10GPON技术发展现状及其应用

山西信息规划设计院有限公司 马宝珍

10GPON技术发展现状及其应用

山西信息规划设计院有限公司 马宝珍

虽然目前的10GEPON以及10GGPON还没有形成成熟的标准化程度以及产业链发展，甚至还与大规模商用化部署相差一段距离，不过正在面临逐步扩张的宽带压力之时，10GEPON以及10GGPON都被视作是运营商在接入网宽带进行提速之时的最为关键的技术。

10GPON技术；发展现状；应用

在“宽带中国”战略被提出之后，中国移动、中国联通以及中国电信这三大运营商纷纷开展了“宽带中国”工程，建设起了以GPON以及E-PON为主要领导的xPON网络，这也标志着我国宽带建设已经逐步迈入了一个快速发展的时期。在最近几年，市场需求的发展速度日益加快，尤其是在技术演进技术的推动之下，各种新应用层如雨后春笋般出现在人们的视野之中，其中最具代表的就是视频通信以及云计算，人们对于网络带宽的需求也变的更大。

1. PON技术的发展现状

PON技术是光接入网技术的主流，并且发展时间已经超过了二十年，在传统PON技术之中，所采用的是WDM技术，大多是使用一根光纤来进行双方向复用传输，因此传输受到了一定的限制。目前，在现网中所广泛使用的PON技术既含有EPON技术，又含有GPON技术。其中，EPON的上下行带宽都是1.25G，而GPON的下行带宽是2.5G，上行带宽是1.25G。正是因为带宽的需求在逐步增大，新型PON接入技术而开始萌芽，它的标准主要以10GEPON标准以及10GGPON标准为主。IEEE802.3av标准是10GE-PON的基础，它能够使得上下行带宽速率扩大，同时在充分考虑EPON网络兼容性问题的基础上还能够保证网络前期投资[1]。而ITU-TG.987协议组则是10GGPON的基础，总体特征、管理控制入口以及传输汇聚子层都是其具体标准，制订了上下行非对称以及上下行对称10GGPON速率标准。在10GPON网络的未来发展之中，10GPON和PON网络演进总体为三个阶段。第一个阶段是10GPON网络的发展初期阶段，10GPON只要在PON网上进行叠加扩容就可以实现。第二个阶段时10GPON网络的发展中期阶段，10GPON会逐步变成主流，不过还是需要向下兼容GPON/E-PON。第三个阶段就是10GPON网络的成熟阶段，10GPON网络会完全替代GPON网络以及EPON网络。

2. 10GPON的技术应用发展

2.1 标准化进展

2.1.1 10GEPON

1GEPON技术以及10GEPON标准制定都是IEEE来完成的。IEEE组织已经发布了有关的10GEPON国际标准，此标准的主要致力于10GEPON物理层技术的相关研究工作，在运用了之前的1GEPON里的MPCP协议之后，成功的把1GEPON的上下行带宽扩大为10G。于此同时，为了使得运营商的原有投资稳定以及实现10EEPON的成功升级，相关标准定还义了有关于10GEPONONU的标准参数[2]。并且，在此标准中还存在两种物理层参数。其中一种为非对称模型，也就是10G速率下行以及1G速率上行。其二是对称模式，也就是上下行速率都是10G。可以将非对称模式视为一种对称模式的过渡形式。在中国已经开始启动了10GEPON的有关研究工作，并且已经取得了初步的行业标准应用进展。

2.1.2 10GGPON

ITU-TSG15Q最近几年一直致力于研究以及分析从GPON向PON演进的可，并于十年前正式发布了增强波长计划以及标准化路标，制定出了下一代PON技术标准推进计划。根据相关的研究计划显示，NGPON会经历2个标准的阶段[3]。首先是要经历GPON共存以及重利用GPONODN的阶段，这个阶段不仅涵盖了上下行的非对称XG-PON1模型，还涵盖了对称XG-PON2模型。其次，就是对ODN的NGA2的完全新建。最近收到广泛关注的WDM-PON技术就是存在于第二阶段的范畴之中，它时通过光纤中来将多个波长接入网中实现扩容，不过因为现今的突发模式存在器件的难点技术，因此WDM-PON还未真正的完全投入使用。

2.2 技术参数

2.2.1 10GEPON

10GEPON技术有着四个关键点。首先是10GEPON对6种光功率预算进行了定义，主要针对的就是非对称模式下的PRX10和PRX20以及PRX30，同时也针对在对称模式之下的PR10、PR20以及PR30，并且，这6种光功率的预算模型在一定程度上已经可以完全满足运营商对网络建设的本质需要。其次，10GEPON技术不仅可以在多点控制协议层面之上实现跟传统1GEPON(MPCP)的前向兼容，而且还可以扩展原有的消息类型并报告光缆终端设备开关时间来满足10GEPON系统需求，再者，10GEPON所采用的前向纠错编码是跟被用于1GEPON中的FEC编码大致一样的，不过，更加强大的编码增益能够支撑起更低的灵敏度的10GEPON光接收器[4]。最后，还重新规划了10GEPON的上下行波长，下行波长使用的是1268至1280nm的波长，上行只用的是原有1GEPON的1575至1580nm的波段。

