PON技术的发展历程

sky_pig · 发表于 2015-2-6 14:08:29

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1 PON技术的发展

　　1.1 早期的窄带PON及BPON：随着ATM/B-ISDN的兴起，宽带第一次成为电信技术发展的重要方向，而带宽潜力巨大的光纤技术也成为信息传输技术的宠儿。因此，在1995年全球7个重要的运营商成立了全业务接入网组织（FSAN），致力于光纤接入网的标准和应用的推进工作。BPON在当时的技术环境下采用了以ATM为内核的设计思路，且限于当时器件水平和价格的因素，PON设备的成本还比较高、光纤接入网的外部配套条件也不成熟，因此BPON仅在北美地区的电信运营商中有一定规模的部署，并未在全球获得广泛的应用。

　　1.2 EPON和GPON：随着ATM技术的衰落和互联网IP技术的迅速兴起，继BPON之后，业界希望开发一种新型的PON系统，取代过时的BPON技术。在这个背景下，IEEE和ITU-T相继在2000年和2001年启动了EPON和GPON的标准化工作，并分别于2004年发布了完成的标准，为今天EPON和GPON在现网中的大量应用奠定了基础。EPON标准由IEEE的EFM（Ethernet in the First Mile）工作组完成，并在2004年9月被IEEE批准为IEEE 802.3ah标准。GPON相关的标准包括G.984.1~G.984.6六个标准，分别涵盖了GPON系统的架构、物理媒质相关层、传输汇聚层、ONU控制管理协议以及对增强的波长使用和距离扩展的规定。GPON标准的设计比较全面地考虑了运营商的业务和运行维护需求，标准体系完备全面，但是内容也相对复杂。

当前EPON和GPON分别可以提供大约1G和2.4G的下行带宽，在FTTH场景下，如果不考虑并发，最大分路比下（32和64）的每个用户可以保证获得大约30 Mbit/s的下行带宽。但在中国现网条件下，运营商大量采用FTTB的方式进行组网，即每个ONU下还连接16~32个用户，最终可能会达到每PON口连接1 000个（32×32）左右的用户。这样每个用户可获得的带宽将无法满足现网提速的需求。

　　1.3 10G-EPON和XG-PON：IEEE于2006年立项开始制定10 Gbit/s速率的EPON系统的标准IEEE 802.3av。该标准针对10 Gbit/s速率的需求制定了新的EPON物理层规范，并对MAC层规范进行了更新。在该标准中，10G EPON分为2个类型。其一是非对称方式，即下行速率为10 Gbit/s，但上行速率与EPON相同仍然为1 Gbit/s。其二是对称方式，即上下行速率均为10 Gbit/s。

相比来说，由于PON系统的上行传输技术难度较大，因此1G上行10G下行方式的10G EPON系统较为容易实现，目前芯片厂家已经可以提供原型系统。但由于该类系统上下行带宽比达到1∶10，因此能否与实际的用户业务需求的带宽模型相匹配目前存在疑问。

ITU于2008年启动了下一代GPON标准的研究，目前称为XG-PON标准。XG-PON标准ITU-T G.987系列已陆续发布。XG-PON目前规定的物理层速率为非对称方式，即下行速率为10 Gbit/s，上行速率为2.5 Gbit/s。

10G-EPON和XG-PON系统使用同样的波长规划，有利于两者共用部分光器件，扩大产业规模，降低器件成本。两者均规定上行选择1 260~1 280 nm的波长范围，下行选择1 575~1 580 nm的波长范围。下行方向与现有的1 490 nm的EPON或GPOM系统可以采用WDM方式进行波长隔离。上行方向，由于EPON ONU使用的激光器谱宽较宽（1 310+50 nm），与1 260~1 280 nm波长重叠。因此，EPON与10G-EPON的ONU共存在同一ODN时需采用TDMA方式，两者不能同时发射。GPON与XG-PON的ONU可以采用波长隔离，两者互不影响。

　　2 PON系统的演进

　　2.1 GPON系统到NG-PON2的演进：GPON系统演进到NG-PON2有3种可选的路径，分别为次序演进、跳跃演进和灵活演进。

a）次序演进方式（见图2）。现有的GPON系统需要首先演进到XG-PON系统，在同一ODN中保持GPON与XG-PON共存一段时期。当需要向NG-PON2演进时，由于只有XG-PON系统可以演进到NG-PON2，可以与NG-PON2在同一ODN共存，因此需要确保此时GPON系统已经从ODN中移除。

b）跳跃演进方式（见图3）。从GPON直接演进到NG-PON2。根据业务和网络的发展进程，该方式跳过XG-PON阶段，直接从GPON升级为NG-PON2，因此要求在ODN中GPON与NG-PON2 2个系统共存深圳纤亿通科技有限公司。

2.2 EPON系统到NG-PON2的演进：EPON系统如何较平滑地演进到NG-PON2系统目前还没有更多的研究。从ODN共存的角度看，由于目前NG-PON2选择的C-和L+波段与EPON/10G-EPON所使用波段也不相同，可以参考GPON/XG-PON的方式通过波分复用共存在同一个ODN中。