GPON光纖接入網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)

作 者：華為技術(shù)有限公司 霍洪濤

    光進(jìn)銅退已經(jīng)成為接入網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)，GPON技術(shù)在接入物理速率、帶寬效率和光分離比率、全業(yè)務(wù)承載能力以及安全性方面都具有明顯優(yōu)勢(shì)，從而成為光接入時(shí)代的優(yōu)選技術(shù)，本文將結(jié)合當(dāng)前業(yè)界發(fā)展情況與大家共同探討GPON光纖接入網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)。

    “大容量、少局所”成為 光接入時(shí)代的建設(shè)潮流

    接入網(wǎng)對(duì)固網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)是最重要的資產(chǎn)，一般占運(yùn)營(yíng)商設(shè)備投資的60～70%，運(yùn)營(yíng)成本上，接入網(wǎng)也占了絕大多數(shù)的費(fèi)用。目前的固網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商主要以銅線接入為主，由于DSL技術(shù)接入距離的限制，每個(gè)接入點(diǎn)的接入用戶數(shù)是很有限的，這就導(dǎo)致一個(gè)城市里固定接入網(wǎng)站點(diǎn)數(shù)非常多，導(dǎo)致維護(hù)和支撐費(fèi)用的大幅上升。

    而光纖接入比傳統(tǒng)的雙絞線的傳輸距離要長(zhǎng)很多，比如基于PON的光纖接入網(wǎng)絡(luò)傳輸距離可以達(dá)到20km，通過(guò)提高光發(fā)射功率或者延伸技術(shù)，距離可以達(dá)到60km，所以傳統(tǒng)交換機(jī)時(shí)代的“大容量、少居所”的建網(wǎng)思路在光接入網(wǎng)的時(shí)代又回來(lái)了，但光接入TCO點(diǎn)覆蓋的范圍更廣，容量更大，需要的站點(diǎn)數(shù)更少，甚至可以減少站點(diǎn)數(shù)量的80％。所以，針對(duì)目前接入傳送網(wǎng)存在的多局點(diǎn)的問(wèn)題，精減節(jié)點(diǎn)成為運(yùn)營(yíng)商未來(lái)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)、節(jié)省網(wǎng)絡(luò)投資和維護(hù)費(fèi)用的重要舉措。

    進(jìn)一步建設(shè)“扁平化的融合 光接入網(wǎng)絡(luò)”

    傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、住宅用戶和中小企業(yè)以及基站的接入都是垂直的網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)都是獨(dú)立的，稱之為煙囪式的網(wǎng)絡(luò)。

    圖1  基于GPON技術(shù)的全新光接入網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

    而全新的基于GPON技術(shù)的光接入網(wǎng)絡(luò)，其大容量、長(zhǎng)距離、全業(yè)務(wù)支持能力使我們現(xiàn)在可以從全網(wǎng)角度考慮，優(yōu)化和改進(jìn)原先的建設(shè)模式，使原來(lái)煙囪式的網(wǎng)絡(luò)變?yōu)楸馄降囊惑w化網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以滿足住宅、企業(yè)和移動(dòng)基站的全業(yè)務(wù)接入，使3個(gè)網(wǎng)絡(luò)變成1個(gè)網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)接入層和匯聚層網(wǎng)絡(luò)融合使網(wǎng)絡(luò)扁平化，網(wǎng)絡(luò)從3層變成了2層，減少了設(shè)備種類和數(shù)量，提高網(wǎng)絡(luò)可靠性，并極大地減少了機(jī)房建設(shè)，從而革命性地降低網(wǎng)絡(luò)的TCO（如圖1所示）。

    大容量、少局所對(duì)超高帶寬、超大分光比提出要求

    前面闡述了光接入網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)大容量、少局所、融合的全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)絡(luò)，這就要求OLT設(shè)備具有基本特質(zhì)就是要容量非常大，覆蓋更多的用戶。以人口比較密集的城市為例，每平方公里大概是1000用戶。即使1個(gè)OLT只覆蓋到5km，那么也需要支持2.5萬(wàn)用戶，因此在人口密度比較高的城市，OLT必須每單板支持8路PON口甚至16路PON口（通常為16個(gè)槽位），這樣每路GPON下行有2.3G的有效帶寬。

    再來(lái)看看在FTTH場(chǎng)景下的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)為什么需要超大分光比。在FTTH網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，ODN網(wǎng)絡(luò)占總網(wǎng)絡(luò)投資的50～70％。在人口密集的城市，規(guī)劃一個(gè)OLT機(jī)房需要覆蓋幾萬(wàn)甚至10萬(wàn)FTTH用戶，需要從機(jī)房向小區(qū)鋪設(shè)大量的光纖，此時(shí)PON分光比將直接影響ODN網(wǎng)絡(luò)的投資規(guī)模。OLT支持1:64的分光比將比1:32的分光比所需要的ODN網(wǎng)絡(luò)投資低近30％。在OLT容量不斷提升的前提下，從降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本考慮，下一代PON技術(shù)必然要提供1:128甚至1:256的更大分支能力。

