PON技術(shù)進(jìn)入規(guī)模發(fā)展應(yīng)用期

光接入成本的不斷下降、銅纜價(jià)格和銅線接入網(wǎng)運(yùn)維成本的攀升、運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)向以寬帶為特征的下一代網(wǎng)轉(zhuǎn)型、更多更高帶寬業(yè)務(wù)的出現(xiàn)，種種發(fā)展趨勢(shì)使建設(shè)FTTx、實(shí)施“光進(jìn)銅退”發(fā)展策略成為所有主流運(yùn)營(yíng)商的選擇。

面對(duì)未來(lái)運(yùn)營(yíng)商的多種需求，PON技術(shù)以其特有的技術(shù)特征成為FTTx強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，也因此得以擺脫空有盛名但無(wú)規(guī)模引用的尷尬境地，開(kāi)始進(jìn)入規(guī)模應(yīng)用發(fā)展階段。

PON成為FTTx主流技術(shù)

面對(duì)未來(lái)復(fù)合型組合業(yè)務(wù)的接入需求，PON技術(shù)以其天然具有的高帶寬、全業(yè)務(wù)接入能力成為發(fā)展FTTx的主流技術(shù)。PON技術(shù)可節(jié)省主干光纖資源和網(wǎng)絡(luò)層次，在長(zhǎng)距離傳輸條件下可提供雙向高帶寬能力，接入業(yè)務(wù)種類豐富，其遠(yuǎn)程管理能力和無(wú)源光分配網(wǎng)結(jié)構(gòu)可大幅降低運(yùn)維成本，因此可支持多種應(yīng)用場(chǎng)景。但由于PON采用點(diǎn)到多點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，實(shí)際組網(wǎng)應(yīng)用中分光點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的位置受到用戶分布和成本等因素的制約，因此更適合于用戶區(qū)域較分散而每一區(qū)域用戶又相對(duì)集中的小面積密集用戶地區(qū)。

EPON技術(shù)在我國(guó)初步部署

EPON技術(shù)于2003年由IEEE完成標(biāo)準(zhǔn)化工作，它以千兆以太網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)MAC層之上的點(diǎn)到多點(diǎn)控制協(xié)議（MPCP）來(lái)實(shí)現(xiàn)PON的點(diǎn)到多點(diǎn)傳輸方式，協(xié)議實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但OAM（操作管理維護(hù)）能力稍弱。EPON技術(shù)是目前比較成熟、可規(guī)模應(yīng)用的PON技術(shù)，商用芯片和設(shè)備均較多，產(chǎn)品成熟度較高，成本不斷下降，已基本解決接入IP業(yè)務(wù)時(shí)不同廠商O(píng)LT和ONU之間的互通問(wèn)題，是現(xiàn)階段PON應(yīng)用的主流技術(shù)，在國(guó)外已有百萬(wàn)量級(jí)用戶的規(guī)模商用。

目前，我國(guó)也已制定完成EPON設(shè)備的技術(shù)規(guī)范和測(cè)試規(guī)范，并且基本完成EPON互通技術(shù)規(guī)范，對(duì)QoS要求、OAM協(xié)議和可控組播等系統(tǒng)級(jí)應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了補(bǔ)充規(guī)定，基本實(shí)現(xiàn)了不同廠商O(píng)LT和ONU設(shè)備之間的IP業(yè)務(wù)互通。原中國(guó)電信和中國(guó)網(wǎng)通兩大固網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商都已經(jīng)開(kāi)始了EPON設(shè)備的規(guī)模采購(gòu)部署。

GPON技術(shù)發(fā)展步伐加快

GPON技術(shù)由ITU在APON技術(shù)基礎(chǔ)之上發(fā)展而來(lái)，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)從運(yùn)營(yíng)商角度出發(fā)，沿用了APON的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議框架，增加了GEM這一新的TC（傳輸匯聚）層幀封裝方式，對(duì)QoS和OAM有嚴(yán)格要求，承載TDM業(yè)務(wù)的能力較強(qiáng)，協(xié)議相對(duì)復(fù)雜。GPON技術(shù)在2007年、2008年得到了較快發(fā)展，產(chǎn)品成熟度有了極大的提高，目前已有多家大型電信設(shè)備廠商宣布其產(chǎn)品在多個(gè)國(guó)家進(jìn)行商業(yè)部署，國(guó)內(nèi)電信運(yùn)營(yíng)商也開(kāi)始積極開(kāi)展GPON商業(yè)試點(diǎn)工作，不同廠商O(píng)LT和ONU設(shè)備之間的GPON互通研究和測(cè)試也在積極進(jìn)行。

