10G EPON技術(shù)將迅速占領(lǐng)FTTB/C/N市場(chǎng)
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。
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，那么目前的EPON和GPON都存在著能力上的不足。隨著10Gbps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
1.10Gbps及以上的傳輸速率。上下行對(duì)稱10Gbps或者下行10Gbps上行1Gbps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10Gbps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，光功率預(yù)算也包括20dB、24dB甚至28dB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。考慮到目前已經(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。
延續(xù)著既有的競(jìng)爭(zhēng)格局，在進(jìn)行下一代PON的研究和標(biāo)準(zhǔn)化的過(guò)程中，EPON和GPON兩大陣營(yíng)仍然各自為政，而沒(méi)有融合為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。
10G EPON具備商用條件
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標(biāo)準(zhǔn)將正式發(fā)布。
作為下一代的EPON技術(shù)，10G EPON系統(tǒng)采用了更高速率的傳輸技術(shù)，顯著提高了系統(tǒng)的下行傳輸能力。具體而言，IEEE 802.3av規(guī)定了10Gbps下行、1Gbps上行的非對(duì)稱模式(10/1GBASE-PRX)和10Gbps上下行對(duì)稱模式(10GBASE-PR)兩種速率模式。
對(duì)稱10G EPON系統(tǒng)的上行方向數(shù)據(jù)速率是10Gbps且必須工作于突發(fā)模式，對(duì)ONU的突發(fā)模式光發(fā)送機(jī)和OLT的突發(fā)模式光接收機(jī)的指標(biāo)提出了較高的要求，主要體現(xiàn)在Serdes模塊實(shí)現(xiàn)難度較大。
另外，10Gbps的工作速率對(duì)光模塊技術(shù)提出了很高的挑戰(zhàn)，這主要是指高功率激光器和高靈敏度探測(cè)器。10G EPON標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了更高的鏈路光功率預(yù)算(Power Budget)，除了定義了與EPON相同的20dB、24dB外，還根據(jù)實(shí)際組網(wǎng)的需要，定義了29dB的光功率預(yù)算，可以支持20km，1:32分光。
另外，10G EPON采用64B/66B編碼，效率為97%，與1G EPON的8B/10B(效率為80%)相比有了明顯提升。10G EPON的FEC功能采用RS(255，223)編碼，可增加光功率預(yù)算5～6dB，與1G EPON的RS(255，239)編碼相比能力更強(qiáng)。
由于10G EPON系統(tǒng)的速率很高，一定時(shí)期內(nèi)FTTH場(chǎng)景下的用戶帶寬需求都可以使用EPON技術(shù)得到滿足而無(wú)需采用10G EPON技術(shù)，所以10 GEPON主要面向FTTB/C/N場(chǎng)景。FTTB/C/N場(chǎng)景下每個(gè)MDU要接入多個(gè)用戶，因此對(duì)MDU的面向每個(gè)用戶的QoS保證能力要求很高，比如業(yè)務(wù)流分類功能、隊(duì)列數(shù)量、調(diào)度算法、CPU處理能力等，這也是10G EPON系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)要重點(diǎn)考慮的方面。此外，10G EPON對(duì)OLT設(shè)備的系統(tǒng)架構(gòu)、總線結(jié)構(gòu)、交換能力、業(yè)務(wù)管理等方面都提出了遠(yuǎn)高于EPON的要求。
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。
