下一代PON技术演进与发展趋势分析

王飞 代建壮

【摘要】 传统的接入网将逐步向光纤接入演进，光进铜退的趋势不可避免，FTTH将成为未来宽带接入的发展方向。因此，本文主要分析了下一代PON技术演进与发展趋势。

【关键词】 PON 演进 趋势

引言：

下一代无线接入网的世界将会是一个多种异构无线网络共存的状态，这一点是毋庸置疑的，因为在一个大的操作环境中，拥有不同覆盖范围，不同接入点以及不同小区使用特性的接人技术是很必要的。

一、下一代PON技术演进

1.1 无线接入技术的演进

一个演进方向是移动蜂窝通信系统，从2G（第二代移动通信系统）到3G和4G，或者说是LTE-A（长期演进系统）。3G和4G技术是3GPP标准协会的重点研究对象。同样的，在IEEE中也有很多关于WLAN（无线局域网），WMAN（无线城域网），无线个人区域网等宽带通信系统。这个演进是由最开始的RATs（无线接入技术）的发展结果，是我们从TOMA/TDMA（频分/时分多址技术），以及WCDMA（宽带码分多址移动通信系统）到OFDMA（正交频分多址接入技术）。这个演进方向最初始的目标是提高资源利用率（包括频谱和其他无线资源）。

1.2 缩小小区范围

第二个演进的方向是不断地缩小部署小区的范围。这个演进方向的目的在于提高所部属资源的容量，以及资源利用率。因此，小区的范围大小从宏蜂窝到最现代的小蜂窝，和宏蜂窝相比有较低的成本，能够显著地提升网络性能。

1.3 符合无线基础设施

第三个演进方向大概出现在十年之前，它的目的在于对异构网络进行联合的操作与利用，就RATs而言，它主要包括无线接入结构。这个方向引进了联合无线架构的概念。这个方向一个很重要的部分是蜂窝通信系统和无线局域网的互联互通。这个演进方向最初的目标是提升应用程式布建，例如，某个应用可以由最合适的无线网络提供。

1.4 异构网络的部署

第四个演进方向就是异构网络，最初的目标在于提升成本效率。和复合无线模式不同的是，复合无线模式包括不同的RATs，但一个异构网络是基于一个蜂窝标准，即在这种条件下，4G/LTE-A，尽管是在特定的条件下，尤其是运营商对网络的运营管理必须要遵从IEEE的标准。根据3GPP，一个异构网络可能包括不同类型的架构元素（基站），例如，宏基站、小型基站、微型基站、以及微微基站。在一个工作网络中包括这些类型架构的混合是很必要的。像微型基站这样低功率的基站可被用于增强覆盖范围。因此我们期望所有类型的设备都能够被适当地管理。异构网络提供多种选择（比如说不同的接入点、不同的频谱分配、不同的传输功率）来满足日益增长的需求。这个方向是能够有效提高资源利用率，降低资源部署的成本。

1.5 灵活的频谱管理

第五个演进方向是灵活的频谱管理，目的在于提高资源利用率。根据要求，网络运营商可以灵活地分配给不同的RATs不同的频谱资源，值得注意的是关于这种灵活性的几个主要的元素，如频谱重整，另一个比较重要的元素是机会式频谱接入，也就是说当某一用户闲置某频谱资源时，可以允许次级用户在特定的时间特定的地点进行接入。

1.6 利用云接入和移动云概念

第六个方向是近几年刚被提出的概念，利用云接入和移动云的概念能进一步地提升成本利用率。这个方向更加关注云的概念。基本原理是如果无线网络是基于云平台的，那么对物力资源所有者来讲将会节约很大的成本，而这主要是通过共同的存储以及计算资源来实现。此外，对于云无线接入网的概念来说，在未来无线网络领域，云的概念已经得以普及，如移动云的概念有着能源节约的优势，对网络和用户来说都是获利的。

1.7 智能接入

面向第五代移动通信的智能接入.可以解决异构网络和云无线接入网的复杂性问题，并且能给其他的概念提供有效的解决方案。因此智能接入对云无线接入网及其相关的配置来说是十分必要的一个解决方案。首先它能够解决小区部署和资源分配问题；其次需要激活适当的软件功能来处理特定的情况；第三，它能够基于物理基础设施来分配功能元件；第四，它能够在特定的物理元件和传感器之间建立最佳的连接。

二、下一代PON技术发展趋势

2.1 10G-PON技术

在近中期提出的10G-PON技术中，10G-EPON和10G-GPON是两个公认的主流技术。它们不仅满足FTTH（光纤到户）所要求的100M～300M的带宽要求，同时也解决了FTTB/C （光纤到大楼/用户）50M～100M的带宽需求。

10G-EPON是通信业界非常看好的下一代光接人技术，具有较高的代表性以及较好的应用前景。建立在以太网技术基础之上的10G-EPON技术具有两个重要的特点：首先是达到了10Gbit/s的上下行带宽，增大了802，3ah EPON的带宽标准；其次10G-EPON能够平滑过渡，它可以与1G-EPON的ONU （OpticalNetwork Unit，光网络单元）兼容，在一个ODN之下共存，这样以来对运营商来说可以减少建设投资成本。目前有多家供应商可以提供10G-EPON所需的OLT/ONU ASIC芯片，例如：高通、美国博通公司等；多家10G-EPON光模块，如：新飞通、海信等公司己可大批量生产供应。运营商对设备及芯片的互通性测试工作也己完成。江苏南京己对全ASIC化的10G-EPON进行测试，测得数以万计的商用网可以成功且稳定的运行一年之久。综上可以看出，10G-EPON已经相当成熟，完全可以满足商用要求。10G-EPON之后的演变方向主要有三种：第一种是引用多波长技术；如TWDM-PON，它是基于多波长10G-EPON的，通过光电层的有效结合，从而达到带宽汇聚的目的；第二种是在1EEE 802，3ba的标准基础之上，通过引入成本较低性价比较高的新型调制技术；第三种是用纯WDM-PON；以上三种技术方案都具有40-100Gbit/s的带宽能力，但是目前在业界尚处于论证阶段。

2.2 后10G-PON技术

目前，运营商和设备商及众多国内外的研究机构在对后10G-PON时代的研宄工作中做了很多探索和创新，相继提出了大量的技术方案。就目前来看，主流的研究有WDM-PON、TWDM-PON和OFDM-PON等。除了这些之外，40/100Gbit/s相干PON、对等结构PON和CDM-PON等相关技术也渐渐兴起，针对这些技术也开展了大量的研宄工作。

2.3 下一代光与无线融合接入网

光与无线异构融合接入网主要由位于前端的光接入网以及位于后端的无线接入网所组成。目前有许多关于光与无线技术的研究，不同的光与无线融合技术也在一定范闹得到了部署。光与无线接入网融合的典型方式主要有FMC（FixedMobile Convergence，固定移动融合）、RoF （RadioonFiber，光载无线电）、FSO （Free-space Optical，自由空间光通信）、HOW （Hybrid Optical Wireless，混合光无线）等。

三、结语

总之，下一代PON技术的发展趋势将是有线与无线共存，将会是一个固定与移动共存，无线与有线互补、异构融合、多元化的网络环境。