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%)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。
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