部署10G PON技術已成業界共識，PON融合任重道遠
7/25/2017,在“寬帶中國”、“提速降費”等政策的積極推動下，寬帶網絡作為經濟社會發展基礎平臺的作用日益突出；互聯網視頻應用快速普及，4K/8K高清、家庭云、視頻通話等高帶寬業務也在不斷發展。為應對激烈的市場競爭，運營商已普遍提供百兆（如100M、200M、500M）業務，并在部分發達地區開通千兆業務作為方向引領。目前1G-EPON及GPON已在中國大規模部署。政策推動、競爭驅動、需求拉動，促使寬帶接入網開始邁向百兆、千兆，為滿足用戶需求，接入技術需要向基于10G速率PON技術的新一代平臺升級，10G速率PON技術主要包括10G-EPON、XG-PON、XGS-PON。
10G-EPON技術逐漸成熟
10G-EPON標準為IEEE802.3av（后并入IEEE802.3），包括10G/10G對稱和10G/1G非對稱兩個模式。目前10G-EPON技術和設備已經非常成熟，中國電信早在2011年就成功實現10G-EPON的芯片級和系統級互通。10G-EPON設備已在FTTB場景規模部署，并開始了FTTH場景的部署。由于對稱和非對稱PON口成本差距不大，為減少板卡種類，OLT側原則上僅部署對稱10G-EPON口。由于OLT的10G-EPON口可兼容三種類型的ONU，包括10G/10G對稱、10G/1G非對稱的10G-EPON ONU以及1G/1G EPON ONU，因此，ONU可根據用戶需求靈活部署。
近期，中國電信重點推動了10G/1G EPON上行波長范圍收窄。按照IEEE802.3標準規定，10G/1G EPON的上行波長范圍為1260nm～1360nm。此規定的初衷是為了與1G-EPON的上行波長范圍保持一致，但帶來的最大問題是占用了O波段100nm的寶貴資源。中國電信提出將此波長范圍收窄至1260nm～1280nm（如圖1所示），即與10G/10G EPON的上行波長范圍保持一致。在10G/1G EPON的FTTH ONU尚未規模部署的情況下進行上行波長收窄，可將O波段更多的波長資源用于未來的PON技術，對于保持PON網絡的可持續發展具有重要意義。
圖1 10G/1G EPON上行波長范圍收窄示意圖
XG-PON技術進展及共存方案
XG-PON標準為ITU-T G.987系列，為下行10Gbit/s、上行2.5Gbit/s的非對稱模式。目前XG-PON技術和設備已經成熟，特別是中國電信經過近兩年的測試于2016年成功實現XG-PON的實驗室互通，并在現場試驗中得到驗證。近期，XG-PON將在FTTH場景部署。
XG-PON的部署需重點解決GPON與XG-PON共存問題。由于GPON與XG-PON的下行、上行波長范圍均不同，二者以波分方式共存。共存方案主要有兩種：第一種是采用WDM1r（如圖2所示），這是ITU-T標準中描述的方式；第二種是采用GPON/XG-PON雙模PON口（光模塊）共存，這是由中國電信提出的創新性方案（如圖3所示）。中國電信創新性方案的提出主要是為了解決引入WDMr1帶來約1.5dB的插入損耗，導致鏈路預算緊張或不足的問題，同時工程實施也更為簡便。總體上看，這兩種方案在是否對ODN引入插損、升級時工程施工難度、設備開發難度、是否能夠利用原有資源等方面各有特點（兩種共存方案對比見表1所示），都會有應用場景。目前，兩種共存方式，特別是基于GPON/XG-PON雙模PON口的設備得到了實驗室和現場試驗的驗證。
圖2 GPON與XG-PON采用WDM1r共存
圖3 GPON與XG-PON通過雙模PON口（光模塊）共存
表1 GPON與XG-PON共存方式的對比
雙模PON口通常實現兩種鏈路預算等級，一種是GPON Class B+與XG-PON Class N1集成，另一種是GPON Class C+與XG-PON Class N2a集成。由于GPON、XG-PON的標準規定的鏈路預算值略有差異（GPON Class B+是28dB，XG-PON Class N1是29dB；GPON Class C+是32dB，XG-PON Class N2a是31dB），二者集成時需要形成統一的鏈路預算值。考慮到雙模PON口需兼容現網已部署的GPON ONU，因此應按照GPON鏈路預算值進行統一（示意圖如圖4所示）。中國電信提出了用于雙模PON口Class D1（28dB）、Class D2（32dB）兩個鏈路預算等級，并在ITU-T標準的基礎上略作調整，形成了光接口參數的具體指標。另外，需要說明的是，雙模PON口的指標只涉及OLT側，ONU光接口指標沒有變化。
