10G PON技术匹配FTTH接入网的设计探讨

曹 峥



10G PON技术匹配FTTH接入网的设计探讨

曹 峥

河北电信设计咨询有限公司，河北 石家庄 050021

随着我国通信技术的发展，人们对高速宽带的需求也逐渐增加。基于GPON的FTTH技术运行成本低，抗干扰能力强、适应强，因此成为运营商的最佳选择。然而，随着高带宽业务的增加，IPTV、网络游戏、物联网等对于带宽要求的提高，越来越多的用户接入了百兆甚至千兆流量，而原有的E/GPON技术由于受到带宽因素的影响，已无法满足用户高效率的需求，因而在此基础上，开始研究下一代PON技术。阐述了10G PON概念和技术要点，对10G E/GPON 带宽进行对比，分析了10G PON 应用方案，希望能给相关工作人员提供帮助。

10GPON技术；匹配；FTTH；接入网；设计

随着技术的发展，人们对物质资源的依赖相对降低，而对信息资源的需求逐渐增加，尤其互联网时代，VR视频、4K甚至8K电视等新业务的发展催升了大带宽需求。现网E/GPON技术标准发布比较早，无法持续支撑接入网扩容提速的要求，因此经过研究，发布了10G E/GPON技术标准，在原网络基础上升级。作为网络提升速度最快、最经济的技术，基于10G PON的FTTH技术将作为现网改造及新建的最佳解决方案，成为接入网部分理想的覆盖形式[1]。

1 10G PON 技术

从目前的技术上来划分，10G PON同样可以分为EPON和GPON两种。这两种技术分别是IEEE和ITUT在不同时间的研究成果。截至目前，相关技术的标准已经正式发布。

10G EPON是以IEEE 802.3av作为标准技术，兼容性好，扩大了802.3ah标准中关于1G EPON的上下行带宽，达到10G速率。继承了EPON技术的特点，对物理参数的规定过程中，基于网络升级的角度，使EPON系统与10G EPON系统共处于同一个ODN光纤分配网络中，减少了对于原有ODN网络结构的改变，实现了平滑向上升级，最大限度节省了运营商的改进成本。

自2004年起，由ITU-T SG15 Q2开始同步研究和分析GPON向下一代PON演进的可能性。以“低成本，高容量，广覆盖，全业务，高互通”为目标，推进了下一代PON技术标准的研究和制定。制定PON标准，共经历两个阶段，常说的10G PON 是指第一个阶段，又被称为XG PON，它又区分为非对称性的系统（上下行效率分别为2.5 G和10 G）及对称性系统（上下行速率均为10 G）；第二阶段，则是完全新建ODN的NGA2。备受关注的波分复用-无源光纤网络（WDM-PON）技术属于第二阶段范畴。10G PON产业链应用目前已经比较成熟，支持规模商用，其与FTTHODN网络结合，必将成为未来运营商满足公众及商务客户的主要覆盖手段。

表1 技术指标

2 10G E/GPON 在带宽上的改进

相比E/GPON在带宽上有十分显著的提高，非对称10G GPON 的上下形带宽比例为1∶4；而非对称10G EPON上下行带宽比例为1∶8。10G EPON非对称形式是10G GPON非对称上行带宽的一半，而10G EPON的最大有效带宽比10G GPON低了10%左右。技术指标如表1。

3 应用方案

从应用上来看，10G PON 在网络中可以分为新建系统或由E/GPON系统向10G E/GPON升级改造。由于这两种技术是由不同的机构制定的，标准规范不同，所以升级路线只能从EPON升级到10G EPON，或者由GPON升级到10G GPON。

EPON升级10G EPON：为了实现与EPON的兼容，10G EPON没有使用原系统1 490 nm下行波长，并避开模拟视频1 550 nm和OTDR测试1 600～1 650 nm波长，IEEE 802.3av标准选择1 577 nm作为10 Gbit/s下行波长。因此，在下行方向信号为WDM方式。而上行方向，1 Gbit/s信号波长是1 310 nm，IEEE 802.3av标准规定10 Gbit/s信号波长是1 270 nm，二者有重叠，因此只能采用双速率TDMA方式。10G EPON OLT可以同时发现10G/10G、10G/1G和1G/1G三种ONU，可以共存。当由EPON向10G EPON升级时，原有ODN网络结构无须调整，只需要OLT增加10G EPON的板卡就可以完成[2]。因此，原系统所带业务可直接并入新的10G EPON网络，替换OLT PON板端口即可实现。

