10G PON技术发展浅析

近几年，不断增长的IPTV、视频游戏业务对带宽的巨大需求推动着宽带技术的发展，未来物联网的发展也离不开宽带网络的支撑。作为主流的光接入技术，EPON/GPON不能满足未来面对每户100M-1G的带宽需求，PON网络迈向10G的趋势不可逆转。

未来宽带业务将会以多媒体、视频点播、互动游戏为主要特征，伴随着大流量、大宽带业务的开展和普及，EPON和GPON已无法满足未来宽带业务发展的需要，现有PON口带宽将会出现瓶颈。

1、10G PON技术发展背景

在PON出现至今的近二十年发展史上，已形成了窄带PON、APON/BPON、EPON和GPON等一系列产品。目前下一代 PON 接入技术的标准主要为 10G EPON 标准和 10G GPON 标准。

2、10G EPON 标准及关键特性

10G EPON 国际标准规定了10Gb/s下行、1Gb/s上行的非对称模式和10Gb/s 上/下行对称模式两种速率模式。同时，在沿用1G EPON的MAC和MPCP协议的基础上，扩展增加了10Gb/s能力的通信与协商机制，而对1G EPON的底层进行了重新定义，以专门处理10G EPON 10G上下行数据，而避免 MAC层及以上各层的改动。

10G EPON最大的特点是：扩大了EPON 的上、下行带宽，同时提供最大达到 1：256 的分光比;充分考虑了与EPON的兼容性问题，实现10G EPON与1G EPON 的兼容和网络的平滑演进。

高带宽。10G EPON 提供了10Gb/s下行、1Gb/s上行的非对称模式和10Gb/s 上下行对称模式两种速率模式。在前期可以使用非对称模式;随着业务发展导致上行带宽需求增加，可以逐渐采用对称模式。

大分光比和长距离传输。目前10G EPON采用高功率预算PR30/PRX30时，最大可以支持 1：256 分光比下20km的传输距离或者 1：128 分光比下30km 的传输距离。

向下兼容。在波长分配、多点控制机制方面都有专门的考虑，最大限度地沿用EPON的MPCP协议，以保证10G EPON与1G EPON系统在同一ODN 下的共存，实现10G EPON和1G EPON 在ODN网络、管理维护、业务承载、平滑升级等方面的一致性、兼容性和扩展性。

3、10G GPON 标准及关键特性

2004年启动从GPON 向下一代PON演进的可行性研究。2007年9月，规范了GPON 和下一代PON 系统的共存，制定了NG-PON 的标准化路标：第一阶段是与 GPON 共存、重利用GPON ODN的NG-PON1;第二阶段是建设全新ODN的NG-PON2。其主要特性为：

兼容性。10G GPON系统能够很好地兼容现有的GPON系统。10G GPON的ODN 系统可以有效地利用原有GPON 网络已经布放的光纤、分路器和接插件等设备，仅需要升级更换 ONT 设备，而在OLT侧则可增加支持10G的接口板，这就大幅度降低了技术升级所需的成本，可将运营商的效益最大化。

超强的带宽能力。10G GPON能够提供的带宽是GPON系统的4倍和EPON的10倍以上，因而其能够更好地满足光纤接入系统未来发展的需要。

可以完成灵活部署。10G GPON 既能够实现l0G/2.5G上/下行非对称的速率，也可以实现l0G/10G上/下行对称的速率。

良好的互通性。10G GPON沿袭了GPON的管理控制协议，能够提供非常完备的与GPON的互通能力。

拥有更大的功率和更长的覆盖范围。10G GPON最大能够完成1：512的大分光比下20km 的长距传输，在不改变用户带宽的前提下，可通过增大分光比实现更多用户的接入。10G GPON既适合在用户密集的城市使用，也适合在偏远地区使用，以便提高接入网的用户覆盖率，实现成本的最优化，为运营商带来更大的收益。

能够为全业务运营能力提供 QoS保证。

更符合绿色节能的未来趋势。10G GPON对GPON的TC层技术加以改进，在安全性和节能方面都有明显提高和改善。

4、升级过渡方案

4.1 GPON 向 10G GPON 的升级

(1)ONU向10G/2.5G升级，OLT向10Gbit/s的下行速率升级。由于10Gbit/s突发模式接收机等技术难题，要实现经济可靠的10Gbit/s 的上行链路速率相对困难，所以 2.5Gbit/s 上行成为一个经济可行的方案。采用2.5Gbit/s 的上行链路，将上行通道扩容了两倍，同时大幅降低了突发模式接收机的实现难度，从而降低了接入成本，而且2.5Gbit/s 上行还可以有效满足用户的各种接入需求。

(2)ONU向l0G/10G 升级，OLT向10Gbit/s 的上下行速率升级。在下行信道完成升级后，上行信道开始向10Gbit/s 速率目标升级。这一过程的初期可能会花费较高成本，所以实现经济可靠的l0G/10G 上/下行对称的10G GPON系统还需要进一步研究。

(3)为了完成GPON向10G GPON的平稳过渡，通过采用WDM技术，10G GPON能够很好地兼容已有的GPON 系统，实现GPON向10G GPON的顺利过渡。

4.2 EPON向10G EPON的升级

在10G EPON的引进及现网升级改造的过程中，主要会遇到以下两种情况：

一种是新建ODN网络，通过新增10G EPON OLT 单板和ONU设备，建立新的ODN 网络，实现新增用户高带宽的需求。这种情况下，网管系统升级并增加10G EPON业务配置及业务发放功能，OLT 侧版本升级并增加10G EPON的用户数据配置。同时，根据10G EPON的特性，在新建的ODN网络中，用户侧可以是10G EPON的ONU，也可以是 EPON 的ONU设备。

另一种情况是在原有ODN网络上进行用户宽带提速。新增10G EPON OLT单板，并将需要提速的用户侧ONU设备更换为10G EPON的ONU设备，然后进行割接，将原ODN网络接入新增OLT单板，以实现用户的宽带提速。在这种情况下，需光纤线路割接，用户数据也要进行迁移。

5、结束语

EPON 和GPON由于带宽窄、传输距离短、光功率预算范围小等缺点已不能满足人们的需求，下一代PON技术已经逐步趋于完善，下一代PON在光接入网络中具有非常光明的前景，并将起着举足轻重的作用。