IEEE/FSAN专家：NG-PON发展，共存是王道

目前，传统的铜线接入网络正在向基于光纤的PON接入网络演进，这一演进正在全球范围如火如荼地进行；然而，光纤部署无一例外地涉及到大量的投资，同时对运营商的未来竞争力而言是个长期的"赌注"；因此，光纤接入系统的前后兼容性显得尤为重要。业界普遍认为，当前部署的光纤基础网络一定要面向未来、融合未来几代的光纤技术，这一点至关重要。这也表明，包含传统单模光纤和无源光分离器在内的PON系统将成为我们未来长期的工作内容。

现行的GPON和EPON系统使用同一个波长方案，即上行1310nm、下行1490nm、视频叠加1555nm。在最近发布的NG-PON1系统（包括10G GPON和10G EPON，以下简称10G PON）标准中，上、下行波长分别选用1270nm和1577nm波长，究其原因，这两个波长能够轻松地实现WDM共存方案；在此方案中，无源光分离器能够复用现有和新建系统，ONU的闭塞滤波器能够有效的防止干扰；与此同时，也考虑了一些非线性光效应（主要是拉曼串扰），对于NG-PON系统而言，这些光效应影响是可控的。

10G PON系统已经具备了试用条件，我们也看到了10G PON系统越来越高水平的技术尝试。然而，需求疲软、投资过高、容量有限等因素限制了当前阶段10G PON技术规模化应用，大部份运营商希望尽可能减少设备更新换代，因此对10G PON技术在现有PON网络投资保护方面给与关注，但对10G PON规模部署缺乏热情。同时，伴随技术发展，NG-PON2标准化工作也已开始，技术的选择方向是当前标准探讨的第一步，与现有PON网络的共存，仍是最为重要的需求。

10G PON技术, 是否生不逢时?

作为一种带宽传输系统，PON的部署与应用受带宽需求的驱动。从目前以及未来的家庭用户带宽使用趋势来看，现有的PON系统（GPON及EPON）还将有较大的发展空间。当前宽带用户的平均带宽使用大都低于2Mbps，假设用户媒体流带宽需求倍增达到100M（这也是目前的发展趋势），在FTTH应用场景下，现有PON系统在未来10年内仍然能够满足用户需求。

当然，在新技术的增量成本不高的前提下，新网络架构中一般倾向于部署最新的技术，即使该技术不会马上投入使用。然而，相比GPON/EPON， 10G PON的设备成本在相当长的时间内仍会居高不下。根据目前最为激进的降价预测，即使通过批量生产的刺激，10G PON的光模块器件成本也只能降到当前GPON/EPON光模块成本的2～3倍。在宽带市场竞争日趋激励的情况下，这种过度投资技术的方式很难得到运营商的认可。有鉴于此，全球最大的FTTH EPON运营商日本电信电话株式会社（NTT）决定不在他们的网络部署10G EPON。在FTTH应用前景暗淡的情况下，10G PON的最后一块用武之地或许是大型商用、移动回传网、以及大型多用户居住单元（MDU）。这种情况下，过高的光模块成本可被更多用户摊销，同时，高价值的应用场景也能够更好的消化建网成本。然而，这种应用方式会大大影响10G PON光模块的用量——前面的价格趋势是基于FTTH海量发货来做的预测，要求10G PON光模块的发货达到GPON/EPON的水平——如果10G PON主要用于MDU建网，其光模块用量将减少至少10倍以上，这样，10G PON的光模块成本将会更高（至少是当前GPON/EPON光模块成本的5倍以上）。

使用10G PON来建设FTTB还存在其他问题：表面上，采用10G PON可以提升FTTB网络的带宽能力，然而，考虑到实装率及实际的网络流量并发模型，基于当前PON技术建设的FTTB网络可以很好地支持到20Mbps/用户的带宽能力，如果要进一步提升用户带宽，单纯升级上行口至10G PON并不能解决全部的问题――主流MDU用户侧接口为ADSL2+，在实际部署中，20Mbps已经到达其技术能力的极限，若要进一步提升速率，还需将ADSL2+升级为VDSL2（用户终端也需要更换），同时，可能需要进一步缩短铜线的长度，已部署的ODN也因而需要调整。相比之下，在这种高带宽需求的场景中，从带宽能力及建设成本来看，直接建设GPON FTTH会比这种10G PON MDU建设模式更有优势。总之，10G PON的前景仍不明朗，由于成本较高，目前似乎没有强大的驱动促使其进一步发展。该技术在一些缝隙市场得到应用，然而其部署规模尚不足以大大消减部署成本。在这种情况下，直接部署GPON、跨越10G PON、等待下一代设备（40G或100G PON）的到来，可能成为一部分运营商的选择。相比10G PON, 40G或100G PON网络有更远的传送距离、更高分光比、及更高的带宽灵活性。当前的GPON和EPON部署项目可以继续进行，因为新的网络将支持与已有GPON和EPON网络的共存。