圖4 雙模PON口鏈路預算等級示意圖
XGS-PON技術進展及部署策略
XGS-PON是ITU-T近期規范的10Gbit/s對稱速率的PON技術，其標準G.9807.1于2016年6月發布。XGS-PON的部署模式主要有兩種。第一種（如圖5所示）是OLT側直接部署XGS-PON，這種模式可以細分為GPON與XGS-PON以WDM1r方式共存、以及采用GPON/XG-PON/XGS-PON三模PON口支持共存兩種情況。由于OLT XGS-PON口能夠兼容XG-PON和XGS-PON ONU（當采用Basic wavelength set時，OLT支持10G、2.5G雙速率接收），這種模式下OLT側不需再部署XG-PON口。第二種（如圖6所示）是OLT側以XG-PON為主，滿足住宅用戶等主要需求；XGS-PON面向有高上行帶寬需求的特殊場景（如企業用戶等），按需部署，不考慮與GPON共存。
考慮到網絡情況不同、部署時間不同等因素，不同運營商部署XGS-PON可能采取不同的策略。由于XGS-PON的ITU-T標準發布時間不長，設備成熟度、互通性尚未充分驗證；同時，近期OLT側XGS-PON口與XG-PON口的成本差距仍不可忽略，而且從需求角度來看，主要是住宅用戶的非對稱帶寬需求，因此，近期XGS-PON的部署以模式二為宜。
（a）GPON與XGS-PON以WDM1r方式共存
（b）采用GPON/XG-PON/XGS-PON三模PON口支持共存
圖5 XGS-PON的部署模式一
（a）GPON與XG-PON以WDM1r方式共存
（b）GPON與XG-PON以GPON/XG-PON雙模PON口方式共存
圖6 XGS-PON的部署模式二
PON融合成為未來重要方向
對于PON技術未來的演進，ITU-T已制定NG-PON2（G.989系列）標準，IEEE 802.3ca任務組正在制定100G-EPON（含25G、50G、100G三種速率），但“PON融合”是更值得關注的方向。長期以來，ITU-T與IEEE分別制定PON標準，兩大體系各自演進，但滿足的需求基本相同，這在設備開發上造成了很大的浪費，也增加了網絡部署的復雜度。PON融合將為運營商、設備廠商、芯片及器件廠商等產業鏈中的各個環節帶來實實在在的好處，自從2016年11月在Broadband Forum開始討論以來，作為原則和方向，在產業界得到越來越多的共識。但是，真正實現PON融合，卻是一個長期而復雜的過程。目前這方面的基本共識是，各標準組織的研究范圍、運行機制等很難改變，PON融合主要應通過標準組織成員自下而上的努力來實現。
為推動PON融合，下一步需要在非技術、技術兩方面開展工作。非技術因素更為重要，因為導致目前存在兩大PON標準體系的不完全是技術因素。需要探索在不同標準組織之間形成有效協同的具體機制，采取多種形式逐步凝聚共識，消除對PON融合相關的擔憂，推動相關標準組織在新制定標準時都要有利于PON融合。在技術方面，需要ITU-T與IEEE之間逐步匯聚下一代PON的部署時點、速率、鏈路預算、與原有系統共存等方面的共同需求；同時，重點分析評估單波長與多波長、每波長速率、固定或可調波長等關鍵問題，選擇融合PON最合適的技術方向。
由于中國已成為全球最大的PON市場，中國的運營商、廠商應當在推動PON融合的過程中發揮更大的作用。在2017年7月中旬舉行的IEEE 802.3ca會議中，基于中國運營商、廠商的聯合提案及大力推動，在25G、50G及100G EPON考慮PON融合已得到廣泛支持，標準的時間進度已面向PON融合的目標進行了調整，50G及100G EPON的實現方式開始重新論證，PON融合又向前邁出了堅實的一步。
作者：
中國電信集團公司技術部 王波
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