李秉鈞：下一代PON標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)的進(jìn)展

不斷增加新業(yè)務(wù)帶寬需求推動下,運營商在建設(shè)PON網(wǎng)絡(luò)時，必須考慮提供更高的帶寬與業(yè)務(wù)能力，以滿足不斷增長的用戶需求和競爭壓力，努力架構(gòu)一張面向未來的網(wǎng)絡(luò)。例如，對于目前的FTTx的主流建設(shè)模式FTTB，當(dāng)前的EPON和GPON技術(shù)能力都可以提供每用戶10～20M帶寬，基本可以滿足現(xiàn)階段及未來2～3年的需求；但長遠(yuǎn)看，帶寬和分光比方面依然無法滿足未來每用戶50M～100M發(fā)展需要。下一代PON已經(jīng)成為業(yè)界的研究熱點。

現(xiàn)階段運營商對于下一代PON的主要需求表現(xiàn)在：支撐運營商5～10倍的帶寬需求增長，并與現(xiàn)有xPON網(wǎng)絡(luò)的ODN實現(xiàn)良好兼容與過渡，充分保護投資;并支撐FTTB模式向FTTH逐步演進(jìn)的需求。

EPON和GPON是無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）是寬帶接入和FTTx網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)選擇。作為同時代的兩種主流PON技術(shù)，同時經(jīng)過幾年的發(fā)展 .到目前為止基于以太網(wǎng)研究路線的實踐的EPON技術(shù)由于標(biāo)準(zhǔn)開放性好，易于實現(xiàn)與規(guī)�；�生產(chǎn)，產(chǎn)業(yè)鏈成熟迅速，且成本快速下降，已經(jīng)實現(xiàn)大規(guī)模建設(shè)部署。而GPON技術(shù)受ATM-PON思路影響較大，標(biāo)準(zhǔn)相對復(fù)雜，目前在互通、商用芯片和成本方面還需要進(jìn)一步的完善和發(fā)展，全球建設(shè)速度較為緩慢。

全球各標(biāo)準(zhǔn)組織正在積極開展下一代PON標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)的研究工作。目前主要有兩大標(biāo)準(zhǔn)體系，一是制訂EPON標(biāo)準(zhǔn)的IEEE組織，推出的標(biāo)準(zhǔn)為10G-EPON；二是制訂GPON標(biāo)準(zhǔn)的ITU-T/FSAN組織，研究方向為NG-PON。

(1)標(biāo)準(zhǔn)化目前的進(jìn)展

10G-EPON標(biāo)準(zhǔn)

IEEE早在2006年就成立了一個Task Force工作組，進(jìn)行10G-EPON標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.3av的研究和制訂工作。10G-EPON標(biāo)準(zhǔn)的制訂進(jìn)程較快，目前已完成所有關(guān)鍵技術(shù)研究及意見修訂工作，處于收尾階段。2009年9月將正式發(fā)布。
 鑒于EPON技術(shù)已經(jīng)獲得大規(guī)模的成功部署，IEEE工作組開發(fā)的802.3av標(biāo)準(zhǔn)其最重要的要求是和現(xiàn)有部署的EPON網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)后向兼容及平滑升級，并與以太網(wǎng)速率10倍增長的步長相適配。為此，802.3av標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了多方面的考慮：
10G-EPON提供兩種應(yīng)用模式，充分滿足不同客戶的需求:一種是非對稱模式(10G下行/1G上行),另一種是對稱模式(10G下行/10G上行)。

10G-EPON絕大部分繼承了1G-EPON的標(biāo)準(zhǔn)，僅針對10G的應(yīng)用，對EPON 的MPCP協(xié)議（IEEE802.3）以及PMD層進(jìn)行擴展。在業(yè)務(wù)互通、管理與控制方面，與1G-EPON兼容；如圖1所示，下行采用雙波長波分，上行采用雙速率突發(fā)模式接收技術(shù)，通過TDMA機制協(xié)調(diào)1G和10G ONU共存。10G-EPON的ONU 與1G-EPON的ONU在同一ODN下實現(xiàn)了良好共存，有效地保護了運營商的投資。

