摘  要  G-PON是遵從于ITU-T G.984.x標(biāo)準(zhǔn)的寬帶無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)。憑借其高帶寬,、高效率,、多業(yè)務(wù)統(tǒng)一支持,、良好的互通性和可管理性等諸多優(yōu)點(diǎn),，它正被越來(lái)越多的主流運(yùn)營(yíng)商所青睞,，并被視為FTTx（特別是FTTH）的理想解決方案,。

然而,，隨著PON網(wǎng)絡(luò)規(guī)模應(yīng)用的蓬勃發(fā)展和全業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)的快速展開(kāi)，在保護(hù)現(xiàn)有投資的同時(shí),，人們對(duì)PON系統(tǒng)在帶寬需求,、業(yè)務(wù)支撐能力、接入節(jié)點(diǎn)設(shè)備和配套設(shè)備性能等方面都漸漸提出了更高期望,。由此,，G-PON如何向下一代系統(tǒng)演進(jìn)，備受業(yè)界矚目,。

在全球各大運(yùn)營(yíng)商以及包括華為在內(nèi)的主流設(shè)備商等的踴躍參與,、共同努力和積極貢獻(xiàn)之下,，FSAN/ITU-T于2010年6月完成了NG-PON的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)工作,。在業(yè)界翹盼之下,，可由G-PON平滑演進(jìn)而成的10G-PON系統(tǒng)終于揭開(kāi)了神秘面紗，正式進(jìn)入了人們的視線,。

1,、引言

完成G-PON技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之后，F(xiàn)SAN/ITU-T即以“低成本,、高容量,、廣覆蓋、全業(yè)務(wù),、高互通”為演進(jìn)目標(biāo),，迅速鋪開(kāi)下一代PON的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)工作。

從運(yùn)營(yíng)的角度來(lái)看,，“超寬帶,、可共存”被認(rèn)為是G-PON繼續(xù)演進(jìn)的第一原則：一方面，運(yùn)營(yíng)商要實(shí)施以增加營(yíng)業(yè)收入為目的從而拓展新業(yè)務(wù)的戰(zhàn)略目標(biāo),，以引發(fā)帶寬消耗的強(qiáng)勁增長(zhǎng),；另一方面，運(yùn)營(yíng)商顧慮到PON系統(tǒng)整體的巨大投資,、漫長(zhǎng)的回報(bào)周期（PON ODN和終端投資是整網(wǎng)投資中的關(guān)鍵部分）,，盡全力保護(hù)其ODN投資，最大化用戶終端價(jià)值,。

鑒于此,，F(xiàn)SAN/ITU將G-PON之后的下一代系統(tǒng)定義為一個(gè)與G-PON共存并能由原G-PON平滑升級(jí)而成的新系統(tǒng)，著眼于研究和制定出既能兼顧現(xiàn)有G-PON ODN敷設(shè)和繼承現(xiàn)有G-PON協(xié)議基本機(jī)制,，又能全面提升系統(tǒng)容量和協(xié)議效率的“后G-PON時(shí)代”標(biāo)準(zhǔn)：這就是本文所描述的10G-PON標(biāo)準(zhǔn)系列——基于共存的平滑演進(jìn)和全面提升,。

2、10G-PON基本形態(tài) – 通過(guò)WDM堆疊與G-PON輕松共存

如前所述,，考慮到對(duì)運(yùn)營(yíng)商已布放光纖系統(tǒng)的充分保護(hù),，10G-PON的ODN必須完全沿用G-PON的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌乩矛F(xiàn)有G-PON網(wǎng)絡(luò)已投放的光纖,、分路器等：首先保障與G-PON的共存,，進(jìn)一步通過(guò)在OLT側(cè)增加支持10G的接口板并替換ONT/ONU以完成從G-PON向10G-PON的平滑演進(jìn)。

為實(shí)現(xiàn)與G-PON在同一ODN上的共存,，10G-PON采用了不同于G-PON的上/下行波長(zhǎng)規(guī)劃,，借此通過(guò)波分堆疊的方式（通過(guò)在局端放置WDM1r器件，結(jié)合終端前置或嵌入的WBF器件,，在上/下行方向分別對(duì)多個(gè)工作信號(hào)進(jìn)行合波/分波）實(shí)現(xiàn)10G-PON和G-PON的兼容,。如圖 1所示：

圖 1  10G-PON和G-PON通過(guò)WDM1r共存的網(wǎng)絡(luò)配置

在共存基礎(chǔ)上，10G-PON進(jìn)一步提供了平滑演進(jìn)的實(shí)現(xiàn)：升級(jí)時(shí)，運(yùn)營(yíng)商可選擇僅對(duì)本ODN上的部分用戶設(shè)備逐批次升級(jí)或?qū)⑷坑脩粼O(shè)備一次性更換為下一代設(shè)備,。兩種升級(jí)方式的不同之處在于G-PON與10G-PON系統(tǒng)共同存在的時(shí)間長(zhǎng)短,。為實(shí)現(xiàn)從G-PON到10G-PON的升級(jí)，所有ONU以及OLT須嚴(yán)格遵循ITU-T G.984.5amd1（擴(kuò)展波段）所規(guī)范的波長(zhǎng)計(jì)劃,。

