部署10G PON技術(shù)已成業(yè)界共識 PON融合任重道遠

ICCSZ訊 在“寬帶中國”、“提速降費”等政策的積極推動下，寬帶網(wǎng)絡(luò)作為經(jīng)濟社會發(fā)展基礎(chǔ)平臺的作用日益突出;互聯(lián)網(wǎng)視頻應(yīng)用快速普及，4K/8K高清、家庭云、視頻通話等高帶寬業(yè)務(wù)也在不斷發(fā)展。為應(yīng)對激烈的市場競爭，運營商已普遍提供百兆(如100M、200M、500M)業(yè)務(wù)，并在部分發(fā)達地區(qū)開通千兆業(yè)務(wù)作為方向引領(lǐng)。

　　目前1G-EPON及GPON已在中國大規(guī)模部署。政策推動、競爭驅(qū)動、需求拉動，促使寬帶接入網(wǎng)開始邁向百兆、千兆，為滿足用戶需求，接入技術(shù)需要向基于10G速率PON技術(shù)的新一代平臺升級，10G速率PON技術(shù)主要包括10G-EPON、XG-PON、XGS-PON。

　　10G-EPON技術(shù)逐漸成熟

　　10G-EPON標(biāo)準(zhǔn)為IEEE802.3av(后并入IEEE802.3)，包括10G/10G對稱和10G/1G非對稱兩個模式。目前10G-EPON技術(shù)和設(shè)備已經(jīng)非常成熟，中國電信早在2011年就成功實現(xiàn)10G-EPON的芯片級和系統(tǒng)級互通。10G-EPON設(shè)備已在FTTB場景規(guī)模部署，并開始了FTTH場景的部署。由于對稱和非對稱PON口成本差距不大，為減少板卡種類，OLT側(cè)原則上僅部署對稱10G-EPON口。由于OLT的10G-EPON口可兼容三種類型的ONU，包括10G/10G對稱、10G/1G非對稱的10G-EPON ONU以及1G/1G EPON ONU，因此，ONU可根據(jù)用戶需求靈活部署。

　　近期，中國電信重點推動了10G/1G EPON上行波長范圍收窄。按照IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，10G/1G EPON的上行波長范圍為1260nm～1360nm。此規(guī)定的初衷是為了與1G-EPON的上行波長范圍保持一致，但帶來的最大問題是占用了O波段100nm的寶貴資源。中國電信提出將此波長范圍收窄至1260nm～1280nm(如圖1所示)，即與10G/10G EPON的上行波長范圍保持一致。在10G/1G EPON的FTTH ONU尚未規(guī)模部署的情況下進行上行波長收窄，可將O波段更多的波長資源用于未來的PON技術(shù)，對于保持PON網(wǎng)絡(luò)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

　　圖1 10G/1G EPON上行波長范圍收窄示意圖

　　XG-PON技術(shù)進展及共存方案

　　XG-PON標(biāo)準(zhǔn)為ITU-T G.987系列，為下行10Gbit/s、上行2.5Gbit/s的非對稱模式。目前XG-PON技術(shù)和設(shè)備已經(jīng)成熟，特別是中國電信經(jīng)過近兩年的測試于2016年成功實現(xiàn)XG-PON的實驗室互通，并在現(xiàn)場試驗中得到驗證。近期，XG-PON將在FTTH場景部署。

　　XG-PON的部署需重點解決GPON與XG-PON共存問題。由于GPON與XG-PON的下行、上行波長范圍均不同，二者以波分方式共存。共存方案主要有兩種：第一種是采用WDM1r(如圖2所示)，這是ITU-T標(biāo)準(zhǔn)中描述的方式;第二種是采用GPON/XG-PON雙模PON口(光模塊)共存，這是由中國電信提出的創(chuàng)新性方案(如圖3所示)。中國電信創(chuàng)新性方案的提出主要是為了解決引入WDMr1帶來約1.5dB的插入損耗，導(dǎo)致鏈路預(yù)算緊張或不足的問題，同時工程實施也更為簡便?？傮w上看，這兩種方案在是否對ODN引入插損、升級時工程施工難度、設(shè)備開發(fā)難度、是否能夠利用原有資源等方面各有特點(兩種共存方案對比見表1所示)，都會有應(yīng)用場景。目前，兩種共存方式，特別是基于GPON/XG-PON雙模PON口的設(shè)備得到了實驗室和現(xiàn)場試驗的驗證。

　　圖2 GPON與XG-PON采用WDM1r共存

　　圖3 GPON與XG-PON通過雙模PON口(光模塊)共存

　　表1 GPON與XG-PON共存方式的對比

　　雙模PON口通常實現(xiàn)兩種鏈路預(yù)算等級，一種是GPON Class B+與XG-PON Class N1集成，另一種是GPON Class C+與XG-PON Class N2a集成。由于GPON、XG-PON的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的鏈路預(yù)算值略有差異(GPON Class B+是28dB，XG-PON Class N1是29dB;GPON Class C+是32dB，XG-PON Class N2a是31dB)，二者集成時需要形成統(tǒng)一的鏈路預(yù)算值。考慮到雙模PON口需兼容現(xiàn)網(wǎng)已部署的GPON ONU，因此應(yīng)按照GPON鏈路預(yù)算值進行統(tǒng)一(示意圖如圖4所示)。中國電信提出了用于雙模PON口Class D1(28dB)、Class D2(32dB)兩個鏈路預(yù)算等級，并在ITU-T標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上略作調(diào)整，形成了光接口參數(shù)的具體指標(biāo)。另外，需要說明的是，雙模PON口的指標(biāo)只涉及OLT側(cè)，ONU光接口指標(biāo)沒有變化。

