTTC）、光纤到大楼（FTTB）、光纤到户或办公室（FTTH/O）。光纤接入/FTTH有2种实现方式：点到点光纤以太网和点到多点方式的无源光网络（PON）。特别是PON技术，是目前宽带接入领域的热点。
    最早的PON技术是FSAN/ITU-T标准化的BPON/APON技术（以下简称BPON）。BPON支持上下行对称的155Mb/s速率和非对称的155/622Mb/s速率，最大传输距离为20km。但由于BPON技术复杂、速率有限、IP业务映射效率低、不适合网络IP化的趋势等原因，在国内基本上没有什么应用，今后亦不会采用。
    2000年开始，IEEE和FSAN分别开始制定EPON和GPON的标准。到2004年，EPON标准IEEE802.3正式发布，GPON标准ITU-T G.984系列标准也基本定稿。
    EPON技术采用8B/10B线路编码，支持10km、20km两种最大传输距离和双向对称1Gb/s以太网速率，最大分光比可达32路，目前最高已可达64路，采用波分复用技术（上行1310nm，下行1490nm），实现单纤双向传输。IEEE 802.3ah在传统以太网体系架构基础上定义了一种扩展的802.3 MAC控制协议MPCP（多点控制协议）作为EPON数据链路层协议，实现点到多点PON网络中以太帧的时分多址接入。EPON系统利用以太网控制帧传送多点控制信息，利用OAM帧传递OAM信息，具有较强的OAM&P能力，可以对终端进行管理；利用PON系统具有的广播功能实现单拷贝广播（SCB），适合视频组播业务的开展。与BPON、GPON技术相比，EPON协议简单，对光收发模块技术指标要求低，所以系统成本相对较低。由于成本低、速率高、扩展性好、对数据业务的适配效率较高，因此发展的较快。从2005年开始，EPON开始在日本规模商用。
    GPON技术规定了全新的TC子层主并采用ITU-T G.7041定义的GFP（通用成帧规程）协议实现多业务的映射封装，使得多业务接入环境下的总传输效率高。目前GPON系统可以支持2.5Gb/s下行、1.25Gbps上行的速率，支持10km和20km两种最大传输距离，支持的最大分光比可达64；GPON还提供了丰富的OAM&P（管理、维护和配置）功能，具有良好的扩展性。GPON产业阵营比较强大，得到了业界的广泛重视。
    目前，主流PON技术已经取得了明显进展并开始规模部署。EPON技术在技术标准、设备功能与性能、互通性、产业链、成本方面都有了突破性进展，已经在国内外运营商的FTTH接入网建设及光进铜退接入网改造过程中得到大规模部署；GPON技术在标准、核心元器件、设备功能与性能、设备成本等方面也取得了较大进展，国内外运营商也开始进行GPON试商用或者商用。这都标志着第二代PON技术（第一代是指传统的窄带PON）的成熟和规模应用。

   下一代PON须考虑平滑演进

    另一方面，一些新的业务（如HDTV、网真等业务）、新的网络部署方式也对PON技术提出了更高的要求。例如，为了降低网络改造的成本和难度，国内运营商普遍采用FTTB/C/N的部署方式，这种模式下，每个ONU覆盖十几个甚至超过100个用户，每个PON口覆盖用户数可达512甚至更高，那么要满足每个用户10Mbit/s甚至20Mbit/s的带宽需求，目前的EPON和GPON都有一点力不从心。随着10GE技术的成熟，在这种业务需求的驱动下，业界开始研究和开发具有更高的传输能力、更强的业务支持能力、更完善的管控功能的下一代PON技术。

    下一代PON的主要技术特征包括：

    1．10Gbit/s及以上的传输速率。上下行对称10Gbit/s或者下行10Gbit/s上行1Gbit/s的非对称系统。也有人认为下一代PON应该是采用WDM技术的WDM PON。但目前在高功率无色光源等关键技术上还急需取得突破，所以个人认为下一代PON的主要技术特征应该是10Gbit/s的传输速率，这在技术上是成熟的，WDM PON将是下下一代PON技术的主要技术特征。
    2．更高的分路比。下一代PON应支持至少1:64的分光比，进一步可以支持到1:128，甚至1：256，光功率预算也包括20dB、24dB甚至28dB更高等。
    3．更强的组网能力。下一代PON主要是面向FTTB/C/N等场景的业务需求，因此在设备形态、功能与性能、业务管控等方面得到显著提升以满足组网的需求。
    4．对EPON/GPON的兼容性。考虑到目前已经大量部署的EPON和GPON系统，下一代PON系统应该兼容EPON和GPON，以确保网络的平滑演进，保护既有投资。

    下一代的PON技术主要包括IEEE推动的10G-EPON和FSAN推动的NG-PON。从2005年开始，IEEE就开始了下一代10G EPON技术的研究和标准化工作，并已取得突破进展，目前已经形成了IEEE802.3av的标准草案。今年9月，IEEE802.3av的标准将正式发布。10G-EPON系统规定了10Gb/s下行、1Gb/s上行的非对称模式（10/1GBASE-PRX）和10Gb/s上下行对称模式（10GBASE-PR）两种速率模式。
    目前相关基于FPGA的10GEPON芯片和设备已经出现。由于10GEPON系统的速率很高，所以主要面向FTTB/C/N场景。为了实现10G-EPON与1G-EPON的兼容和网络的平滑演进，IEEE 802.3av标准在波长分配、多点控制机制方面都有专门的考虑，以保证10G-EPON与1G-EPON系统在同一ODN上的共存。
    FSAN也于2006年开始开展下一代PON（FSAN称为NGPON）的研究。FSAN已经定义了两种NGPON的规格：下行10Gbit/s上行2.5Gbit/s的非对称NG-PON1和上下行对称10Gbit/s的NG-PON2。目前，FSAN已经完成了NG PON1的白皮书White Paper，并从2009年开始了NG PON1的标准化工作，预计2011年完成对应的ITU-T G.987标准。FSAN计划2010年发布NG PON2的白皮书。
    业界普遍的看法是，整体上，10GEPON在成熟度上走在NG PON前面，并将于2010初开始试商用，并可能迅速占领FTTB/C/N市场。这对于传统固网运营商来讲是一个好消息，这意味着可以充分习用现有的双绞线和五类线入户设施，改造成本低廉，且在能力上可以满足相当长的时间内带宽需求，而无需进行成本高、难度大的FTTH改造。

来源：通信世界网