GPON系统到NG-PON2系统的演进方案

2014-03-02

中国新技术新产品 2014年13期

（广东南方电信规划咨询设计院有限公司，广东惠州 516003）

陈琰

（广东南方电信规划咨询设计院有限公司，广东惠州 516003）

随着信息化社会对带宽需求的不断增长，以及XG-PON、NG-PON2技术的逐步发展，运营商目前所采用的GPON系统在不远的将来必将进行升级与改造。本文探讨了GPON系统演进到NG-PON2多种演进方案，以及目前成熟度较高的TWDM-PON技术。

无源光网络;NG-PON2;TWDM-PON

1 引言

由于大量多媒体和互联网新型业务不断涌现和迅速发展，宽带网络的带宽需求越来越大。低成本、高质量的无源光网络（PON）是目前以及未来多年宽带接入网的最佳建设方案。各大运营商以PON技术为主导的“宽带中国”、“光网城市”基础设施建设取得了快速的发展，并推动全业务运营和全场景承载的迅猛发展。面对更高带宽的需求，下一代PON技术的发展势在必行。

2 下一代PON技术

下一代PON技术中XG-PON标准已制定多年，技术成熟，但由于现阶段PON技术仍能满足市场需求，所以XGPON还未能真正商用。NG-PON2是目前正在探讨的未来更高带宽的PON系统，但技术暂不成熟不足以支撑商用。下面简单介绍两种PON技术。

2.1 XG-PON

XG-PON技术属于NG-PON1的技术范畴，它较大程度继承了GPON的相关标准。XG-PON与目前规模商用的EPON和GPON相比，具备更高的传输带宽和更大的光分路比、以及对全业务运营更佳的支撑能力。

2.2 NG-PON2

NG-PON2是未来40G PON技术的总称，在带宽方面下行速率至少为40 Gbit/s，上行速率至少为10 Gbit/s。NG-PON2在物理层可采用的技术有TWDM、WDM、OFDM。WDM-PON和OFDM-PON技术成熟度较低，成本高。以TDM和WDM结合的TWDM-PON是目前实现NGPON2较具竞争力的方案。由于TDMPON发展到单波长10 Gbit/s速率后，再进一步提升单波长速率将面临技术和成本的双重挑战，于是在PON系统中引入WDM技术成为较优的选择。即使用多个XG-PON在波长上进行堆叠，可以最大限度地重用GPON/XG-PON的技术，同时对现有的ODN具有较好的兼容性。

3 PON系统的演进路径

目前主要运营商在建网中都转向以GPON为主，GPON系统演进到NGPON2有3种可选的路径，分别为次序演进、跳跃演进、共存演进。

图1 TWDM-PON系统基本结构示意图

3.1 次序演进

该模式需要首先完成GPON到XGPON系统的升级。XG-PON的ODN完全承袭了GPON的网络结构，可以充分利用现有GPON ODN已部署的光纤、光分路器等设施，在OLT侧增配支持XGPON的接口板，同时替换需要带宽升级的ONU，即可完成平滑演进。当需要向NG-PON2演进时，则需完成GPON系统的退网，NG-PON2可重用GPON的波长，与XG-PON系统兼容。

3.2 跳跃演进

从GPON直接演进到NG-PON2。该方式直接跳过XG-PON阶段，从GPON升级为NG-PON2，因此要求在ODN中GPON与NG-PON2 两个系统共存。

3.3 共存演进

由于国内运营商已投入大量资金部署了GPON系统，盲目地大规模改造现有PON网络中的OLT、ONU肯定会带来已有投资的浪费，也会给运营商带来新增投资的压力。因此，运营商可先部署XGPON，待市场和技术时机成熟，引入NGPON2系统。在NG-PON2建设初期，将出现GPON、XG-PON与NG-PON2多种系统共存的情况。当前GPON网络基本可以满足未来3-5年内的业务发展需求。从投资保护的角度出发，多种制式共存是演进的关键。

4 共存演进技术方案

共存演进的技术方案在目前较为成熟的是采用TWDM-PON方式，该方式对原有网络的影响程度较小，通过合理的波长规划，能够保证多种PON制式在同一个ODN中的共存，有效降低运营商光纤接入网的演进成本。

TWDM-PON在物理层采用TDM和WDM结合的方式，使用多个XG-PON在波长上进行堆叠，最大限度地重用GPON/ XG-PON技术，同时与现有采用功率分光器的ODN具有较好的兼容性。如图1所示。

下行方向上，将4路速率10Gbit/s信号分别用4个波长的光信号承载，在OLT端通过阵列波导光栅合波形成40Gbit/s的光信号。光信号通过功率光分配器后，每路依然包含4个波长的信号，到达ONU端后，采用窄带滤光片，将所需波长的光信号滤出进行接收处理。上行方向上，也可采用4个波长进行数据传送，每个ONU通过网络规划占用其中一个波长。采用相同波长上行的ONU以TDMA方式接入，不同波长的ONU间无相互干扰，光信号在光分配器处进行多路合光，在OLT端将不同波长的光信号进行分离。