10G GPON的标准化及面临问题

为了满足未来业务的高带宽、综合化等新需求，10GGPON技术已成为当前全球业内探讨最热的技术之一。10GGPON是引领并能提供多业务接入、高带宽、QoS保证的下一代接入网技术。如果现行的GPON能实现向10GGPON平滑过渡，GPON系统整体综合成本得到下降，10G GPON必将会受到众多电信运营商的青睐。

GPON的市场前景

目前，全球在PON技术选择上，北美主要选择了GPON而日本主要选择了EPON。但据资料显示，日本对EPON的下一代标准10G EPON投入消极，却对GPON标准高度关注。或许正因为日本对GPON技术的高度关注以及GPON产业的逐步完善和成本的下降，东南亚一些国家也正积极地关注GPON技术。GPON凭借其标准的完善性、高带宽性和多业务承载能力等多方面优势，在接入网市场具有良好的前景。图1显示的是近两年以及未来两年GPON在市场数据。

图1  全球GPON终端年出货量（来源于Broadlight 公司）

然而，现有的GPON（支持最大2.5Gbit/s）和EPON(支持最大1.25Gbit/s)的下行带宽能力，很难满足以HDTV、IPTV和实时在线多业务等高宽带要求为代表的下一代接入网络。为了满足下一代接入网对接入带宽提出的更高要求，为了能更好地满足不断增长的业务需求，为了给用户提供更好的高速体验，多业务接入网工作组（FSAN）下属的下一代接入网（NGA）工作小组目前正积极地探讨下一代PON技术的标准。

10G GPON的标准化

10GGPON是在现有GPON基础上的进一步演进，是为了应对将来新兴多媒体业务对高带宽的需求和满足带宽接入不断增长的需求而兴起的。10GGPON作为引领下一代接入网发展的主流PON技术将有很大的市场发展空间。

与现有的GPON相比，10GGPON应具备带宽更高、支持接入的业务更多和传输距离更远的下一代接入网的特点。此外，为了更容易地向市场上推广，运营商必须考虑成本的降低和网络铺设时间的节省等问题。因此GPON到10GGPON的演变过程中的平滑过渡成为运营商不得不考虑的重点。

图2  基于WDM的解决方案

2008年3月ITU-T发布了最新版本的G.984系列标准，对GPON作出了全面的定义，主要包括总体要求（G.984.1）、物理媒质相关子层（G.984.2）、传输汇聚子层（G.984.3）和管理控制接口（G.984.4）。

同时，FSAN下属的下一代接入网（NGA）工作小组正负责研究下一代光接入网技术并着手探讨下一代无源光网络（NGPON）的标准化工作。其中，该组织研究的下行10Gbit/s、上行2.5Gbit/s的非对称下一代光接入网系统架构很有可能会按照ITU-I定义的GPON标准发展，也就是10G GPON的研究，这为将来10G GPON新标准的制定奠定了基础。

10G GPON技术面临问题

目前10G GPON还没有实质性的标准化方案被提出，但10Gbit/s的光传输技术早已在传输网络中得到应用。武汉邮电科学研究院也在2008年10月推出了其最新的40Gbit/s高端光网络全面解决方案，成熟的10Gbit/s的传输技术自然会延伸到10G GPON。然而，笔者认为，要实现经济高效的10G GPON，运营商将面对以下几个主要的技术问题。

图3 GTC系统协议栈

1.高速光接入下的突发模式接收。PON技术的一大特点就是上行链路采用突发接收模式，但面对10Gbit/s高速接入下的突发模式接收机的设计成为了技术难题。目前高速接入下的突发模式接收机技术实现复杂，成本很高，很难实现大规模商用。鉴于GPON支持多种速率等级，可以支持上下行不对称速率优点，在能有效满足用户各种接入需求的前提下，上行链路并不一定要支持10Gbit/s的速率。毕竟绝大部分接入用户在接收信息量上远大于上传信息量。2.5Gbit/s上行速率可以大大降低突发模式接收机的设计成本，并加快10G GPON商用化的步伐。

2.从GPON到10G GPON的平滑过渡。考虑到电信运营商已耗巨资部署光网络，且该投资是按几十年来摊销，10GGPON的设计应该注重向后兼容的问题。对如何实现从GPON到10GGPON的平滑过渡，两者相互兼容是网络演进必须面对的问题。目前对这一问题讨论最多的是采用波分复用（WDM）技术，如图2所示，上下行方向采用不同的波段传输。上行采用传统1550nm的C波段，下行采用1590nm的L波段。同时，为了满足高速长距离光信号传输的要求，在线路调制码型上笔者更看好对非线性容限能力高的RZ码。

3.传输汇聚层（TC）的修改。图3给出的是现行GPON系统TC层的协议栈。为了满足10Gbit/s的大流量传输支持更多业务接入的需求，现行GPON的传输汇聚层（GTC）显然是不适合的。如何在尽可能保留GPON原有风格的前提下，进行对GTC的改进并设计出10GGPON的TC层是10G GPON演进的关键。例如，由于速率有了4倍的提高，BWmap中的StartTime和StopTime域需要进行扩展，进而使得Allocation Structure域、Plend域乃至整个物理控制模块都必须修改；为了突出下一代接入网能支持更多业务的接入和更大分支比的特点，运营商有必要对现行地址只有8位的ONU ID进行扩展，相应的T-CONT和Port也需扩展。此外，物理层的匹配和各种开销问题也需考虑。

由于10GGPON的实现标准仍然在讨论中，全球各大通信制造商也提出了许多实现方法。FSAN下属的NGA也计划在2009年内对下一代接入网技术定初稿，为下一代接入网的实现提供一个总体框架，如面临的技术难点、网络结构和协议框架等。