下一代光接入技术10G EPON

2013-11-07张彬彬汪朝辉逯淑丽

河南科技 2013年18期

张彬彬汪朝辉逯淑丽

（洛阳联通公司，河南洛阳 471000）

电信运营商的整合变革之后，三大电信运营商均可经营以话音为主的固定业务和移动业务的全业务运营商。但这只是全业务运营的第一步。随着三网融合的进一步深化，能够满足人们未来需求的全业务，是涵盖电信、互联网、多媒体、商务、娱乐等多种应用领域的全业务。如何满足用户对高带宽接入的需求，成为电信运营商需要面对的难题之一。具有高带宽、大分光比以及和EPON 平滑兼容的10G EPON 技术，为运营商解决快速灵活和低成本的宽带网络建设，满足用户20M 以上带宽接入需求等问题提供了一个较为合适的选择。

1 10G EPON 技术产生背景

EPON/GPON 技术作为“光进铜退”的主要接入技术之一，因其技术简单、速率高、可扩展性好、组播实现方便，和外线部分相对简单、不需要电源、不需要维护室外机柜等优点，在接入层的建设中得到了广泛的应用。而光纤，这一具有大容量、高速率、受电磁干扰影响小等优点的通信介质，随着EPON/GPON 技术的应用，逐渐接近或者进入到用户的家中。光纤入户之后，未来潜力几乎可以无限大。

虽然EPON/GPON 技术已经提供用户10M～20M 的接入带宽，但是随着IPTV、双向视频以及在线游戏等越来越多大流量宽带业务的开展与普及，用户对带宽的需求将快速增加，据预测，未来每用户的带宽需求将达到50～100Mbps。而无论是EPON 还是GPON，现有的PON 口的GE 带宽都会很快出现新的瓶颈。因此用户对接入带宽的增加，需要下一代的PON 网络提供更高的接入带宽。

另一方面，“光进铜退”之后，由于大量采用FTTB 模式进行规划建设，一个扁平化、无源的光网络雏形已经形成。网络运营商可以利用正在建造的接入网而不必构建新的网络，也要求新技术能够在已经形成的光接入网络架构上运作，能够实现网络的平滑过渡。因此，下一代PON 技术已经成为业界的研究热点。

10G EPON 技术因为标准进展迅速，产业链成熟速度快，兼容性好等优点，已经成为下一代PON 技术的主流，为光网络的可持续发展和演进奠定了基础，成为宽带接入技术的最好选择之一。

2 10G EPON 技术标准

10G EPON 的标准为IEEE 802.3av，10G EPON 的标准制定从2006 年开始，2009 年9 月11 日获得正式批准。IEEE 工作组开发802.3av 标准最重要的要求就是与现有EPON 网络的兼容和平滑升级，并与以太网速率10 倍增长的步长相匹配。因此进行了多方面的实现：

（1）10G EPON 支持对称和非对称模式。对称模式时，上行和下行速率均可达到10Gb/s。非对称模式时，上行速率1Gb/s，下行速率10Gb/s。充分满足不同用户的需求。

（2）10G EPON 绝大部分继承了EPON 的标准。在业务互通、管理与控制方面，与EPON 兼容。上行采用双速率突发模式接受技术，下行采用双波长波分，使得10G EPON 与现有EPON的ONU 在同一ODN 下实现了良好的共存。如图1。

图1 10G EPON 与1G EPON 共存兼容与波长分配示意图

（3）10G EPON 采用64B/66B 线路编码，效率高达97%；更高的链路光功率预算（29dB）；FEC 功能采用RS （255，223）编码，可以使光功率预算相对于FEC 增加5～6dB。

3 10G EPON 技术特点

10G EPON 技术标准的主要特点在于充分利用10GE 和EPON 等成熟技术，实现更高的传输速率和更丰富的物理层规格，并与EPON 技术兼容。

3.1 更高的传输速率

测试结果表明：10G EPON 非对称模式下下行吞吐量可以达到8.3Gbit/s 以上（FEC 开销约为13%），对称模式的上行吞吐量也超过8Gbit/s。波长分配如图2。

