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部署10G PON技术已成业界共识 PON融合任重道远

日期: 2017-08-02
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 宽带中国提速降费等政策的积极推动下,宽带网络作为经济社会发展基础平台的作用日益突出;互联网视频应用快速普及,4K/8K高清、家庭云、视频通话等高带宽业务也在不断发展。为应对激烈的市场竞争,运营商已普遍提供百兆(100M200M500M)业务,并在部分发达地区开通千兆业务作为方向引领。

 

部署10G PON技术已成业界共识 PON融合任重道远  

  目前1G-EPONGPON已在中国大规模部署。政策推动、竞争驱动、需求拉动,促使宽带接入网开始迈向百兆、千兆,为满足用户需求,接入技术需要向基于10G速率PON技术的新一代平台升级,10G速率PON技术主要包括10G-EPONXG-PONXGS-PON

  10G-EPON技术逐渐成熟

  10G-EPON标准为IEEE802.3av(后并入IEEE802.3),包括10G/10G对称和10G/1G非对称两个模式。目前10G-EPON技术和设备已经非常成熟,中国电信早在2011年就成功实现10G-EPON的芯片级和系统级互通。10G-EPON设备已在FTTB场景规模部署,并开始了FTTH场景的部署。由于对称和非对称PON口成本差距不大,为减少板卡种类,OLT侧原则上仅部署对称10G-EPON口。由于OLT10G-EPON口可兼容三种类型的ONU,包括10G/10G对称、10G/1G非对称的10G-EPON ONU以及1G/1G EPON ONU,因此,ONU可根据用户需求灵活部署。

  近期,中国电信重点推动了10G/1G EPON上行波长范围收窄。按照IEEE802.3标准规定,10G/1G EPON的上行波长范围为1260nm1360nm。此规定的初衷是为了与1G-EPON的上行波长范围保持一致,但带来的最大问题是占用了O波段100nm的宝贵资源。中国电信提出将此波长范围收窄至1260nm1280nm(如图1所示),即与10G/10G EPON的上行波长范围保持一致。在10G/1G EPONFTTH ONU尚未规模部署的情况下进行上行波长收窄,可将O波段更多的波长资源用于未来的PON技术,对于保持PON网络的可持续发展具有重要意义。

部署10G PON技术已成业界共识 PON融合任重道远    

1 10G/1G EPON上行波长范围收窄示意图

  XG-PON技术进展及共存方案

  XG-PON标准为ITU-T G.987系列,为下行10Gbit/s、上行2.5Gbit/s的非对称模式。目前XG-PON技术和设备已经成熟,特别是中国电信经过近两年的测试于2016年成功实现XG-PON的实验室互通,并在现场试验中得到验证。近期,XG-PON将在FTTH场景部署。

  XG-PON的部署需重点解决GPONXG-PON共存问题。由于GPONXG-PON的下行、上行波长范围均不同,二者以波分方式共存。共存方案主要有两种:第一种是采用WDM1r(如图2所示),这是ITU-T标准中描述的方式;第二种是采用GPON/XG-PON双模PON(光模块)共存,这是由中国电信提出的创新性方案(如图3所示)。中国电信创新性方案的提出主要是为了解决引入WDMr1带来约1.5dB的插入损耗,导致链路预算紧张或不足的问题,同时工程实施也更为简便。总体上看,这两种方案在是否对ODN引入插损、升级时工程施工难度、设备开发难度、是否能够利用原有资源等方面各有特点(两种共存方案对比见表1所示),都会有应用场景。目前,两种共存方式,特别是基于GPON/XG-PON双模PON口的设备得到了实验室和现场试验的验证。

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  图2 GPONXG-PON采用WDM1r共存

   部署10G PON技术已成业界共识 PON融合任重道远

  图3 GPONXG-PON通过双模PON(光模块)共存

  表1 GPONXG-PON共存方式的对比

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  双模PON口通常实现两种链路预算等级,一种是GPON Class B+XG-PON Class N1集成,另一种是GPON Class C+XG-PON Class N2a集成。由于GPONXG-PON的标准规定的链路预算值略有差异(GPON Class B+28dBXG-PON Class N129dB;GPON Class C+32dBXG-PON Class N2a31dB),二者集成时需要形成统一的链路预算值。考虑到双模PON口需兼容现网已部署的GPON ONU,因此应按照GPON链路预算值进行统一(示意图如图4所示)。中国电信提出了用于双模PONClass D1(28dB)Class D2(32dB)两个链路预算等级,并在ITU-T标准的基础上略作调整,形成了光接口参数的具体指标。另外,需要说明的是,双模PON口的指标只涉及OLT侧,ONU光接口指标没有变化。

