中國(guó)電信股份有限公司上海研究院 沈成彬
    導(dǎo)語(yǔ)：在PON接過(guò)提升寬帶的任務(wù)之后，圍繞如何了利用PON建立低成本、可平滑升級(jí)網(wǎng)絡(luò)的探索就沒(méi)有停止過(guò)，現(xiàn)在業(yè)內(nèi)已經(jīng)把關(guān)注點(diǎn)延伸到了下一代PON，較為成熟的10G EPON占得了先機(jī)。

    隨著Internet業(yè)務(wù)的逐漸普及，基于Internet的新業(yè)務(wù)、新應(yīng)用蓬勃發(fā)展，例如IPTV、即時(shí)通信、視頻共享網(wǎng)站（FaceBook等），特別是集成話音、數(shù)據(jù)、圖像業(yè)務(wù)的"三重播放"。這些新業(yè)務(wù)要求電信網(wǎng)向數(shù)字化、寬帶化、綜合化、智能化方向發(fā)展。隨著高速路由器、SDH、DWDM等骨干承載網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展和成熟，接入網(wǎng)成為整個(gè)電信網(wǎng)絡(luò)的瓶頸。
    帶寬需求的快速增長(zhǎng)也讓寬帶接入技術(shù)突飛猛進(jìn)，在原有的ADSL、VDSL等技術(shù)基礎(chǔ)上，出現(xiàn)了ADSL2/2+、VDSL2、EPON、GPON等新技術(shù)。特別是PON技術(shù)，在近2年中獲得快速的發(fā)展，已成為電信領(lǐng)域的熱點(diǎn)技術(shù)。

