从GPON到10GPON:平滑演进 全面升级

3  10GPON物理层——整体扩容

业界对"后GPON时代"系统的最基本需求是要提供比GPON更高的数据传输速率。因此，10GPON的标准规格是下行10G，上行2.5G，上/下行平均带宽比GPON分别提升4倍和2倍。此外，相比于GPON，10GPON在分支比、光功率预算以及传输距离等物理规格方面也均有明显提升（见图2）。

图2  GPON与10GPON的物理层规格对比

4  10GPON传输汇聚层——沿用基本机制，功能强化，效率提升

TC层是TDM PON系统的核心构成部分。通过三大关键技术点（成帧、动态带宽分配和激活），全面保障了多点接入的有效实现。10GPON的TC层尽量沿用了原GPON TC层的基本机制，并以此为基础进行了必要的改良和充分的完善。

为适配10G速率以及方便芯片实现和提升处理效率，10GPON对成帧结构进行了较多细节改进，使数据分片更少拼接，更易对齐；DBA基本机制保持不变，分配灵活度进一步提升；激活过程与GPON保持一致；物理层管理消息系统进一步简化，健壮性等有所增强。并且，随着运营商需求的逐步明确，相比于GPON，10GPON在安全和节能方面都有明显扩充。

安全性方面，10GPON不仅在TC层激活过程中就完成了对终端设备的认证，同时也完善了正常工作状态下的密钥切换流程，并提升了密钥切换流程的健壮性。此外，10GPON还提供了上行加密、下行组播加密等新的可选的额外安全保障机制。

节能历来是个争议话题。在GPON时期，ITU-T开发了G.sup45（即GPON节能白皮书）作为PON节能指导资料。该白皮书以由不同程度的节能模式构成的ONU节能状态机为核心描述了芯片级节能技术。随着世界范围内节能呼声的渐渐高涨，以GPON节能白皮书为蓝本再加以筛选和改善，10GPON选择了"假寐"（Doze Mode）和"周期性睡眠"（Cyclic Sleep）两种作为标准的节能模式。其中，假寐模式为必选实现，周期性睡眠为可选实现；两者的区别在于，前者仅关闭了ONU的发射机，而后者则同时关闭了发射机和接收机，是更深层次的睡眠技术。

5  OMCI——协议普适化，天然可互通

OMCI是ITU-T TDM PON系统中的设备和业务的管理和配置协议，它是一种带外管理协议（即协议报文承载在有别于普通数据的特定GEM连接中）。经由专门的OMCC通道，OLT通过模型化方式对ONU进行管理和配置。OLT与ONU之间通过交互MIB（Management Information Base，管理信息库）信息来建立和维护OMCI模型。OMCI的管理配置内容包括对ONU设备的配置管理、故障管理、性能管理和安全管理。

从协议层次来讲，OMCI处于ITU-T TDM PON协议栈的最高层，受具体底层技术变化的影响最小，可继承性最强。从管理项及其配置方式来看，10GPON与GPON没有区分，甚至上溯到A/B-PON时代，OMCI的管理和配置内容也都基本一致。因此，ITU-T提出了Generic OMCI概念，即认为其TDM PON系列最终只需要一个普遍适用的OMCI标准。这个概念一经提出立即获得了业界的广泛认可和支持。"通用OMCI标准"的ITU-T标准编号为G.988，表示着它独立于特定的PON系统之外。G.988几乎完全采用了原G.984.4的内容，弱化了与底层技术特征强相关的个别描述，进行了少量内容增减和文字修订，使之更加普适化。

在OMCI互通方面， FSAN于2008年初成立了OISG（OMCI implementation study group，OMCI实现研究小组），专门研讨和制定G.984.4 OMCI互通技术规范。该协议规范了OMCC通道建立，ONU设备上线后的MIB刷新，MIB/告警同步，软件版本升级，2层业务配置，组播配置以及QoS管理等。ITU-T分别于2008年12月和2009年10月发布了该技术规范的第一版和第二版，其标准编号为G.impl984.4，又称OMCI实现指南。此后，FSAN以此为互通指南蓝本写作互通测试用例，在2009年以及2010年上半年总共进行了3次互通测试。在2010年上半年互通测试完成后，FSAN认为GPON互通性良好，随即开始启动10GPON的互通测试活动计划。

可以预见的是，在10GPON时代，G.OMCI得益于与G.984.4的全面后向兼容，几乎可以直接采用G.impl984.4作为其互通规范。因此，这就意味着10GPON天然具备了继承自GPON的良好的设备和业务管理和配置层的互通性。

6  10GPON标准主体完成——业界齐努力，华为贡献多

上述各个10GPON主体技术已先后在ITU-T SG15 Q2落地。

2009年10月，ITU-T SG15通过了10GPON的总体需求(G.987.1)和物理层规范(G.987.2)，这两个规范于2010年3月正式对外公示，正式开启了NG PON标准时代的大门。随后，2010年6月的ITU-T SG15全会表决并通过了10GPON传输汇聚层(G.987.3)和通用OMCI标准（G.988）两个文本，近期内也即将正式公示，这标志着10GPON标准主体的初步完成。由G.987系列以及G.988所规范的10GPON技术充分体现出FSAN/ITU-T对后GPON时代的PON系统在共存、升级和功能/性能拓展方面的期望，是脱胎于GPON并且基于纯TDM 技术的PON的高级形态。

10GPON主体标准的制定过程得到了业界主流运营商（包括AT&T，NTT，法国电信，意大利电信，葡萄牙电信，德国电信，西班牙电信，Verizon，英国电信，中国电信，中国移动，中国联通等）和主要的设备厂商、芯片厂商、光模块厂商积极推动和大力支持。

ITU-T SG15主席在ITU-T全会后提到，在整个10G GPON标准制定的进程中，很多厂家给他留下了深刻的印象，特别是华为在这一过程中体现出了重要的推动力和组织力，做出了较大贡献。华为不仅是最积极、最权威的技术建议贡献者，也是FSAN 10GPON白皮书的主要编辑之一，并且担负着ITU-T SG15 Q2的大会报告人和GPON/10GPON标准编辑的重要责任；不仅主导编写了FSAN白皮书和标准本身（G.987和G.988系列），而且在中国两次成功主办了FSAN/Q2会议。他希望通过华为这样的表率作用，使越来越多的厂家意识到国际标准工作的重要意义，使他们能更加踊跃加入FSAN/ITU-T，与国际标准制定工作亲密接触，从而共同推动接入技术标准的进一步发展。