10G GPON的標(biāo)準(zhǔn)化及面臨問題

為了滿足未來業(yè)務(wù)的高帶寬、綜合化等新需求，10GGPON技術(shù)已成為當(dāng)前全球業(yè)內(nèi)探討最熱的技術(shù)之一。10GGPON是引領(lǐng)并能提供多業(yè)務(wù)接入、高帶寬、QoS保證的下一代接入網(wǎng)技術(shù)。如果現(xiàn)行的GPON能實(shí)現(xiàn)向10GGPON平滑過渡，GPON系統(tǒng)整體綜合成本得到下降，10G GPON必將會(huì)受到眾多電信運(yùn)營商的青睞。

GPON的市場(chǎng)前景

目前，全球在PON技術(shù)選擇上，北美主要選擇了GPON而日本主要選擇了EPON。但據(jù)資料顯示，日本對(duì)EPON的下一代標(biāo)準(zhǔn)10G EPON投入消極，卻對(duì)GPON標(biāo)準(zhǔn)高度關(guān)注。或許正因?yàn)槿毡緦?duì)GPON技術(shù)的高度關(guān)注以及GPON產(chǎn)業(yè)的逐步完善和成本的下降，東南亞一些國家也正積極地關(guān)注GPON技術(shù)。GPON憑借其標(biāo)準(zhǔn)的完善性、高帶寬性和多業(yè)務(wù)承載能力等多方面優(yōu)勢(shì)，在接入網(wǎng)市場(chǎng)具有良好的前景。圖1顯示的是近兩年以及未來兩年GPON在市場(chǎng)數(shù)據(jù)。

圖1  全球GPON終端年出貨量（來源于Broadlight 公司）

然而，現(xiàn)有的GPON（支持最大2.5Gbit/s）和EPON(支持最大1.25Gbit/s)的下行帶寬能力，很難滿足以HDTV、IPTV和實(shí)時(shí)在線多業(yè)務(wù)等高寬帶要求為代表的下一代接入網(wǎng)絡(luò)。為了滿足下一代接入網(wǎng)對(duì)接入帶寬提出的更高要求，為了能更好地滿足不斷增長的業(yè)務(wù)需求，為了給用戶提供更好的高速體驗(yàn)，多業(yè)務(wù)接入網(wǎng)工作組（FSAN）下屬的下一代接入網(wǎng)（NGA）工作小組目前正積極地探討下一代PON技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。

10G GPON的標(biāo)準(zhǔn)化

10GGPON是在現(xiàn)有GPON基礎(chǔ)上的進(jìn)一步演進(jìn)，是為了應(yīng)對(duì)將來新興多媒體業(yè)務(wù)對(duì)高帶寬的需求和滿足帶寬接入不斷增長的需求而興起的。10GGPON作為引領(lǐng)下一代接入網(wǎng)發(fā)展的主流PON技術(shù)將有很大的市場(chǎng)發(fā)展空間。

與現(xiàn)有的GPON相比，10GGPON應(yīng)具備帶寬更高、支持接入的業(yè)務(wù)更多和傳輸距離更遠(yuǎn)的下一代接入網(wǎng)的特點(diǎn)。此外，為了更容易地向市場(chǎng)上推廣，運(yùn)營商必須考慮成本的降低和網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)時(shí)間的節(jié)省等問題。因此GPON到10GGPON的演變過程中的平滑過渡成為運(yùn)營商不得不考慮的重點(diǎn)。

圖2  基于WDM的解決方案

2008年3月ITU-T發(fā)布了最新版本的G.984系列標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)GPON作出了全面的定義，主要包括總體要求（G.984.1）、物理媒質(zhì)相關(guān)子層（G.984.2）、傳輸匯聚子層（G.984.3）和管理控制接口（G.984.4）。

同時(shí)，F(xiàn)SAN下屬的下一代接入網(wǎng)（NGA）工作小組正負(fù)責(zé)研究下一代光接入網(wǎng)技術(shù)并著手探討下一代無源光網(wǎng)絡(luò)（NGPON）的標(biāo)準(zhǔn)化工作。其中，該組織研究的下行10Gbit/s、上行2.5Gbit/s的非對(duì)稱下一代光接入網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)很有可能會(huì)按照ITU-I定義的GPON標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展，也就是10G GPON的研究，這為將來10G GPON新標(biāo)準(zhǔn)的制定奠定了基礎(chǔ)。

