10G-PON技術(shù)發(fā)展淺析

來源: 網(wǎng)絡跳線(xiàn) 更新時(shí)間:2014-05-17 17:59:48 點(diǎn)擊次數:

近幾年，不斷增長(zhǎng)的IPTV、視頻遊戲業(yè)務(wù)對(duì)帶寬的巨大需求推動著寬帶技術(shù)的發(fā)展，未來物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也離不開寬帶網(wǎng)絡的支撐。作為主流的光接入技術(shù)，EPON/GPON不能滿足未來面對(duì)每戶100M-1G的帶寬需求，PON網(wǎng)絡邁向10G的趨勢(shì)不可逆轉。

未來寬帶業(yè)務(wù)將會(huì)以多媒體、視頻點(diǎn)播、互動遊戲為主要特徵，伴隨著大流量、大寬帶業(yè)務(wù)的開展和普及，EPON和GPON已無(wú)法滿足未來寬帶業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，現(xiàn)有PON口帶寬將會(huì)出現(xiàn)瓶頸。

1、10G PON技術(shù)發(fā)展背景

在PON出現(xiàn)至今的近二十年發(fā)展史上，已形成了窄帶PON、APON/BPON、EPON和GPON等一系列產(chǎn)品。目前下一代 PON 接入技術(shù)的標準主要為 10G EPON 標準和 10G GPON 標準。

2、10G EPON 標準及關(guān)鍵特性

10G EPON 國(guó)際標準規(guī)定了10Gb/s下行、1Gb/s上行的非對(duì)稱模式和10Gb/s 上/下行對(duì)稱模式兩種速率模式。同時(shí)，在沿用1G EPON的MAC和MPCP協議的基礎上，擴展增加了10Gb/s能力的通信與協商機(jī)制，而對(duì)1G EPON的底層進(jìn)行了重新定義，以專(zhuān)門(mén)處理10G EPON 10G上下行數據，而避免 MAC層及以上各層的改動。

10G EPON最大的特點(diǎn)是：擴大了EPON 的上、下行帶寬，同時(shí)提供最大達(dá)到 1：256 的分光比;充分考慮了與EPON的兼容性問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)10G EPON與1G EPON 的兼容和網(wǎng)絡的平滑演進(jìn)。

高帶寬。10G EPON 提供了10Gb/s下行、1Gb/s上行的非對(duì)稱模式和10Gb/s 上下行對(duì)稱模式兩種速率模式。在前期可以使用非對(duì)稱模式;隨著業(yè)務(wù)發(fā)展導(dǎo)致上行帶寬需求增加，可以逐漸採用對(duì)稱模式。

大分光比和長(zhǎng)距離傳輸。目前10G EPON採用高功率預算PR30/PRX30時(shí)，最大可以支持 1：256 分光比下20km的傳輸距離或者 1：128 分光比下30km 的傳輸距離。

向下兼容。在波長(zhǎng)分配、多點(diǎn)控制機(jī)制方面都有專(zhuān)門(mén)的考慮，最大限度地沿用EPON的MPCP協議，以保證10G EPON與1G EPON系統(tǒng)在同一ODN 下的共存，實(shí)現(xiàn)10G EPON和1G EPON 在ODN網(wǎng)絡、管理維護(hù)、業(yè)務(wù)承載、平滑升級(jí)等方面的一致性、兼容性和擴展性。

3、10G GPON 標準及關(guān)鍵特性

2004年啟動從GPON 向下一代PON演進(jìn)的可行性研究。2007年9月，規(guī)範了GPON 和下一代PON 系統(tǒng)的共存，制定了NG-PON 的標準化路標：第一階段是與 GPON 共存、重利用GPON ODN的NG-PON1;第二階段是建設(shè)全新ODN的NG-PON2。其主要特性為：

兼容性。10G GPON系統(tǒng)能夠很好地兼容現(xiàn)有的GPON系統(tǒng)。10G GPON的ODN 系統(tǒng)可以有效地利用原有GPON 網(wǎng)絡已經(jīng)布放的光纖、分路器和接插件等設(shè)備，僅需要升級(jí)更換 ONT 設(shè)備，而在OLT側則可增加支持10G的接口板，這就大幅度降低了技術(shù)升級(jí)所需的成本，可將運(yùn)營商的效益最大化。

超強的帶寬能力。10G GPON能夠提供的帶寬是GPON系統(tǒng)的4倍和EPON的10倍以上，因而其能夠更好地滿足光纖接入系統(tǒng)未來發(fā)展的需要。

