10/40/100 Gbit/s PON技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用展望

張成良，王慶，余景文，萬芬

（1. 中國電信股份有限公司北京研究院，北京 102209；2. 湖北郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，湖北 武漢 430024）

10/40/100 Gbit/s PON技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用展望

張成良1，王慶2，余景文1，萬芬2

（1. 中國電信股份有限公司北京研究院，北京 102209；2. 湖北郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，湖北 武漢 430024）

當(dāng)前，EPON/GPON向更高速率的升級(jí)演進(jìn)已成為光接入領(lǐng)域頗受關(guān)注的議題?；诖?，對XG(S)-PON、TWDM PON、WDM PON、100 Gbit/s EPON的現(xiàn)狀與面臨的問題進(jìn)行了分析，并對各種技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與前景進(jìn)行了展望。

XG(S)-PON；TWDM PON；WDM PON；100 Gbit/s EPON

1 引言

眾所周知，提高單波長的承載速率和挖掘單根光纖的可用帶寬是光傳輸領(lǐng)域研發(fā)與創(chuàng)新不變的主題，同樣地，在光接入領(lǐng)域這一規(guī)律同樣適用。經(jīng)過近幾年國內(nèi)三大運(yùn)營商基于EPON/GPON技術(shù)大力建設(shè) FTTH，中國已有上億家庭享受到了光纖到戶帶來的20～100 MHz接入帶寬的極速上網(wǎng)體驗(yàn)。但在政府“提速降費(fèi)”的要求及運(yùn)營商自身推出“千兆入戶”“4K高清視頻”等超高速業(yè)務(wù)需求的驅(qū)動(dòng)下，EPON/GPON向更高速率的升級(jí)演進(jìn)已成為當(dāng)下光接入領(lǐng)域頗受關(guān)注的議題。

IEEE在EPON之后制定了10 Gbit/s EPON標(biāo)準(zhǔn)，且已發(fā)布多年，2013年成立了IEEE 802.3ca工作組，標(biāo)志著IEEE已開始關(guān)注100 Gbit/s EPON標(biāo)準(zhǔn)的制定；FSAN/ITU-T在GPON之后制定了10 Gbit/s PON（對稱、非對稱）標(biāo)準(zhǔn)，較10 Gbit/s EPON晚幾年發(fā)布，隨后馬上啟動(dòng)了 40 Gbit/s PON標(biāo)準(zhǔn)的制定，2016年標(biāo)準(zhǔn)已定稿，因其通過4個(gè)波長、每波長10 Gbit/s GPON的方式實(shí)現(xiàn)40 Gbit/s GPON，故稱為TWDM PON，40 Gbit/sPON在FSAN的標(biāo)準(zhǔn)體系中被稱為NG-PON2（最初10 Gbit/s GPON被定義為NG-PON，不過這個(gè)名字在業(yè)界很少使用），NG-PON2除定義了TWDM PON之外，還以附錄形式定義了一種波分復(fù)用的可選機(jī)制，使得在TWDM PON系統(tǒng)中能以點(diǎn)到點(diǎn)波分的方式為有特殊需求的客戶提供專屬的高速連接，目前定義的單波長速率最高為10 Gbit/s，這一可選方式在業(yè)界被認(rèn)為是WDM PON的實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)。因此，PON技術(shù)的演進(jìn)需關(guān)注 10 Gbit/s EPON、10 Gbit/s GPON、TWDM PON、WDM PON、100 Gbit/s EPON的技術(shù)進(jìn)展與產(chǎn)業(yè)鏈面臨的問題。其中，10 Gbit/s EPON已經(jīng)在現(xiàn)網(wǎng)規(guī)模部署，不是本文討論的重點(diǎn)。本文將對10 Gbit/s GPON、TWDM PON、WDM PON的應(yīng)用前景與面臨挑戰(zhàn)進(jìn)行分析闡述，同時(shí)對100 Gbit/s EPON標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)展做簡單介紹。

