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　　現(xiàn)實(shí)：GPON崛起

　　目前，全球主流運(yùn)營(yíng)商都把“光進(jìn)銅退”作為重要的發(fā)展戰(zhàn)略，中國(guó)的運(yùn)營(yíng)商也逐漸的將投資重心轉(zhuǎn)向光纖接入網(wǎng)，積極建設(shè)以寬帶為特征的下一代網(wǎng)絡(luò)。如何構(gòu)建一個(gè)能提供多業(yè)務(wù)、大帶寬、QoS保證的接入網(wǎng)呢？在各種光接入技術(shù)中，歐洲的Telecom Italia、北美的Verizon和中東的Etisalat等主流運(yùn)營(yíng)商都選擇部署GPON。GPON緣何得到眾多運(yùn)營(yíng)商的青睞呢？

　　GPON具備低成本和高帶寬接入能力。通過共享的主干光纖和免維護(hù)的光分配網(wǎng)絡(luò)，GPON能為運(yùn)營(yíng)商降低CAPEX和OPEX。GPON下行采用時(shí)分復(fù)用(TDM)技術(shù)，上行采用時(shí)分多址(TDMA)技術(shù)，可以提供2.5Gbps的下行速率和1.25Gbps的上行速率；同時(shí)，GPON能支持長(zhǎng)達(dá)20公里的傳輸距離和1：64的分支比。

　　從業(yè)務(wù)接入的角度看，GPON不僅高效，而且具備數(shù)據(jù)、語(yǔ)音和視頻等多業(yè)務(wù)接入能力。它采用GPON封裝方法(GEM)來封裝以太網(wǎng)、ATM和TDM的用戶流量。其中，對(duì)以太網(wǎng)幀的封裝使GPON能支持IP業(yè)務(wù)。GPON吸引運(yùn)營(yíng)商的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，GPON不需要額外的IP層封裝，GEM就能實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)TDM業(yè)務(wù)、語(yǔ)音業(yè)務(wù)與GPON的連接。另外，GPON通過結(jié)合broadcast video overlay和IPTV來提供視頻業(yè)務(wù)?；谏鲜鰞?yōu)點(diǎn)，GPON在網(wǎng)絡(luò)接入市場(chǎng)具有良好的應(yīng)用前景。

　　目標(biāo)：下一代接入網(wǎng)

　　統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，寬帶接入需求每年正以約1.3倍的速度增長(zhǎng)。目前，高清晰電視(HDTV)每個(gè)通道占用約10Mbps帶寬，成為寬帶接入網(wǎng)流量增長(zhǎng)的主推手。將來，新業(yè)務(wù)應(yīng)用會(huì)不斷涌現(xiàn)，如家庭視頻共享、在線網(wǎng)絡(luò)游戲、遠(yuǎn)程互動(dòng)教學(xué)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)、以及三維電視等，這些將進(jìn)一步推動(dòng)帶寬需求增長(zhǎng)。

　　新興多媒體業(yè)務(wù)的發(fā)展對(duì)用戶帶寬提出了新的要求，現(xiàn)有的GPON技術(shù)有可能成為發(fā)展的瓶頸。不少運(yùn)營(yíng)商開始考慮，怎么樣的系統(tǒng)才能滿足下一代接入網(wǎng)(NGA)的要求？

　　與現(xiàn)有的GPON相比，下一代接入網(wǎng)應(yīng)具備更快、更多、更廣的特點(diǎn)。更快指其下行鏈路至少達(dá)到10Gbps，而上行鏈路則取決于具體的應(yīng)用和成本要求；更多指其支持的用戶端設(shè)備(ONU/ONT)數(shù)量需遠(yuǎn)高于GPON支持的32個(gè)或64個(gè)；更廣指其物理傳輸距離應(yīng)遠(yuǎn)大于20公里。此外，為了降低成本和節(jié)省時(shí)間，必須重用現(xiàn)有的光分配網(wǎng)絡(luò)。因?yàn)樵贕PON的建設(shè)中，運(yùn)營(yíng)商耗費(fèi)了大量的投資部署室外光纖，而這些投資必須在約30年內(nèi)攤銷。因此，向后兼容也是GPON向下一代接入網(wǎng)平滑過渡的主要問題之一。

