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2012-09-01 07:45:10  作者:  来源:我爱电子网  浏览次数:1177  文字大小:【】【】【
关键字:宽带接入

  10GEPON产生的背景

  宽带光接入的主要技术包括点对点技术(P2P)和点对多点无源光网络技术(PON)两大类。点对点(P2P)方式的主要优点是专用接入、局端设备简单、传输距离长,可以用于低密度用户分散地区。但是用户不能共享局端设备和主干光纤,高密集用户区域成本高,标准化程度差,不是主流解决方案。无源光网络(PON)技术与点对点(P2P)方式相比,能够大量节省主干光纤和局端设备光接口、高密集用户区域成本低、标准化程度高、业务透明性较好、网络配置灵活、综合优势明显,是未来宽带光接入及FTTH 方式的主要技术选择。EPON 的国际标准相对简单,易实现。目前EPON 技术已经成熟,成本不断下降,达到了规模商用水平,能够满足近期宽带业务的要求。GPON 的国际标准比较详细,支持多业务能力较强,是欧美主要运营商的技术选择。但目前GPON技术尚不完全成熟,在系统功能、网管、商用芯片、互通性等方面仍需不断完善。

  虽然处于同一代技术的EPON和GPON接入技术提供了1G/2G的带宽,但随着IPTV、 HDTV、双向视频以及在线游戏等大流量宽带业务的逐渐开展与普及,每用户的带宽需求预计将以每5年一个数量级递增并有加速趋势,从中长期的发展趋势来看,每用户的带宽需求将是50~100Mbps。无论是EPON还是GPON,现有的PON口带宽都将出现新的瓶颈,因此FSAN和IEEE组织均在积极探讨下一代PON接入技术的发展走向。

  10GEPON技术分析

  下面从标准发展、技术特点和产业链成熟度三方面对10G EPON技术进行分析。

  标准分析

  目前下一代PON接入技术的标准主要为制定EPON标准的IEEE组织推出的10G EPON标准和制定GPON标准的ITU-T/FSAN组织推出的NGA PON标准。

  (1)10GEPON标准的发展状况

  10G EPON的标准为IEEE 802.3av,10G EPON的标准制定从2006年开始,计划2009年9月正式颁布。目前10G EPON的标准制定进程较快,已经确定了主要的技术细节。

  IEEE 802.3av标准专注于物理层技术的研究,最大限度沿用EPON的IEEE 802.3ah的MPCP协议,该标准具有很好的继承性。802.3av标准的核心有两点:一是扩大802.3ah标准的上下行带宽,达到10G速率;二是10G EPON标准有很好的兼容性,10G EPON的ONU(Optical Network Unit)可以与1G EPON的ONU共存在一个ODN(Optical Distribution Network)下,最大限度保护运营商投资。

  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。非对称模式可以认为是对称模式的一种过渡形式,在前期对上行带宽需求较少和成本较为敏感的场合,可以使用非对称形式。随着业务的发展和技术的进步,将会逐步过渡到对称模式。

  (2)NGAPON标准的发展状况

  NGA PON标准分为两个发展阶段,分别为NGA1和NGA2。

  NGA1 PON的研究方向主要为制定可兼容目前GPON,能够共享同一个ODN的NG-PON技术标准。其中包括引入WDM技术的研究,实现Stacked GPON技术研究以及长距GPON技术研究,10G GPON也属于NGA1的范畴,但在FSAN组织暂没有列入计划讨论,计划直接借鉴IEEE 10G EPON的技术成果,但在上行速率、技术工艺方面根据GPON的规划要求进行重新定义。

  NGA2 PON的研究方向则不考虑对于目前GPON网络的兼容性以及ODN的兼容性,光波长选择也不受目前网络应用的限制,开放式地讨论GPON技术发展潜力,目前主要探讨方向是高速率、长距、大分光比的WDM-PON与TDM-PON相结合的混合PON网络。

  在国际标准组织的10G EPON和NGA PON标准的讨论和制定中,中国相关企业均积极参与,如中兴通讯积极参加多次10G EPON标准会议,拥有该标准的重要领导席位,提交多篇提案;在NGA PON标准的研讨中,积极、持续地为技术白皮书的制定做出重要贡献,并于2008年9月在上海独家承办了ITU-T/FSAN的标准大会。

  (3)两大标准的发展探讨

  10G EPON标准的制定时间表如图1所示。

10G EPON标准的制定时间表

  NGA PON标准的制定时间表为在2009年Q1完成NGA PON的技术白皮书,包括NGA1/2的需求、NGA1的规范、NGA2的初期研究。计划在2011年左右完成对NGA1 PON标准的制定和发布。