2 10 Gbit/s GPON技術(shù)進(jìn)展及應(yīng)用情況

在標(biāo)準(zhǔn)上，10 Gbit/s GPON細(xì)分為兩種配置：上下行對稱10 Gbit/s的XG(S)-PON與上行1.25 Gbit/s、下行10 Gbit/s的XG-PON。受芯片與光模塊成熟度限制，目前只有XG-PON可提供商用設(shè)備。在前期多次實(shí)驗(yàn)室測試的基礎(chǔ)上，2016年中國電信開展了XG-PON的現(xiàn)場試驗(yàn)，主要驗(yàn)證了高速上網(wǎng)業(yè)務(wù)承載、設(shè)備性能和功能、網(wǎng)管配置、WDM1r對ODN的影響等，包括以下內(nèi)容。

· XG-PON用于新建FTTH場景。

· XG-PON（外置WDM1r）用于FTTH升級(jí)場景：GPON與XG-PON共存，OLT新增XG-PON板卡，GPON ONU按需更換為XG-PON ONU。

· XG-PON用于FTTB升級(jí)場景：選擇已有GPON FTTB 網(wǎng)絡(luò)，局端更換為XG-PON板卡，MDU上聯(lián)板更換為XG-PON板卡。試點(diǎn)表明，非對稱的XG-PON技術(shù)與設(shè)備已滿足現(xiàn)網(wǎng)規(guī)模部署的要求，預(yù)計(jì)2017年底中國電信將完成數(shù)十萬端口的 XG-PON建設(shè)規(guī)模。XG-PON的成熟商用得益于互通性和與GPON兼容性兩個(gè)關(guān)鍵問題的解決。

2.1 10 Gbit/s GPON互通性測試進(jìn)展

為推動(dòng)XG(S)-PON的成熟商用，F(xiàn)SAN曾組織了多次XG-PON的互通性測試，但是由于全球各運(yùn)營商的部署計(jì)劃尚不明確，廠商參與積極性不高，進(jìn)展始終比較緩慢。但中國電信較早地意識(shí)到了XG(S)-PON對網(wǎng)絡(luò)升級(jí)演進(jìn)的重要性，并且認(rèn)為需通過推動(dòng)異廠商互通促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈的成熟，分別在2012年、2013年、2015年、2016年組織了共計(jì)4次互通性測試。在最近一次的2016年6—8月的測試中，共有華為、中興、烽火和諾基亞4個(gè)廠商參與，解決了前期遺留的若干問題，同時(shí)進(jìn)行了互通場景下的多業(yè)務(wù)承載和長期穩(wěn)定性測試，為現(xiàn)網(wǎng)規(guī)模部署開展了大量準(zhǔn)備工作。

互通測試主要包括以下幾部分。

· 基本傳輸匯聚層互通性測試：包括ONU發(fā)現(xiàn)和激活，OAM管理操作，DD40差異接入操作，帶寬分配，對不同ONU的相鄰分配，嵌入式OAM操作（PON-ID設(shè)置、斷電報(bào)警（dying gasp）識(shí)別、PLOAM隊(duì)列狀態(tài)識(shí)別、動(dòng)態(tài)帶寬報(bào)告），PLOAM通道運(yùn)行（多PLOAM消息共幀、突發(fā)配置版本更改、ONU停用和序列號(hào)失效操作），Alloc-ID分配及De-allocation刪除，前向糾錯(cuò)（FEC）。

· ONU二層功能操作：基于LOID的認(rèn)證，

ONU的VLAN功能測試，ONU的QoS功能測試，ONU上行業(yè)務(wù)流分類、標(biāo)記和調(diào)度功能測試，ONU上/下行端口限速功能測試，ONU的多播功能測試，IGMP snooping功能測試，ONU跨VLAN多播功能復(fù)制測試，強(qiáng)行剝除ONU下行VLAN多播功能測試，多播容量（group capacity）測試?！?OMCI互通性測試：狀態(tài)告警上報(bào)、重啟，

