GPON光纤接入网络的发展趋势

作 者：华为技术有限公司 霍洪涛

    光进铜退已经成为接入网发展的必然趋势，GPON技术在接入物理速率、带宽效率和光分离比率、全业务承载能力以及安全性方面都具有明显优势，从而成为光接入时代的优选技术，本文将结合当前业界发展情况与大家共同探讨GPON光纤接入网络的发展趋势。

    “大容量、少局所”成为 光接入时代的建设潮流

    接入网对固网运营商来说是最重要的资产，一般占运营商设备投资的60～70%，运营成本上，接入网也占了绝大多数的费用。目前的固网运营商主要以铜线接入为主，由于DSL技术接入距离的限制，每个接入点的接入用户数是很有限的，这就导致一个城市里固定接入网站点数非常多，导致维护和支撑费用的大幅上升。

    而光纤接入比传统的双绞线的传输距离要长很多，比如基于PON的光纤接入网络传输距离可以达到20km，通过提高光发射功率或者延伸技术，距离可以达到60km，所以传统交换机时代的“大容量、少居所”的建网思路在光接入网的时代又回来了，但光接入TCO点覆盖的范围更广，容量更大，需要的站点数更少，甚至可以减少站点数量的80％。所以，针对目前接入传送网存在的多局点的问题，精减节点成为运营商未来优化网络、节省网络投资和维护费用的重要举措。

    进一步建设“扁平化的融合 光接入网络”

    传统的网络架构、住宅用户和中小企业以及基站的接入都是垂直的网络，每个网络都是独立的，称之为烟囱式的网络。

    图1  基于GPON技术的全新光接入网络架构

    而全新的基于GPON技术的光接入网络，其大容量、长距离、全业务支持能力使我们现在可以从全网角度考虑，优化和改进原先的建设模式，使原来烟囱式的网络变为扁平的一体化网络，一个网络可以满足住宅、企业和移动基站的全业务接入，使3个网络变成1个网络，同时接入层和汇聚层网络融合使网络扁平化，网络从3层变成了2层，减少了设备种类和数量，提高网络可靠性，并极大地减少了机房建设，从而革命性地降低网络的TCO（如图1所示）。

    大容量、少局所对超高带宽、超大分光比提出要求

    前面阐述了光接入网络是一个大容量、少局所、融合的全业务接入网络，这就要求OLT设备具有基本特质就是要容量非常大，覆盖更多的用户。以人口比较密集的城市为例，每平方公里大概是1000用户。即使1个OLT只覆盖到5km，那么也需要支持2.5万用户，因此在人口密度比较高的城市，OLT必须每单板支持8路PON口甚至16路PON口（通常为16个槽位），这样每路GPON下行有2.3G的有效带宽。

    再来看看在FTTH场景下的网络建设为什么需要超大分光比。在FTTH网络建设中，ODN网络占总网络投资的50～70％。在人口密集的城市，规划一个OLT机房需要覆盖几万甚至10万FTTH用户，需要从机房向小区铺设大量的光纤，此时PON分光比将直接影响ODN网络的投资规模。OLT支持1:64的分光比将比1:32的分光比所需要的ODN网络投资低近30％。在OLT容量不断提升的前提下，从降低网络建设成本考虑，下一代PON技术必然要提供1:128甚至1:256的更大分支能力。

    区分服务实现全业务接入

    当前宽带接入主要靠接入费，宽带应用的收入还非常少。随着宽带用户逐渐饱和及竞争的驱动，带宽对客户的吸引力越来越小。将接入网络做成业务感知，对住宅用户支持区分业务等级的分级收费服务，用带宽吸引客户，用高QoS留住客户，对于企业用户和移动基站接入，网络设备支持H-QoS以及严格网络级和设备级的安全特性，为企业用户提供带宽保证和网络安全保证。这些都是FTTx网络发展的必然趋势。

    宽带接入的发展趋势包括新的接入技术，还需要新的网关设备配合，这个很重要。因为只有家庭网关才能把多种不同的互不相干的技术，融合和控制在一个设备上，实现网络和设备的融合。

    网络建设需综合考虑 未来技术演进

    接入网络还需要考虑从现实的GPON到未来的10GGPON的演进。当前关于GPON的后续发展由FSAN研究，分为NG-PON1和NG-PON2两个阶段（如图2所示）。

    图2  NG-PON2系统

    NG-PON1在兼容现有ODN的基础上，通过扩展GPON标准过渡到NG-PON，并有下行10Gbit/s、上行2.5Gbit/s不对称的XG-PON1和上下行对称10Gbit/s的XG-PON2两个主要备选架构；NG-PON2则不受现有的GPON标准和光分配网络限制，是全新光网络的长期的演进方案，WDM-PON就属于NG-PON2范畴。

    就当前业界进展来看，2.5Gbit/s上行成为一个经济可行的方案，目前业界领先厂商已有原型机发布；上行对称10Gbit/s架构由于技术和成本的限制（如10Gbit/s突发模式接收机），规模商用还需要较长时间的发展；WDM-PON方案必须实现终端无色化（即终端在任一个MUX/DEMUX端口上都能正常工作，无需配置，自动适应波长的变化），这样才能满足低仓储、低运维、即插即用的低成本运营要求，而这一点短期内还看不到改善的可能性。

    综合来看，GPON技术具备了高带宽、远距离、高分支比和全业务接入的综合优势，能够充分发挥光纤接入网络的优势，是当前光纤接入网络的优选技术。短期来看，下行10Gbit/s上行2.5Gbit/s的10GGPON有可能是最先实现的NG-PON技术，而10Gbit/s对称带宽的NG-PON技术和WDM-PON还有更多的问题需要克服。

    在光接入网络大容量、少局所的发展趋势下，网络层次将进一步简化，网络成本优化，接入网有可能发展成为新一代的业务控制点。采用10G平台将是一个基本需求，而更高处理能力、更高分支比的平台则更能体现综合成本优势，也将是光接入技术发展的趋势。