　　圖4 雙模PON口鏈路預(yù)算等級示意圖

　　XGS-PON技術(shù)進展及部署策略

　　XGS-PON是ITU-T近期規(guī)范的10Gbit/s對稱速率的PON技術(shù)，其標(biāo)準(zhǔn)G.9807.1于2016年6月發(fā)布。XGS-PON的部署模式主要有兩種。第一種(如圖5所示)是OLT側(cè)直接部署XGS-PON，這種模式可以細分為GPON與XGS-PON以WDM1r方式共存、以及采用GPON/XG-PON/XGS-PON三模PON口支持共存兩種情況。由于OLT XGS-PON口能夠兼容XG-PON和XGS-PON ONU(當(dāng)采用Basic wavelength set時，OLT支持10G、2.5G雙速率接收)，這種模式下OLT側(cè)不需再部署XG-PON口。第二種(如圖6所示)是OLT側(cè)以XG-PON為主，滿足住宅用戶等主要需求;XGS-PON面向有高上行帶寬需求的特殊場景(如企業(yè)用戶等)，按需部署，不考慮與GPON共存。

　　考慮到網(wǎng)絡(luò)情況不同、部署時間不同等因素，不同運營商部署XGS-PON可能采取不同的策略。由于XGS-PON的ITU-T標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布時間不長，設(shè)備成熟度、互通性尚未充分驗證;同時，近期OLT側(cè)XGS-PON口與XG-PON口的成本差距仍不可忽略，而且從需求角度來看，主要是住宅用戶的非對稱帶寬需求，因此，近期XGS-PON的部署以模式二為宜。

　　(a)GPON與XGS-PON以WDM1r方式共存

　　(b)采用GPON/XG-PON/XGS-PON三模PON口支持共存

　　圖5 XGS-PON的部署模式一

　　(a)GPON與XG-PON以WDM1r方式共存

　　(b)GPON與XG-PON以GPON/XG-PON雙模PON口方式共存

　　圖6 XGS-PON的部署模式二

　　PON融合成為未來重要方向

　　對于PON技術(shù)未來的演進，ITU-T已制定NG-PON2(G.989系列)標(biāo)準(zhǔn)，IEEE 802.3ca任務(wù)組正在制定100G-EPON(含25G、50G、100G三種速率)，但“PON融合”是更值得關(guān)注的方向。長期以來，ITU-T與IEEE分別制定PON標(biāo)準(zhǔn)，兩大體系各自演進，但滿足的需求基本相同，這在設(shè)備開發(fā)上造成了很大的浪費，也增加了網(wǎng)絡(luò)部署的復(fù)雜度。PON融合將為運營商、設(shè)備廠商、芯片及器件廠商等產(chǎn)業(yè)鏈中的各個環(huán)節(jié)帶來實實在在的好處，自從2016年11月在Broadband Forum開始討論以來，作為原則和方向，在產(chǎn)業(yè)界得到越來越多的共識。但是，真正實現(xiàn)PON融合，卻是一個長期而復(fù)雜的過程。目前這方面的基本共識是，各標(biāo)準(zhǔn)組織的研究范圍、運行機制等很難改變，PON融合主要應(yīng)通過標(biāo)準(zhǔn)組織成員自下而上的努力來實現(xiàn)。

　　為推動PON融合，下一步需要在非技術(shù)、技術(shù)兩方面開展工作。非技術(shù)因素更為重要，因為導(dǎo)致目前存在兩大PON標(biāo)準(zhǔn)體系的不完全是技術(shù)因素。需要探索在不同標(biāo)準(zhǔn)組織之間形成有效協(xié)同的具體機制，采取多種形式逐步凝聚共識，消除對PON融合相關(guān)的擔(dān)憂，推動相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)組織在新制定標(biāo)準(zhǔn)時都要有利于PON融合。在技術(shù)方面，需要ITU-T與IEEE之間逐步匯聚下一代PON的部署時點、速率、鏈路預(yù)算、與原有系統(tǒng)共存等方面的共同需求;同時，重點分析評估單波長與多波長、每波長速率、固定或可調(diào)波長等關(guān)鍵問題，選擇融合PON最合適的技術(shù)方向。

　　由于中國已成為全球最大的PON市場，中國的運營商、廠商應(yīng)當(dāng)在推動PON融合的過程中發(fā)揮更大的作用。在2017年7月中旬舉行的IEEE 802.3ca會議中，基于中國運營商、廠商的聯(lián)合提案及大力推動，在25G、50G及100G EPON考慮PON融合已得到廣泛支持，標(biāo)準(zhǔn)的時間進度已面向PON融合的目標(biāo)進行了調(diào)整，50G及100G EPON的實現(xiàn)方式開始重新論證，PON融合又向前邁出了堅實的一步。

                                                                                                                                                                                                                          作者：王波