能力集查詢，配置模型測試，OMCI的通道建立互通性測試，OLT對 ONU能力集查詢測試，ONU的狀態(tài)告警上報(bào)功能測試，重啟 ONU功能測試，ONU支持的TCONT的類型和數(shù)量的互通性測試，MDU SNMP的配置測試，MIB reset和MIB upload過程中邏輯標(biāo)識(shí)認(rèn)證測試，ONU環(huán)路檢測功能測試，ONU的遠(yuǎn)程重啟功能測試，N:MP配置模型驗(yàn)證測試，基于VEIP 1:MP配置模型測試。· 單播和多播業(yè)務(wù)混合組網(wǎng)測試。· 系統(tǒng)以太網(wǎng)業(yè)務(wù)RFC2544測試。

盡管測試中還存在一些小問題留待后續(xù)進(jìn)一步解決完善，但是與前3次相比，XG-PON的異廠商互通性有了明顯的進(jìn)步，幾個(gè)主要廠商的設(shè)備已經(jīng)實(shí)現(xiàn)互通?？傮w來講，XG-PON產(chǎn)業(yè)鏈漸趨成熟，具備了小規(guī)模商用的條件。

2.2 10 Gbit/s GPON與GPON兼容性進(jìn)展

10 Gbit/s GPON由ITU-T G.987系列標(biāo)準(zhǔn)定義，標(biāo)準(zhǔn)定義之初考慮了與GPON系統(tǒng)的共存。G.987標(biāo)準(zhǔn)為10 Gbit/s GPON定義的頻譜規(guī)劃如圖1所示，其中，10 Gbit/s GPON上行頻譜范圍為1 260～1 280 nm、下行頻譜范圍為1 575～1 580 nm，上述頻段被稱為基礎(chǔ)波段，其他系統(tǒng)的頻譜范圍為增強(qiáng)波段，GPON系統(tǒng)的上下行頻譜正好處于1 310 nm窗口與1 550 nm窗口的增強(qiáng)波段內(nèi)，分別為1 290～1 320nm和1 480～1 500 nm。因此，從頻譜規(guī)劃可知，10 Gbit/s GPON與GPON的兼容共存是通過波分復(fù)用的方式實(shí)現(xiàn)的。

圖2是G.987定義的GPON與10 Gbit/s GPON共存方式。其中，WDM1r器件完成的功能是將GPON、10 Gbit/s GPON兩個(gè)系統(tǒng)的信號(hào)進(jìn)行合分波，這一器件的引入在技術(shù)上較易實(shí)現(xiàn)，但在實(shí)際部署實(shí)施時(shí)會(huì)對ODN帶來較大的調(diào)整割接工作量，是GPON網(wǎng)絡(luò)存量較大的運(yùn)營商所不愿意看到的。為此，中國電信開展了內(nèi)置WDM1r器件技術(shù)方案的研究，在業(yè)界被稱為雙模光模塊技術(shù)，該方案將GPON MAC、10 Gbit/s GPON MAC、WDM1r器件集成在一個(gè)業(yè)務(wù)板卡甚至一個(gè)模塊內(nèi)實(shí)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)升級(jí)改造時(shí)，運(yùn)營商只需對設(shè)備板卡進(jìn)行升級(jí)，而不用對ODN進(jìn)行任何改造，具有易規(guī)模實(shí)施的特點(diǎn)。目前該技術(shù)已經(jīng)通過了實(shí)驗(yàn)室測試，測試結(jié)果表明，GPON/XG-PON雙模光模塊方案較為成熟，穩(wěn)定性較好，光路指標(biāo)及業(yè)務(wù)性能均滿足現(xiàn)網(wǎng)部署要求，可用于現(xiàn)網(wǎng)GPON的升級(jí)場景。

