下一代光接入技術(shù)10G EPON

張彬彬 汪朝輝 逯淑麗

（洛陽聯(lián)通公司，河南 洛陽 471000）

電信運(yùn)營商的整合變革之后， 三大電信運(yùn)營商均可經(jīng)營以話音為主的固定業(yè)務(wù)和移動(dòng)業(yè)務(wù)的全業(yè)務(wù)運(yùn)營商。 但這只是全業(yè)務(wù)運(yùn)營的第一步。 隨著三網(wǎng)融合的進(jìn)一步深化，能夠滿足人們未來需求的全業(yè)務(wù)，是涵蓋電信、互聯(lián)網(wǎng)、多媒體、商務(wù)、娛樂等多種應(yīng)用領(lǐng)域的全業(yè)務(wù)。 如何滿足用戶對(duì)高帶寬接入的需求，成為電信運(yùn)營商需要面對(duì)的難題之一。 具有高帶寬、大分光比以及和EPON 平滑兼容的10G EPON 技術(shù)，為運(yùn)營商解決快速靈活和低成本的寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，滿足用戶20M 以上帶寬接入需求等問題提供了一個(gè)較為合適的選擇。

1 10G EPON 技術(shù)產(chǎn)生背景

EPON/GPON 技術(shù)作為“光進(jìn)銅退”的主要接入技術(shù)之一，因其技術(shù)簡(jiǎn)單、速率高、可擴(kuò)展性好、組播實(shí)現(xiàn)方便，和外線部分相對(duì)簡(jiǎn)單、不需要電源、不需要維護(hù)室外機(jī)柜等優(yōu)點(diǎn)，在接入層的建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用。 而光纖，這一具有大容量、高速率、受電磁干擾影響小等優(yōu)點(diǎn)的通信介質(zhì)，隨著EPON/GPON 技術(shù)的應(yīng)用，逐漸接近或者進(jìn)入到用戶的家中。 光纖入戶之后，未來潛力幾乎可以無限大。

雖然EPON/GPON 技術(shù)已經(jīng)提供用戶10M～20M 的接入帶寬，但是隨著IPTV、雙向視頻以及在線游戲等越來越多大流量寬帶業(yè)務(wù)的開展與普及，用戶對(duì)帶寬的需求將快速增加，據(jù)預(yù)測(cè)， 未來每用戶的帶寬需求將達(dá)到50～100Mbps。 而無論是EPON 還是GPON， 現(xiàn)有的PON 口的GE 帶寬都會(huì)很快出現(xiàn)新的瓶頸。 因此用戶對(duì)接入帶寬的增加，需要下一代的PON 網(wǎng)絡(luò)提供更高的接入帶寬。

另一方面，“光進(jìn)銅退”之后，由于大量采用FTTB 模式進(jìn)行規(guī)劃建設(shè)，一個(gè)扁平化、無源的光網(wǎng)絡(luò)雛形已經(jīng)形成。 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商可以利用正在建造的接入網(wǎng)而不必構(gòu)建新的網(wǎng)絡(luò)，也要求新技術(shù)能夠在已經(jīng)形成的光接入網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上運(yùn)作，能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的平滑過渡。 因此，下一代PON 技術(shù)已經(jīng)成為業(yè)界的研究熱點(diǎn)。

10G EPON 技術(shù)因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)進(jìn)展迅速， 產(chǎn)業(yè)鏈成熟速度快，兼容性好等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為下一代PON 技術(shù)的主流，為光網(wǎng)絡(luò)的可持續(xù)發(fā)展和演進(jìn)奠定了基礎(chǔ)，成為寬帶接入技術(shù)的最好選擇之一。

2 10G EPON 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

10G EPON 的 標(biāo) 準(zhǔn) 為IEEE 802.3av，10G EPON 的 標(biāo) 準(zhǔn) 制定從2006 年開始，2009 年9 月11 日獲得正式批準(zhǔn)。IEEE 工作組開發(fā)802.3av 標(biāo)準(zhǔn)最重要的要求就是與現(xiàn)有EPON 網(wǎng)絡(luò)的兼容和平滑升級(jí)，并與以太網(wǎng)速率10 倍增長的步長相匹配。 因此進(jìn)行了多方面的實(shí)現(xiàn)：

