10GPON技術發展現狀及其應用

山西信息規劃設計院有限公司 馬寶珍

10GPON技術發展現狀及其應用

山西信息規劃設計院有限公司 馬寶珍

雖然目前的10GEPON以及10GGPON還沒有形成成熟的標準化程度以及產業鏈發展，甚至還與大規模商用化部署相差一段距離，不過正在面臨逐步擴張的寬帶壓力之時，10GEPON以及10GGPON都被視作是運營商在接入網寬帶進行提速之時的最為關鍵的技術。

10GPON技術；發展現狀；應用

在“寬帶中國”戰略被提出之后，中國移動、中國聯通以及中國電信這三大運營商紛紛開展了“寬帶中國”工程，建設起了以GPON以及E-PON為主要領導的xPON網絡，這也標志著我國寬帶建設已經逐步邁入了一個快速發展的時期。在最近幾年，市場需求的發展速度日益加快，尤其是在技術演進技術的推動之下，各種新應用層如雨后春筍般出現在人們的視野之中，其中最具代表的就是視頻通信以及云計算，人們對于網絡帶寬的需求也變的更大。

1. PON技術的發展現狀

PON技術是光接入網技術的主流，并且發展時間已經超過了二十年，在傳統PON技術之中，所采用的是WDM技術，大多是使用一根光纖來進行雙方向復用傳輸，因此傳輸受到了一定的限制。目前，在現網中所廣泛使用的PON技術既含有EPON技術，又含有GPON技術。其中，EPON的上下行帶寬都是1.25G，而GPON的下行帶寬是2.5G，上行帶寬是1.25G。正是因為帶寬的需求在逐步增大，新型PON接入技術而開始萌芽，它的標準主要以10GEPON標準以及10GGPON標準為主。IEEE802.3av標準是10GE-PON的基礎，它能夠使得上下行帶寬速率擴大，同時在充分考慮EPON網絡兼容性問題的基礎上還能夠保證網絡前期投資[1]。而ITU-TG.987協議組則是10GGPON的基礎，總體特征、管理控制入口以及傳輸匯聚子層都是其具體標準，制訂了上下行非對稱以及上下行對稱10GGPON速率標準。在10GPON網絡的未來發展之中，10GPON和PON網絡演進總體為三個階段。第一個階段是10GPON網絡的發展初期階段，10GPON只要在PON網上進行疊加擴容就可以實現。第二個階段時10GPON網絡的發展中期階段，10GPON會逐步變成主流，不過還是需要向下兼容GPON/E-PON。第三個階段就是10GPON網絡的成熟階段，10GPON網絡會完全替代GPON網絡以及EPON網絡。

2. 10GPON的技術應用發展

2.1 標準化進展

2.1.1 10GEPON

1GEPON技術以及10GEPON標準制定都是IEEE來完成的。IEEE組織已經發布了有關的10GEPON國際標準，此標準的主要致力于10GEPON物理層技術的相關研究工作，在運用了之前的1GEPON里的MPCP協議之后，成功的把1GEPON的上下行帶寬擴大為10G。于此同時，為了使得運營商的原有投資穩定以及實現10EEPON的成功升級，相關標準定還義了有關于10GEPONONU的標準參數[2]。并且，在此標準中還存在兩種物理層參數。其中一種為非對稱模型，也就是10G速率下行以及1G速率上行。其二是對稱模式，也就是上下行速率都是10G。可以將非對稱模式視為一種對稱模式的過渡形式。在中國已經開始啟動了10GEPON的有關研究工作，并且已經取得了初步的行業標準應用進展。

2.1.2 10GGPON

ITU-TSG15Q最近幾年一直致力于研究以及分析從GPON向PON演進的可，并于十年前正式發布了增強波長計劃以及標準化路標，制定出了下一代PON技術標準推進計劃。根據相關的研究計劃顯示，NGPON會經歷2個標準的階段[3]。首先是要經歷GPON共存以及重利用GPONODN的階段，這個階段不僅涵蓋了上下行的非對稱XG-PON1模型，還涵蓋了對稱XG-PON2模型。其次，就是對ODN的NGA2的完全新建。最近收到廣泛關注的WDM-PON技術就是存在于第二階段的范疇之中，它時通過光纖中來將多個波長接入網中實現擴容，不過因為現今的突發模式存在器件的難點技術，因此WDM-PON還未真正的完全投入使用。

2.2 技術參數

2.2.1 10GEPON

10GEPON技術有著四個關鍵點。首先是10GEPON對6種光功率預算進行了定義，主要針對的就是非對稱模式下的PRX10和PRX20以及PRX30，同時也針對在對稱模式之下的PR10、PR20以及PR30，并且，這6種光功率的預算模型在一定程度上已經可以完全滿足運營商對網絡建設的本質需要。其次，10GEPON技術不僅可以在多點控制協議層面之上實現跟傳統1GEPON(MPCP)的前向兼容，而且還可以擴展原有的消息類型并報告光纜終端設備開關時間來滿足10GEPON系統需求，再者，10GEPON所采用的前向糾錯編碼是跟被用于1GEPON中的FEC編碼大致一樣的，不過，更加強大的編碼增益能夠支撐起更低的靈敏度的10GEPON光接收器[4]。最后，還重新規劃了10GEPON的上下行波長，下行波長使用的是1268至1280nm的波長，上行只用的是原有1GEPON的1575至1580nm的波段。

