10G-PON技術(shù)發(fā)展淺析

近幾年，不斷增長的IPTV、視頻游戲業(yè)務(wù)對帶寬的巨大需求推動著寬帶技術(shù)的發(fā)展，未來物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也離不開寬帶網(wǎng)絡(luò)的支撐。作為主流的光接入技術(shù)，EPON/GPON不能滿足未來面對每戶100M-1G的帶寬需求，PON網(wǎng)絡(luò)邁向10G的趨勢不可逆轉(zhuǎn)。

未來寬帶業(yè)務(wù)將會以多媒體、視頻點播、互動游戲為主要特征，伴隨著大流量、大寬帶業(yè)務(wù)的開展和普及，EPON和GPON已無法滿足未來寬帶業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，現(xiàn)有PON口帶寬將會出現(xiàn)瓶頸。

1、10G PON技術(shù)發(fā)展背景

在PON出現(xiàn)至今的近二十年發(fā)展史上，已形成了窄帶PON、APON/BPON、EPON和GPON等一系列產(chǎn)品。目前下一代 PON 接入技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)主要為 10G EPON 標(biāo)準(zhǔn)和 10G GPON 標(biāo)準(zhǔn)。

2、10G EPON 標(biāo)準(zhǔn)及關(guān)鍵特性

10G EPON 國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了10Gb/s下行、1Gb/s上行的非對稱模式和10Gb/s 上/下行對稱模式兩種速率模式。同時，在沿用1G EPON的MAC和MPCP協(xié)議的基礎(chǔ)上，擴展增加了10Gb/s能力的通信與協(xié)商機制，而對1G EPON的底層進行了重新定義，以專門處理10G EPON 10G上下行數(shù)據(jù)，而避免 MAC層及以上各層的改動。

10G EPON最大的特點是：擴大了EPON 的上、下行帶寬，同時提供最大達到 1：256 的分光比;充分考慮了與EPON的兼容性問題，實現(xiàn)10G EPON與1G EPON 的兼容和網(wǎng)絡(luò)的平滑演進。

高帶寬。10G EPON 提供了10Gb/s下行、1Gb/s上行的非對稱模式和10Gb/s 上下行對稱模式兩種速率模式。在前期可以使用非對稱模式;隨著業(yè)務(wù)發(fā)展導(dǎo)致上行帶寬需求增加，可以逐漸采用對稱模式。

大分光比和長距離傳輸。目前10G EPON采用高功率預(yù)算PR30/PRX30時，最大可以支持 1：256 分光比下20km的傳輸距離或者 1：128 分光比下30km 的傳輸距離。

向下兼容。在波長分配、多點控制機制方面都有專門的考慮，最大限度地沿用EPON的MPCP協(xié)議，以保證10G EPON與1G EPON系統(tǒng)在同一ODN 下的共存，實現(xiàn)10G EPON和1G EPON 在ODN網(wǎng)絡(luò)、管理維護、業(yè)務(wù)承載、平滑升級等方面的一致性、兼容性和擴展性。

3、10G GPON 標(biāo)準(zhǔn)及關(guān)鍵特性

2004年啟動從GPON 向下一代PON演進的可行性研究。2007年9月，規(guī)范了GPON 和下一代PON 系統(tǒng)的共存，制定了NG-PON 的標(biāo)準(zhǔn)化路標(biāo)：第一階段是與 GPON 共存、重利用GPON ODN的NG-PON1;第二階段是建設(shè)全新ODN的NG-PON2。其主要特性為：

兼容性。10G GPON系統(tǒng)能夠很好地兼容現(xiàn)有的GPON系統(tǒng)。10G GPON的ODN 系統(tǒng)可以有效地利用原有GPON 網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)布放的光纖、分路器和接插件等設(shè)備，僅需要升級更換 ONT 設(shè)備，而在OLT側(cè)則可增加支持10G的接口板，這就大幅度降低了技術(shù)升級所需的成本，可將運營商的效益最大化。

超強的帶寬能力。10G GPON能夠提供的帶寬是GPON系統(tǒng)的4倍和EPON的10倍以上，因而其能夠更好地滿足光纖接入系統(tǒng)未來發(fā)展的需要。

