宽带提速大发展 10G PON正当时

7/3/2015，近几年，不断增长的OTT、视频游戏、4K电视、智能家居以及物联网业务离不开宽带网络的支撑，同时这些业务也对带宽的巨大需求推动着宽带技术的发展。作为主流的光接入技术，EPON/GPON不能满足未来面对每户100M-1G的带宽需求，PON网络迈向10G的趋势不可逆转。

      未来宽带业务将会以多媒体、视频点播、互动游戏为主要特征，伴随着大流量、大宽带业务的开展和普及，EPON和GPON已无法满足未来宽带业务发展的需要，现有PON口带宽将会出现瓶颈。


1、10G PON技术发展背景
      在PON出现至今的近二十年发展史上，已形成了窄带PON、APON/BPON、EPON和GPON、10G PON、NG PON2等一系列产品。目前下一代 PON 接入技术的标准主要为 10G EPON 标准和 10G GPON 标准。

2、10G EPON 标准及关键特性
      10G EPON 国际标准规定了10Gb/s下行、1Gb/s上行的非对称模式和10Gb/s 上/下行对称模式两种速率模式。同时，在沿用1G EPON的MAC和MPCP协议的基础上，扩展增加了10Gb/s能力的通信与协商机制，而对1G EPON的底层进行了重新定义，以专门处理10G EPON 10G上下行数据，而避免 MAC层及以上各层的改动。
      10G EPON最大的特点是：扩大了EPON 的上、下行带宽，同时提供最大达到 1：128 的分光比;充分考虑了与EPON的兼容性问题，实现10G EPON与1G EPON 的兼容和网络的平滑演进。
      高带宽。10G EPON 提供了10Gb/s下行、1Gb/s上行的非对称模式和10Gb/s 上下行对称模式两种速率模式。在前期家庭宽带用户可以使用非对称模式，而对于部分政企大客户，上下行带宽需求均会超过100M，甚至1G，因此对称的10G EPON是最佳选择；随着业务发展导致上行带宽需求增加，对称的技术将逐渐成为主流。
      大分光比和长距离传输。目前10G EPON采用高功率预算PR30/PRX30时，最大可以支持 1：128 分光比下20km的传输距离或者 1：64 分光比下30km 的传输距离。
      向下兼容。在波长分配、多点控制机制方面都有专门的考虑，最大限度地沿用EPON的MPCP协议，以保证10G EPON与1G EPON系统在同一ODN 下的共存，实现10G EPON和1G EPON 在ODN网络、管理维护、业务承载、平滑升级等方面的一致性、兼容性和扩展性。
      正是基于10G EPON对现网技术的完美兼容，同时也因为发展早，因此得以在现网大量应用，截止到2014年底，全球应用规模超过500万线，而绝大多数又是在中国，主要得益于国内运营商早期部署了大量的EPON网络；特别是电信和联通，从EPON网络升级到10G EPON无论是在FTTB还是FTTH上，不管是在成本还是维护上，都有天然的优势。
      2013年，中国电信开启了全球最大规模的10G EPON集采，将10G EPON成本拉到了合理的水平，也直接为后期的大规模商用铺平了道路。在这次集采中，烽火通信凭借多年的技术积累一举夺得了最大规模市场份额，超过50%。经过2年多的商用，进一步验证了10G EPON在带宽提速和普及上的优势，特别是老城区以及农村铜线改造过程中的巨大优势，中国电信2015年又将10G EPON纳入集采范围，而且范围超过了2013年，达到100万线规模；据称中国联通也在研究是否将10G EPON纳入今年的集中采购，运营商的大规模招标以及现网的大量应用都说明了业界对这些技术的看好，相信在未来的3-5年，10G EPON都将是网络建设的主流技术选择。
      10G PON的另外一支分支，是10G GPON，由于这几年GPON的大规模商用，因此GPON的下一代技术10G GPON也逐渐纳入各方的视野。

