面向千兆宽带的PON 网络演进策略研究

雷 芳，王玉磊，李云霞

（中国移动通信集团设计院有限公司湖南分公司，湖南 长沙 410000）

0 背 景

2019 年6 月，中国移动“千兆引领·生态赋能”发布会上，中国移动副总裁简勤详细解读了中国移动双千兆计划，即5G 移动网络千兆和光纤宽带网络千兆。千兆宽带方面，中国移动将持续推动OLT 设备升级，推动70%以上区域具备千兆能力，打造300 个千兆城市，覆盖2 亿潜在宽带用户。

固网宽带是网络连接的一个关键构成部分，即便5G 时代来临也不会退化，相反会在千兆宽带的带领下，为消费者提供多路极致4K 和8K IPTV、家庭云、超高清家庭摄像头等一系列新兴组合业务和功能，快步推进智慧家庭的实现。在千兆宽带时代全面到来的同时，PON 网络也迎来了向10G PON 的技术演进升级的时代。

1 中国移动10G PON 网络演进

现阶段，行业内最具代表性的PON 网络是EPON和GPON 两类。EPON 标准由IEEE 提出，提供上下行1.25 Gb/s的共享带宽；而GPON标准聚焦互通与完整性，能提供上行和下行分别为1.25 Gb/s 和2.5 Gb/s 的接入能力。在百兆宽带时期，对于两种技术的选择，中国移动公司选择了GPON 技术，建成了全世界规模最大的GPON 光接入网络[1]。

10G PON 是基于现有的标准发展的下一代PON 技术，具体解决如下网络问题。

（1）持续发展高带宽业务，对带宽提出了更高的要求，而PON 技术无法满足更高的带宽要求。

（2）由于用户侧接入技术持续创新，带宽持续升级，PON 技术将阻碍带宽的进一步演进。

（3）分光比和传输距离对网络建设投资造成了一定影响。

10G PON 主 要 包 含10G EPON 和10G GPON 两 类技术，也存在相应的两类标准，即对称标准与非对称标准。在非对称类型的上行带宽上，10G GPON 技术是10G EPON 技术的两倍；在最大有效带宽比方面，10G GPON 技术高于10G EPON 技术的10 个百分点。GPON技术是移动公司目前普遍采用的宽带接入技术，所以，不管是从设备升级成本上的考虑，还是出于技术平滑演进的考虑，10G GPON 技术都是最合适的选择。

2 10G GPON 技术的网络结构和运行原理

10G GPON 的网络结构类似于GPON，遵循P2MP架构，通过上、下行区别化的波长在相同的ODN 网络上实现单纤双向数据传导。上行和下行分别通过TDMA 和广播的方式进行数据传导。上行通过TDMA的方式，ONU 中的数据在OLT 允许的时隙内进行数据发送，进而确保所有ONU 依照次序来进行数据传输，规避上行数据冲突。下行数据从OLT 端广播传至全部的ONU 上，再由其有针对性的选择接收目标数据，丢弃其他数据。

3 千兆宽带的接入方法

由于宽带接入要满足各类用户的需求，使得现阶段应用最为广泛的技术是GPON 和10G PON 混合组网技术，此技术是对GPON 和10G PON 光模块发出的光予以合波，在1 根光纤上进行传导，进而将已有的分光器与光纤充分利用起来。考虑到二者波长分配特征，这样形成的共存网络，主要原理是平行部署GPON 和10G GPON，在合波器件的作用下共用ODN。主要接入方式有外置合波器和内置合波器两种方案[2]。

3.1 外置合波器

采用外置WDM1r 合波，新增加WDM1r 标准插框，GPON 和10G PON 彼此独立，都是由尾纤连到WDM1r标准插框。在合波器的作用下，使二者PON 口的光模块耦合，从而使两个光模块发出的光在同一个光纤上传导，光纤最大下行带宽可达到12.5G。但此方式一是存在额外插损，再者，另外加入活接头和光跳纤等，会使工程执行的难度大幅提升。所以，这种接入方式并不理想。