  从两大标准的制定时间计划来看,目前NGA PON标准化进程较10G EPON要晚2~3年。

   ITU-T/FSAN组织对于NGA PON的主要思路是想通过引入WDM单纤多波长技术解决大带宽、大分光比以及长距的需求,但目前有多个方向,尚在讨论中,还没有确定。目前在NGA1 PON的标准讨论中,已经有许多FSAN组织成员提案直接或间接应用IEEE 10G EPON标准已经成熟的技术成果,因此未来将会有两种基本发展方向:

  只借鉴10GEPON标准的成熟技术,但不考虑与10GEPON标准的融合发展。

  充分借鉴或应用10GEPON标准的成熟技术,并考虑未来与10GEPON标准的融合发展。

  鉴于技术融合是通信技术发展的趋势,第二种发展方向将具有更大的可行性。

  10G EPON标准由于遵循了已有的EPON规范,上行链路的突发时序比较宽松,因此可以使用现有的元器件,加快10G EPON进入市场的速度。波长方面,10G EPON从开始就明确作为现有EPON网络的兼容升级方案,因此所选择的波长也不会影响当前EPON网络工作。加上10G EPON有很好的兼容性,能够最大化保护运营商的投资,全面降低CAPEX。因此,10G EPON技术作为一种提供10GE高带宽、兼容性好、能快速成熟的下一代PON接入技术将在未来的几年中得到广泛关注和发展。

  10GEPON技术简介

  10G EPON的协议框图如图2所示。由图2可见,10G EPON技术在协议上位于OSI参考模型的物理层和数据链路层。在MAC层上10G EPON沿用GEPON的成熟MPCP协议,只对该协议进行少量扩充和修改,加快了标准的制定过程。

10G EPON的协议框图

  在下行方向,10G EPON以10G速率连续方式发送码流,数据流由MAC层传递到RS子层,经过XGMII接口,数据流到达PCS子层,在PCS子层内部经过 64B/66B编码、扰码、FEC功能处理(为了增加光功率预算,10G EPON技术规定必须实现FEC);数据流经过PCS子层的处理,到达PMA子层,进行串并转换处理;最后串行码流到达PMD子层,进行光电转换,将数据流经过单模光纤传递到ONU设备;ONU设备对数据流进行相反的处理,数据流经过电光转换,串并转换,时钟恢复,在PCS层进行FEC解码,去扰,64B/66B编码解码,然后送到MAC层处理。

  在上行方向基本流程和下行相同,区别是在ONU侧的PMD层,采用突发模式发送,在OLT层的PMD层需要采用突发模式接收方式,在PCS层要进行突发模式时钟恢复。

  10G EPON在PMD层规定了波长分配和光功率预算。IEEE 802.3av的波长分配如图3所示,下行采用1574~1580nm波段,上行和1G EPON的波长重叠,采用1260~1280nm波段。从波长分配上看,在上行方向10G速率的上行波长和1G速率的上行波长是叠加的,因此1G速率的 ONU和10G速率的ONU要采用时分复用方式发送上行数据。在下行方向10G速率的波长和1G速率的波长是分开的,保证了下行数据有较高的带宽。

IEEE 802.3av的波长分配

  10G EPON目前规定了3种功率预算,即PR10/PRX10、PR20/PRX20和PR30/PRX30,功率预算如表1所示。10G EPON的功率预算可以支持20km传输距离和1:32分光比。

功率预算

  产业链分析

  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。光模块方面,2008年上半年,已经有供应商可以提供非对称的10G EPON光模块,目前该供应商可以批量提供XFP标准的非对称光模块,在2008年四季度可提供对称的光模块产品。日本三菱公司在2008年9月的 FSAN会议上宣布研制成功对称的10G EPON样机,包括10G EPON光模块。芯片方面,PMC-Sierra公司在2008年7月率先在业界进行10GEPON演示。该演示采用了PMC-Sierra完整的 10GEPON参考设计,包括用于10G光纤线路终端器(OLT)的PAS8001和用于10G光纤网络单元(ONU)的PAS9001,这套系统已经在 2008年5月在北京举行的中国光网络研讨会上首次亮相。TKNOVUS公司也在2008年11月宣布其发布的10G EPON评估板系统(EVB)完全符合最新的IEEE 802.3av 10G EPON标准,这套EVB系统包括OLT和ONU设备,以及配套的综合开发工具。设备方面,2008年10月,中兴通讯在2008中国国际信息通信展览会上率先向业界推出了全球首台10G EPON设备样机,并进行了系统业务演示。

  小结

  综上所述,10G EPON的标准发展很快,2009年三季度将发布正式标准。10G EPON可以继承EPON大规模部署的成熟经验,可以在不改变目前的ODN网的情况下与GEPON共存,为运营商节省投资。在带宽上10G EPON与已有的宽带接入技术相比有很大优势。目前各厂商也在积极投入10G EPON的研发,产业链将很快成熟。因此10G EPON是适合于下一代宽带接入的理想技术。

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