圖1 10 Gbit/s GPON的頻譜規(guī)劃

目前雙模光模塊技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)寫入了 CCSA相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，主要包括以下兩點(diǎn)。

· class D1級(jí)別的光指標(biāo)要求，對應(yīng) GPON

class B1、XG-PON classN1a。

· class D2級(jí)別的光指標(biāo)要求，對應(yīng) GPON

class C++、XG-PON classN2a。

可以說，無論采用外置 WDM1r器件，還是采用雙模光模塊方案，10 Gbit/s GPON與GPON的兼容性都已解決，可支持現(xiàn)網(wǎng)規(guī)模部署。

圖2 G.987定義的GPON與10 Gbit/s GPON共存方式

3 TWDM PON技術(shù)進(jìn)展與面臨的問題

3.1 TWDM PON技術(shù)架構(gòu)

TWDM PON由ITU-T G.989系列標(biāo)準(zhǔn)定義，因突發(fā)模式的光模塊在10 Gbit/s以上成本高昂，且技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度太大，故標(biāo)準(zhǔn)定義的實(shí)現(xiàn)40 Gbit/s速率的方式是采用4個(gè)波長進(jìn)行粗波分復(fù)用，每波長工作在 XG(S)-PON模式下，一個(gè)典型的TWDM PON系統(tǒng)架構(gòu)如圖3所示。

圖3 典型的TWDM PON系統(tǒng)架構(gòu)

3.2 TWDM PON面臨的問題

從技術(shù)架構(gòu)可知，TWDM PON重用了XG(S)-PON的技術(shù)方案，在設(shè)備研發(fā)上只需增加粗波分復(fù)用及遠(yuǎn)端光模塊的無色可調(diào)機(jī)制即可，可以說相對于 XG(S)-PON增加的實(shí)現(xiàn)難度并不大。但因?yàn)閄G-PON剛剛成熟，XG(S)-PON遲遲沒有商用芯片與光模塊支持，何時(shí)可成熟商用尚不可預(yù)測，因此，設(shè)備商何時(shí)能推出可商用的TWDM PON設(shè)備仍需等待，目前個(gè)別廠商推出的基于自研芯片或FPGA版本的TWDM PON板卡多數(shù)處于技術(shù)驗(yàn)證與演示階段，距離以商用芯片、商用光模塊、可異廠商互通為標(biāo)志的成熟階段尚有較大的差距。

出現(xiàn)上述問題的原因在于絕大多數(shù)國際主流運(yùn)營商都對TWDM-PON持觀望態(tài)度，不能給出明確的應(yīng)用時(shí)間表，導(dǎo)致主流設(shè)備廠商和光模塊廠商投入有限。這一現(xiàn)象與10 Gbit/s EPON、10 Gbit/s GPON標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布初期極其相似。回顧當(dāng)初EPON/GPON迅速成熟商用的發(fā)展過程可知，只有在業(yè)界出現(xiàn)幾百萬甚至上千萬級(jí)別的市場需求才能促進(jìn)設(shè)備的成熟商用。而目前國內(nèi)運(yùn)營商采用的是比較穩(wěn)妥的逐步試驗(yàn)推廣 XG-PON、XG(S)-PON的發(fā)展戰(zhàn)略，在一定程度上更加讓人看不到TWDM PON應(yīng)用的明朗前景。