    區(qū)分服務(wù)實(shí)現(xiàn)全業(yè)務(wù)接入

    當(dāng)前寬帶接入主要靠接入費(fèi)，寬帶應(yīng)用的收入還非常少。隨著寬帶用戶逐漸飽和及競(jìng)爭(zhēng)的驅(qū)動(dòng)，帶寬對(duì)客戶的吸引力越來(lái)越小。將接入網(wǎng)絡(luò)做成業(yè)務(wù)感知，對(duì)住宅用戶支持區(qū)分業(yè)務(wù)等級(jí)的分級(jí)收費(fèi)服務(wù)，用帶寬吸引客戶，用高QoS留住客戶，對(duì)于企業(yè)用戶和移動(dòng)基站接入，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備支持H-QoS以及嚴(yán)格網(wǎng)絡(luò)級(jí)和設(shè)備級(jí)的安全特性，為企業(yè)用戶提供帶寬保證和網(wǎng)絡(luò)安全保證。這些都是FTTx網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

    寬帶接入的發(fā)展趨勢(shì)包括新的接入技術(shù)，還需要新的網(wǎng)關(guān)設(shè)備配合，這個(gè)很重要。因?yàn)橹挥屑彝ゾW(wǎng)關(guān)才能把多種不同的互不相干的技術(shù)，融合和控制在一個(gè)設(shè)備上，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的融合。

    網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需綜合考慮 未來(lái)技術(shù)演進(jìn)

    接入網(wǎng)絡(luò)還需要考慮從現(xiàn)實(shí)的GPON到未來(lái)的10GGPON的演進(jìn)。當(dāng)前關(guān)于GPON的后續(xù)發(fā)展由FSAN研究，分為NG-PON1和NG-PON2兩個(gè)階段（如圖2所示）。

    圖2  NG-PON2系統(tǒng)

    NG-PON1在兼容現(xiàn)有ODN的基礎(chǔ)上，通過(guò)擴(kuò)展GPON標(biāo)準(zhǔn)過(guò)渡到NG-PON，并有下行10Gbit/s、上行2.5Gbit/s不對(duì)稱的XG-PON1和上下行對(duì)稱10Gbit/s的XG-PON2兩個(gè)主要備選架構(gòu)；NG-PON2則不受現(xiàn)有的GPON標(biāo)準(zhǔn)和光分配網(wǎng)絡(luò)限制，是全新光網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)期的演進(jìn)方案，WDM-PON就屬于NG-PON2范疇。

    就當(dāng)前業(yè)界進(jìn)展來(lái)看，2.5Gbit/s上行成為一個(gè)經(jīng)濟(jì)可行的方案，目前業(yè)界領(lǐng)先廠商已有原型機(jī)發(fā)布；上行對(duì)稱10Gbit/s架構(gòu)由于技術(shù)和成本的限制（如10Gbit/s突發(fā)模式接收機(jī)），規(guī)模商用還需要較長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展；WDM-PON方案必須實(shí)現(xiàn)終端無(wú)色化（即終端在任一個(gè)MUX/DEMUX端口上都能正常工作，無(wú)需配置，自動(dòng)適應(yīng)波長(zhǎng)的變化），這樣才能滿足低倉(cāng)儲(chǔ)、低運(yùn)維、即插即用的低成本運(yùn)營(yíng)要求，而這一點(diǎn)短期內(nèi)還看不到改善的可能性。

    綜合來(lái)看，GPON技術(shù)具備了高帶寬、遠(yuǎn)距離、高分支比和全業(yè)務(wù)接入的綜合優(yōu)勢(shì)，能夠充分發(fā)揮光纖接入網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)，是當(dāng)前光纖接入網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)選技術(shù)。短期來(lái)看，下行10Gbit/s上行2.5Gbit/s的10GGPON有可能是最先實(shí)現(xiàn)的NG-PON技術(shù)，而10Gbit/s對(duì)稱帶寬的NG-PON技術(shù)和WDM-PON還有更多的問(wèn)題需要克服。

    在光接入網(wǎng)絡(luò)大容量、少局所的發(fā)展趨勢(shì)下，網(wǎng)絡(luò)層次將進(jìn)一步簡(jiǎn)化，網(wǎng)絡(luò)成本優(yōu)化，接入網(wǎng)有可能發(fā)展成為新一代的業(yè)務(wù)控制點(diǎn)。采用10G平臺(tái)將是一個(gè)基本需求，而更高處理能力、更高分支比的平臺(tái)則更能體現(xiàn)綜合成本優(yōu)勢(shì)，也將是光接入技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。