部署10G PON技術已成業界共識,PON融合任重道遠

光纖在線編輯部  2017-07-25 12:16:20  文章來源:綜合整理  版權所有,未經許可嚴禁轉載.

導讀:

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
關鍵字: 10G PON 中國電信 GPON
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