不過，值得注意的是Verizon在TWDM PON應(yīng)用上表現(xiàn)了積極的態(tài)度。2016年，Verizon與合作廠商在實(shí)驗(yàn)室測試TWDM PON，關(guān)注系統(tǒng)波長調(diào)諧能力、同平臺(tái)承載家庭和政企業(yè)務(wù)、互通性等，并宣稱計(jì)劃在2017年實(shí)現(xiàn)TWDM PON的政企場景商用部署。Verizon接入技術(shù)總經(jīng)理Vincent O’Byrne在 2017年接受采訪時(shí)表示，NG-PON2可以在一根光纖上支持4個(gè)波長，每個(gè)波長均可以承載10 Gbit/s上下行對稱速率，極大地增加了帶寬；另外，采用TWDM的波長綁定技術(shù)，可以將多個(gè)波長綁定提供給1個(gè)用戶使用，最大可以將所有的 40 Gbit/s提供給 1個(gè)用戶。Vincent O’Byrne也提到，2020年北美家庭接入速率有望達(dá)到10 Gbit/s，屆時(shí)必然需要下一代的PON接入技術(shù)來保證帶寬。Verizon跳過 XG-PON選擇TWDM PON的戰(zhàn)略，有可能會(huì)一定程度上加快該技術(shù)的商用與規(guī)模部署。

3.3 Google光纖的TWDM PON技術(shù)實(shí)現(xiàn)

Google光纖(Google Fiber)作為寬帶接入領(lǐng)域的新進(jìn)入運(yùn)營商，在技術(shù)創(chuàng)新上有很大的動(dòng)力，同時(shí)為快速部署新技術(shù)，其對ITU-T等標(biāo)準(zhǔn)組織的依賴程度比傳統(tǒng)運(yùn)營商要小，在這種背景下，Google光纖推出了基于私有技術(shù)的TWDM PON，并已現(xiàn)網(wǎng)部署，其項(xiàng)目名稱為go long。go long系統(tǒng)由12波、每波2.5 GB（GPON）構(gòu)成，總系統(tǒng)容量為30 GB。因其利用了現(xiàn)已成熟的GPON技術(shù)，且通過 AWG+分光器的ODN架構(gòu)，用戶終端不需要成本較高的可調(diào)光接收機(jī)，因此實(shí)現(xiàn)難度與整體成本比 ITU-T G.989定義的 TWDM要低，且支持每波長向10 Gbit/s速率的平滑演進(jìn)。這一創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)雖然不是經(jīng)過國際標(biāo)準(zhǔn)化推廣的技術(shù)，但其思路是非常值得借鑒的。

4 WDM PON技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用

4.1 WDM PON技術(shù)方案

在G.989.2的附錄中，針對波長選擇型WDM PON的技術(shù)實(shí)現(xiàn)和相關(guān)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了規(guī)范，具體內(nèi)容介紹如下。

· 波長選擇型WDM-PON系統(tǒng)架構(gòu)。

· 波長選擇型WDM-PON PMD層要求：4個(gè)等級(jí)的線路速率、FEC碼、線路碼型、2個(gè)波段的工作波長以及相關(guān)參數(shù)。

· 波長選擇型WDM-PON系統(tǒng)OLT和ONU

的發(fā)射激光器相關(guān)內(nèi)容。

WDM PON為每個(gè)最終用戶（可以是商業(yè)用戶、基站、家庭客戶等）提供了一個(gè)波長級(jí)的接入通道，在帶寬能力上無疑比TDM方式有了較大的提升及無限的想象空間。在討論WDM PON的技術(shù)特性時(shí)，業(yè)界公認(rèn)的一點(diǎn)是ONU的無色化是實(shí)現(xiàn)WDM PON規(guī)模應(yīng)用、最終走進(jìn)家庭寬帶用戶的關(guān)鍵。無色化是指雖然每個(gè)ONU的工作波長不同，但在ONU發(fā)布到用戶手中時(shí)是不需要每個(gè)ONU預(yù)先配置不同波長的，工作波長的分配與選擇完全由系統(tǒng)上電后OLT自動(dòng)化地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的配置，就好像ONU是無波長特性的，即“無色”。無色的概念既是WDM PON最重要的應(yīng)用特性之一，也是技術(shù)方案上最大的難點(diǎn)，業(yè)界在近些年進(jìn)行了各種實(shí)現(xiàn)方案的探索。