3、10G GPON 标准及关键特性
      2004年启动从GPON 向下一代PON演进的可行性研究。2007年9月，规范了GPON 和下一代PON 系统的共存，制定了NG-PON 的标准化路标：第一阶段是与 GPON 共存、重利用GPON ODN的NG-PON1;第二阶段是建设全新ODN的NG-PON2。其主要特性为：
      兼容性。10G GPON系统能够很好地兼容现有的GPON系统。10G GPON的ODN 系统可以有效地利用原有GPON 网络已经布放的光纤、分路器和接插件等设备，仅需要升级更换 ONT 设备，而在OLT侧则可增加支持10G的接口板，这就大幅度降低了技术升级所需的成本，可将运营商的效益最大化。
      超强的带宽能力。10G GPON能够提供的带宽是GPON系统的4倍和EPON的10倍以上，因而其能够更好地满足光纤接入系统未来发展的需要，可以完成灵活部署。10G GPON 既能够实现l0G/2.5G上/下行非对称的速率，也可以实现l0G/10G上/下行对称的速率。
      良好的互通性。10G GPON沿袭了GPON的管理控制协议，能够提供非常完备的与GPON的互通能力。拥有更大的功率和更长的覆盖范围。10G GPON最大能够完成1：512的大分光比下20km 的长距传输，在不改变用户带宽的前提下，可通过增大分光比实现更多用户的接入。10G GPON既适合在用户密集的城市使用，也适合在偏远地区使用，以便提高接入网的用户覆盖率，实现成本的最优化，为运营商带来更大的收益。
      10G GPON相对10G EPON成熟较晚，因此发展的相对缓慢一些，目前在国内主要还是小范围验证，没有规模商用；倒是在国外，包括欧洲，中东，东南亚已经开始了大量的10G GPON商用，2014年，印尼电信的10G GPON国家宽带项目，堪称目前为止全球最大规模的商用网，覆盖用户超过100万线，建设模式包括FTTH和FTTB，提供用户100M带宽，引来多家厂商争夺，最终烽火通信凭借最贴近客户需求的综合方案赢得了此次招标的全部份额，在这个项目中烽火通信除了提供局端的OLT和终端的MDU、ONT之外，还包括ODN的设计、施工，最终提交给客户一个完整的网络；在产品特点上，局方最看重烽火OLT是统一接入平台，在支持GPON的基础上，只需对软件进行升级，即可实现10G GPON板卡的接入，完全不用担心站址的选取以及重新布置机房的问题。

4、升级过渡方案
      GPON 向 10G GPON 的升级。ONU向10G/2.5G升级，OLT向10Gbit/s的下行速率升级。由于10Gbit/s突发模式接收机等技术难题，要实现经济可靠的10Gbit/s 的上行链路速率相对困难，所以 2.5Gbit/s 上行成为一个经济可行的方案。采用2.5Gbit/s 的上行链路，将上行通道扩容了两倍，同时大幅降低了突发模式接收机的实现难度，从而降低了接入成本，而且2.5Gbit/s 上行还可以有效满足用户的各种接入需求。
      ONU向l0G/10G 升级，OLT向10Gbit/s 的上下行速率升级。在下行信道完成升级后，上行信道开始向10Gbit/s 速率目标升级。这一过程的初期可能会花费较高成本，所以实现经济可靠的l0G/10G 上/下行对称的10G GPON系统还需要进一步研究。
为了完成GPON向10G GPON的平稳过渡，通过采用WDM技术，10G GPON能够很好地兼容已有的GPON 系统，实现GPON向10G GPON的顺利过渡。
    
EPON向10G EPON的升级。在10G EPON的引进及现网升级改造的过程中，主要会遇到以下两种情况：
      一种是新建ODN网络，通过新增10G EPON OLT 单板和ONU设备，建立新的ODN 网络，实现新增用户高带宽的需求。这种情况下，网管系统升级并增加10G EPON业务配置及业务发放功能，OLT 侧版本升级并增加10G EPON的用户数据配置。同时，根据10G EPON的特性，在新建的ODN网络中，用户侧可以是10G EPON的ONU，也可以是 EPON 的ONU设备。
      另一种情况是在原有ODN网络上进行用户宽带提速。新增10G EPON OLT单板，并将需要提速的用户侧ONU设备更换为10G EPON的ONU设备，然后进行割接，将原ODN网络接入新增OLT单板，以实现用户的宽带提速。在这种情况下，需光纤线路割接，用户数据也要进行迁移。
      黑龙江电信携手烽火通信进行的10G EPON百兆大提速则是采用第二种升级方案，即在原有ODN网络架构不变的情况下，对板卡和ONU进行替换，OLT侧整体切换，全部EPON板卡更换成10G EPON，ONU则根据用户需求逐步替换；相较于其他厂家的升级方案，烽火通信OLT AN5516-01则完全实现EPON/10G EPON共平台，包括硬件、软件以及网管均采用同一套系统，原有的机架、供电、打线都可以重用，因此对于复用前期设备投资以及节省后期的维护费用都是最好的解决方案；同时，烽火10G EPON板卡支持对称和非对称两种速率，即对于政企大客户接近1G 的上下行带宽需求时，同样可通过原有系统进行业务承载；     AN5516-01具备业界最大的交换容量和槽位带宽，完全支持下一代PON技术，包括40G TWDM PON，WDM PON，对于未来的带宽平滑升级提供了保证。

5、总结
     EPON 和GPON由于带宽窄、传输距离短、光功率预算范围小等缺点已不能满足人们的需求，下一代PON技术已经逐步趋于完善，10G PON在光接入网络中具有非常光明的前景，并将起着举足轻重的作用。

来源烽火通信