3,、10G-PON物理層 - 整體擴(kuò)容

業(yè)界對(duì)“后G-PON時(shí)代”系統(tǒng)的最基本需求是要提供比G-PON更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。因此,，10G-PON的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格是下行10G,，上行2.5G，上下行平均帶寬比G-PON分別提升4倍和2倍,。除此之外,，相比于G-PON，10G-PON在分支比,、光功率預(yù)算以及傳輸距離等物理規(guī)格方面也均有明顯提升,，如圖 2所示。

圖 2  G-PON與10G-PON的物理層規(guī)格對(duì)比

4,、10G-PON傳輸匯聚層 – 沿用基本機(jī)制,，功能強(qiáng)化，效率提升

TC層是TDM PON系統(tǒng)的核心構(gòu)成部分,。通過(guò)三大關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)（成幀,、動(dòng)態(tài)帶寬分配和激活），它全面保障了多點(diǎn)接入的有效實(shí)現(xiàn),。10G-PON的TC層盡量沿用了原G-PON TC層的基本機(jī)制,，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行了必要的改良和充分的完善。

為適配10G速率以及方便芯片實(shí)現(xiàn)和提升處理效率,，10G-PON對(duì)成幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了較多細(xì)節(jié)改進(jìn),，使數(shù)據(jù)分片更少拼接，更易對(duì)齊,；DBA基本機(jī)制保持不變,，分配靈活度進(jìn)一步提升；激活過(guò)程與G-PON保持一致,；物理層管理消息系統(tǒng)進(jìn)一步簡(jiǎn)化,，健壯性等有所增強(qiáng)。并且,，隨著運(yùn)營(yíng)商需求的逐步明確,，相比于G-PON，10G-PON在安全和節(jié)能方面都有明顯擴(kuò)充,。

安全性方面,，10G-PON不僅在TC層激活過(guò)程中就完成了對(duì)終端設(shè)備的認(rèn)證，同時(shí)也完善了正常工作狀態(tài)下的密鑰切換流程，并提升了密鑰切換流程的健壯性,。除此之外,，10G-PON還提供了上行加密、下行組播加密等新的可選的額外安全保障機(jī)制,。

節(jié)能歷來(lái)是個(gè)爭(zhēng)議話題,。在G-PON時(shí)期,，ITU-T開(kāi)發(fā)了G.sup45（即G-PON節(jié)能白皮書(shū)）作為PON節(jié)能指導(dǎo)資料,。該白皮書(shū)以由不同程度的節(jié)能模式構(gòu)成的ONU節(jié)能狀態(tài)機(jī)為核心描述了芯片級(jí)節(jié)能技術(shù)。隨著世界范圍內(nèi)節(jié)能呼聲的漸漸高漲,，以G-PON節(jié)能白皮書(shū)為藍(lán)本再加以篩選和改善,，10G-PON選擇了“假寐”（doze mode）和“周期性睡眠”（cyclic sleep）兩種作為標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)能模式。其中,，假寐模式為必選實(shí)現(xiàn),，周期性睡眠為可選實(shí)現(xiàn)；兩者的區(qū)別在于,，前者僅關(guān)閉了ONU的發(fā)射機(jī),，而后者則同時(shí)關(guān)閉了發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，是更深層次的睡眠技術(shù),。

5,、OMCI – 協(xié)議普適化，天然可互通

OMCI是ITU-T TDM PON系統(tǒng)中的設(shè)備和業(yè)務(wù)的管理和配置協(xié)議,。它是一種帶外管理協(xié)議（即,，協(xié)議報(bào)文承載在有別于普通數(shù)據(jù)的特定GEM連接中）。經(jīng)由專(zhuān)門(mén)的OMCC通道,，OLT通過(guò)模型化方式對(duì)ONU進(jìn)行管理和配置,。OLT與ONU之間通過(guò)交互MIB（Management information base，管理信息庫(kù)）信息來(lái)建立和維護(hù)OMCI模型,。OMCI的管理配置內(nèi)容包括對(duì)ONU設(shè)備的配置管理,、故障管理、性能管理和安全管理,。

從協(xié)議層次來(lái)講,，OMCI處于ITU-T TDM PON協(xié)議棧的最高層，受具體底層技術(shù)變化的影響最小,，可繼承性最強(qiáng),。從管理項(xiàng)及其配置方式來(lái)看，10G-PON與G-PON沒(méi)有區(qū)分,，甚至上溯到A/B-PON時(shí)代,，OMCI的管理和配置內(nèi)容也都基本一致。因此，ITU-T提出了Generic OMCI概念,，即認(rèn)為其TDM PON系列最終只需要一個(gè)普遍適用的OMCI標(biāo)準(zhǔn),。這個(gè)概念一經(jīng)提出立即獲得了業(yè)界的廣泛認(rèn)可和支持。“通用OMCI標(biāo)準(zhǔn)”的ITU-T標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)為G.988,，表示著它獨(dú)立于特定的PON系統(tǒng)之外,。G.988幾乎完全采用了原G.984.4的內(nèi)容，弱化了與底層技術(shù)特征強(qiáng)相關(guān)的個(gè)別描述,，進(jìn)行了少量?jī)?nèi)容增減和文字修訂,，使之更加普適化。