表1列出了5種經(jīng)過嘗試的實(shí)現(xiàn)無色光模塊的技術(shù)方案。5種實(shí)現(xiàn)方案中，外部注入方案的要點(diǎn)是通過在 OLT的種子光源注入實(shí)現(xiàn)無色光模塊，ONU采用RSOA或FP-LD；在實(shí)際部署時(shí)由于需要種子光源，整體實(shí)現(xiàn)成本較高，由于受到光鏈路反射影響嚴(yán)重，傳輸距離受限在20 km以內(nèi)。波長重用方案的要點(diǎn)是ONU采用RSOA激光器，上下行采用不同的調(diào)制格式（IRZ/RZ）；此方案由于不同方向的調(diào)整格式不同，并且上行方向需要重用下行數(shù)據(jù)光作為種子光導(dǎo)致復(fù)雜性增加；此方案的優(yōu)點(diǎn)是無需額外的種子光源，缺點(diǎn)是上行發(fā)射功率受限，光功率預(yù)算較小?？烧{(diào)型方案的要點(diǎn)是ONU采用可調(diào)激光器，可以靈活地調(diào)整上下行的波長；由于可調(diào)激光器內(nèi)需要控制波長的電路，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，同時(shí)可調(diào)激光器的成本也比較高，需要采用新型的無制冷器和波長鎖定器的激光器；此方案的優(yōu)點(diǎn)也比較明顯，功率預(yù)算高并且可以支持很高的帶寬（10 Gbit/s以上）。超密集方案的要點(diǎn)是相干PON技術(shù)、ONU可調(diào)激光器作為上行發(fā)射和下行接收本振；由于上下行采用相干接收技術(shù)，光功率預(yù)算大，具有更高的靈敏度，從而支持更大的分光比（1:1 000）和更遠(yuǎn)的傳輸距離（100 km），但是成本過高、技術(shù)尚不成熟導(dǎo)致近幾年來并無突破性進(jìn)展，此方案適合作為未來NG PON3的可選技術(shù)。自注入方案屬于波長路由型 WDM PON，采用自注入鎖定RSOA方案，無需種子光源，采用法拉第旋轉(zhuǎn)反射鏡，可以控制注入種子光偏振，結(jié)構(gòu)簡單，成本很低，但是目前只能支持2.5 Gbit/s以下的速率。

在這些WDM PON的技術(shù)方案中，業(yè)界普遍認(rèn)為比較可行的是可調(diào)型和自注入兩種，主要原因是這兩種方案性能好，實(shí)際部署上也比較可行。早期在2.5 Gbit/s速率以下時(shí)，自注入獲得更多青睞，主要由于其成本較低、實(shí)現(xiàn)簡單。但是隨著近期WDM PON的主要應(yīng)用場景定位為無線前傳，并且CPRI的速率逐漸升高到10 Gbit/s級(jí)別，目前5G的前傳帶寬需求也基本確定為25/50 Gbit/s，自注入技術(shù)方案只能被放棄，可調(diào)型方案成為唯一有可能實(shí)現(xiàn)25/50 Gbit/s速率的無色光模塊技術(shù)方案。

表1 WDM-PON各種實(shí)現(xiàn)方案比較

無色光模塊中的低成本可調(diào)激光器也是TWDM PON、WDM PON和Q6 G.Metro的核心器件。最近兩年，10 Gbit/s級(jí)別的無色光模塊漸漸成熟，主要采用QSFP28和SFP28封裝，但目前成本仍然較高，未來在降低成本的同時(shí)將向25 Gbit/s速率繼續(xù)發(fā)展，借助于100 Gbit/s DWDM客戶側(cè)光模塊（4×25 Gbit/s）的成熟產(chǎn)業(yè)鏈，25 Gbit/s速率從激光器和調(diào)制器等器件角度來講，有望較快成熟。

