10G EPON将在FTTB/C/N率先应用

沈成彬（中国电信股份有限公司上海研究院）

目前，主流PON技术已经取得了明显进展并开始规模部署。EPON技术在技术标准、设备功能与性能、互通性、产业链、成本方面都有了突破性进展，已经在国内外运营商的FTTH接入网建设及光进铜退接入网改造过程中得到大规模部署；GPON技术在标准、核心元器件、设备功能与性能、设备成本等方面也取得了较大进展，国内外运营商也开始进行GPON试商用或者商用。这都标志着第二代PON技术（第一代是指传统的窄带PON）的成熟和规模应用。

另一方面，一些新的业务（如HDTV、网真等业务）、新的网络部署方式也对PON技术提出了更高的要求。例如，为了降低网络改造的成本和难度，国内运营商普遍采用FTTB/C/N的部署方式，这种模式下，每个ONU覆盖十几个甚至超过100个用户，每个PON口覆盖用户数可达512甚至更高，那么目前的EPON和GPON都存在着能力上的不足。随着10Gbps技术的成熟，在这种业务需求的驱动下，业界开始研究和开发具有更高的传输能力、更强的业务支持能力、更完善的管控功能的下一代PON技术。

下一代PON的主要技术特征
1．10Gbps及以上的传输速率。上下行对称10Gbps或者下行10Gbps上行1Gbps的非对称系统。也有人认为下一代PON应该是采用WDM技术的WDM PON。但目前在高功率无色光源等关键技术上还急需取得突破，所以个人认为下一代PON的主要技术特征应该是10Gbps的传输速率，这在技术上是成熟的，WDM PON将是下下一代PON技术的主要技术特征。

2．更高的分路比。下一代PON应支持至少1:64的分光比，光功率预算也包括20dB、24dB甚至28dB等。

3．更强的组网能力。下一代PON主要是面向FTTB/C/N等场景的业务需求，因此在设备形态、功能与性能、业务管控等方面得到显著提升以满足组网的需求。

4．对EPON/GPON的兼容性。考虑到目前已经大量部署的EPON和GPON系统，下一代PON系统应该兼容EPON和GPON，以确保网络的平滑演进，保护既有投资。

延续着既有的竞争格局，在进行下一代PON的研究和标准化的过程中，EPON和GPON两大阵营仍然各自为政，而没有融合为统一的标准。

10G EPON具备商用条件
从2005年开始，IEEE就开始了下一代10G EPON技术的研究和标准化工作，并已取得突破进展，目前已经形成了IEEE802.3av的标准草案。今年9月，IEEE802.3av标准将正式发布。

作为下一代的EPON技术，10G EPON系统采用了更高速率的传输技术，显著提高了系统的下行传输能力。具体而言，IEEE 802.3av规定了10Gbps下行、1Gbps上行的非对称模式（10/1GBASE-PRX）和10Gbps上下行对称模式（10GBASE-PR）两种速率模式。

对称10G EPON系统的上行方向数据速率是10Gbps且必须工作于突发模式，对ONU的突发模式光发送机和OLT的突发模式光接收机的指标提出了较高的要求，主要体现在Serdes模块实现难度较大。

另外，10Gbps的工作速率对光模块技术提出了很高的挑战，这主要是指高功率激光器和高灵敏度探测器。10G EPON标准规定了更高的链路光功率预算（Power Budget），除了定义了与EPON相同的20dB、24dB外，还根据实际组网的需要，定义了29dB的光功率预算，可以支持20km，1:32分光。

另外，10G EPON采用64B/66B编码，效率为97%，与1G EPON的8B/10B（效率为80%[FS:Page]）相比有了明显提升。10G EPON的FEC功能采用RS（255，223）编码，可增加光功率预算5～6dB，与1G EPON的RS（255，239）编码相比能力更强。