    PON進(jìn)入規(guī)模應(yīng)用階段

    光接入系統(tǒng)具有傳輸容量大、傳輸距離長(zhǎng)、傳輸質(zhì)量高、可靠性好、維護(hù)成本低、抗電磁干擾和保密性強(qiáng)等一系列優(yōu)點(diǎn)，是寬帶固定接入的發(fā)展方向。按照ONU在接入網(wǎng)中所處的位置不同，可以將光接入網(wǎng)劃分為幾種主要的應(yīng)用類型：光纖到路邊（FTTC）、光纖到大樓（FTTB）、光纖到戶或辦公室（FTTH/O）。光纖接入/FTTH有2種實(shí)現(xiàn)方式：點(diǎn)到點(diǎn)光纖以太網(wǎng)和點(diǎn)到多點(diǎn)方式的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（PON）。特別是PON技術(shù)，是目前寬帶接入領(lǐng)域的熱點(diǎn)。
    最早的PON技術(shù)是FSAN/ITU-T標(biāo)準(zhǔn)化的BPON/APON技術(shù)（以下簡(jiǎn)稱BPON）。BPON支持上下行對(duì)稱的155Mb/s速率和非對(duì)稱的155/622Mb/s速率，最大傳輸距離為20km。但由于BPON技術(shù)復(fù)雜、速率有限、IP業(yè)務(wù)映射效率低、不適合網(wǎng)絡(luò)IP化的趨勢(shì)等原因，在國(guó)內(nèi)基本上沒(méi)有什么應(yīng)用，今后亦不會(huì)采用。
    2000年開(kāi)始，IEEE和FSAN分別開(kāi)始制定EPON和GPON的標(biāo)準(zhǔn)。到2004年，EPON標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3正式發(fā)布，GPON標(biāo)準(zhǔn)ITU-T G.984系列標(biāo)準(zhǔn)也基本定稿。
    EPON技術(shù)采用8B/10B線路編碼，支持10km、20km兩種最大傳輸距離和雙向?qū)ΨQ1Gb/s以太網(wǎng)速率，最大分光比可達(dá)32路，目前最高已可達(dá)64路，采用波分復(fù)用技術(shù)（上行1310nm，下行1490nm），實(shí)現(xiàn)單纖雙向傳輸。IEEE 802.3ah在傳統(tǒng)以太網(wǎng)體系架構(gòu)基礎(chǔ)上定義了一種擴(kuò)展的802.3 MAC控制協(xié)議MPCP（多點(diǎn)控制協(xié)議）作為EPON數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到多點(diǎn)PON網(wǎng)絡(luò)中以太幀的時(shí)分多址接入。EPON系統(tǒng)利用以太網(wǎng)控制幀傳送多點(diǎn)控制信息，利用OAM幀傳遞OAM信息，具有較強(qiáng)的OAM&P能力，可以對(duì)終端進(jìn)行管理；利用PON系統(tǒng)具有的廣播功能實(shí)現(xiàn)單拷貝廣播（SCB），適合視頻組播業(yè)務(wù)的開(kāi)展。與BPON、GPON技術(shù)相比，EPON協(xié)議簡(jiǎn)單，對(duì)光收發(fā)模塊技術(shù)指標(biāo)要求低，所以系統(tǒng)成本相對(duì)較低。由于成本低、速率高、擴(kuò)展性好、對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的適配效率較高，因此發(fā)展的較快。從2005年開(kāi)始，EPON開(kāi)始在日本規(guī)模商用。
    GPON技術(shù)規(guī)定了全新的TC子層主并采用ITU-T G.7041定義的GFP（通用成幀規(guī)程）協(xié)議實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)的映射封裝，使得多業(yè)務(wù)接入環(huán)境下的總傳輸效率高。目前GPON系統(tǒng)可以支持2.5Gb/s下行、1.25Gbps上行的速率，支持10km和20km兩種最大傳輸距離，支持的最大分光比可達(dá)64；GPON還提供了豐富的OAM&P（管理、維護(hù)和配置）功能，具有良好的擴(kuò)展性。GPON產(chǎn)業(yè)陣營(yíng)比較強(qiáng)大，得到了業(yè)界的廣泛重視。
    目前，主流PON技術(shù)已經(jīng)取得了明顯進(jìn)展并開(kāi)始規(guī)模部署。EPON技術(shù)在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備功能與性能、互通性、產(chǎn)業(yè)鏈、成本方面都有了突破性進(jìn)展，已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外運(yùn)營(yíng)商的FTTH接入網(wǎng)建設(shè)及光進(jìn)銅退接入網(wǎng)改造過(guò)程中得到大規(guī)模部署；GPON技術(shù)在標(biāo)準(zhǔn)、核心元器件、設(shè)備功能與性能、設(shè)備成本等方面也取得了較大進(jìn)展，國(guó)內(nèi)外運(yùn)營(yíng)商也開(kāi)始進(jìn)行GPON試商用或者商用。這都標(biāo)志著第二代PON技術(shù)（第一代是指?jìng)鹘y(tǒng)的窄帶PON）的成熟和規(guī)模應(yīng)用。

   下一代PON須考慮平滑演進(jìn)

    另一方面，一些新的業(yè)務(wù)（如HDTV、網(wǎng)真等業(yè)務(wù)）、新的網(wǎng)絡(luò)部署方式也對(duì)PON技術(shù)提出了更高的要求。例如，為了降低網(wǎng)絡(luò)改造的成本和難度，國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商普遍采用FTTB/C/N的部署方式，這種模式下，每個(gè)ONU覆蓋十幾個(gè)甚至超過(guò)100個(gè)用戶，每個(gè)PON口覆蓋用戶數(shù)可達(dá)512甚至更高，那么要滿足每個(gè)用戶10Mbit/s甚至20Mbit/s的帶寬需求，目前的EPON和GPON都有一點(diǎn)力不從心。隨著10GE技術(shù)的成熟，在這種業(yè)務(wù)需求的驅(qū)動(dòng)下，業(yè)界開(kāi)始研究和開(kāi)發(fā)具有更高的傳輸能力、更強(qiáng)的業(yè)務(wù)支持能力、更完善的管控功能的下一代PON技術(shù)。