　　標(biāo)準(zhǔn)鋪路

　　ITU-T G.984系列標(biāo)準(zhǔn)對(duì)GPON作出了全面的定義，包括總體特性和基本架構(gòu)(G.984.1)、物理媒質(zhì)相關(guān)子層(G.984.2)、傳輸會(huì)聚層(G.984.3)和管理控制接口(G.984.4)。G.984.5和G.984.6還分別定義了enhanced band和reach extension。此外，OMCI Implementation Study Group(OISG)正在對(duì)OMCI模型進(jìn)行最后的完善。

　　nFSAN與NGA

　　多業(yè)務(wù)接入網(wǎng)工作組(FSAN)的成員來自世界各國(guó)的運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備制造商，負(fù)責(zé)開發(fā)寬帶接入網(wǎng)解決方案和推動(dòng)各種技術(shù)提案成為標(biāo)準(zhǔn)。FSAN從2001年開始研究GPON，并逐步制定了ITU-T G.984系列標(biāo)準(zhǔn)。目前，ITU-T已經(jīng)頒布了GPON的主體標(biāo)準(zhǔn)，GPON產(chǎn)品也開始商用部署。

　　FSAN下屬的NGA小組負(fù)責(zé)研究繼GPON后的光纖接入系統(tǒng)，并著眼于下一代無源光網(wǎng)絡(luò)(NGPON)的標(biāo)準(zhǔn)化工作。NGA小組將NGPON演變劃分兩個(gè)階段：NGPON1和NGPON2。NGPON1是個(gè)中期的演進(jìn)方案，即在兼容現(xiàn)有ODN的基礎(chǔ)上，通過擴(kuò)展GPON標(biāo)準(zhǔn)過渡到NGPON。NGPON2則是基于全新光網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)期的演進(jìn)方案，其目標(biāo)是提供一個(gè)獨(dú)立的下一代光網(wǎng)絡(luò)接入方案，該方案不再受制于現(xiàn)有的GPON標(biāo)準(zhǔn)和光分配網(wǎng)絡(luò)。

　　備受關(guān)注的WDM-PON技術(shù)屬于NGPON2范疇；它通過在一根光纖中使用多個(gè)波長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)接入網(wǎng)的擴(kuò)容。WDM-PON的真正商用還要突破一系列的關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)，包括突發(fā)模式粗波分復(fù)用、無色ONU收發(fā)器、可調(diào)諧WDM、DWDM集成和低成本W(wǎng)DM光源等。

　　nXGPON1與XGPON2

　　XGPON1和XGPON2是NGPON1的兩個(gè)主要備選架構(gòu)。XGPON1是下行10Gbps/上行2.5Gbps的非對(duì)稱系統(tǒng)；XGPON2是上下行10Gbps的對(duì)稱系統(tǒng)。由于在目前的PON標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展中，不對(duì)稱系統(tǒng)XGPON1極可能追隨ITU定義的GTC層發(fā)展，所以也稱為10G GPON。對(duì)稱系統(tǒng)XGPON2則會(huì)向IEEE 802.3av工作組制定的10G EPON標(biāo)準(zhǔn)靠攏。2008年6月，在ITU-T Study Group 15的組織下，IEEE和ITU舉行聯(lián)席會(huì)議，展開了下一代接入網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的廣泛討論。這將有助于實(shí)現(xiàn)雙方平衡，推動(dòng)新標(biāo)準(zhǔn)的制定。

　　華為一直積極參與各種PON標(biāo)準(zhǔn)會(huì)議和PON互通性測(cè)試。華為在FSAN、ITU和IEEE會(huì)議上貢獻(xiàn)了大量高價(jià)值的提案；此外，華為專家還擔(dān)任了包括GPON主題標(biāo)準(zhǔn)的Editor、FSAN NGA白皮書部分章節(jié)的Editor和OISG主席等職務(wù)，與各方一道促進(jìn)光接入網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展。

　　10G GPON趨勢(shì)與挑戰(zhàn)

　　10Gbps技術(shù)在中長(zhǎng)途傳輸網(wǎng)絡(luò)中已逐漸成熟，其經(jīng)濟(jì)性和高效性決定了10Gbps相關(guān)技術(shù)將延伸到10G GPON下行鏈路。但面對(duì)10Gbps突發(fā)模式接收機(jī)等技術(shù)難題，如何實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可靠的10Gbps的上行鏈路速率還有待探討。

　　要實(shí)現(xiàn)從GPON到10G GPON的平滑過渡，二者的共存是網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)必須考慮的問題。突發(fā)模式接收機(jī)是高速光接入的難點(diǎn)，10G GPON將面臨這一挑戰(zhàn)。此外，10G GPON還需要解決流量傳輸、ONU管理和業(yè)務(wù)模式等問題。

　　從運(yùn)營(yíng)商的需求和下一代光接入網(wǎng)的挑戰(zhàn)出發(fā)，華為對(duì)10G GPON展開了深入細(xì)致的研究，其工作涉及10G GPON的各個(gè)方面。