由于10G EPON系统的速率很高，一定时期内FTTH场景下的用户带宽需求都可以使用EPON技术得到满足而无需采用10G EPON技术，所以10 GEPON主要面向FTTB/C/N场景。FTTB/C/N场景下每个MDU要接入多个用户，因此对MDU的面向每个用户的QoS保证能力要求很高，比如业务流分类功能、队列数量、调度算法、CPU处理能力等，这也是10G EPON系统实现要重点考虑的方面。此外，10G EPON对OLT设备的系统架构、总线结构、交换能力、业务管理等方面都提出了远高于EPON的要求。

为了实现10G EPON与1G EPON的兼容和网络的平滑演进，IEEE 802.3av标准在波长分配、多点控制机制方面都有专门的考虑，以保证10G EPON与1G EPON系统在同一ODN上的共存。

如图1所示，在波长规划方面，为了实现与1G EPON的兼容，10G EPON没有使用1G EPON系统所使用的1490nm的下行波长，同时考虑避开模拟视频波长（1550nm）和OTDR测试波长（1600~1650nm），IEEE 802.3av标准选择1577nm作为10Gbps下行信号的波长（波长范围1574~1580nm）。因此，在下行方向，10Gbps信号与1Gbps信号为WDM方式。而上行方向，1Gbps信号的波长是1310nm（1260~1360nm），IEEE 802.3av标准规定10Gbps信号的上行波长是1270nm（1260~1280nm），二者有重叠，因此不能采用WDM方式，只能采用双速率TDMA方式。

在控制协议和管理机制上，10G EPON完全继承了现有的EPON标准，仅仅是对EPON 的MPCP协议（IEEE802.3）进行扩展，增加了10Gbps能力的通告与协商机制。这样可以充分利用现有EPON的实现方案，极大地降低了芯片和设备成本。

NG-PON尚在基础研究阶段
GPON的标准化组织全业务接入网联盟（FSAN）也于2006年开始开展下一代PON（FSAN称为NG-PON）的研究。目前基本形成了NG-PON的白皮书草案。在该白皮书中，定义了两种NG-PON的可能标准：下行10Gbps上行N×2.5Gbps的非对称NG-PON1和上下行对称10Gbps的NG-PON2。非对称NG-PON1系统主要是为了避免10Gbps的上行突发光模块的技术障碍。这是因为按照既有的GPON标准，对10Gbps突发光收发模块的激光器打开/关闭时间、同步速度、功率调整要求都非常高。因此NG-PON1在上行方向引入N个2.5Gbps的波长通道实现上行传输能力的提升。NG-PON2则采用类似于对称10G EPON的速率体制，上下行均采用一个波长且均工作于10Gbps的速率。目前对于NG-PON的波长规划尚未确定，与光功率预算相关的各项光学指标也没有明确。从业务指配角度，基本的原则是NG-PON继承GPON相关的OMCI管理框架。

该白皮书还重点研究了目前的GPON如何向在现有的光纤基础设施上平滑提高系统带宽和业务提供能力。其中主要是基于在局端进行分光比的调整和利用WDM技术增加波长来实现（如NG-PON1的方案）。

总体上，FSAN的NG-PON标准还处于方案论证和基础研究阶段，技术上还没有取得实质性进展，也没有具体的标准化计划。国内外的运营商、设备厂商和元器件厂商也非常关注NG-PON技术的发展。从运营商的角度来看，下一代PON最好形成一个统一的标准，而不希望形成目前EPON和GPON分庭抗礼的局面。形成统一的、国际化的下一代PON标准有利于提高技术一致性、完善产业链、降低成本，有利于该技术的成熟和部署。

目前，业界普遍的看法是：整体上，10G EPON技术走在FSAN积极推动的NG PON技术前面，将于2010初开始试商用，并可能迅速占领FTTB/C/N市场。这对于传统固网运营商来讲是一个好消息，这意味着可以充分习用现有的双绞线和五类线入户设施，改造成本低廉，且在能力上可以满足相当长的时间内带宽需求，而无需进行成本高、难度大的FTTH改造。（