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10G PON开启光接入未来之门

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10G PON技术的突飞猛进和标准的不断完善,将为未来海量信息化通信提供有力的技术保障,真正实现"有线宽带,带宽无限"的美好愿景。

文/万俊华

  当前,基于光纤传送的PON技术已经得到广泛应用,"光纤到户"不再是遥远的梦想,FTTx已经逐渐走入寻常百姓家。作为主流的光接入技术,EPON/GPON目前尚能够满足带宽提速到每户20M-50M的需求,而未来面对每户100M-1G的带宽需求,10G EPON和10G GPON将会在光接入的舞台上熠熠生辉。

10G EPON技术日渐成熟

技术的发展周期通常存在一定的规律,从准备期开始到技术被逐步认可,往往需要3-4年时间,随后从技术热点期演进到配套产业链成熟,并跨越裂谷实现规模商用,通常又需要3-5年时间。

纵观ADSL、EPON、GPON的发展皆符合此规律。10G EPON从2007年开始制订标准,按照上述生命周期规律计算,预计到2013年将实现大规模商用。事实上,10G EPON的发展进程已经被大大加速。
 
  2009年,10G EPON国际标准定稿,标准的准备期只花了两年时间,相比EPON缩短了一年。目前,中国电信正在牵头制定中国的10G EPON标准,力求在国际标准以及原有EPON标准的基础上进行完善和优化。除物理层提速之外,中国的10G EPON标准在加密算法上也进行了优化,标准的安全性得到进一步提高,预计该标准在2010年推出初稿。

在中国电信的倡导下,10G EPON的相关产业链得到迅速发展。

目前能够提供FPGA技术的芯片厂家包括TK、PMC、Opulan等,它们之间的互通测试已于2009年启动,并且取得了初步成效,2010年会推出ASIC芯片;在光模块方面,海信和飞通公司能够提供非对称(下行10G,上行1G)的10G EPON光模块,可商用的非对称产品预计将于2010年底推出。这些都为10G EPON产业链的成熟奠定了良好基础。

与此同时,各设备厂家也在与运营商一起积极进行探索和实践,验证10G EPON的技术可行性并促进其技术发展成熟。

2009年华为在陕西电信开通了全球首个10G EPON实验局,验证1:128大分光比以及EPON、10G EPON共平台等特性,充分证明了10G EPON的技术能力以及产品成熟度,尤其是非对称技术的10G EPON,2010年底有望实现小规模商用。

华为作为10G EPON国际标准的主要制订者之一,目前已经为IEEE贡献了26篇文稿,是设备厂家中提交文稿最多的一家,华为也因此获得了IEEE颁布的2009年"杰出公司贡献奖"。

10G GPON发展步伐正在加快

10G GPON和GPON标准一样,是由国际电联ITU-T负责制订、由全球各主流运营商牵头完成的。众所周知,GPON在标准体系上覆盖了物理层、链路层、管理层和业务层的相关内容,标准体系完善,且在线路效率、长距离、分光比、可管理性、多业务承载等方面均体现了技术的领先性,受到了业界的一致认可。因此,10G GPON将直接继承GPON的大部分标准内容。

10G GPON标准制定的初期,主要是对面向未来20年以上的NG PON波长规划进行深入探讨,全面制定未来的波长规划。直到2009年,10G GPON标准制定开始加速。2009年10月,ITU-T的SG15 Q2组在SG15全会期间正式发布了NG PON标准的第一阶段文本,即下一代PON系统的总体需求和物理层规范(G.987.1、G.987.2),并计划于2010年6月发布10G GPON的完整标准稿。在10G GPON标准的制订过程中,华为扮演了重要角色,承担了Q2组的主席以及两个子标准组的Editor职务,提交了多项技术提案,其中13项被标准组织采纳,是设备厂家中贡献最多的厂家。

在产业链方面,华为作为主流设备厂家,目前已经研发出基于10G GPON MAC FPGA技术的样机;主要的GPON芯片厂商如PMC、Broadlight等也都有了自己的芯片路标,据悉其ASIC芯片预计在2011年初正式发布。

另一方面,运营商对10G GPON关注度的持续升温,也是加快10G GPON技术成熟的催化剂。北美主流运营商Verizon从2009年1月份开始,就与华为进行了深入的技术创新合作。2009年12月,华为提前完成了Verizon的10G GPON试验局测试,效果非常好。为此,Verizon专门发布了新闻稿,对华为的10G GPON实验局给予高度评价,认为华为GPON和10G GPON能够完全兼容,实现了单光纤传送2.5G和10G两种速率,且业务毫无损伤。

此外,欧洲的法国电信、西班牙Telefonica等运营商也积极展开了10G GPON的测试,国内运营商包括中国移动、中国联通则计划在2010年第一季度全面开展10G GPON测试和实验局部署。

10G PON的最佳建网模式

虽然10G PON具有下行最大速率10G的技术优势,能够满足未来大带宽用户接入的需求,但从经济性角度考虑,未来1-2年内,10G PON的成本将是EPON/GPON的3-5倍,建网投资巨大,因此10G PON建设时需要选择性价比最优的建网模式。

毋庸置疑,在FTTx建设的成本分布中,大量的远端ONU设备所占的成本最高,约占设备整体成本的70%。对于10G PON技术,ONU中的光模块和MAC芯片又是成本最高的部分,而它们在不同的建网模式中所占的比例又不尽相同,例如在FTTH中占ONT成本的80%以上,在FTTB中占ONU成本的60%以上,而在FTTC中只占ONU成本的40%左右。因此,采用FTTC建网模式,当ONU的用户容量越大,10G PON的主要部件均摊的每用户成本就越低。由此可见,FTTC是10G PON规模建设的最佳模式。

另一方面,采用FTTC模式建网,运营商只需将光纤拉到距离用户500m处,如交接箱或者小区机房位置,OLT设备在该位置能够覆盖更多的用户,能够充分提升设备实装率,同时由于该位置电源获取容易,安装维护以及设备接地条件较好,对设备的稳定运行也起到了很好的保障作用。

在OLT设备的选择上,10G PON对OLT的系统架构设计和性能提出了新挑战。为保护运营商的既有投资,OLT的背板必须具备平滑演进能力,单槽位背板带宽需要从当前的GE/10GE提升到40G/80G,以满足未来光接入的带宽需求;同时由于FTTC通常覆盖200-300用户,OLT系统的MAC地址容量需要由当前主流的32K提升到256K/512K,以支持更多的用户数,且下行带宽至少1G左右,上行带宽要达到200-300Mbps;此外10G PON插卡必须能够和当前的PON单板实现任意混插,增强组网灵活性。

在网络维护管理方面,统一的网管系统需要同时管理当前的GPON接口以及10 GPON接口,从而提高运维效率、降低运维成本。总之,大容量、共平台、共网管将是10G PON设备发展的必然趋势,也是目前设备厂家努力的方向。

来源:《华为技术》2010 - 48期

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