    下一代PON的主要技術(shù)特征包括：

    1．10Gbit/s及以上的傳輸速率。上下行對(duì)稱10Gbit/s或者下行10Gbit/s上行1Gbit/s的非對(duì)稱系統(tǒng)。也有人認(rèn)為下一代PON應(yīng)該是采用WDM技術(shù)的WDM PON。但目前在高功率無(wú)色光源等關(guān)鍵技術(shù)上還急需取得突破，所以個(gè)人認(rèn)為下一代PON的主要技術(shù)特征應(yīng)該是10Gbit/s的傳輸速率，這在技術(shù)上是成熟的，WDM PON將是下下一代PON技術(shù)的主要技術(shù)特征。
    2．更高的分路比。下一代PON應(yīng)支持至少1:64的分光比，進(jìn)一步可以支持到1:128，甚至1：256，光功率預(yù)算也包括20dB、24dB甚至28dB更高等。
    3．更強(qiáng)的組網(wǎng)能力。下一代PON主要是面向FTTB/C/N等場(chǎng)景的業(yè)務(wù)需求，因此在設(shè)備形態(tài)、功能與性能、業(yè)務(wù)管控等方面得到顯著提升以滿足組網(wǎng)的需求。
    4．對(duì)EPON/GPON的兼容性�？紤]到目前已經(jīng)大量部署的EPON和GPON系統(tǒng)，下一代PON系統(tǒng)應(yīng)該兼容EPON和GPON，以確保網(wǎng)絡(luò)的平滑演進(jìn)，保護(hù)既有投資。

    下一代的PON技術(shù)主要包括IEEE推動(dòng)的10G-EPON和FSAN推動(dòng)的NG-PON。從2005年開(kāi)始，IEEE就開(kāi)始了下一代10G EPON技術(shù)的研究和標(biāo)準(zhǔn)化工作，并已取得突破進(jìn)展，目前已經(jīng)形成了IEEE802.3av的標(biāo)準(zhǔn)草案。今年9月，IEEE802.3av的標(biāo)準(zhǔn)將正式發(fā)布。10G-EPON系統(tǒng)規(guī)定了10Gb/s下行、1Gb/s上行的非對(duì)稱模式（10/1GBASE-PRX）和10Gb/s上下行對(duì)稱模式（10GBASE-PR）兩種速率模式。
    目前相關(guān)基于FPGA的10GEPON芯片和設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)。由于10GEPON系統(tǒng)的速率很高，所以主要面向FTTB/C/N場(chǎng)景。為了實(shí)現(xiàn)10G-EPON與1G-EPON的兼容和網(wǎng)絡(luò)的平滑演進(jìn)，IEEE 802.3av標(biāo)準(zhǔn)在波長(zhǎng)分配、多點(diǎn)控制機(jī)制方面都有專門的考慮，以保證10G-EPON與1G-EPON系統(tǒng)在同一ODN上的共存。
    FSAN也于2006年開(kāi)始開(kāi)展下一代PON（FSAN稱為NGPON）的研究。FSAN已經(jīng)定義了兩種NGPON的規(guī)格：下行10Gbit/s上行2.5Gbit/s的非對(duì)稱NG-PON1和上下行對(duì)稱10Gbit/s的NG-PON2。目前，F(xiàn)SAN已經(jīng)完成了NG PON1的白皮書White Paper，并從2009年開(kāi)始了NG PON1的標(biāo)準(zhǔn)化工作，預(yù)計(jì)2011年完成對(duì)應(yīng)的ITU-T G.987標(biāo)準(zhǔn)。FSAN計(jì)劃2010年發(fā)布NG PON2的白皮書。
    業(yè)界普遍的看法是，整體上，10GEPON在成熟度上走在NG PON前面，并將于2010初開(kāi)始試商用，并可能迅速占領(lǐng)FTTB/C/N市場(chǎng)。這對(duì)于傳統(tǒng)固網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商來(lái)講是一個(gè)好消息，這意味著可以充分習(xí)用現(xiàn)有的雙絞線和五類線入戶設(shè)施，改造成本低廉，且在能力上可以滿足相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)帶寬需求，而無(wú)需進(jìn)行成本高、難度大的FTTH改造。

來(lái)源：通信世界網(wǎng)