可以完成靈活部署。10G GPON 既能夠?qū)崿F(xiàn)l0G/2.5G上/下行非對稱的速率，也可以實現(xiàn)l0G/10G上/下行對稱的速率。

良好的互通性。10G GPON沿襲了GPON的管理控制協(xié)議，能夠提供非常完備的與GPON的互通能力。

擁有更大的功率和更長的覆蓋范圍。10G GPON最大能夠完成1：512的大分光比下20km 的長距傳輸，在不改變用戶帶寬的前提下，可通過增大分光比實現(xiàn)更多用戶的接入。10G GPON既適合在用戶密集的城市使用，也適合在偏遠地區(qū)使用，以便提高接入網(wǎng)的用戶覆蓋率，實現(xiàn)成本的最優(yōu)化，為運營商帶來更大的收益。

能夠為全業(yè)務(wù)運營能力提供 QoS保證。

更符合綠色節(jié)能的未來趨勢。10G GPON對GPON的TC層技術(shù)加以改進，在安全性和節(jié)能方面都有明顯提高和改善。

4、升級過渡方案

4.1 GPON 向 10G GPON 的升級

(1)ONU向10G/2.5G升級，OLT向10Gbit/s的下行速率升級。由于10Gbit/s突發(fā)模式接收機等技術(shù)難題，要實現(xiàn)經(jīng)濟可靠的10Gbit/s 的上行鏈路速率相對困難，所以 2.5Gbit/s 上行成為一個經(jīng)濟可行的方案。采用2.5Gbit/s 的上行鏈路，將上行通道擴容了兩倍，同時大幅降低了突發(fā)模式接收機的實現(xiàn)難度，從而降低了接入成本，而且2.5Gbit/s 上行還可以有效滿足用戶的各種接入需求。

(2)ONU向l0G/10G 升級，OLT向10Gbit/s 的上下行速率升級。在下行信道完成升級后，上行信道開始向10Gbit/s 速率目標(biāo)升級。這一過程的初期可能會花費較高成本，所以實現(xiàn)經(jīng)濟可靠的l0G/10G 上/下行對稱的10G GPON系統(tǒng)還需要進一步研究。

(3)為了完成GPON向10G GPON的平穩(wěn)過渡，通過采用WDM技術(shù)，10G GPON能夠很好地兼容已有的GPON 系統(tǒng)，實現(xiàn)GPON向10G GPON的順利過渡。

4.2 EPON向10G EPON的升級

在10G EPON的引進及現(xiàn)網(wǎng)升級改造的過程中，主要會遇到以下兩種情況：

一種是新建ODN網(wǎng)絡(luò)，通過新增10G EPON OLT 單板和ONU設(shè)備，建立新的ODN 網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)新增用戶高帶寬的需求。這種情況下，網(wǎng)管系統(tǒng)升級并增加10G EPON業(yè)務(wù)配置及業(yè)務(wù)發(fā)放功能，OLT 側(cè)版本升級并增加10G EPON的用戶數(shù)據(jù)配置。同時，根據(jù)10G EPON的特性，在新建的ODN網(wǎng)絡(luò)中，用戶側(cè)可以是10G EPON的ONU，也可以是 EPON 的ONU設(shè)備。

另一種情況是在原有ODN網(wǎng)絡(luò)上進行用戶寬帶提速。新增10G EPON OLT單板，并將需要提速的用戶側(cè)ONU設(shè)備更換為10G EPON的ONU設(shè)備，然后進行割接，將原ODN網(wǎng)絡(luò)接入新增OLT單板，以實現(xiàn)用戶的寬帶提速。在這種情況下，需光纖線路割接，用戶數(shù)據(jù)也要進行遷移。

5、結(jié)束語

EPON 和GPON由于帶寬窄、傳輸距離短、光功率預(yù)算范圍小等缺點已不能滿足人們的需求，下一代PON技術(shù)已經(jīng)逐步趨于完善，下一代PON在光接入網(wǎng)絡(luò)中具有非常光明的前景，并將起著舉足輕重的作用。
【本文轉(zhuǎn)自51CTO】

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