GPON升级10G GPON：由于GPON和10G PON的上下行中心波长分别为1 310/1 490 nm和1 270/1 577 nm，频谱完全独立。因此如果要实现GPON和10G GPON的共存，从基本原理上说，必须通过合波的方式来进行。在ODN利旧的前提下，有两种方式可实现：第一，在局端新增合波器，将两种波长在同一ODN网络上同时进行传输，用户侧按需替换升级；第二，直接使用10G PON Combol板来实现，即将GPON、10G PON光模块以及合波器三合一，集合成一个Combol光模块。虽然使用一根光纤链路，但内部实际对应两个物理通道。以相同PON口密度作为前提，10G PON Combol方案相较于外置合波器的方案，可以节省约60%以上的机房空间，可以降低25%的设备部署成本，可以帮助客户有效降低CAPEX和OPEX，从而更好地保证10G PON网络的平滑升级。

4 设计方案

设计过程需遵循的原则是：满足建设方要求的前提下，提出投资低、施工简单、安全性高、便于维护及扩容升级的设计方案。规划思路：首先需了解用户的带宽需求，以此为准确定FTTH布线分光比，勘察整理设计图纸进而确定分光方式、分光位置及端口配置比例。根据分光器及FTTH的终端分布来计算用户段、配线段光缆芯数，根据一级分光器的配制数量确定PON口的需求数量[3]。

现网基于GPON的FTTH普遍应用二级分光，总分光比基本为1∶64；10G PON下FTTH，分光比可为1∶128或者更高。随着分光比的加大，基于维护与扩容的双重考虑，分光器到PON口的光纤不宜小于两芯。ODN建设中，应综合楼层户型的分布条件，一级分光器通常放置在小区内光交等配线光缆相对集中的位置；二级分光器通常放置在楼宇的单元内，皮线光缆的布线距离应尽量做到上下均衡，将二级分光器安装在中间楼层，覆盖本层及上下楼层。

由于OLT的覆盖半径最佳距离是2～5 km，最远距离是8～10 km，因此OLT不宜过度下沉。通常建设在运营商的综合机房中。此类机房具有良好的供电、传输、监控设施，可以最大限度保障设备在网运行的安全性。

5 小结

经过基于10G PON的FTTH工程建设施工完成之后，能够为用户提供高速的上网业务，实现接入网的千兆覆盖，使用户充分享受高带宽带来的便利，打破了原EPON/GPON模式下的带宽瓶颈，为基于X GPON的FTTH建设下一步大规模发展提供经验。

[1]韩峰. 基于10GPON技术的FTTH工程设计与应用[D]. 杭州：浙江工业大学，2017.

[2]段银仙. 基于GPON技术的FTTH接入网方案设计与工程应用[D]. 昆明：云南大学，2016.

[3]余翔. 基于GPON技术的接入网方案设计与应用[D]. 北京：北京邮电大学，2012.

Design of 10G PON Technology Matching FTTH Access Network

Cao Zheng

Hebei Telecom Design Consulting Co., Ltd., Hebei Shijiazhuang 050021

With the development of China’s communication technology, people’s demand for high-speed broadband has gradually increased. GPON-based FTTH technology is the best choice for operators because of its low operating cost, strong anti-interference ability and strong adaptability. However, with the increase of high-bandwidth services, IPTV, online games, and the Internet of Things have increased bandwidth requirements. More and more users have access to hundreds of megabits or even gigabits of traffic, and the original E/GPON technology has been affected. The impact of bandwidth factors has been unable to meet the high-efficiency needs of users. Based on this, the next generation PON technology has been studied. Explain the 10G PON concept and technical points, compare the 10G E/GPON bandwidth, and analyze the 10G PON application plan, hoping to help the relevant staff.

10G PON technology; matching; FTTH; access network; design

TN915.6

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