10G GPON技術(shù)面臨問題

目前10G GPON還沒有實(shí)質(zhì)性的標(biāo)準(zhǔn)化方案被提出，但10Gbit/s的光傳輸技術(shù)早已在傳輸網(wǎng)絡(luò)中得到應(yīng)用。武漢郵電科學(xué)研究院也在2008年10月推出了其最新的40Gbit/s高端光網(wǎng)絡(luò)全面解決方案，成熟的10Gbit/s的傳輸技術(shù)自然會(huì)延伸到10G GPON。然而，筆者認(rèn)為，要實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效的10G GPON，運(yùn)營商將面對(duì)以下幾個(gè)主要的技術(shù)問題。

圖3 GTC系統(tǒng)協(xié)議棧

1.高速光接入下的突發(fā)模式接收。PON技術(shù)的一大特點(diǎn)就是上行鏈路采用突發(fā)接收模式，但面對(duì)10Gbit/s高速接入下的突發(fā)模式接收機(jī)的設(shè)計(jì)成為了技術(shù)難題。目前高速接入下的突發(fā)模式接收機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，成本很高，很難實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商用。鑒于GPON支持多種速率等級(jí)，可以支持上下行不對(duì)稱速率優(yōu)點(diǎn)，在能有效滿足用戶各種接入需求的前提下，上行鏈路并不一定要支持10Gbit/s的速率。畢竟絕大部分接入用戶在接收信息量上遠(yuǎn)大于上傳信息量。2.5Gbit/s上行速率可以大大降低突發(fā)模式接收機(jī)的設(shè)計(jì)成本，并加快10G GPON商用化的步伐。

2.從GPON到10G GPON的平滑過渡。考慮到電信運(yùn)營商已耗巨資部署光網(wǎng)絡(luò)，且該投資是按幾十年來攤銷，10GGPON的設(shè)計(jì)應(yīng)該注重向后兼容的問題。對(duì)如何實(shí)現(xiàn)從GPON到10GGPON的平滑過渡，兩者相互兼容是網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)必須面對(duì)的問題。目前對(duì)這一問題討論最多的是采用波分復(fù)用（WDM）技術(shù)，如圖2所示，上下行方向采用不同的波段傳輸。上行采用傳統(tǒng)1550nm的C波段，下行采用1590nm的L波段。同時(shí)，為了滿足高速長距離光信號(hào)傳輸?shù)囊�求，在線路調(diào)制碼型上筆者更看好對(duì)非線性容限能力高的RZ碼。

3.傳輸匯聚層（TC）的修改。圖3給出的是現(xiàn)行GPON系統(tǒng)TC層的協(xié)議棧。為了滿足10Gbit/s的大流量傳輸支持更多業(yè)務(wù)接入的需求，現(xiàn)行GPON的傳輸匯聚層（GTC）顯然是不適合的。如何在盡可能保留GPON原有風(fēng)格的前提下，進(jìn)行對(duì)GTC的改進(jìn)并設(shè)計(jì)出10GGPON的TC層是10G GPON演進(jìn)的關(guān)鍵。例如，由于速率有了4倍的提高，BWmap中的StartTime和StopTime域需要進(jìn)行擴(kuò)展，進(jìn)而使得Allocation Structure域、Plend域乃至整個(gè)物理控制模塊都必須修改；為了突出下一代接入網(wǎng)能支持更多業(yè)務(wù)的接入和更大分支比的特點(diǎn)，運(yùn)營商有必要對(duì)現(xiàn)行地址只有8位的ONU ID進(jìn)行擴(kuò)展，相應(yīng)的T-CONT和Port也需擴(kuò)展。此外，物理層的匹配和各種開銷問題也需考慮。

由于10GGPON的實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)仍然在討論中，全球各大通信制造商也提出了許多實(shí)現(xiàn)方法。FSAN下屬的NGA也計(jì)劃在2009年內(nèi)對(duì)下一代接入網(wǎng)技術(shù)定初稿，為下一代接入網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)提供一個(gè)總體框架，如面臨的技術(shù)難點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和協(xié)議框架等。