10G GPON引领下一代接入网

文/Frank Effenberger、罗远秋

GPON崛起

　　目前，全球主流运营商都把“光进铜退”作为重要的发展战略，中国的运营商也逐渐将投资重心转向光纤接入网，积极建设以宽带为特征的下一代网络。如何构建一个能提供多业务、大带宽、QoS保证的接入网？在各种光接入技术中，欧洲的Telecom Italia、北美的Verizon和中东的Etisalat等主流运营商都选择部署GPON。GPON缘何得到众多运营商的青睐？

　　GPON具备低成本和高带宽接入能力。通过共享的主干光纤和免维护的光分配网络，GPON能为运营商降低CAPEX和OPEX。GPON下行采用时分复用（TDM）技术，上行采用时分多址（TDMA）技术，可以提供2.5Gbps的下行速率和1.25Gbps的上行速率；同时，GPON能支持长达20公里的传输距离和1：64的分支比。

　　从业务接入的角度看，GPON不仅高效，而且具备数据、语音和视频等多业务接入能力。它采用GPON封装方法（GEM）来封装以太网、ATM和TDM的用户流量。其中，对以太网帧的封装使GPON能支持IP业务。GPON吸引运营商的另一个优点是，GPON不需要额外的IP层封装，GEM就能实现传统TDM业务、语音业务与GPON的连接。另外，GPON通过结合broadcast video overlay和IPTV来提供视频业务。基于上述优点，GPON在网络接入市场具有良好的应用前景。

下一代接入网

　　统计数据表明，宽带接入需求每年正以约1.3倍的速度增长。目前，高清晰电视（HDTV）每个通道占用约10Mbps带宽，成为宽带接入网流量增长的主推手。将来，新业务应用会不断涌现，如家庭视频共享、在线网络游戏、远程互动教学、远程医疗、网络存储、以及三维电视等，这些将进一步推动带宽需求增长。

　　新兴多媒体业务的发展对用户带宽提出了新要求，现有的GPON技术有可能成为发展的瓶颈。不少运营商开始考虑，怎么样的系统才能满足下一代接入网的要求？

　　与现有的GPON相比，下一代接入网应具备更快、更多、更广的特点。更快指其下行链路至少达到10Gbps，而上行链路则取决于具体的应用和成本要求；更多指其支持的用户端设备（ONU/ONT）数量需远高于GPON支持的32个或64个；更广指其物理传输距离应远大于20公里。此外，为了降低成本和节省时间，必须重用现有的光分配网络。因为在GPON的建设中，运营商耗费了大量的投资部署室外光纤，而这些投资必须在约30年内摊销。因此，向后兼容也是GPON向下一代接入网平滑过渡的主要问题之一。

标准铺路

　　ITU-T G.984系列标准对GPON作出了全面的定义，包括总体特性和基本架构（G.984.1）、物理媒质相关子层（G.984.2）、传输汇聚层（G.984.3）和管理控制接口（G.984.4）。G.984.5和G.984.6还分别定义了增强带宽和距离扩展。此外，OMCI Implementation Study Group（OISG）正在对OMCI模型进行最后的完善。

FSAN与NGA

多业务接入网工作组（FSAN）的成员来自世界各国的运营商和设备制造商，负责开发宽带接入网解决方案和推动各种技术提案成为标准。FSAN从2001年开始研究GPON，并逐步制定了ITU-T G.984系列标准。目前，ITU-T已经颁布了GPON的主体标准，GPON产品也开始商用部署。

FSAN下属的下一代接入（NGA）小组负责研究继GPON后的光纤接入系统，并着眼于下一代无源光网络（NGPON）的标准化工作。NGA小组将NGPON演变划分两个阶段：NGPON1和NGPON2。NGPON1是个中期的演进方案，即在兼容现有ODN的基础上，通过扩展GPON标准过渡到NGPON。NGPON2则是基于全新光网络的长期的演进方案，其目标是提供一个独立的下一代光网络接入方案，该方案不再受制于现有的GPON标准和光分配网络。

备受关注的WDM-PON技术属于NGPON2范畴；它通过在一根光纤中使用多个波长实现接入网的扩容。WDM-PON的真正商用还要突破一系列的关键技术要点，包括突发模式粗波分复用、无色ONU收发器、可调谐WDM、DWDM集成和低成本WDM光源等。

XGPON1与XGPON2

XGPON1和XGPON2是NGPON1的两个主要备选架构。XGPON1是下行10Gbps上行2.5Gbps的非对称系统；XGPON2是上下行10Gbps的对称系统。由于在目前的PON标准发展中，不对称系统XGPON1极可能追随ITU定义的GTC层发展，所以也称为10G GPON。对称系统XGPON2则会向IEEE 802.3av工作组制定的10G EPON标准靠拢。2008年6月，在ITU-T Study Group 15的组织下，IEEE和ITU举行联席会议，展开了下一代接入网标准的广泛讨论。这将有助于实现双方平衡，推动新标准的制定。

华为一直积极参与各种PON标准会议和PON互通性测试。华为在FSAN、ITU和IEEE会议上贡献了大量高价值的提案；此外，华为专家还担任了包括GPON主题标准的Editor、FSAN NGA白皮书部分章节的Editor和OISG主席等职务，与各方一道促进光接入网技术的发展。