圖1 10G-EPON與1G-EPON系統(tǒng)共存兼容與波長分配示意圖

采用一系列技術(shù)措施提高性價比且為長距與大分光比的應(yīng)用打下了堅實的基礎(chǔ):10G-EPON采用64B/66B線路編碼，效率高達(dá)97%;更高的鏈路光功率預(yù)算（29dB）；FEC功能采用RS（255，223）編碼，可以使光功率預(yù)算相對于沒有FEC增加5～6dB。

NG-PON標(biāo)準(zhǔn)

ITU-T和FSAN將NG-PON標(biāo)準(zhǔn)分成兩個階段：NG-PON1和NG-PON2。其中，NG-PON1定位為中期研究的升級技術(shù)，研究時間段是2009-2012年，目前處于基礎(chǔ)研究及技術(shù)論證階段。NG-PON2是一個遠(yuǎn)期研究的解決方案，研究期預(yù)計為2012-2015年，其特點為不再考慮與已部署的GPON與ODN網(wǎng)絡(luò)的兼容性，目前處于早期頭腦風(fēng)暴階段，不限定任何技術(shù)方向。

ITU-T在2008年12月為啟動NG-PON1標(biāo)準(zhǔn)，分配了G.987系列的標(biāo)準(zhǔn)號,其中包含了XG-PON1、XG-PON2以及多波長堆疊等多種技術(shù)方向，目前技術(shù)上尚無實質(zhì)性進(jìn)展。XG-PON1代表了非對稱系統(tǒng)（上行2.5-Gbit/s，下行10-Gbit/s）；而XG-PON2代表了對稱系統(tǒng)（上行10-Gbit/s，下行10-Gbit/s）；堆疊模式的的主流思想是ONU上行采用不同波長，每波長2.5G速率，通過堆疊4種波長達(dá)到上行10G的能力。由于引入了多種波長的ONU/ONT,如果不能實現(xiàn)ONU的無色光源技術(shù)，堆疊模式將給運營商的采購與維護帶來一定困難。

(2) 兩大技術(shù)體系的技術(shù)與產(chǎn)業(yè)比較

應(yīng)用場景類似：

下一代PON兩大標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)體系在架構(gòu)上和原有EPON和GPON技術(shù)類同，支持FTTC、FTTB和FTTH等應(yīng)用模式，均可以完善滿足多業(yè)務(wù)承載，應(yīng)用場景類似，沒有根本性差異。
 
 標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布時間：

10G-EPON標(biāo)準(zhǔn)啟動時間早，進(jìn)展迅速，將于2009年9月正式發(fā)布，成為下一代PON中率先成熟的技術(shù)。NG-PON標(biāo)準(zhǔn)啟動時間較晚，2009年04月FSAN完成NG-PON1的技術(shù)白皮書之后，ITU-T的標(biāo)準(zhǔn)研究預(yù)計于2009年5月會議上正式啟動，目前ITU-T未正式宣布確定該標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布的確定時間點和中間進(jìn)程。預(yù)計可能較10G-EPON晚2～3年。

技術(shù)研究思路：

10GEPON標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)的思路是將電層帶寬盡可能提速，延續(xù)了EPON上行鏈路的突發(fā)時序較為寬松的理念，這樣易于采用現(xiàn)有成熟元器件，降低了復(fù)雜性與實現(xiàn)難度。

NG-PON1包括了提升電層速率、WDM多波長堆疊等多種技術(shù)方向的選擇，預(yù)計會延續(xù)GPON上行突發(fā)時序要求嚴(yán)格的特點，這樣實現(xiàn)難度較大。另外當(dāng)前在物理層、XGTC層設(shè)計、演進(jìn)路線、標(biāo)準(zhǔn)后續(xù)發(fā)展上還進(jìn)行方向多樣的諸多討論。