　　10G GPON需要多高的上行鏈路速率？鑒于目前的技術(shù)還未能實(shí)現(xiàn)低成本的10Gbps 突發(fā)模式接收機(jī)，2.5Gbps上行成為一個(gè)經(jīng)濟(jì)可行的方案。采用2.5Gbps的上行鏈路，10G GPON不僅將現(xiàn)有GPON的上行通道擴(kuò)容了兩倍，還大大降低了突發(fā)模式接收機(jī)的設(shè)計(jì)難度，從而降低了接入成本。同時(shí)，2.5Gbps上行還可以有效滿足用戶的各種接入需求。

　　怎樣才能實(shí)現(xiàn)與GPON的共存？10G GPON下行使用L波段，上行使用C波段或O波段。通過采用WDM/WDMA，10G GPON可以兼容目前部署的GPON。當(dāng)然，為了支持比GPON更高的光分比和網(wǎng)絡(luò)覆蓋，則需要提高功率預(yù)算，Class C(30dB)或Class C++(33dB)都是可探討的選擇。

　　如何才能使突發(fā)模式接收機(jī)的設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單？一個(gè)可行的解決方案是將線路編碼和接收機(jī)的設(shè)計(jì)結(jié)合起來。例如，將9b10b碼作為10G GPON的上行鏈路編碼。9b10b碼在直流平衡、交流耦合和編碼效率上都有顯著的優(yōu)勢(shì)。此外，9b10b碼與前向糾錯(cuò)結(jié)合，可以適配出不高于3.125Gbps的物理光學(xué)速率，實(shí)現(xiàn)在現(xiàn)有通信設(shè)備上傳輸，從而大大降低了10G GPON的系統(tǒng)成本。

　　如何實(shí)現(xiàn)10G GPON的流量傳輸？最快的入手點(diǎn)是從GPON傳輸匯聚層(GTC)出發(fā)來設(shè)計(jì)10G GPON協(xié)議?？紤]到10G GPON的新特性，有必要對(duì)現(xiàn)有GTC作相應(yīng)的修改和擴(kuò)展。例如，為了支持大于256個(gè)ONU/ONT，ONU-ID域需要擴(kuò)展；為了支持更高的上行鏈路速率，有關(guān)動(dòng)態(tài)帶寬分配(DBA)的起始和終止時(shí)間域需要擴(kuò)展；很多和ATM有關(guān)的部分需要廢棄，包括Alen域等。另外，考慮到簡(jiǎn)化MAC設(shè)備的設(shè)計(jì)和匹配10Gbps的物理層，32比特對(duì)齊(字對(duì)齊)的組幀方案值得推廣。該方案的思想是對(duì)10G GPON的上下行幀長(zhǎng)度和GEM采用字對(duì)齊方法來擴(kuò)展。主要的擴(kuò)展對(duì)象包括ONU-ID、Port-ID、PLOAM消息、DBRu、GEM頭和GEM負(fù)載等等。

　　最后，在10G GPON系統(tǒng)管理上可從三個(gè)層次入手。首先是通過OAM實(shí)現(xiàn)快速基本的底層管理，如動(dòng)態(tài)帶寬分配、前向糾錯(cuò)和PLOAM等；其次是采用諸如OMCI的帶外(out-of-band)方式來管理ONU/ONT；第三個(gè)層次是借助于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)帶內(nèi)(in-band)管理，包括SNMP、TR-69,和ACS系統(tǒng)等等。在業(yè)務(wù)模式方面，10G GPON可借鑒他山之石，如DSL論壇的業(yè)務(wù)模式文稿、VLAN標(biāo)簽技術(shù)等。

　　未來：發(fā)展與方向

　　FSAN的NGA白皮書計(jì)劃于2009年初定稿。該白皮書將勾勒出NGA的備選架構(gòu)、技術(shù)難點(diǎn)和基本設(shè)計(jì)。其內(nèi)容涉及波長(zhǎng)分配、功率預(yù)算、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、協(xié)議框架、線路編碼以及業(yè)務(wù)管理等。NGA白皮書最終會(huì)輸入到ITU-T Q2/15，作為ITU NGA標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)文稿。ITU的NGA標(biāo)準(zhǔn)制定過程從2009年開始，預(yù)計(jì)到2010年結(jié)束并發(fā)布。

　　寬帶光接入技術(shù)正深入到我們生活的方方面面，提高和改變著信息傳送和分享的速度、效率、內(nèi)容和模式。從現(xiàn)在的GPON到NGA是一個(gè)平滑漸進(jìn)的上升過程，通信技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展始終貫穿其中。10G GPON以其獨(dú)特的經(jīng)濟(jì)高效方式滿足了10Gbps傳輸、向后兼容和接入擴(kuò)展等需求。華為致力于技術(shù)開發(fā)和預(yù)研創(chuàng)新，將全力聯(lián)手各方推動(dòng)寬帶光接入的發(fā)展。

10G GPON引領(lǐng)下一代接入網(wǎng)