4.2 WDM PON應(yīng)用進(jìn)展

可以說，在光接入領(lǐng)域，WDM PON是目前最為前沿、距離落地部署最遙遠(yuǎn)的技術(shù)。因?yàn)槠?016年才基本完成多種技術(shù)方案的歸一化（可調(diào)激光器成為主流），所以2016年有關(guān)WDM PON的標(biāo)準(zhǔn)才有實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展；產(chǎn)業(yè)鏈的進(jìn)展也比較緩慢，目前廠商可提供的WDM PON樣機(jī)在傳輸性能上都不能支持單波長10 Gbit/s。但因?yàn)閃DM PON可應(yīng)用于4G、5G網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)前傳場景，在這方面的研究與試驗(yàn)還是有一定的進(jìn)展。

中國電信在2015年完成了WDM PON在商用環(huán)境中承載LTE前傳的試驗(yàn)，采用了2.5 Gbit/s速率的無色光模塊，驗(yàn)證了WDM PON用于前傳的可行性。圖4展示了試驗(yàn)環(huán)境，將WDM-PON設(shè)備直接部署在無線 BBU和 RRU設(shè)備之間，WDM PON的OLT和ONU之間通過無色光模塊連接，可以自動(dòng)適配任何支持的波長，OLT與BBU以及ONU與RRU之間通過白光光模塊通信。試驗(yàn)測試了前傳的物理性能，包括抖動(dòng)、頻偏、時(shí)延，并對業(yè)務(wù)承載能力進(jìn)行了驗(yàn)證，包括無線終端實(shí)時(shí)觀看高清視頻（包括上網(wǎng)卡與手機(jī)）與 FTP大文件上傳/下載等。測試結(jié)果表明，采用WDM PON的LTE前傳性能完全等同于采用光纖直驅(qū)的性能。

此外，中國電信在安徽試點(diǎn)了無源彩光前傳方案，韓國運(yùn)營商規(guī)模部署了各種點(diǎn)到點(diǎn) WDM方案承載LTE和LTE-Advanced前傳，有源和無源WDM均有應(yīng)用，法國電信也在實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證了CPRI速率壓縮后采用WDM-PON承載前傳。

總體來講，LTE時(shí)代運(yùn)營商對于各種點(diǎn)到點(diǎn)WDM前傳技術(shù)（包括WDM PON）進(jìn)行了大量的試驗(yàn)甚至部署，在前傳帶寬、傳輸時(shí)延要求更高的5G時(shí)代，WDM PON在某些光纖資源緊張的場景下將是一種比較可行的技術(shù)選擇，但因 eCPRI最新發(fā)布的版本顯示25 Gbit/s將是5G前傳的主要接口帶寬，在標(biāo)準(zhǔn)支持、光模塊與設(shè)備研發(fā)方面，還需進(jìn)一步推進(jìn)才能促進(jìn)其商用化進(jìn)程。

圖4 WDM PON承載商用LTE前傳試驗(yàn)拓?fù)?/p>

5 100 Gbit/s EPON標(biāo)準(zhǔn)化介紹

NG-EPON于2013年7月在IEEE 802全會(huì)提出了立項(xiàng)討論，得到了多數(shù)廠商的響應(yīng)，并由此建立了興趣組討論NG-EPON的需求以及可能的技術(shù)方案。正式立項(xiàng)為IEEE 802.3ca（包含25/50/100 Gbit/s EPON）標(biāo)準(zhǔn)后，預(yù)計(jì)2017年底前發(fā)布第一版草案，2019年上半年發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)正式版本。標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際研發(fā)進(jìn)度目前落后當(dāng)初的預(yù)期，主要由于物理層和協(xié)議層影響因素多，關(guān)鍵技術(shù)的決策緩慢，主要包括以下兩點(diǎn)。