部署10G PON技术已成业界共识 PON融合任重道远

  图4 双模PON口链路预算等级示意图

  XGS-PON技术进展及部署策略

  XGS-PONITU-T近期规范的10Gbit/s对称速率的PON技术,其标准G.9807.120166月发布。XGS-PON的部署模式主要有两种。第一种(如图5所示)OLT侧直接部署XGS-PON,这种模式可以细分为GPONXGS-PONWDM1r方式共存、以及采用GPON/XG-PON/XGS-PON三模PON口支持共存两种情况。由于OLT XGS-PON口能够兼容XG-PONXGS-PON ONU(当采用Basic wavelength set时,OLT支持10G2.5G双速率接收),这种模式下OLT侧不需再部署XG-PON口。第二种(如图6所示)OLT侧以XG-PON为主,满足住宅用户等主要需求;XGS-PON面向有高上行带宽需求的特殊场景(如企业用户等),按需部署,不考虑与GPON共存。

  考虑到网络情况不同、部署时间不同等因素,不同运营商部署XGS-PON可能采取不同的策略。由于XGS-PONITU-T标准发布时间不长,设备成熟度、互通性尚未充分验证;同时,近期OLTXGS-PON口与XG-PON口的成本差距仍不可忽略,而且从需求角度来看,主要是住宅用户的非对称带宽需求,因此,近期XGS-PON的部署以模式二为宜。

 部署10G PON技术已成业界共识 PON融合任重道远

  (a)GPONXGS-PONWDM1r方式共存

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  (b)采用GPON/XG-PON/XGS-PON三模PON口支持共存

  图5 XGS-PON的部署模式一

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  (a)GPONXG-PONWDM1r方式共存

  部署10G PON技术已成业界共识 PON融合任重道远

  (b)GPONXG-PONGPON/XG-PON双模PON口方式共存

  图6 XGS-PON的部署模式二

  PON融合成为未来重要方向

  对于PON技术未来的演进,ITU-T已制定NG-PON2(G.989系列)标准,IEEE 802.3ca任务组正在制定100G-EPON(25G50G100G三种速率),但“PON融合是更值得关注的方向。长期以来,ITU-TIEEE分别制定PON标准,两大体系各自演进,但满足的需求基本相同,这在设备开发上造成了很大的浪费,也增加了网络部署的复杂度。PON融合将为运营商、设备厂商、芯片及器件厂商等产业链中的各个环节带来实实在在的好处,自从201611月在Broadband Forum开始讨论以来,作为原则和方向,在产业界得到越来越多的共识。但是,真正实现PON融合,却是一个长期而复杂的过程。目前这方面的基本共识是,各标准组织的研究范围、运行机制等很难改变,PON融合主要应通过标准组织成员自下而上的努力来实现。

  为推动PON融合,下一步需要在非技术、技术两方面开展工作。非技术因素更为重要,因为导致目前存在两大PON标准体系的不完全是技术因素。需要探索在不同标准组织之间形成有效协同的具体机制,采取多种形式逐步凝聚共识,消除对PON融合相关的担忧,推动相关标准组织在新制定标准时都要有利于PON融合。在技术方面,需要ITU-TIEEE之间逐步汇聚下一代PON的部署时点、速率、链路预算、与原有系统共存等方面的共同需求;同时,重点分析评估单波长与多波长、每波长速率、固定或可调波长等关键问题,选择融合PON最合适的技术方向。

  由于中国已成为全球最大的PON市场,中国的运营商、厂商应当在推动PON融合的过程中发挥更大的作用。在20177月中旬举行的IEEE 802.3ca会议中,基于中国运营商、厂商的联合提案及大力推动,在25G50G100G EPON考虑PON融合已得到广泛支持,标准的时间进度已面向PON融合的目标进行了调整,50G100G EPON的实现方式开始重新论证,PON融合又向前迈出了坚实的一步。(转自中国电子元件网)

 

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