10G EPON技术综述

作者：Steve Gorshe - PMC-Sierra CTO 部门的首席工程师

 
1.       引言
 
作为提供宽带及其它接入服务的未来基础架构，无源光网络 (PON) 已日益普及。新兴的 IEEE 802.3av 10G EPON [1] 标准是一种最新、速度最快的时分多址 (TDMA) PON 协议。随着超过 100 Mbit/s 容量的 IEEE 802.11n 无线和有线网络的家庭部署成本之不断降低，家庭网络的带宽需求同时相对提高，成为推动现有技术向 10G EPON 标准发展的一大动力。此外，客户对数字视频点播的需求有望进一步提高，而这也将成为推动 10G EPON 技术发展的另一个推动力量。尽管当前的 PON 系统能够满足上述某些需求，但随着高清视频的推广，用户必然需要更快速的 PON技术。
 
本文首先将简短回顾一下 TDMA PON 协议的概念，随后将介绍 10G EPON 协议及其与目前正在部署的 EPON 协议的区别。
 
2.       PON 介绍
 
如图 1 所示，PON 系统在光纤线路终端 (OLT) 使用单光纤收发器，通过无源光纤信号分配器构建的树形／总线网络为不同用户提供服务。10G EPON 协议使用 TDMA，在此机制下，OLT 不仅将广播下行数据，同时还将与所有光网络单元 (ONU) 实现信息同步。ONU 可根据数据包地址信息识别下行数据。在上行方向上，OLT 将为每个 ONU 分配（或授予）传输数据的时间周期。
 
OLT 上行传输时间的分配包括一个监控时间，以确保不同 ONU 的传输不会在 OLT 接收机上发生重叠。OLT 可根据它与 ONU 之间的往返时延大幅地缩短监控时间。
 
3.       基于以太网的 IEEE 802.3av 10Gbit/s PON (10G EPON)
10G EPON 构建于 EPON 标准基础之上并加以发展，使 EPON 与 10G EPON 系统能够通过粗波分复用 (CWDM) 以及时分多路复用 (TDM) 技术相结合，在同一 PON 上实现共存。上述二者都可通过 VoIP 技术进行语音通信，并通过电路仿真业务 (CES) 传输其它的 TDM 客户端信号。
3.1.       10G EPON 物理层
10G EPON 下行 MAC 的传输速率为 10 Gbit/s。上行传输支持 1 Gbit/s 与 10 Gbit/s 这两种传输速率。所有 10Gbit/s 信号均采用 64B/66B 模块线路代码，从而实现了 10.3125 Gbit/s 的线路速率。1 Gbit/s 上行采用相同的 8B/10B 模块线路代码作为 EPON，因而实现了 1.25 Gbit/s 的线路速率。
 
如图 1 所示，我们通过 CWDM 在同一 PON 光纤上实现下行和上行数据传输的分离。由于每个 OLT 端口均有多个 ONU，因此我们选择的波长频段需允许在 ONU使用低成本的激光。
 
10G EPON 针对 1 Gbit/s 上行运行采用与 EPON 一样的波长，因此 OLT 能针对所有的 1 Gbit/s 信号使用相同的接收器。由于 10 Gbit/s 与 1 Gbit/s 上行传输的波长频带相互重叠，因此上行带宽需要在使用 1 Gbit/s 与 10 Gbit/s 上行传输的 ONU 之间实现时间共享。通过动态带宽分配 (DBA) 算法将上行带宽在 EPON 和 10G EPON 之间进行分配。双速率运作是指 OLT 能从在同一 PON 上采用 1 Gbit/s 与 10 Gbit/s 速率的 ONU 上接收上行信号。
 
由于 10G EPON 也能在 EPON 所采用的同一 PON 光纤分配网络上运作，因此我们能获得如下优势：
使客户能采用最低成本的 ONU 实现所需业务。
可通过升级 OLT，然后根据需要对 ONU 进行升级，从而使网络从 EPON升级至 10G EPON 过渡。
现有网络和服务在网络升级过程中仍能继续工作。
 
图 1 显示了 OLT 支持 EPON ONU、10Gbit/s 下行与 1Gbit/s 上行 ONU 以及 10Gbit/s 上行与下行 ONU 的混合组合。我们将在以下章节进一步讨论支持 EPON 和 10G EPON ONU 共存的 ONU及其它协议扩展。
 
与 EPON 一样，可将 1550 至 1560 nm的波长频带保留以用于下行视频传输。
 
 
图1   EPON 与 10G EPON ONU 共享同一 PON 的示意图