可以完成靈活部署。10G GPON 既能夠實(shí)現(xiàn)l0G/2.5G上/下行非對(duì)稱的速率，也可以實(shí)現(xiàn)l0G/10G上/下行對(duì)稱的速率。

良好的互通性。10G GPON沿襲了GPON的管理控制協議，能夠提供非常完備的與GPON的互通能力。

擁有更大的功率和更長(zhǎng)的覆蓋範圍。10G GPON最大能夠完成1：512的大分光比下20km 的長(zhǎng)距傳輸，在不改變用戶帶寬的前提下，可通過(guò)增大分光比實(shí)現(xiàn)更多用戶的接入。10G GPON既適合在用戶密集的城市使用，也適合在偏遠地區(qū)使用，以便提高接入網(wǎng)的用戶覆蓋率，實(shí)現(xiàn)成本的最優(yōu)化，為運(yùn)營商帶來更大的收益。

能夠為全業(yè)務(wù)運(yùn)營能力提供 QoS保證。

更符合綠色節(jié)能的未來趨勢(shì)。10G GPON對(duì)GPON的TC層技術(shù)加以改進(jìn)，在安全性和節(jié)能方面都有明顯提高和改善。

4、升級(jí)過(guò)渡方案

4.1 GPON 向 10G GPON 的升級(jí)

(1)ONU向10G/2.5G升級(jí)，OLT向10Gbit/s的下行速率升級(jí)。由於10Gbit/s突發(fā)模式接收機(jī)等技術(shù)難題，要實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟可靠的10Gbit/s 的上行鏈路速率相對(duì)困難，所以 2.5Gbit/s 上行成為一個經(jīng)濟可行的方案。採用2.5Gbit/s 的上行鏈路，將上行通道擴容了兩倍，同時(shí)大幅降低了突發(fā)模式接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)難度，從而降低了接入成本，而且2.5Gbit/s 上行還可以有效滿足用戶的各種接入需求。

(2)ONU向l0G/10G 升級(jí)，OLT向10Gbit/s 的上下行速率升級(jí)。在下行信道完成升級(jí)後，上行信道開始向10Gbit/s 速率目標升級(jí)。這一過(guò)程的初期可能會(huì)花費較高成本，所以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟可靠的l0G/10G 上/下行對(duì)稱的10G GPON系統(tǒng)還需要進(jìn)一步研究。

(3)為了完成GPON向10G GPON的平穩(wěn)過(guò)渡，通過(guò)採用WDM技術(shù)，10G GPON能夠很好地兼容已有的GPON 系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)GPON向10G GPON的順利過(guò)渡。

4.2 EPON向10G EPON的升級(jí)

在10G EPON的引進(jìn)及現(xiàn)網(wǎng)升級(jí)改造的過(guò)程中，主要會(huì)遇到以下兩種情況：

一種是新建ODN網(wǎng)絡，通過(guò)新增10G EPON OLT 單板和ONU設(shè)備，建立新的ODN 網(wǎng)絡，實(shí)現(xiàn)新增用戶高帶寬的需求。這種情況下，網(wǎng)管系統(tǒng)升級(jí)並增加10G EPON業(yè)務(wù)配置及業(yè)務(wù)發(fā)放功能，OLT 側版本升級(jí)並增加10G EPON的用戶數據配置。同時(shí)，根據10G EPON的特性，在新建的ODN網(wǎng)絡中，用戶側可以是10G EPON的ONU，也可以是 EPON 的ONU設(shè)備。

另一種情況是在原有ODN網(wǎng)絡上進(jìn)行用戶寬帶提速。新增10G EPON OLT單板，並將需要提速的用戶側ONU設(shè)備更換為10G EPON的ONU設(shè)備，然後進(jìn)行割接，將原ODN網(wǎng)絡接入新增OLT單板，以實(shí)現(xiàn)用戶的寬帶提速。在這種情況下，需光纖線(xiàn)路割接，用戶數據也要進(jìn)行遷移。

5、結束語

EPON 和GPON由於帶寬窄、傳輸距離短、光功率預算範圍小等缺點(diǎn)已不能滿足人們的需求，下一代PON技術(shù)已經(jīng)逐步趨於完善，下一代PON在光接入網(wǎng)絡中具有非常光明的前景，並將起著舉足輕重的作用。
【本文轉自51CTO】

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