（1）10G EPON 支持對(duì)稱和非對(duì)稱模式。 對(duì)稱模式時(shí)，上行和下行速率均可達(dá)到10Gb/s。 非對(duì)稱模式時(shí)，上行速率1Gb/s，下行速率10Gb/s。 充分滿足不同用戶的需求。

（2）10G EPON 絕大部分繼承了EPON 的標(biāo)準(zhǔn)。 在業(yè)務(wù)互通、管理與控制方面，與EPON 兼容。 上行采用雙速率突發(fā)模式接受技術(shù)，下行采用雙波長波分，使得10G EPON 與現(xiàn)有EPON的ONU 在同一ODN 下實(shí)現(xiàn)了良好的共存。 如圖1。

圖1 10G EPON 與1G EPON 共存兼容與波長分配示意圖

（3）10G EPON 采用64B/66B 線路編碼，效率高達(dá)97%；更高的鏈路光功率預(yù)算 （29dB）；FEC 功能采用RS （255，223）編碼，可以使光功率預(yù)算相對(duì)于FEC 增加5～6dB。

3 10G EPON 技術(shù)特點(diǎn)

10G EPON 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的主要特點(diǎn)在于充分利用10GE 和EPON 等成熟技術(shù)， 實(shí)現(xiàn)更高的傳輸速率和更豐富的物理層規(guī)格，并與EPON 技術(shù)兼容。

3.1 更高的傳輸速率

測(cè)試結(jié)果表明：10G EPON 非對(duì)稱模式下下行吞吐量可以達(dá)到8.3Gbit/s 以上（FEC 開銷約為13%），對(duì)稱模式的上行吞吐量也超過8Gbit/s。 波長分配如圖2。

圖2 10G EPON 波長分配圖

3.2 豐富的物理層規(guī)格

10G EPON 分別定義了10GBASE-PR 和10/1GBASE-PBX的物理層要求，并規(guī)定了3 類共6 種物理層規(guī)格，以滿足不同的鏈路損耗要求。功率預(yù)算如下表所示，10G EPON 的功率預(yù)算可以支持傳輸距離20KM 和1:32 分光比。

10G EPON 的功率預(yù)算表

3.3 對(duì)10GE 和EPON 的繼承

10GE 技術(shù)已經(jīng)非常成熟， 因此10G EPON 充分利用了10GE 接口的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)有基礎(chǔ) （比如采用10GE 的物理層編碼和以太網(wǎng)的幀格式），從而降低了實(shí)現(xiàn)難度和成本。 為了降低10Gbit/s 突發(fā)光模塊的實(shí)現(xiàn)難度，對(duì)稱速率的上行方向保持了與EPON 相同的指標(biāo)要求，并把自動(dòng)功率調(diào)整的穩(wěn)定時(shí)間提高到800ns，顯著降低了光模塊實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性和成本。

3.4 與現(xiàn)有EPON 的兼容和共存

10G EPON 是EPON 的平滑升級(jí)，10G EPON 不但能夠與EPON 完全共用ODN 系統(tǒng)，10G EPON 的OLT 還能直接與EPON 的ONU 互通。 如果采用WDM 方式， 還可以實(shí)現(xiàn)10G EPON 的OLT 與GPON ONU 的兼容。

4 10G EPON 的運(yùn)維方案

由于10G EPON 對(duì)EPON 的兼容性和繼承性， 因此隨著EPON 運(yùn)維方案在設(shè)備開通和管理、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)安全、業(yè)務(wù)發(fā)放和服務(wù)保障等方面的日趨成熟，10G EPON 的運(yùn)維方案與其一脈相承。

