10G PON技术发展与建设探讨
曹煜
摘要：随着宽带中国战略的逐步推进，行业内对于建设高速宽带网的热情不断上涨，这是宽带接入相关行业难得的发展机遇，但是我们还需要进行大规模的投资。而10G PON虽然标准化程度和产业链发展还并不成熟，离大规模商用化部署仍存在一定的差距，但是随着宽带压力的不断增长，10G PON已经被公认为运营商接入网宽带提速的热门技术。文章对10G PON技术的发展与建设进行了讨论。
关键词：10G PON；发展；网络演进
1 10G PON技术发展背景
随着各大运营商的“宽带提速”工程的大规模展开，未来宽带业务将会以多媒体、视频点播以及互动游戏等为主要特征进行发展，高宽带、综合化将成为评判运营商所推宽带产品优劣的主要标准。在宽带网络光纤化发展的大环境下，PON技术已经成为当前全球各个电信运营商关注的热门技术之一，也是支持“宽带提速”工程的主要技术基础。经过早期对APON、BPON的探索，近几年，美国电气和电子工程师协会组织发起的EPON标准以及由国际电信联盟电信标准化部门组织发起的GPON标准成为了PON技术的两大主流。其中，EPON标准主要秉承以太网的“简单唯美”特点，凭借其成熟的产业链及优良的性价比，在日韩等亚洲多个国家和地区拥有广泛的用户接入；而GPON标准则凭借继承APON、BPON的优势特点，收到了欧美地区众多运营商的广泛青睐。
但是EPON和GPON所提供的上下行带宽仅为1G或者2G，而随着目前IPTV、HDTV、网络游戏、视频业务等对流量和带宽的要求越来越高，每用户的宽带需求预计将以每3年一个数量级的趋势递增，从未来运营商长期发展的趋势来看，每用户的带宽需求将会在50～100Mbit/s之间。而面对这样的带宽需求，现有的EPON和GPON均无法满足要求，现有的PON口带宽将会出现技术瓶颈。因此，ITU-T、FSAN以及IEEE等各大标准花组织开始了下一代PON技术的研究工作。
相对于1G PON技术来说，10G PON技术仍然分为EPON和GPON两大阵营，其中10G EPON以IEEE 802.3av标准为基础，最大化继承了802.3ah中的内容，具有极好的向上兼容性。IEEE所定义的802.3av标准包括两方面的核心内容：第一，扩大了关于EPON的上下行带宽，从之前的1G上升到10G速率；（2）充分考虑了1G EPON的兼容性问题，在规定相关物理参数时，确保10G EPON的光节点能够与1G EPON的光节点共存在同意ODN中，且该ODN的配置不需要进行任何调整，最大限度降低了运营商在前期的建设成本。而10G GPON则以ITU-TG.987协议为基础，定义了一系列的标准，包括总体特征、物理连接相关子层、传输汇聚子层以及管理控制接口等。提出T22T行对称XG PON2和上下行非对称XG PONI两种10G GPON的主要架构，并且标准草案的制定已经形成了一定的规模。
2 10G PON网络建设
2.1 新建区域10G PON目标光接入网建设
新建的10G PON光接入网络，主要包括技术的选择、OLT部署节点、ODN分级与部署位置、ONU选择与部署位置等多方面的问题。近期，在10G EPON和10G GPON的技术选择上，基于技术和产业链的成熟度方面来考虑，优先选择10G EPON。但是随着技术和产业的不断发展，10G EPON和10G GPON均趋于完善，届时需要根据网络设备的价格与选择最有利于网络研究的方式是技术选择需要考虑的关键因素。
OLT部署节点、ODN的分级与部署位置、ONU的选择与部署位置等需要通过对用户的带宽需求、目标网络建设因素进行综合考虑，进而与设备能力、单PON口承载能力直接相关。单PON口的承载能力可以根据下面公式进行计算：
结合宽带业务发展需求，单PON口接入用户数量如表1所示。
根据单PON口的测算、设备发展以及网络规划等情况进行综合考虑，建议新建区域OLT部署应统筹综合接入区规划建设在端局及接入网机房，单个OLT的覆盖半径为3～5km，覆盖的用户数量尽量少于7200户；乡镇OLT局站覆盖范围则尽量控制在10km以内，宜设置在机房空间、电源、光缆等条件较好的机房，同时结合用户发展以及机房条件进行逐步下移，设置在端局等OLT采用大容量机架式，建议每个PON口下带ONT宽带端口的数量控制在336以下。
2.2 既有区域1G PON向10G PON演进方案
1G PON向10G PON的演进，需要对1G PON和10G PON的频谱使用影响进行综合考虑。从下行方面来看，GPON/EPON均采用s波段1480nm～1500nm，与10G PON下行所使用的1575nm～1580nm相互独立；从上行方面来看，根据ITU-UG.984.5标准，GPON 0NU和EPON 0NU分别使用DFB激光器和FP激光器，其中GPON ONU上行仅使用0波段的1290nm～1330nm子波段，而EPON ONU上行则使用1260nm～1360全部0波段的带宽，因此10G PON的上行波段与1G GPON的上行波段相对独立、而与1G EPON的上行波段存在部分重叠。由于频谱使用等方面的原因，GPON、EPON在向10G PON演进的过程中，具体的演进方式存在一定的差异。
1G GPON在向10G GPON升级演进的过程中，GPON能通过OLT+WDM分光器的方式实现GPON到10G GPON的平滑升级。即GPON可以完全不对原来的1G GPON的OLT设备/端口进行调整，仅需要在OLT侧添加WDM、原有1G GPON ONU增加WBF波长阻隔滤波器，1G GPON和10G GPON使用相同的ODN网络，1GGPON和10G GPON的通道相互独立，不存在任何相互干扰，从而实现1G GPON与10G GPON的混合组网方式。
而1G EPON在向10G EPON进行演进时，则无法通过OLT+WDM分离器的方式实现平滑的升级演进，必须通过更换OLT端口来实现，1G EPON和10G EPON上行通道通过TDM机制实现共存，相互影响，实现10G EPON与1G EPON的混合组网方式，但是该方式通常存在较大的相互干扰，会对整个网络的上行效率产生较大的影响。
通过对1G PON向10G PON演进方案的综合分析，1G PON均与10G PON实现混合组网。其中GPON混合组网时需要在ODN侧增加WDM分离器并在1G GPON ONU侧增加WBF，工作量相对较大，但是1G 6PON与10G GPON之间不存在任何干扰，网络效率高；而EPON网络中任一用户需升级、混合组网时，则必须对现有1G EPON OLT端口更换为10G EPON OLT端口，1G和10GONU上行通道TDM共存，用户的规划、管理以及维护等多方面需要进行综合考虑。
3 结语
10G PON技术的发展符合未来接入网络“容量大、居所少”的主要发展方向，在提高接入速率的同时，支持更大的分路比，能够实现对更多用户的覆盖。因此，10G PON技术必然会成为未来电信运营商实现宽带提速战略的关键技术。文章对10G PON技术的发展现状进行了分析，并提出了由1G PON向10G PON进行演进建设的方案。当然，10G PON技术的应用，还需要对市场业务的实际需求、技术以及设备的发展、总体建设成本、网络效率等多个方面进行综合的统筹分析，从而建成面向市场、低成本、高收益的下一代光接入网络，推动宽带中国战略的进一步发展。