3.2 内置合波器

Combo PON 技 术， 是 将GPON 和10G GPON 光波在一个光模块内通过内置合波器实现双通道合波后从同一光口输出。即便采用一个光纤链路，然而，其内部事实上存在对应的两个物理通道。在处理了下行两路单独的MAC 后，送至光模块予以合波，再传输至ONU，10G PON 的信号就会发送出去，由10G PON ONU 接收，GPON 的信号由GPON ONU 接收。上行10G PON 与 GPON 采用的波长是不一样的，通过分波后送至相应的MAC 通道加以处置[3]。

通过Combo PON 技术大大提高了OLT 的槽位利用率，减少了施工复杂程度，成为现阶段中国移动千兆宽带的首要接入方式。

4 千兆宽带网络建设思路

在现阶段的千兆网络建设中，要充分考虑业务发展和现有的PON 网络资源的具体现况，稳步推进网络建设，预先确定好网络升级的规划方案，制定具体的开展程序，稳定且有针对性的实施千兆宽带网络建设。通过Combo PON 技术实现百兆、千兆能力同步接入，网络规模升级。用Combo PON 板卡替换原OLT 上的GPON 板卡，原GPON 板卡用户割接至Combo PON 板卡上即可实现GPON 和10G GPON 的共存[4]。

在展开PON 网络建设时，对于未来接入速率持续提升的考虑，要终止单槽位单方向交换容量未超过40G 的OLT 设备建设。在持续GPON 建设的同时，慢慢提升Combo PON 的建设占比。对于一些特别的政企专线业务，可将应用10G PON 或10GS PON 端口的方式接入；对于普通家庭宽带用户，可用10G Combo PON 的方式应用于局端PON 板接入中。OLT 上联方面，城区利用10GE 端口上联，少部分偏远地区的小容量设备可先利用4×GE 端口上联。如果有部分用户速度需求提高至500M 时，要用10GE 链路取代GE 链路上联。

在场景建立方面，对比目前的GPON，10G GPON FTTH 的建设方式与之基本相同。但光模块的光功率和将来的速度提升需求需要综合考虑，分光比应采用1 ∶64 分光为主。在一些校园内，商铺和企业楼层综合布线的情况，可应用10G PON+LAN，MDU 利用GE端口。如果新布放入户线，建议采用6 类线，保证入户段的接入速率。

5 中国移动千兆网络升级方案

中国移动自2017 年开始开展千兆网络建设，分场景、分步骤的制定千兆网络升级的建设方案。充分考虑到用户需求和具体的业务开通能力，千兆网络建设要聚焦于优质客户集中区域。在采用GPON 技术的基础上引入Combo 技术，基于现行的ODN 网络布局，更换Combo PON 板和模块，使二者一起应用ODN 和PON 口承载，从而使网络资源能够被重复使用，方便用户升级和维护。

根据各个厂商OLT 设备性能的不同，升级方式也存在板卡替换和新设备部署两种方式。对于硬件平台可支持10G GPON OLT 设备，但现有主控板卡槽位带宽低于40G（不含）时，可将OLT 设备主控板卡替换为槽位带宽能力大于等于40G 的版本，降低因槽位带宽对PON 接入能力的影响。对于硬件平台不支持10G GPON 的OLT 设备，可在同机房部署新OLT 设备[5]。

在网络建设中，分为高价值新建小区、校园网新建、小区GPON FTTH 改造来部署10G PON 设备，改造及部署方案分为4 个步骤，具体如下。

（1）全局规划，选择10G PON OLT 型号。

（2）设备软件及版本的升级。

（3）设备硬件改造，包括板卡替换和新设备部署。

（4）预配置，新建场景，按照规划预配置ONT和业务板卡。改造场景，原槽PON 口1 ∶1 替换，非原槽位1 ∶1 替换，则需要重新配置数据。

6 结 论

在“宽带中国”和增加速度减少成本的政策指导下，全国范围内的接入速率大幅提升，对网络升级优化的需求也越来越大。各大运营商积极行动，截至2019 年5 月，我国的近25 个省、直辖市和自治区进行了千兆网络布局。发布千兆商用套餐的省达到20 个，并且费用在一月四百元以下，在很大程度上推动了千兆宽带的迅猛发发展。此文提供了千兆宽带需求下，GPON 向10G PON 演进的近期方案建议，为下一阶段网络升级工作提供了路径参照。