10G EPON技術(shù)已具雛形

10G EPON技術(shù)是EPON技術(shù)的更高速版本，目前標(biāo)準(zhǔn)還未最終確定，相關(guān)產(chǎn)品還未實(shí)現(xiàn)商用化。IEEE802.3av對(duì)10G EPON技術(shù)進(jìn)行了規(guī)范，它重用了802.3ah定義的G EPON的MAC層，但采用了全新的物理層結(jié)構(gòu)，主要技術(shù)特性包括：

第一，支持三種速率，分別是上下行10G/10G、上下行1G/1G和上下行1G/10G；

第二，支持三種傳輸距離，分別是10km、20km和30km傳輸；

第三，不同速率模式通過(guò)WDM方式實(shí)現(xiàn)共存；

第四，擁有全新的PMD（物理媒質(zhì)相關(guān)）層參數(shù)；

第五，全新的PCS（物理編碼子層），采用64B/66B編碼。

值得注意的是，從協(xié)議棧定義來(lái)看，1GEPON可平滑升級(jí)到10G EPON。

WDM-PON技術(shù)帶寬潛力巨大

WDM-PON融合了WDM技術(shù)和PON技術(shù)，帶寬潛力巨大，協(xié)議相對(duì)簡(jiǎn)單，但技術(shù)發(fā)展受限于光器件制造工藝水平，是下一代的PON技術(shù)。目前，韓國(guó)電信KT已經(jīng)部署了超過(guò)10萬(wàn)線的WDM-PON系統(tǒng)并投入運(yùn)營(yíng)。

一個(gè)典型的WDM-PON系統(tǒng)通常由OLT、RN（遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)）和若干個(gè)ONU組成。OLT通常放在中心局（CO）里，內(nèi)部有接收機(jī)和發(fā)射機(jī)陣列，通過(guò)一根承載多波長(zhǎng)信號(hào)的光纖連接到RN。RN通常置于室外環(huán)境，主要工作器件是無(wú)源AWG（陣列波導(dǎo)光柵），用于組合和分割不同波長(zhǎng)的信號(hào)，并通過(guò)多根光纖分別連接到各個(gè)ONU。

在WDM-PON系統(tǒng)中，每個(gè)ONU獨(dú)享一個(gè)工作波長(zhǎng)。從運(yùn)營(yíng)商規(guī)模部署的角度來(lái)看，要求ONU是“無(wú)色”的，即網(wǎng)絡(luò)中所有ONU的光發(fā)射機(jī)和接收機(jī)工作在相同波長(zhǎng)，通過(guò)控制RN中的無(wú)源器件來(lái)實(shí)現(xiàn)各個(gè)ONU之間的WDM工作方式。

PON技術(shù)涵蓋四大類應(yīng)用場(chǎng)景

綜合考慮業(yè)務(wù)需求、成本和客戶分布情況，PON典型應(yīng)用場(chǎng)景可分為下面四類。不同應(yīng)用場(chǎng)景下的客戶分布密度、業(yè)務(wù)需求存在很大的差異性，相應(yīng)的運(yùn)營(yíng)商收益也有所差別，如企業(yè)客戶數(shù)量少，但資費(fèi)高、收益大；家庭用戶數(shù)量眾多，但資費(fèi)低等。

企業(yè)客戶

企業(yè)客戶（主要是中小企業(yè)和網(wǎng)吧等）的帶寬需求相對(duì)較高（一般超過(guò)2M，典型需求為10M甚至100M），業(yè)務(wù)需求以IP業(yè)務(wù)為主，輔以E1語(yǔ)音專線或電話語(yǔ)音服務(wù)，可以承受較高的資費(fèi)。此外，企業(yè)客戶對(duì)系統(tǒng)的可用性和維護(hù)質(zhì)量要求較高，這樣就對(duì)PON設(shè)備的長(zhǎng)時(shí)可用性和運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)維部門(mén)提出了較高的要求。傳統(tǒng)接入方式如DSL、光纖收發(fā)器等在接入企業(yè)客戶時(shí)存在較大不足，如DSL接入的帶寬較小難以滿足商用客戶需求，且速率不穩(wěn)定；光纖收發(fā)器的傳輸帶寬有保證，但消耗大量光纖資源，在光纜資源緊張區(qū)域難以滿足要求。

采用EPON和GPON技術(shù)可以較好地滿足企業(yè)客戶的需求，彌補(bǔ)傳統(tǒng)接入方式的不足。具體來(lái)說(shuō)，在中小企業(yè)客戶比較集中的商業(yè)樓宇，采用PON技術(shù)直接實(shí)現(xiàn)FTTO或FTTB+LAN，可為客戶提供不同帶寬、不同業(yè)務(wù)類型。

