誰(shuí)將引領(lǐng)下一代寬帶接入技術(shù)潮流？

寬帶光接入的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(PON)技術(shù)能夠大量節(jié)省主干光纖和局端設(shè)備光接口，高密集用戶區(qū)域成本低，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，業(yè)務(wù)透明性較好，網(wǎng)絡(luò)配置靈活，綜合優(yōu)勢(shì)明顯，是未來(lái)寬帶光接入及FTTH方式的主要技術(shù)選擇。近年處于同一代的PON技術(shù)主要為EPON和GPON，EPON國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)。目前EPON技術(shù)已成熟，成本不斷下降，達(dá)到了規(guī)模商用水平，能夠滿足近期寬帶業(yè)務(wù)的要求。GPON國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)較詳細(xì)，支持多業(yè)務(wù)能力較強(qiáng)。但目前GPON技術(shù)尚不完全成熟，在系統(tǒng)功能、網(wǎng)管、商用芯片、互通性等方面仍需不斷完善。雖然EPON和GPON接入技術(shù)提供了1G/2G的帶寬，但隨著IPTV、HDTV、雙向視頻以及在線游戲等大流量寬帶業(yè)務(wù)的逐漸開展與普及，每用戶的帶寬需求預(yù)計(jì)將以每5年一個(gè)數(shù)量級(jí)遞增并有加速趨勢(shì)，從中長(zhǎng)期的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，每用戶的帶寬需求將是50～100Mbps。無(wú)論是EPON還是GPON，現(xiàn)有的PON口帶寬都將出現(xiàn)新的瓶頸，因此ITU-T/FSAN和IEEE組織均在積極探討下一代PON接入技術(shù)的發(fā)展走向。

標(biāo)準(zhǔn)加速市場(chǎng)發(fā)展

目前下一代PON接入技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)主要為制定EPON標(biāo)準(zhǔn)的IEEE組織推出的10GEPON標(biāo)準(zhǔn)和制定GPON標(biāo)準(zhǔn)的ITU-T/FSAN組織推出的NG-PON標(biāo)準(zhǔn)。

(1)10GEPON標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展?fàn)顩r

10GEPON的標(biāo)準(zhǔn)為IEEE802.3av，10GEPON的標(biāo)準(zhǔn)制定從2006年開始，計(jì)劃2009年9月正式頒布標(biāo)準(zhǔn)。目前10GEPON的標(biāo)準(zhǔn)制定進(jìn)程較快，已經(jīng)確定了主要的技術(shù)細(xì)節(jié)。

IEEE802.3av標(biāo)準(zhǔn)專注于物理層技術(shù)的研究，最大限度沿用EPON的IEEE802.3ah的MPCP協(xié)議，該標(biāo)準(zhǔn)具有很好的繼承性。

IEEE802.3av確定了兩種物理層模式，一種是非對(duì)稱模式，即10G速率下行和1G速率上行；另外一種是對(duì)稱模式，即上下行速率均為10G。非對(duì)稱模式可以認(rèn)為是對(duì)稱模式的一種過(guò)渡形式，在前期對(duì)上行帶寬需求較少和成本較為敏感的場(chǎng)合，可以使用非對(duì)稱形式。隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，將會(huì)逐步過(guò)渡到對(duì)稱模式。

(2)NG-PON標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展?fàn)顩r

NG-PON標(biāo)準(zhǔn)分為兩個(gè)發(fā)展階段，分別為NG-PON1和NG-PON2。

NG-PON1的研究方向主要為制定可兼容目前GPON，能夠共享同一個(gè)ODN的NG-PON技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

NG-PON2的研究方向則不考慮對(duì)于目前GPON網(wǎng)絡(luò)的兼容性以及ODN的兼容性，光波長(zhǎng)選擇也不受目前網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的限制，開放式地討論GPON技術(shù)發(fā)展?jié)摿�。目前主要探討方向是高速率、長(zhǎng)距、大分光比的WDM-PON與TDM-PON相結(jié)合的混合PON網(wǎng)絡(luò)。

在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織的10GEPON和NG-PON標(biāo)準(zhǔn)的討論和制定中，中國(guó)相關(guān)企業(yè)均積極參與，如中興通訊積極參加多次10GEPON標(biāo)準(zhǔn)會(huì)議，擁有該標(biāo)準(zhǔn)的重要領(lǐng)導(dǎo)席位，提交多篇提案；在NG-PON標(biāo)準(zhǔn)的研討中，積極、持續(xù)地為技術(shù)白皮書的制定做出重要貢獻(xiàn)，并于2008年9月在上海獨(dú)家承辦了ITU-T/FSAN的標(biāo)準(zhǔn)大會(huì)。

(3)兩大標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展探討

NG-PON標(biāo)準(zhǔn)的制定時(shí)間表為在2009年Q1完成NG-PON的技術(shù)白皮書，包括NG-PON1/2的需求、NG-PON1的規(guī)范、NG-PON2的初期研究。計(jì)劃在2011年左右完成對(duì)NG-PON1標(biāo)準(zhǔn)的制定和發(fā)布。

從兩大標(biāo)準(zhǔn)的制定時(shí)間計(jì)劃來(lái)看，目前NG-PON1標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程較10GEPON要晚2～3年。

