10G PON技術(shù)發(fā)展應(yīng)用

摘要:盡管現(xiàn)階段10G EPON和10G GPON標(biāo)準(zhǔn)化程度和產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展并不成熟，離大規(guī)模商用化部署仍然存在一定距離，但面對(duì)日益增長(zhǎng)的寬帶壓力，10G EPON和10G GPON已經(jīng)被公認(rèn)為運(yùn)營(yíng)商接入網(wǎng)寬帶提速的熱門技術(shù)。文章從技術(shù)角度出發(fā)，對(duì)10G EPON和10G GPON在標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展、相關(guān)技術(shù)參數(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)程等3個(gè)方面進(jìn)行了總結(jié)和分析。

關(guān)鍵字:10G EPON；10G GPON；寬帶提速；光進(jìn)銅退

英文摘要:Although 10G EPON and 10G GPON standards and industrial chain have yet to mature, and large-scale commercial deployment is some way off, both technologies have attracted great interest from operators building next generation broadband networks. This paper discusses 10G EPON and 10G EPON from a technical point of view, analyzing the progress of their standardization, related technical parameters development of optical fiber and phase-out of copper, and industrial chain process.

英文關(guān)鍵字:10G EPON; 10G GPON; broadband network acceleration；development of optical fiber and phase-out of copper

1 10G PON 技術(shù)發(fā)展背景

隨著各大運(yùn)營(yíng)商“寬帶提速”、“光進(jìn)銅退”工程的大規(guī)模展開(kāi)，未來(lái)寬帶業(yè)務(wù)將會(huì)以多媒體、視頻點(diǎn)播、互動(dòng)游戲?yàn)橹饕�特征，高帶寬、綜合化將成為評(píng)判運(yùn)營(yíng)商所推廣的寬帶產(chǎn)品優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)。

在寬帶網(wǎng)絡(luò)光纖化的大趨勢(shì)下，PON技術(shù)已經(jīng)成為目前全球各個(gè)電信運(yùn)營(yíng)商關(guān)注的熱門技術(shù)之一，也是運(yùn)營(yíng)商實(shí)施“寬帶提速”、“光進(jìn)銅退”工程的技術(shù)基礎(chǔ)。經(jīng)過(guò)早期APON、BPON的探索，近幾年，以美國(guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)組織發(fā)起的EPON標(biāo)準(zhǔn)和以國(guó)際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)化部門/全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)論壇(ITU-T/FSAN)標(biāo)準(zhǔn)組織發(fā)起的GPON標(biāo)準(zhǔn)成為PON技術(shù)的兩大主流。EPON標(biāo)準(zhǔn)主要秉承以太網(wǎng)“簡(jiǎn)單唯美”的特點(diǎn)，憑借其成熟的產(chǎn)業(yè)鏈和優(yōu)良的性價(jià)比，在日本、韓國(guó)等亞洲地區(qū)擁有最廣泛的光纖接入(FTTx)用戶；而GPON標(biāo)準(zhǔn)憑借與APON、BPON一脈相承的特點(diǎn)，受到了歐洲、北美等眾多運(yùn)營(yíng)商的青睞。

無(wú)論是EPON，還是GPON，其提供的上下行帶寬僅僅為1G或者2G，但隨著目前交互式網(wǎng)絡(luò)電視(IPTV)、高清晰度電視(HDTV)、網(wǎng)絡(luò)游戲、視頻業(yè)務(wù)等大流量、大寬帶業(yè)務(wù)的開(kāi)展和普及，每用戶的帶寬需求預(yù)計(jì)將以每3年一個(gè)數(shù)量級(jí)的趨勢(shì)遞增，從未來(lái)運(yùn)營(yíng)商長(zhǎng)期發(fā)展趨勢(shì)分析，每用戶的帶寬需求將會(huì)在50～100 Mbit/s之間。這樣以來(lái)，EPON和GPON均無(wú)法滿足未來(lái)寬帶業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，現(xiàn)有PON口帶寬將會(huì)出現(xiàn)瓶頸。因此，ITU-T、FSAN、IEEE等各大標(biāo)準(zhǔn)化組織開(kāi)始下一代PON技術(shù)的研究工作。

與1G PON技術(shù)類似，10G PON技術(shù)仍然分為10G EPON和10G GPON兩大陣營(yíng)。10G EPON以IEEE 802.3av標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，最大限度地沿用了以往IEEE 802.3ah中的內(nèi)容，具有很好的向上兼容性。IEEE所定義的802.3av包括兩點(diǎn)核心內(nèi)容：首先，擴(kuò)大了802.3ah標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于1G EPON的上下行帶寬，達(dá)到10G速率；其次，充分考慮了與1G EPON的兼容性問(wèn)題，在規(guī)定相關(guān)物理參數(shù)時(shí)，保證10G EPON的光節(jié)點(diǎn)(ONU)可以與1G EPON的ONU共存于同一個(gè)光配線網(wǎng)絡(luò)(ODN)中，且該ODN的配置可以不做任何變化，最大限度地保證了運(yùn)營(yíng)商前期的投資。而10G GPON則以ITU-T G.987協(xié)議組為基礎(chǔ)，定義了包括總體特征、物理媒質(zhì)相關(guān)子層、傳輸匯聚子層和管理控制接口等一系列標(biāo)準(zhǔn)，提出上下行非對(duì)稱XG PON1和上先行對(duì)稱XG PON2兩種10G GPON的主要架構(gòu)，并率先開(kāi)始了非對(duì)稱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。經(jīng)過(guò)兩年多的討論和研究，標(biāo)準(zhǔn)草案已經(jīng)初具規(guī)模，而相關(guān)的產(chǎn)品研發(fā)工作也正在進(jìn)行。