網(wǎng)吧密集地區(qū)和新建工業(yè)園區(qū)，采用PON技術(shù)替代光纖直連方式實(shí)現(xiàn)FTTO，每個(gè)網(wǎng)吧或企業(yè)獨(dú)享一個(gè)ONU，在提供穩(wěn)定傳輸帶寬的同時(shí)可節(jié)省大量城域光纖資源。

視頻監(jiān)控

隨著城市監(jiān)控、交通監(jiān)控等一系列遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控組網(wǎng)需求的大量出現(xiàn)，視頻監(jiān)控、視頻通信等對(duì)上行帶寬要求較高的業(yè)務(wù)已經(jīng)成為運(yùn)營(yíng)商的一種收益較高的新型業(yè)務(wù)。

視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)對(duì)上行帶寬需求較大，一般超過(guò)3Mbit/s，終端設(shè)備數(shù)量大并且在一個(gè)區(qū)域內(nèi)成分散分布，對(duì)接入網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性要求高。此外，由于此類業(yè)務(wù)主要應(yīng)用于公共安防和行業(yè)應(yīng)用，客戶對(duì)QoS要求較高，但對(duì)成本不很敏感。

傳統(tǒng)接入方式如SHDSL和視頻光端機(jī)在接入視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)時(shí)存在一定的不足，SHDSL雖然技術(shù)成熟、布線簡(jiǎn)單，但帶寬受傳輸距離限制較大，并且容易受到串?dāng)_影響導(dǎo)致速率不穩(wěn)定，從而影響圖像質(zhì)量，而且設(shè)備價(jià)格也較高；視頻光端機(jī)具有技術(shù)成熟、帶寬有保證等特點(diǎn)，但對(duì)光纜資源消耗較大，由于是專用設(shè)備，因此設(shè)備成本難以進(jìn)一步降低。

采用PON技術(shù)承載視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)的回傳數(shù)據(jù)，攝像頭通過(guò)FE接口直接連接至ONU，可充分利用PON系統(tǒng)上行高帶寬的特性，與視頻光端機(jī)點(diǎn)到點(diǎn)的傳輸方式相比，可節(jié)約大量主干光纖資源。

家庭用戶

家庭用戶包括高端家庭用戶和普通家庭客戶，是寬帶接入市場(chǎng)中用戶數(shù)量最多的客戶群，業(yè)務(wù)以IP業(yè)務(wù)為主，輔以POTS業(yè)務(wù)。目前，家庭用戶對(duì)帶寬需求一般，但隨著IPTV、視頻通信等業(yè)務(wù)的陸續(xù)出現(xiàn)，將使得運(yùn)營(yíng)商接入帶寬的升級(jí)壓力劇增。此外，家庭用戶對(duì)成本和資費(fèi)敏感，而且用戶數(shù)量眾多，維護(hù)壓力大。

ADSL和LAN接入是目前家庭用戶寬帶接入的主要方式，具有技術(shù)成熟、布線簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)勢(shì)，但帶寬升級(jí)能力有限，同時(shí)對(duì)小區(qū)機(jī)房、運(yùn)維和供電等要求較高。LAN接入還存在網(wǎng)絡(luò)層次多、故障點(diǎn)多、維護(hù)困難、對(duì)組播業(yè)務(wù)支持能力較弱等缺點(diǎn)，用戶帶寬升級(jí)會(huì)造成對(duì)光纜和以太網(wǎng)交換機(jī)千兆光口數(shù)量的急劇增加，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本大幅增加。

由于高端家庭用戶和普通家庭用戶對(duì)資費(fèi)的承受能力存在差異，因此采用PON技術(shù)為家庭用戶提供接入服務(wù)時(shí)，需要區(qū)分用戶類型來(lái)采用FTTH或FTTB/C等不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

農(nóng)村信息化服務(wù)

農(nóng)村信息化服務(wù)是建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村的一項(xiàng)舉措，其業(yè)務(wù)接入點(diǎn)分散，一般沿公路呈鏈狀分布，單點(diǎn)用戶較少，用戶帶寬需求低。在運(yùn)維方面，存在沒(méi)有機(jī)房或機(jī)房環(huán)境差、人員維護(hù)成本高的缺點(diǎn)。

采用PON技術(shù)通過(guò)多級(jí)分光方式，可適應(yīng)行政村的鏈狀分布，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)IP、話音和CATV的多業(yè)務(wù)接入，并節(jié)省大量主干光纖資源。但由于是鏈狀網(wǎng)絡(luò)，因此ODN一般要求采用多級(jí)不均勻分光方式。