4.1 10G EPON 與EPON 有相似的業(yè)務(wù)模型

在設(shè)備類型、 應(yīng)用場(chǎng)景以及業(yè)務(wù)標(biāo)識(shí)映射等方面，10G EPON 與EPON 相似， 而且更容易學(xué)習(xí)和接受。 針對(duì)不同的ONU 設(shè)備， 電信市場(chǎng)定義了不同的設(shè)備類型， 如MTU、MDU、SBU、HGU、SFU 等，應(yīng)用于不同的業(yè)務(wù)場(chǎng)景。 10G EPON 只對(duì)各類型的接口定義稍作修改， 用戶模型和業(yè)務(wù)模型則仍沿用EPON 的模型。

4.2 10G EPON 與EPON 有相似的業(yè)務(wù)參數(shù)

10G EPON 和EPON 的配置、性能、告警參數(shù)來源于同一規(guī)范，10G EPON 僅增補(bǔ)相關(guān)參數(shù)。 在帶寬規(guī)劃參數(shù)方面，10G EPON 定義的固定帶寬、保證帶寬和盡力而為帶寬，與EPON 完全一致；10G EPON 只需通過簡(jiǎn)單配置， 修改精度和范圍，就可以完全沿用EPON 的故障診斷參數(shù)。因此，10G EPON 基本可以沿用EPON 的配置、性能和告警。

4.3 10G EPON 與EPON 有一致的管理機(jī)制

在管理模式上，10G EPON 沿用并增加了EPON 的擴(kuò)展OAM 定義， 具有多種管理模式， 包括擴(kuò)展OAM、 擴(kuò)展OAM+SNMP 和擴(kuò)展OAM+TR069 三種方式。 而且10G EPON 完全使用了EPON 北向接口參數(shù)，接口無需重新開發(fā)，業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)無需修改，運(yùn)維流程無需變更。

5 10G EPON 的產(chǎn)業(yè)鏈

目前對(duì)10G EPON 投入研究的硬件廠商主要有光模塊廠商、芯片廠商和設(shè)備制造商。 10G EPON 的光模塊在2008 年上半年就可以供貨，現(xiàn)已能夠批量提供對(duì)稱和非對(duì)稱的光模塊產(chǎn)品。 在芯片方面，PMC-Sierra 公司在2008 年7 月率先在業(yè)界進(jìn)行了10G EPON 演示， 至今已有多家芯片廠家投入了10G EPON 芯片的研發(fā)。設(shè)備方面，多家主流設(shè)備制造廠商均發(fā)布了10G EPON 產(chǎn)品，并已實(shí)現(xiàn)10G EPON 系列產(chǎn)品的ASIC 化和批量生產(chǎn)。

2010 年以來， 國內(nèi)三大運(yùn)營商先后開始了10G EPON 的規(guī)模部署，超過40 萬線的應(yīng)用規(guī)模涵蓋了校園寬帶網(wǎng)、政企高端客戶高寬帶接入、城域網(wǎng)寬帶網(wǎng)絡(luò)的提速改造等多種應(yīng)用場(chǎng)景。 洛陽聯(lián)通在某高校的寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中使用了10G EPON 技術(shù)，成功滿足了校園網(wǎng)密集型高帶寬對(duì)接入網(wǎng)絡(luò)的需求。

6 結(jié)束語

綜上所述，10G EPON 標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展迅速，兼容性好，產(chǎn)業(yè)鏈成熟速度快。 在帶寬上與現(xiàn)有的寬帶接入技術(shù)相比有很大優(yōu)勢(shì)，并且可以繼承EPON 大規(guī)模部署的成熟經(jīng)驗(yàn)， 在不改變目前ODN 網(wǎng)絡(luò)的情況下，與EPON 共存并實(shí)現(xiàn)平滑升級(jí)過渡。 因此10G EPON 是適合于未來寬帶接入的理想技術(shù)。

[1]IEEE 802.3av：Physical Layer Specifications and Management Parameters for 10 Gb/s Passive Optical Networks

[2]http://www.cww.net.cn/techClass4