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用下一代PON抢夺制高点

发布时间:2009-10-09 09:49:29 来源:|0 作者:
[摘要] 随着Internet业务的逐渐普及,基于Internet的新业务、新应用蓬勃发展,例如IPTV、即时通信、视频共享网站(FaceBook等),特别是集成话音、数据、图像业务的"三重播放"。这些新业务要求电信网向数字化、宽带化、综合化、智能化方向发展。

在PON接过提升宽带的任务之后,围绕如何了利用PON建立低成本、可平滑升级网络的探索就没有停止过,现在业内已经把关注点延伸到了下一代PON,较为成熟的10GEPON占得了先机。

随着Internet业务的逐渐普及,基于Internet的新业务、新应用蓬勃发展,例如IPTV、即时通信、视频共享网站(FaceBook等),特别是集成话音、数据、图像业务的"三重播放"。这些新业务要求电信网向数字化、宽带化、综合化、智能化方向发展。随着高速路由器、SDH、DWDM等骨干承载网技术的快速发展和成熟,接入网成为整个电信网络的瓶颈。

带宽需求的快速增长也让宽带接入技术突飞猛进,在原有的ADSL、VDSL等技术基础上,出现了ADSL2/2+、VDSL2、EPON、GPON等新技术。特别是PON技术,在近2年中获得快速的发展,已成为电信领域的热点技术。

PON进入规模应用阶段

光接入系统具有传输容量大、传输距离长、传输质量高、可靠性好、维护成本低、抗电磁干扰和保密性强等一系列优点,是宽带固定接入的发展方向。按照ONU在接入网中所处的位置不同,可以将光接入网划分为几种主要的应用类型:光纤到路边(FTTC)、光纤到大楼(FTTB)、光纤到户或办公室(FTTH/O)。光纤接入/FTTH有2种实现方式:点到点光纤以太网和点到多点方式的无源光网络(PON)。特别是PON技术,是目前宽带接入领域的热点。

最早的PON技术是FSAN/ITU-T标准化的BPON/APON技术(以下简称BPON)。BPON支持上下行对称的155Mb/s速率和非对称的155/622Mb/s速率,最大传输距离为20km。但由于BPON技术复杂、速率有限、IP业务映射效率低、不适合网络IP化的趋势等原因,在国内基本上没有什么应用,今后亦不会采用。

2000年开始,IEEE和FSAN分别开始制定EPON和GPON的标准。到2004年,EPON标准IEEE802.3正式发布,GPON标准ITU-TG.984系列标准也基本定稿。

EPON技术采用8B/10B线路编码,支持10km、20km两种最大传输距离和双向对称1Gb/s以太网速率,最大分光比可达32路,目前最高已可达64路,采用波分复用技术(上行1310nm,下行1490nm),实现单纤双向传输。IEEE802.3ah在传统以太网体系架构基础上定义了一种扩展的802.3MAC控制协议MPCP(多点控制协议)作为EPON数据链路层协议,实现点到多点PON网络中以太帧的时分多址接入。EPON系统利用以太网控制帧传送多点控制信息,利用OAM帧传递OAM信息,具有较强的OAM&P能力,可以对终端进行管理;利用PON系统具有的广播功能实现单拷贝广播(SCB),适合视频组播业务的开展。与BPON、GPON技术相比,EPON协议简单,对光收发模块技术指标要求低,所以系统成本相对较低。由于成本低、速率高、扩展性好、对数据业务的适配效率较高,因此发展的较快。从2005年开始,EPON开始在日本规模商用。

GPON技术规定了全新的TC子层主并采用ITU-TG.7041定义的GFP(通用成帧规程)协议实现多业务的映射封装,使得多业务接入环境下的总传输效率高。目前GPON系统可以支持2.5Gb/s下行、1.25Gbps上行的速率,支持10km和20km两种最大传输距离,支持的最大分光比可达64;GPON还提供了丰富的OAM&P(管理、维护和配置)功能,具有良好的扩展性。GPON产业阵营比较强大,得到了业界的广泛重视。

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。

下一代PON须考虑平滑演进

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,那么要满足每个用户10Mbit/s甚至20Mbit/s的带宽需求,目前的EPON和GPON都有一点力不从心。随着10GE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的主要技术特征包括:

1.10Gbit/s及以上的传输速率。上下行对称10Gbit/s或者下行10Gbit/s上行1Gbit/s的非对称系统。也有人认为下一代PON应该是采用WDM技术的WDMPON。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10Gbit/s的传输速率,这在技术上是成熟的,WDMPON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,进一步可以支持到1:128,甚至1:256,光功率预算也包括20dB、24dB甚至28dB更高等。

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。

下一代的PON技术主要包括IEEE推动的10G-EPON和FSAN推动的NG-PON。从2005年开始,IEEE就开始了下一代10GEPON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的标准将正式发布。10G-EPON系统规定了10Gb/s下行、1Gb/s上行的非对称模式(10/1GBASE-PRX)和10Gb/s上下行对称模式(10GBASE-PR)两种速率模式。

目前相关基于FPGA的10GEPON芯片和设备已经出现。由于10GEPON系统的速率很高,所以主要面向FTTB/C/N场景。为了实现10G-EPON与1G-EPON的兼容和网络的平滑演进,IEEE802.3av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。

FSAN也于2006年开始开展下一代PON(FSAN称为NGPON)的研究。FSAN已经定义了两种NGPON的规格:下行10Gbit/s上行2.5Gbit/s的非对称NG-PON1和上下行对称10Gbit/s的NG-PON2。目前,FSAN已经完成了NGPON1的白皮书WhitePaper,并从2009年开始了NGPON1的标准化工作,预计2011年完成对应的ITU-T G.987标准。FSAN计划2010年发布NG PON2的白皮书。

业界普遍的看法是,整体上,10GEPON在成熟度上走在NGPON前面,并将于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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