图2 10G EPON 波长分配图

3.2 丰富的物理层规格

10G EPON 分别定义了10GBASE-PR 和10/1GBASE-PBX的物理层要求，并规定了3 类共6 种物理层规格，以满足不同的链路损耗要求。功率预算如下表所示，10G EPON 的功率预算可以支持传输距离20KM 和1:32 分光比。

10G EPON 的功率预算表

3.3 对10GE 和EPON 的继承

10GE 技术已经非常成熟，因此10G EPON 充分利用了10GE 接口的技术标准和现有基础（比如采用10GE 的物理层编码和以太网的帧格式），从而降低了实现难度和成本。为了降低10Gbit/s 突发光模块的实现难度，对称速率的上行方向保持了与EPON 相同的指标要求，并把自动功率调整的稳定时间提高到800ns，显著降低了光模块实现的复杂性和成本。

3.4 与现有EPON 的兼容和共存

10G EPON 是EPON 的平滑升级，10G EPON 不但能够与EPON 完全共用ODN 系统，10G EPON 的OLT 还能直接与EPON 的ONU 互通。如果采用WDM 方式，还可以实现10G EPON 的OLT 与GPON ONU 的兼容。

4 10G EPON 的运维方案

由于10G EPON 对EPON 的兼容性和继承性，因此随着EPON 运维方案在设备开通和管理、网络监控、网络安全、业务发放和服务保障等方面的日趋成熟，10G EPON 的运维方案与其一脉相承。

4.1 10G EPON 与EPON 有相似的业务模型

在设备类型、应用场景以及业务标识映射等方面，10G EPON 与EPON 相似，而且更容易学习和接受。针对不同的ONU 设备，电信市场定义了不同的设备类型，如MTU、MDU、SBU、HGU、SFU 等，应用于不同的业务场景。 10G EPON 只对各类型的接口定义稍作修改，用户模型和业务模型则仍沿用EPON 的模型。

4.2 10G EPON 与EPON 有相似的业务参数

10G EPON 和EPON 的配置、性能、告警参数来源于同一规范，10G EPON 仅增补相关参数。在带宽规划参数方面，10G EPON 定义的固定带宽、保证带宽和尽力而为带宽，与EPON 完全一致；10G EPON 只需通过简单配置，修改精度和范围，就可以完全沿用EPON 的故障诊断参数。因此，10G EPON 基本可以沿用EPON 的配置、性能和告警。

4.3 10G EPON 与EPON 有一致的管理机制

在管理模式上，10G EPON 沿用并增加了EPON 的扩展OAM 定义，具有多种管理模式，包括扩展OAM、扩展OAM+SNMP 和扩展OAM+TR069 三种方式。而且10G EPON 完全使用了EPON 北向接口参数，接口无需重新开发，业务支撑系统无需修改，运维流程无需变更。

5 10G EPON 的产业链

目前对10G EPON 投入研究的硬件厂商主要有光模块厂商、芯片厂商和设备制造商。 10G EPON 的光模块在2008 年上半年就可以供货，现已能够批量提供对称和非对称的光模块产品。在芯片方面，PMC-Sierra 公司在2008 年7 月率先在业界进行了10G EPON 演示，至今已有多家芯片厂家投入了10G EPON 芯片的研发。设备方面，多家主流设备制造厂商均发布了10G EPON 产品，并已实现10G EPON 系列产品的ASIC 化和批量生产。

2010 年以来，国内三大运营商先后开始了10G EPON 的规模部署，超过40 万线的应用规模涵盖了校园宽带网、政企高端客户高宽带接入、城域网宽带网络的提速改造等多种应用场景。洛阳联通在某高校的宽带网络建设中使用了10G EPON 技术，成功满足了校园网密集型高带宽对接入网络的需求。