如圖1所示，在波長(zhǎng)規(guī)劃方面，為了實(shí)現(xiàn)與1G EPON的兼容，10G EPON沒(méi)有使用1G EPON系統(tǒng)所使用的1490nm的下行波長(zhǎng)，同時(shí)考慮避開(kāi)模擬視頻波長(zhǎng)(1550nm)和OTDR測(cè)試波長(zhǎng)(1600~1650nm)，IEEE 802.3av標(biāo)準(zhǔn)選擇1577nm作為10Gbps下行信號(hào)的波長(zhǎng)(波長(zhǎng)范圍1574~1580nm)。因此，在下行方向，10Gbps信號(hào)與1Gbps信號(hào)為WDM方式。而上行方向，1Gbps信號(hào)的波長(zhǎng)是1310nm(1260~1360nm)，IEEE 802.3av標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定10Gbps信號(hào)的上行波長(zhǎng)是1270nm(1260~1280nm)，二者有重疊，因此不能采用WDM方式，只能采用雙速率TDMA方式。
在控制協(xié)議和管理機(jī)制上，10G EPON完全繼承了現(xiàn)有的EPON標(biāo)準(zhǔn)，僅僅是對(duì)EPON 的MPCP協(xié)議(IEEE802.3)進(jìn)行擴(kuò)展，增加了10Gbps能力的通告與協(xié)商機(jī)制。這樣可以充分利用現(xiàn)有EPON的實(shí)現(xiàn)方案，極大地降低了芯片和設(shè)備成本。
NG-PON尚在基礎(chǔ)研究階段
GPON的標(biāo)準(zhǔn)化組織全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)聯(lián)盟(FSAN)也于2006年開(kāi)始開(kāi)展下一代PON(FSAN稱為NG-PON)的研究。目前基本形成了NG-PON的白皮書草案。在該白皮書中，定義了兩種NG-PON的可能標(biāo)準(zhǔn)：下行10Gbps上行N×2.5Gbps的非對(duì)稱NG-PON1和上下行對(duì)稱10Gbps的NG-PON2。非對(duì)稱NG-PON1系統(tǒng)主要是為了避免10Gbps的上行突發(fā)光模塊的技術(shù)障礙。這是因?yàn)榘凑占扔械腉PON標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)10Gbps突發(fā)光收發(fā)模塊的激光器打開(kāi)/關(guān)閉時(shí)間、同步速度、功率調(diào)整要求都非常高。因此NG-PON1在上行方向引入N個(gè)2.5Gbps的波長(zhǎng)通道實(shí)現(xiàn)上行傳輸能力的提升。NG-PON2則采用類似于對(duì)稱10G EPON的速率體制，上下行均采用一個(gè)波長(zhǎng)且均工作于10Gbps的速率。目前對(duì)于NG-PON的波長(zhǎng)規(guī)劃尚未確定，與光功率預(yù)算相關(guān)的各項(xiàng)光學(xué)指標(biāo)也沒(méi)有明確。從業(yè)務(wù)指配角度，基本的原則是NG-PON繼承GPON相關(guān)的OMCI管理框架。
該白皮書還重點(diǎn)研究了目前的GPON如何向在現(xiàn)有的光纖基礎(chǔ)設(shè)施上平滑提高系統(tǒng)帶寬和業(yè)務(wù)提供能力。其中主要是基于在局端進(jìn)行分光比的調(diào)整和利用WDM技術(shù)增加波長(zhǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)(如NG-PON1的方案)。
總體上，F(xiàn)SAN的NG-PON標(biāo)準(zhǔn)還處于方案論證和基礎(chǔ)研究階段，技術(shù)上還沒(méi)有取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，也沒(méi)有具體的標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)劃。國(guó)內(nèi)外的運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備廠商和元器件廠商也非常關(guān)注NG-PON技術(shù)的發(fā)展。從運(yùn)營(yíng)商的角度來(lái)看，下一代PON最好形成一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，而不希望形成目前EPON和GPON分庭抗禮的局面。形成統(tǒng)一的、國(guó)際化的下一代PON標(biāo)準(zhǔn)有利于提高技術(shù)一致性、完善產(chǎn)業(yè)鏈、降低成本，有利于該技術(shù)的成熟和部署。
目前，業(yè)界普遍的看法是：整體上，10G EPON技術(shù)走在FSAN積極推動(dòng)的NG PON技術(shù)前面，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。
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