10G-EPON无源光网络中的光模块技术现状

一．技术背景

 光纤通信由于其大容量、高速率、受电磁干扰的影响小等优点，从其一出现便受到了人们的青睐。目前，高速率的光纤传输技术已广泛应用于各个主干网络中。以太网无源光网络（EPON）由于其低成本的可分时为用户提供高性能的接入也而成为相关运营商的首选方案，为人们在信息的世界中遨游，提供了必要条件。如今，视频聊天，电话会议，网络互动游戏，数字点播，高清电视等越来越多的视频业务和交互式业务开始走进了千家万户。
 然而伴随着多业务的发展，人们对网络带宽的需求也提出了新的需求。目前用于光纤到户（FTTx）的EPON接入系统，所提供的带宽已经影响了终端用户的上网需求及体验，不能很好的满足人们对视频信号更清晰以及其他传输数据更快速的要求。

 随着1Gbps光纤到户技术在接入网中部署速度的加快，电信运营商和相关产业链已开始寻求可满足下一代光网络应用的新技术。10G-EPON技术(即为被提议的IEEE标准802.3av)是满足更高带宽要求的一种新技术选择。10G-EPON把光纤接入网络下行带宽提高了10倍(达10Gbps)，且与目前1G EPON方案的网络协议和拓扑结构兼容。IEEE 802.3av标准的制定从2006年开始，经过近三年的不断完善，目前10G-EPON的标准已趋于完备，主要的技术内容及细节已经确立，该标准计划于2009年9月正式颁布。

二．10G-EPON 对光模块的要求

 10G-EPON在标准定义上，充分考虑了与1G EPON的网络共存，并按照上、下行速率的带宽，定义了两类模式，即：非对称和对称模式。所谓对称模式，是指在网络中使用单模光纤，上、下行传输的都是10G速率数据的工作模式；非对称模式是指在网络中使用单模光纤，下行传输10G数据，上行传输1G数据的工作模式。IEEE802.3av草案中，对两类光模块的传输速率和使用波长进行了定义，如下表所示：

表1 IEEE802.3av草案中定义的光模块使用的波长和传输速率

三．10G-EPON光模块技术的研发和实现

 经过多年的研发和技术突破，海信宽带多媒体技术有限公司在2007年底推出了10G非对称EPON光模块，并于2008年相继推出了10G对称EPON ONU和OLT光模块。模块采用国际标准的XFI高速电接口，分L-XFP封装和XFP封装两种结构（如图1所示）。L-XFP结构的产品可以实现10G EPON与1G EPON的并存，可以完成多达4路信号的光电转换，满足FTTH的单纤输出要求。XFP结构的产品由于其小巧的体积也受到广大客户的青睐。
 
       

非对称10G-EPON光模块。

 图2是一个典型的非对称10G-EPON系统框图。海信在2007年推出的10G-EPON OLT光模块和ONU光模块，能够满足IEEE802.3av中关于PRX30的需求，在1:128分路系统下，传输距离可达到20公里。OLT模块利用波分集成技术，集成了1310nm/1490nm/1577nm三个波长，其中1490nm和1577nm用于下行，分别传输连续1.25G 和10.3125G信号，1310nm用于上行接收，可以接收来自ONU端的突发信号。在ONU端的每个节点，我们分别设计了ONU a和ONU b两种类型的光模块，可以为终端分配10G和1.25G两种接入带宽。其中ONU a模块为10G非对称EPON ONU模块，可以接收10G 1577nm下行信号和突发上传1310nm的1.25G信号；ONU b模块为传统1.25G 速率EPON模块，接收1.25G 1490nm下行信号和突发上传1310nm的1.25G。

与非对称10G-EPON系统不同的是，在对称10G-EPON系统中，增加了10G突发模式。图3所示是典型的10G对称EPON系统。在这样一个系统中，我们采用高度集成的OLT模块，可以在兼容1G EPON光网络的基础上，满足PR30的要求。具体说来，在一个模块内，集成了1270nm/1310nm/1490nm/1577nm四个波长的上行和下行功能，实现单纤的传输。其中1577nm用于10.3125Gb/s下行，1490nm用于1.25Gb/s速率下行， 1310nm和1270nm分别用于1.25Gb/s和10.3125Gb/s突发上行，在上行连路中，采用TDM机制协调1G和10G网络，分时接收来自ONU的上行突发信号。ONU a模块和ONU b模块分别为对称的10G EPON光模块和1.25G常规EPON ONU光模块，分别完成10.3125G对称上、下行接入和1.25G速率接入。经系统测试，模块能够满足IEEE802.3av中关于PR30的需求，在1:128路系统下，传输距离可达到20公里。

四．结束语

 海信宽带利用在光模块领域尤其是在EPON/GPON和10G光模块领域多年的技术积累，突破了10G-EPON关键技术瓶颈，利用两年多的时间，先后完成了10G-EPON非对称光模块和10G-EPON对称光模块产品的研发，光模块已经通过了欧美和亚太等多家主要系统设备商的验证，得到了广泛的认同。

 目前10G-EPON产业链已逐渐趋于成熟，各环节已经为迎接10G-EPON市场的快速发展和规模化部署进行了积极的准备。经过IEEE 802.3av标准化委员会的推动和各器件供应商的共同努力 ，包括1577nm/1270nm光器件和主要电路方案资源，已经得到验证并趋于完善。目前主要的关键器件如光器件和芯片供应商对10G-EPON的未来市场及低成本的解决方案持积极乐观态度，整个供应链对10G-EPON在2010/2011年开始进入商业化部署和应用充满了期望，对10G-EPON在降低接入带宽成本上做好充分的准备和预期，以此达到整个产业链共赢的局面。