在OMCI互通方面,， FSAN于2008年初成立了OISG（OMCI implementation study group,，OMCI實(shí)現(xiàn)研究小組），專(zhuān)門(mén)研討和制定G.984.4 OMCI互通技術(shù)規(guī)范,。該協(xié)議規(guī)范了OMCC通道建立,、ONU設(shè)備上線后的MIB刷新、MIB/告警同步,、軟件版本升級(jí),、2層業(yè)務(wù)配置、組播配置以及QoS管理等,。ITU-T分別于2008年12月和2009年10月發(fā)布了該技術(shù)規(guī)范的第一版和第二版,，其標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)為G.impl984.4，又稱(chēng)OMCI實(shí)現(xiàn)指南,。此后,，F(xiàn)SAN以此為互通指南藍(lán)本寫(xiě)作互通測(cè)試用例，在2009年以及2010年上半年總共進(jìn)行了3次互通測(cè)試,。在2010年上半年互通測(cè)試完成后,，F(xiàn)SAN認(rèn)為G-PON互通性良好，隨即開(kāi)始啟動(dòng)10G-PON的互通測(cè)試活動(dòng)計(jì)劃,。

可以預(yù)見(jiàn)的是,，在10G-PON時(shí)代，G.OMCI得益于與G.984.4的全面后向兼容,，幾乎可以直接采用G.impl984.4作為其互通規(guī)范,，因此，這就意味著10G-PON天然具備了繼承自G-PON的良好的設(shè)備和業(yè)務(wù)管理和配置層的互通性,。

6,、10G-GPON標(biāo)準(zhǔn)主體完成 - 業(yè)界齊努力，華為貢獻(xiàn)多

上述各個(gè)10G-PON主體技術(shù)已先后在ITU-T SG15 Q2落地,。

2009年10月,，ITU-T SG15通過(guò)了10G-PON的總體需求(G.987.1)和物理層規(guī)范(G.987.2),，這兩個(gè)規(guī)范于2010年3月正式對(duì)外公示，正式開(kāi)啟了NG-PON標(biāo)準(zhǔn)時(shí)代的大門(mén),。隨后,，2010年6月的ITU-T SG15全會(huì)表決并通過(guò)了10G-PON傳輸匯聚層(G.987.3)和通用OMCI標(biāo)準(zhǔn)（G.988）兩個(gè)文本，近期內(nèi)也即將正式公示,，這標(biāo)志著10GGPON標(biāo)準(zhǔn)主體的初步完成,。由G.987系列以及G.988所規(guī)范的10G-PON技術(shù)充分體現(xiàn)出FSAN/ITU-T對(duì)后G-PON時(shí)代的PON系統(tǒng)在共存、升級(jí)和功能/性能拓展方面的期望,，是脫胎于G-PON并且基于純TDM 技術(shù)的PON的高級(jí)形態(tài),。

10G-GPON主體標(biāo)準(zhǔn)的制定過(guò)程得到了業(yè)界主流運(yùn)營(yíng)商（包括AT&T、NTT,、法國(guó)電信,、意大利電信,、葡萄牙電信,、德國(guó)電信、西班牙電信,、Verizon,、英國(guó)電信、中國(guó)電信,、中國(guó)移動(dòng),、中國(guó)聯(lián)通等）和主要的設(shè)備廠商、芯片廠商,、光模塊廠商積極推動(dòng)和大力支持,。

ITU-T SG15主席在ITU-T全會(huì)后提到，在整個(gè)10G GPON標(biāo)準(zhǔn)制定的進(jìn)程中,，很多廠家給他留下了深刻的印象,，特別是華為在這一過(guò)程中體現(xiàn)出了重要的推動(dòng)力和組織力，做出了較大貢獻(xiàn),。華為不僅是最積極最權(quán)威的技術(shù)建議貢獻(xiàn)者,，也是FSAN 10G-GPON白皮書(shū)的主要編輯之一，并且擔(dān)負(fù)著ITU-T SG15 Q2的大會(huì)報(bào)告人和GPON/10G GPON標(biāo)準(zhǔn)編輯的重要責(zé)任,；不僅主導(dǎo)編寫(xiě)了FSAN白皮書(shū)和標(biāo)準(zhǔn)本身（G.987和G.988系列）,，而且在中國(guó)兩次成功主辦了FSAN/Q2會(huì)議。他希望通過(guò)華為這樣的表率作用,，使越來(lái)越多的廠家意識(shí)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)工作的重要意義,，使他們能更加踴躍加入FSAN/ITU-T，與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定工作親密接觸,，從而共同推動(dòng)接入技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步發(fā)展,。