NG-PON2标准化，共存是王道

10G PON支持后向兼容，带宽达10G, 这一点从一开始就很明确。相比10G PON，NG-PON2系统技术选择性更大、更复杂，我们可以看到有三种选择方案，很可能发展成三条完全不同的技术线路。

第一种方案是具有后向兼容能力的TDMA PON堆叠方案，这种方案发展的初衷是解决"NG-PON2网络如何兼容目前已经广泛部署的PON及可能部署的10G PON网络";

第二种方案是具有很大挑战性的高性能PON方案，也就是说"如果基础技术的难题能够被解决，NG-PON2的技术路线可能会是什么 ？"

第三种方案是ODN重组方案。也就是回答"如果我们改变了现有的ODN结构，会有什么样的结果？"

这些问题的答案仁者见仁、智者见智，而每一个答案都可能会有自己的一席之地。

华为尤为感兴趣的是第一套方案，即采用波分复用的方式堆叠多套TDMA PON系统。我们相信，大多数运营商也比较青睐此方案，因为相比于没有兼容能力的大规模升级，这套方案凭借其强大的后向兼容能力能够大幅度地节约成本。即使是没有任何前期部署的运营商，也会倾向于此套方案，因为他们可以借鉴已经部署GPON/EPON网络运营商的成功经验，并分享产业链成熟后的规模效益。从容量角度看，TDMA PON堆叠有可以提供40G到100G的聚合带宽来服务64到128个用户，即每个用户能获取梦寐以求的接近1G的高带宽。此外，这个带宽带来局域网般的体验，而且进一步下移了统计增益。相对于目前热议的纯WDM-PON，其带宽优势显而易见。

TDMA PON堆叠方案能够实现与现有系统共存吗？针对先行采用10G技术的运营商，它能够及时到位吗？答案是肯定的。关于共存，目前已有两套可行方案：如果需要支持视频叠加业务，可以通过优化XG-PON波段来实现更加精细化的波长颗粒、支撑更多通道，这需要将千兆比特PON系统直接升级到PON堆叠系统，这种大跨度的升级是可能的；如果不需要支持视频叠加业务，可以利用C波段提供所需的多种通道。理论上，在部署PON堆叠系统前可以事先部署XG-PON，但是鉴于C波段能够提供更优越的性能，孰好孰坏不言而喻。

PON堆叠系统能够及时到位吗？这取决于堆叠系统中的关键技术，即可调接收机和可调发射机技术。目前来看，可调接收机技术不是问题，因为这个技术很常用，仅需要实现商用即可。所以，未来2-3年内，我们相信可调接收机能够实现商用。不得不承认，可调发射机是个难题，需要花些时间。鉴于此可以看出，堆叠系统需要实现三步走并且每一步都需要后向兼容。

第一步：堆叠准备

在此阶段，ONU拥有固定的下行接收机和传统发射机。目前这一步可以马上实现，因为不需要任何其他未经验证的技术。但是需要为未来的的堆叠系统开放频谱资源，同时OLT也需要拥有必要的波长阵列来面向未来的堆叠系统。

第二步：局部堆叠

在局部PON堆叠系统中，新型ONU配有可调接收机，能够增强下行性能。此外，第一步中部署的OLT能够在不干扰先前部署的ONU的情况下激活新的波长。现有的ONU能够继续利用其固有波长工作，并且能够通过TDMA和WDMA技术组合共享上行频谱资源。

第三步：100%堆叠

在100% PON堆叠系统中，新部署的ONU同时配有可调接收机和发射机，因而能够100%获取对称带宽资源。当然，先前部署的ONU依然可用，没有必要对其强行升级，除非客户需要更多的带宽。这种业务驱动升级的模式，能够保护客户投资、实现收入增长。

总结：

总而言之，当前的GPON/EPON网络基本可以满足10年内的带宽和业务发展需求。从考虑投资保护的角度出发，PON网络的演进有多种可能性，不论是GPON/EPON演进到10G-PON，再到NG-PON2，还是直接跨越10G-PON进入NG-PON2，对现有PON网络的共存是未来演进的关键。目前，产业链各界已经开始着手NG-PON2技术的研究，2011年将围绕NG-PON2的发展进行标准化工作。

作者简介：

Frank Effenberger博士从1995年加盟Bellcore（现在的Telcordia）公司开始，参与各类接入网技术研究，见证了FSAN的成立及PON技术的发展。2000年，他加入摩托罗拉，负责PON网络团队，专著于PON技术的研发和标准化工作。2006年，他加盟华为美国研究所，成为华为PON技术首席专家。

Frank在标准组织中一直承担重要工作，是ITU PON标准组织的团队领导者和主要标准贡献者。2008年，他成为ITU-T Q2/15的主席，负责光纤接入系统标准化工作。他和他的团队主要负责面向下一代的光接入技术，包括802.3av 10G EPON和ITU XG-PON (即10G GPON)。目前，他研究的主要方向是超越10G PON的下一代光接入技术，实现光接入更高带宽、更广覆盖及更长距的传送。