2.2.2 10GGPON

未来的10GGPON技术将会获得不断的发展。ITU-T也将会扩展增强带宽以及距离扩展等相关的功能来满足不但增长的网络建设需要。现今已经发布的有关标准已经对10GGPON系统的整个技术要求以及系统架构进行了详细的定义，明确指出在保障10GGPON系统的QoS的基础之上，还要支持传统电信业务以及全部的新型业务。除此之外，同时还规定了动态带宽相关内容需要继承之前的1GGPON技术，不过，这并不意味着全面的沿袭之前的1GGPON技术，而是在此基础之上有所发展。并且标准也对10GGPON物理层中的相关参数进行了规范，其中不仅涵盖了上下行速率以及ODN功率预算，还同时涵盖了分光比以及上下行波长范围甚至是线路编码。尽管10GGPON上下行波长的大致范围跟10GEPON是一致的，但是因为10GGPON上行波长跟10GEPON之间不存在冲突问题，所以10GGPON上下行都可以使用WDMA方法。

3. 升级过渡方案

3.1 EPON向10G EPON的升级

要想实现EPON升级为10GEPON的目的，首先需要考虑的方式就是使用现网设备，在保持EPON网络最为本质的整体架构不变的情况之下逐渐优化并且提升至10GEPON。现有的EPON网络已经运用了FP激光器，所以已经基本用完了O波段1260nm到1360nm的所有带宽，这就意味着不能够通过WDM分离器来进行升级。在这种情况之下只能更换具有10G-PON功能新型OLT，新型的OLT既不仅具备EPON功能，而且还具备10G-PON功能，因此可以实现将EPON和10GEPON板件混插在OLT上从而实现共平台管理的目的。一旦OLT升级至10GEPON，只是改变了上行口的速率，协议却是和原EPON相同的，因此下带的ONT终端是完全不需要进行升级的，这就实现了在一样的10GEPON的PON口之下不仅能够下挂EPON终端而且可以下挂10GEPON终端的目的。在升级之前以及之后，单一PON口可以接入多类型终端的功能被保存下来，并且在同一PON口可以根据自适应来对不同等级的用户进行接入，从而更好的实现了终端按需部署的目的，而对于完整的EPON网络架构来说，它仍然是保持不变的，因此原本的EPON网络的局端数据以及用户数据都完全不需要进行再次更改。

3.2 GPON向10GGPON的升级

至今为止，要实现GPON到10GGPON的演变的主要考虑问题就是如何在最小的投资下更好的实现从GPON至10GGPON的平稳过渡。在现在的GPON网络之中，运用的是DFB激光器，所以使得通过新OLT+WDM分光器将GPON升级为10G-PON成为可能。运用叠加建网的相关组网方式可以在同一个ODN中将GPON以及10GGPON分别通过物理层的混合来实现各自的独立运行。根据从上到下的网络视角观察，在GPON网络进行升级之后，它已经变成了两个接入网络或者是两个接入逻辑的实体。用户终端在将GPON升级为了10GGPON之后，必须要在新旧两个逻辑PON口之下进行逐个迁移并且重新配置各项数据。

4. 结语

业务需求不断引导着技术的发展，这是在近现代发展之中人们对技术发展的总结。尤其是在现今信息化急速发展的时代，10GPON技术已经体现出了极大的优势，它不仅可以帮助未来网络适应更大带宽以及更高速率的接入，还能够引领着光宽带网络朝着大容量以及少局点的方向前进。相信在不久的将来，10GPON技术一定会长期占据着光宽带网络的主体地位并同时作为光宽带建设的一个热门技术被广泛的应用于人们的生活以及社会的发展之中。

[1]沈雨剪,李毅,李榴,郑秋心,黄毅泽.10G-EPON突发模式光收发模块的设计[J].光学仪器,2012(2):50-54.

[2]赵国庆,裴丽,刘国军,汪洋,王智慧.基于层叠遗传算法的配电网多层级无源光网络优化[J].光电技术应用,2015(1):80-84.

[3]梁鸿超,殷爱菡,陈冬,张思瑶,郑玉虹，程培康.基于签密算法的EPON认证方案研究[J].光通信技术,2015(4):4-7.

[4]刘英爽,李文竹,汤菲菲,刘心.基于OpenFlow的PON在NetFPGA10G上的设计[J].光通信技术,2015(9):8-11.