ITU-T/FSAN組織對(duì)于NG-PON的主要思路是想通過(guò)引入WDM單纖多波長(zhǎng)技術(shù)解決大帶寬、大分光比以及長(zhǎng)距的需求，但目前多個(gè)方向尚在討論中，還沒有確定。

10GEPON標(biāo)準(zhǔn)由于遵循了已有的EPON規(guī)范，上行鏈路的突發(fā)時(shí)序比較寬松，因此可以使用現(xiàn)有的元器件，加快10GEPON進(jìn)入市場(chǎng)的速度。波長(zhǎng)方面，10GEPON從開始就明確作為現(xiàn)有EPON網(wǎng)絡(luò)的兼容升級(jí)方案，因此所選擇的波長(zhǎng)也不會(huì)影響當(dāng)前EPON網(wǎng)絡(luò)工作。加上10GEPON有很好的兼容性，能夠最大化地保護(hù)運(yùn)營(yíng)商的投資，全面降低CAPEX，因此10GEPON技術(shù)作為一種提供10GE高帶寬、兼容性好、能快速成熟的下一代PON接入技術(shù)將在未來(lái)的幾年中得到廣泛關(guān)注和發(fā)展應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)原理

下一代PON接入技術(shù)趨向于大帶寬、大分光比及長(zhǎng)距的發(fā)展方向。相對(duì)來(lái)說(shuō)，10GEPON的10GE高帶寬、兼容性好、能很快成熟及應(yīng)用等的技術(shù)特征及思路更符合中國(guó)FTTB的建設(shè)思路，而且由于10GEPON與GEPON有著良好的兼容性，現(xiàn)有國(guó)內(nèi)所做的EPON互通標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范可以絕大部分繼承。

由圖1可見，10GEPON技術(shù)在協(xié)議上位于OSI參考模型的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。

圖1 10G EPON 協(xié)議框圖

在下行方向，10GEPON以10G速率連續(xù)方式發(fā)送碼流，數(shù)據(jù)流由MAC層傳遞到RS子層，經(jīng)過(guò)XGMII接口，數(shù)據(jù)流到達(dá)PCS子層，在PCS子層內(nèi)部經(jīng)過(guò)64B/66B編碼、擾碼、FEC功能處理(為了增加光功率預(yù)算，10GEPON技術(shù)規(guī)定必須實(shí)現(xiàn)FEC)；數(shù)據(jù)流經(jīng)過(guò)PCS子層的處理，到達(dá)PMA子層，進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換處理；最后串行碼流到達(dá)PMD子層，進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，將數(shù)據(jù)流經(jīng)過(guò)單模光纖傳遞到ONU設(shè)備；ONU設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行相反的處理，然后送到MAC層處理。

在上行方向基本流程和下行相同，區(qū)別是在ONU側(cè)的PMD層，采用突發(fā)模式發(fā)送，在OLT層的PMD層需要采用突發(fā)模式接收方式，在PCS層要進(jìn)行突發(fā)模式時(shí)鐘恢復(fù)。

10GEPON在PMD層規(guī)定了波長(zhǎng)分配和光功率預(yù)算。IEEE802.3av的波長(zhǎng)下行采用1575～1580nm波段，上行和1GEPON的波長(zhǎng)重疊，采用1260～1280nm波段。從波長(zhǎng)分配上看，在上行方向10G速率的上行波長(zhǎng)和1G速率的上行波長(zhǎng)是疊加的，因此1G速率的ONU和10G速率的ONU要采用時(shí)分復(fù)用方式發(fā)送上行數(shù)據(jù)。在下行方向10G速率的波長(zhǎng)和1G速率的波長(zhǎng)是分開的，保證了下行數(shù)據(jù)有較高的帶寬。

完整的產(chǎn)業(yè)鏈支持

目前對(duì)10GEPON投入研究的硬件廠商主要有光模塊廠商、芯片廠商和設(shè)備制造商。光模塊方面，2008年上半年，已經(jīng)有供應(yīng)商可以提供非對(duì)稱的10GEPON光模塊。芯片方面，PMC-Sierra公司、Teknovus公司等都宣布可以提供完整10GEPON解決方案。設(shè)備方面，2008年10月22日，中興通訊在2008中國(guó)國(guó)際信息通信展覽會(huì)上率先向業(yè)界推出了全球首臺(tái)10GEPON設(shè)備樣機(jī)，并進(jìn)行了系統(tǒng)業(yè)務(wù)演示。部分運(yùn)營(yíng)商已計(jì)劃在2009年上半年建設(shè)10GEPON的試驗(yàn)局。

可以看出，10GEPON的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展很快，2009年三季度將發(fā)布正式標(biāo)準(zhǔn)。10GEPON可以繼承EPON大規(guī)模部署的成熟經(jīng)驗(yàn)，可以在不改變目前的ODN網(wǎng)的情況下與GEPON共存，為運(yùn)營(yíng)商節(jié)省投資。在帶寬上10GEPON與已有的寬帶接入技術(shù)相比有很大優(yōu)勢(shì)。目前各廠商也在積極投入10GEPON的研發(fā)，產(chǎn)業(yè)鏈將很快成熟。因此10GEPON是適合于下一代寬帶接入的理想技術(shù)。