網(wǎng)絡(luò)升級兼容性：

IEEE制訂的EPON、10G-EPON標(biāo)準(zhǔn)充分考慮了兼容性，將10G和1G共存作為標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵需求，在研究之初就已經(jīng)明確。在同一個ODN下，增加高速率終端的同時，可以良好兼容已部署的低速率終端，原有ONU與線路設(shè)施無需替換與更改，充分保護了運營商投資；

NG-PON1在白皮書中要求和目前的GPON能同一ODN網(wǎng)絡(luò)共存。但仍然存在一些影響兼容性的因素：

從目前的GPON到NG-PON1升級，需要更改ODN，在干線光纖上增添WDM1部件；

為了使GPON實現(xiàn)與NG-PON1兼容，ITU-T近期發(fā)布了G984.5標(biāo)準(zhǔn)，其中包括了對ONU上行波長范圍進(jìn)行收窄。由于發(fā)布較晚，現(xiàn)網(wǎng)及在建的GPON ONU，絕大部分不滿足G984.5規(guī)范要求，所以一旦需要升級到NG-PON1，均需要替換；

標(biāo)準(zhǔn)研究方向中還存在部分不確定因素，例如：尚未考慮XG-PON1和XG-PON2之間的平滑升級問題；正在討論G987.4 OMCI規(guī)范的制訂方向，有可能對GPON的G984.4 OMCI規(guī)范進(jìn)行調(diào)整。目前這些還是NG-PON1的升級兼容的不確定因素。

產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)程：

10G-EPON的標(biāo)準(zhǔn)思路清晰明確，延續(xù)EPON的產(chǎn)業(yè)特征，產(chǎn)業(yè)鏈上下游響應(yīng)速度快。光模塊廠商方面，2008年上半年，10GEPON光模塊已經(jīng)可以供貨。芯片方面，全球至少有4家芯片廠家投入了10GEPON的芯片研發(fā)，其中PMC-Sierra公司、Teknovus公司等已經(jīng)發(fā)布了完整10GEPON解決方案。PMC-Sierra公司繼2008年展示了非對稱10GEPON系統(tǒng)后，2009年3月下旬在圣地亞哥演示了具有上下行10Gbit/s對稱性能的10GEPON系統(tǒng)。設(shè)備方面，中興通訊在2008年10月的中國國際信息通信展覽會上率先向業(yè)界推出了全球首臺10GEPON設(shè)備樣機，并進(jìn)行了系統(tǒng)業(yè)務(wù)演示。網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方面，部分運營商已計劃在 2009年上半年建設(shè)10GEPON的試驗局。

NG-PON1標(biāo)準(zhǔn)啟動較晚，由于PMD、TC層等基礎(chǔ)內(nèi)容尚處于技術(shù)論證階段制約了產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。光模塊和芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展，與GPON類似，如果NG-PON標(biāo)準(zhǔn)定義的指標(biāo)參數(shù)，如突發(fā)模塊開/關(guān)時間與同步時序依然很嚴(yán)格，將為規(guī)模商用的器件產(chǎn)業(yè)成熟增加了困難，會進(jìn)一步延緩產(chǎn)業(yè)鏈的進(jìn)程。

總結(jié)

綜上所述，隨著帶寬需求的快速增長，下一代PON已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)組織的熱點研究方向。

10G-EPON作為以太生態(tài)系統(tǒng)的有機組成部分，標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展迅速，產(chǎn)業(yè)鏈成熟速度快，兼容性好，商用進(jìn)程與全球主流運營商的寬帶規(guī)劃相匹配。

相對而言，NG-PON1標(biāo)準(zhǔn)啟動時間與產(chǎn)業(yè)發(fā)展滯后，關(guān)鍵技術(shù)明晰需要時日，并且與現(xiàn)網(wǎng)已部署的GPON網(wǎng)絡(luò)共存存在一定的兼容風(fēng)險，這些有待各方面共同推進(jìn)和完善。