全光网的那些事儿(2)

目前广泛使用的PON技术在现有的网络包括两种主流技术:EPON和GPON:

图1 XG-PON网络结构示意图
GPON最早由**FSAN**组织于2002年9月提出,**ITU-T**在此基础上于2003年1月正式通过了GPON标准系列中的两个标准G.984.1和G.984.2。从2004年开始,ITU又相继批准并颁布了G.984.3和G.984.4,最终形成了G.984.x标准族。目前该系列建议书共有G.984.1~G.984.7等7部分组成。

EPON技术由IEEE 802.3 EFM工作组进行标准化。2004年6月,IEEE802.3EFM工作组发布了EPON标准——IEEE802.3ah (2005年并入IEEE802.3-2005标准)。在该标准中将以太网和PON技术结合,在物理层采用PON技术,在数据链路层使用以太网协议,利用PON的拓扑结构实现以太网接入。

可以看到GPON与EPON均在2004年前后制定完成,但因为EPON标准仅在物理层及数据链路层与以太网有所区别,所以EPON设备芯片可以大量复用以太网技术芯片设计。这也导致了EPON设备芯片更早的ASIC(专用集成芯片)化,成本大大低于同时期GPON设备(2004-2008年)。同期日本、美国运营商大量使用EPON技术组网建设。这一时期,EPON被电信引入国内开始规模建设,并一直延续至今。

这一时期,GPON芯片不断成熟,设备价格不断下降至2009年左右已经开始在规模建设中整体性价比超过EPON设备。因为成本的快速下降GPON的标准优势开始慢慢被放大,而EPON的劣势也慢慢显示出来:比如EPON(1.24G)下行带宽仅有GPON(2.5G)的一半、EPON的分光比(1:32)也仅有GPON(1:64)标准的一半、EPON协议传输效率(72%)低于GPON协议传输效率(92%)、EPON不同厂家设备无法互通(EPON协议自由度非常高,各厂家各自对协议进行完善导致)等等。故09年以后商用市场上GPON开始变成主流。

10G EPON的标准制定(IEEE 802.3av)从2006年开始,2009年9月正式颁布标准。IEEE 802.3av确定了两种物理层模式,一种是非对称模式,即10G速率下行和1G速率上行;另外一种是对称模式,即上下行速率均为10G。

IEEE先打了个样,ITU-T/FSAN自然不敢怠慢。一开始也说要推出非对称(10G速率下行和2.5G速率上行)和对称模式(10G速率下行和10G速率上行)。但是大家研究了两年发现对称模式貌似搞不定,于是2009年ITU-T发布G.987时,把XG-PON2删除,保留XG-PON1,因为实际上发布的标准只有非对称,就叫做XG-PON (X是罗马数字10,也就是10G GPON的意思)。可早年参与这些产业讨论的人,还是习惯的把非对称叫XG-PON1。直到2016年ITU-T/FSAN终于搞定了对称模式(ITU-T G.9807.1),当年删掉的对称XG-PON2,重新起个名字 对称 symmetric的S用上,叫做XGS-PON。

中间还有个插曲,在10G这一代PON技术下。不论是GPON还是EPON都是只采用TDM PON(时分复用)技术,只使用单光源已降低成本。但是部分运营商(如Verizon)即厂家对下一代PON技术的演进提出了不同的想法,其主张将TDM结合WDM(波分复用技术)形成TWDM PON技术。采用1G-10G-40G(410)-100G(425)的演进路线,并由FSAN与2014年发布NG-PON2标准,采用TWDM PON技术达到40G速率等级。但该技术在国内实际上并未采用。

下一代PON技术:

图1 XG-PON网络结构示意图
10G PON之后的下一代PON技术发展趋势主要有两个方向:一是提高单波长速率;二是多波长复用提高总速率。IEEE率先启动了10G PON后下一代PON技术的标准制定,单根光纤上支持25Gbps下行速率,同时支持10Gbps/25Gbps上行速率,并支持和10G-EPON的兼容。对于50Gbps带宽需求,采用多波长叠加技术和通道绑定技术提供两个25Gbps通道,实现50Gbps速率。

ITU-T/FSAN则采用了中国方案(中国电信、中国移动、中国联通、中国信息通信研究院、华为、中兴、烽火、上海诺基亚贝尔),聚焦单通道速率为50Gbps的50G-PON技术。采用单波50G方案,速率演进路线为10G-50G-100G(250)-200G(450)。

FSAN(Full Service Access Networks,全业务接入网)联盟是由运营商主导的光接入标准论坛,其成员主要是网络运营商、设备制造商以及作为观察员的业内资深专家,GPON技术提供语音、数据和视频等三网融合业务能力,GPON是由运营商推动建立的标准,对带宽、业务承载、管理和维护等考虑得更多。