2.2.2 10GGPON

未來的10GGPON技術將會獲得不斷的發展。ITU-T也將會擴展增強帶寬以及距離擴展等相關的功能來滿足不但增長的網絡建設需要。現今已經發布的有關標準已經對10GGPON系統的整個技術要求以及系統架構進行了詳細的定義，明確指出在保障10GGPON系統的QoS的基礎之上，還要支持傳統電信業務以及全部的新型業務。除此之外，同時還規定了動態帶寬相關內容需要繼承之前的1GGPON技術，不過，這并不意味著全面的沿襲之前的1GGPON技術，而是在此基礎之上有所發展。并且標準也對10GGPON物理層中的相關參數進行了規范，其中不僅涵蓋了上下行速率以及ODN功率預算，還同時涵蓋了分光比以及上下行波長范圍甚至是線路編碼。盡管10GGPON上下行波長的大致范圍跟10GEPON是一致的，但是因為10GGPON上行波長跟10GEPON之間不存在沖突問題，所以10GGPON上下行都可以使用WDMA方法。

3. 升級過渡方案

3.1 EPON向10G EPON的升級

要想實現EPON升級為10GEPON的目的，首先需要考慮的方式就是使用現網設備，在保持EPON網絡最為本質的整體架構不變的情況之下逐漸優化并且提升至10GEPON。現有的EPON網絡已經運用了FP激光器，所以已經基本用完了O波段1260nm到1360nm的所有帶寬，這就意味著不能夠通過WDM分離器來進行升級。在這種情況之下只能更換具有10G-PON功能新型OLT，新型的OLT既不僅具備EPON功能，而且還具備10G-PON功能，因此可以實現將EPON和10GEPON板件混插在OLT上從而實現共平臺管理的目的。一旦OLT升級至10GEPON，只是改變了上行口的速率，協議卻是和原EPON相同的，因此下帶的ONT終端是完全不需要進行升級的，這就實現了在一樣的10GEPON的PON口之下不僅能夠下掛EPON終端而且可以下掛10GEPON終端的目的。在升級之前以及之后，單一PON口可以接入多類型終端的功能被保存下來，并且在同一PON口可以根據自適應來對不同等級的用戶進行接入，從而更好的實現了終端按需部署的目的，而對于完整的EPON網絡架構來說，它仍然是保持不變的，因此原本的EPON網絡的局端數據以及用戶數據都完全不需要進行再次更改。

3.2 GPON向10GGPON的升級

至今為止，要實現GPON到10GGPON的演變的主要考慮問題就是如何在最小的投資下更好的實現從GPON至10GGPON的平穩過渡。在現在的GPON網絡之中，運用的是DFB激光器，所以使得通過新OLT+WDM分光器將GPON升級為10G-PON成為可能。運用疊加建網的相關組網方式可以在同一個ODN中將GPON以及10GGPON分別通過物理層的混合來實現各自的獨立運行。根據從上到下的網絡視角觀察，在GPON網絡進行升級之后，它已經變成了兩個接入網絡或者是兩個接入邏輯的實體。用戶終端在將GPON升級為了10GGPON之后，必須要在新舊兩個邏輯PON口之下進行逐個遷移并且重新配置各項數據。

4. 結語

業務需求不斷引導著技術的發展，這是在近現代發展之中人們對技術發展的總結。尤其是在現今信息化急速發展的時代，10GPON技術已經體現出了極大的優勢，它不僅可以幫助未來網絡適應更大帶寬以及更高速率的接入，還能夠引領著光寬帶網絡朝著大容量以及少局點的方向前進。相信在不久的將來，10GPON技術一定會長期占據著光寬帶網絡的主體地位并同時作為光寬帶建設的一個熱門技術被廣泛的應用于人們的生活以及社會的發展之中。

[1]沈雨剪,李毅,李榴,鄭秋心,黃毅澤.10G-EPON突發模式光收發模塊的設計[J].光學儀器,2012(2):50-54.

[2]趙國慶,裴麗,劉國軍,汪洋,王智慧.基于層疊遺傳算法的配電網多層級無源光網絡優化[J].光電技術應用,2015(1):80-84.

[3]梁鴻超,殷愛菡,陳冬,張思瑤,鄭玉虹，程培康.基于簽密算法的EPON認證方案研究[J].光通信技術,2015(4):4-7.

[4]劉英爽,李文竹,湯菲菲,劉心.基于OpenFlow的PON在NetFPGA10G上的設計[J].光通信技術,2015(9):8-11.