· 物理層指標(biāo)：通道波長、功率預(yù)算、發(fā)射

功率、接收靈敏度等指標(biāo)相互影響。

· 協(xié)議層機(jī)制：MPRS、MPCP（CH、OLT、

ONU）機(jī)制的調(diào)整復(fù)雜。

為了提高國內(nèi)運(yùn)營商和廠商在IEEE 100 Gbit/s EPON標(biāo)準(zhǔn)制定中的話語權(quán)，體現(xiàn)國內(nèi)未來可能的應(yīng)用需求，由中國電信牽頭，召集國內(nèi)主要設(shè)備和光模塊廠商于 2016年 4月成立 100 Gbit/s EPON討論組，討論關(guān)鍵技術(shù)，明確技術(shù)建議，并共同推動(dòng)IEEE會(huì)議上的討論和決策。目前已經(jīng)取得的工作成果如下。

· 明確國內(nèi)未來可能的應(yīng)用場景中，100 Gbit/s

EPON系統(tǒng)的技術(shù)需求。

· 共同推動(dòng)100 Gbit/s EPON中“1+3”波長

組合，在IEEE全會(huì)上決策通過。

· 研究討論波長規(guī)劃，對方案 A（上下行所

有波長通道都在O波段）進(jìn)行修改。

· 討論并明確10 Gbit/s EPON上行波長收窄

方案。

6 結(jié)束語

綜上所述，1 Gbit/s速率PON的演進(jìn)路徑并不是唯一的，10 Gbit/s GPON與TWDM PON都有可能是運(yùn)營商下一步的選擇，甚至在5G前傳場景下有可能直接部署WDM PON?？梢哉f，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)提供了豐富完善的可選項(xiàng)，芯片、光模塊、設(shè)備商、運(yùn)營商也分別進(jìn)行了有益的技術(shù)探索與積累，當(dāng)前各種技術(shù)進(jìn)展緩慢的原因還在于需求不明朗，國內(nèi)運(yùn)營商雖然在進(jìn)行10 Gbit/s PON的部署，但總體來說目前國內(nèi)外還是處在 EPON/GPON的時(shí)代，在市場沒有實(shí)質(zhì)性需求的現(xiàn)階段，10/40/100 Gbit/s的PON技術(shù)都是應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的方向。

[1] ITU-T G.987.1. 10-Gigabit-capable passive optical networks(XG-PON): general requirements[S]. 2010.

[2] ITU-T G.987.2. 10-Gigabit-capable passive optical networks(XG-PON): physical media dependent (PMD) layer specification[S]. 2016.

[3] ITU-T G.989.2. 40-Gigabit-capable passive optical networks(NG PON2): physical media dependent (PMD) layer specification[S]. 2014.

Development and forecast of 10/40/100 Gbit/s PON technology

ZHANG Chengliang1, WANG Qing2, YU Jingwen1, WAN Fen2
1. Beijing Research Institute of China Telecom Co., Ltd., Beijing 102209, China 2. China Comservie Hubei PTPD Co., Ltd., Wuhan 430024, China

Currently, the evolution of EPON/GPON to higher bitrate technology has become a hot topic in optical access field. Based on this, the current situation and problems of XG(S)-PON, TWDM PON, WDM PON and 100 Gbit/s EPON were analyzed, then some forecast of above technologies was given.

XG(S)-PON, TWDM PON, WDM PON, 100 Gbit/s EPON

TN929.1

A

10.11959/j.issn.1000?0801.2017300

2017?10?10；

2017?11?10

張成良（1970?），男，中國電信股份有限公司北京研究院副院長、教授級(jí)高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)楣饨尤爰肮鈧鬏敿夹g(shù)。

王慶（1969?），男，湖北郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司總工程師、教授級(jí)高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)楣饨尤爰肮鈧鬏敿夹g(shù)。

余景文（1973?），男，中國電信股份有限公司北京研究院高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)楣饨尤爰肮鈧鬏敿夹g(shù)。

萬芬（1978?），女，湖北郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)楣饨尤爰肮鈧鬏敿夹g(shù)。