文章將會(huì)以技術(shù)為基礎(chǔ)，從技術(shù)參數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行、產(chǎn)品鏈成熟度等相關(guān)方面，對(duì)10G EPON和10G GPON進(jìn)行總結(jié)和分析。

2 10G PON的技術(shù)分析

如圖1所示，回顧PON技術(shù)的發(fā)展歷史可以發(fā)現(xiàn)，每一種PON技術(shù)從誕生之日到最終大規(guī)模商用化均需要經(jīng)過(guò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定、相關(guān)芯片和光模塊的研發(fā)、實(shí)驗(yàn)和量產(chǎn)、實(shí)驗(yàn)局的開(kāi)設(shè)以及商用化部署4個(gè)階段，歷時(shí)5年左右的時(shí)間，而其中每一個(gè)階段的發(fā)展又會(huì)經(jīng)歷多次的論證。

作為PON技術(shù)體系中的分支，10G EPON和10G GPON目前正處于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定中，雖然相關(guān)芯片、光模塊廠商也開(kāi)始了技術(shù)的研究工作，但現(xiàn)階段仍處于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段，離大規(guī)模量產(chǎn)還有一段距離。本章節(jié)主要是從兩者的技術(shù)參數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程以及芯片、光模塊產(chǎn)業(yè)鏈成熟度等幾個(gè)方面，對(duì)10G EPON和10G GPON進(jìn)行全面的總結(jié)和分析[1-4]。

2.1 標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展

標(biāo)準(zhǔn)是否成熟是判斷一種技術(shù)是否具有商用化的前提條件�，F(xiàn)階段，包括IEEE、ITU-T、FSAN等多家國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織正在進(jìn)行10G EPON和10G GPON兩種技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化制定工作；而中國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)化組織——中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)(CCSA)也于2009啟動(dòng)了相關(guān)10G PON技術(shù)的研究工作。總體來(lái)說(shuō)，由于10G EPON技術(shù)啟動(dòng)時(shí)間要早于10G GPON，因此，目前10G EPON的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程略快于10G GPON。表1介紹了10G EPON和10G GPON的標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展歷程。

2.1.1 10G EPON

與1G EPON技術(shù)一樣，10G EPON標(biāo)準(zhǔn)制定主要是由IEEE牽頭來(lái)完成。IEEE組織在2009年9月12日發(fā)布了10G EPON國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)802.3av，該標(biāo)準(zhǔn)專注于10G EPON物理層技術(shù)的研究工作，沿用了傳統(tǒng)1G EPON中的MPCP協(xié)議，在將1G EPON上下行帶寬增大到10G的同時(shí)，為保證運(yùn)營(yíng)商原有投資不受損害及10E EPON的平滑升級(jí)，IEEE 802.3av標(biāo)準(zhǔn)定義了與1G EPON ONU共存于同一ODN網(wǎng)絡(luò)中的10G EPON ONU標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)[5]。

此外，在IEEE 802.3av標(biāo)準(zhǔn)中，還定義了兩種物理層參數(shù)：一種是非對(duì)稱模型，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。

在中國(guó)，CCSA已經(jīng)于2009年年底，逐步啟動(dòng)了10G EPON的標(biāo)準(zhǔn)化研究工作，兩個(gè)關(guān)于10G EPON的項(xiàng)目均已在去年杭州舉行的CCSA TC6全會(huì)上立項(xiàng)通過(guò)：CCSA TC6 WG2工作組提交的10G EPON技術(shù)規(guī)范；由CCSA TC6 WG4工作組提交的10G EPON光模塊行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

2.1.2 10G GPON

從2004年起，ITU-T SG15 Q2開(kāi)始同步研究和分析從GPON向下一代PON演進(jìn)的可能性。2007年9月，Q2正式發(fā)布用于規(guī)范GPON和下一代PON系統(tǒng)共存的增強(qiáng)波長(zhǎng)計(jì)劃。2007年11月，Q2確定了NGPON的標(biāo)準(zhǔn)化路標(biāo)，并以“低成本，高容量，廣覆蓋，全業(yè)務(wù)，高互通”為目標(biāo)，推進(jìn)下一代PON技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究和制定。   

根據(jù)ITU-T研究計(jì)劃，NGPON將經(jīng)歷兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)階段：第一個(gè)階段是與GPON共存、重利用GPON ODN的XG-PON，該階段又包含上下行非對(duì)稱XG-PON1和對(duì)稱XG-PON2兩種模型；第二個(gè)階段則是完全新建ODN的NGA2。備受關(guān)注的波分復(fù)用-無(wú)源光纖網(wǎng)絡(luò)（WDM-PON）技術(shù)屬于第二階段范疇，它通過(guò)在一根光纖中使用多個(gè)波長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)接入網(wǎng)的擴(kuò)容，但目前由于突發(fā)模式粗波分復(fù)用、無(wú)色ONU收發(fā)器、可調(diào)諧WDM器件等一些難點(diǎn)技術(shù)無(wú)法突破，WDM-PON仍處于論證階段。

在2009年9月底召開(kāi)的ITU-T SG15全會(huì)上，Q2工作組正式發(fā)布了NG-PON標(biāo)準(zhǔn)的第一階段文本，即下一代PON系統(tǒng)的總體需求(G.987.1)和物理層規(guī)范(G.987.2)，并同時(shí)制定了于2010年年中，發(fā)布傳輸匯聚層(G.987.3)和管理控制接口(G.988)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)劃。

在中國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)化方面，由于10G GPON部分標(biāo)準(zhǔn)于2009年底剛剛推出，因此CCSA目前還暫時(shí)沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)制定工作，預(yù)計(jì)相關(guān)工作將會(huì)在2010年年底展開(kāi)。