2010年12月1日,，經(jīng)濟上的可行性曾經(jīng)是阻礙FTTH網(wǎng)絡(luò)大量部署的主要障礙,，現(xiàn)如今全世界已有超過四千萬個FTTH連接,，很明顯那些過時的觀念需要修改,。這篇文章中,，我們一起來分析PON網(wǎng)絡(luò)是如何來解決這個“經(jīng)濟上可行性”問題的；以及在GPON,、EPON選擇上都有哪些優(yōu),、劣勢比較；最后,，從波長,、頻譜的角度分析GPON/EPON和10G-PON，如何從GPON/EPON升級到10G-PON,。從ODN（Optical Distribution Network,，光分配網(wǎng)絡(luò)）角度來看，要平滑升級需考慮兩個方面的問題：在同一PON樹下現(xiàn)有GPON/EPOM和10G-PON如何實現(xiàn)共存,，如何利用現(xiàn)有的GPON/EPON光網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)而不會對它們產(chǎn)生干擾,。
簡介
在介紹PON（Passive Optical Network，無源光網(wǎng)絡(luò)）之前,，從兩個角度分析現(xiàn)有的接入網(wǎng)絡(luò)：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),、有源/無源網(wǎng)絡(luò),。
網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
在圖1.a中，右邊每個用戶都有一根（或一對）光纖連接到左邊的CO(Central Office,，中央局點),，這種網(wǎng)絡(luò)稱為p2p（point to point，點對點）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),。
在圖1.b中,，右邊一組（16，32,，64或者128）用戶通過共用的一根光纖連到左邊的CO,，這種網(wǎng)絡(luò)稱為P2MP（Point to Multi-Point，單點到多點）,。P2MP網(wǎng)絡(luò)主要的優(yōu)點是可以減少用戶接入網(wǎng)饋線部分的光纖數(shù)量,、以及CO端激光發(fā)射/接受器的數(shù)量（只需一個），從而降低每連接的平均成本,。
有源,、無源
如果從有源、無源的角度來分析,，所謂“無源”是指從用戶端到網(wǎng)絡(luò)端及中間的ODN全部由無源光分路器和單模光纖等無源器件組成,，不含任何有源電子器件及電子電源，因此其管理維護(hù)成本較低,。同時,，由于使用的是無源光器件，不易受到雷電損壞和輻射干擾,。因此應(yīng)用場景及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以更靈活,。
從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、有源/無源兩個角度比較,，無源的,、點對多點的PON網(wǎng)絡(luò)有顯著成本優(yōu)勢。
表1 列出了主要PON協(xié)議的基本特性,，及對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)體系,。
PON技術(shù)可以分為下列三類。
老式PON： 包括 APON,、BPON等,，正逐漸從業(yè)界淡出。
主流PON：GPON,、EPON是目前應(yīng)用最為廣泛的兩種PON技術(shù),。
10G-PON（Next Generation-PON，下一代PON）： 包括10/1G-EPON,、10/10G-EPON,、XG-PON1(10/2.5G-GPON),、XG-PON2(10/10G-GPON)、
在選擇PON來部署無源光網(wǎng)絡(luò)的時候,，到底選哪一種技術(shù)體制,？可從下面幾個角度來考量。
選擇當(dāng)今主流PON技術(shù)-包括GPON,、EPON,，還是選擇10G-PON？
在GPON,、EPON中選擇哪一種PON技術(shù)制式最適合,？
我們是否可以先從主流的GPON、EPON開始部署網(wǎng)絡(luò),，待時機成熟后,，再升級到10G-PON？
主流的PON技術(shù)與10G-PON
主流PON技術(shù)包括兩種：GPON（ITU-T G.984.x）和EPON（IEEE 802.3ah）,。首先在這兩種主流的PON技術(shù)中作一個選擇,；然后，下一個問題是為何需要10G-PON,？
?。幔PON vs. EPON
在GPON和EPON兩者之間做一個選擇的確不是一件易事,，有時并不單純是技術(shù)原因,。舉例來說，現(xiàn)如今全世界有超過4000萬FTTH連接,，而這其中主要（大約85%）位于日本,、韓國、中國等亞洲國家,，這些地方截止目前最主要的PON應(yīng)用技術(shù)還是是EPON，但在北美,、歐洲,，GPON是主流的PON技術(shù)。
這兩種PON由不同的標(biāo)準(zhǔn)化組織制定規(guī)范,，GPON由ITU-T（建議G.984.1,2,3,4,5,6）,，EPON由IEEE（802.3ah）。
表2列舉了GPON/EPON的一些技術(shù)指標(biāo),，可以看出,，在與EPON比較中，GPON有微弱的優(yōu)勢,。
此外,，GPON具有固定的上／下行幀格式,，線路中傳送的是具有周期性的復(fù)幀結(jié)構(gòu)，在OLT和ONU之間通訊時GPON采用的時隙間隔是125微秒,，這與傳統(tǒng)的TDM信號比如PCM,、E1或STM-1完全相同，所以具有傳送傳統(tǒng)TDM業(yè)務(wù)的先天優(yōu)勢,。在與TDM流量互通時,，這種時隙間隔是非常有利于GPON部署的。
而另一方面,，EPON是基于大家熟悉的以太網(wǎng)協(xié)議,，比如其網(wǎng)管可通過SNMP來解決，而GPON需要單獨的管理通道,。與GPON相比,，EPON部署要便利很多。
2010年12月1日,，經(jīng)濟上的可行性曾經(jīng)是阻礙FTTH網(wǎng)絡(luò)大量部署的主要障礙,，現(xiàn)如今全世界已有超過四千萬個FTTH連接，很明顯那些過時的觀念需要修改,。這篇文章中,，我們一起來分析PON網(wǎng)絡(luò)是如何來解決這個“經(jīng)濟上可行性”問題的；以及在GPON,、EPON選擇上都有哪些優(yōu),、劣勢比較；最后,，從波長,、頻譜的角度分析GPON/EPON和10G-PON，如何從GPON/EPON升級到10G-PON,。從ODN（Optical Distribution Network,，光分配網(wǎng)絡(luò)）角度來看，要平滑升級需考慮兩個方面的問題：在同一PON樹下現(xiàn)有GPON/EPOM和10G-PON如何實現(xiàn)共存,，如何利用現(xiàn)有的GPON/EPON光網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)而不會對它們產(chǎn)生干擾,。
簡介
在介紹PON（Passive Optical Network，無源光網(wǎng)絡(luò)）之前,，從兩個角度分析現(xiàn)有的接入網(wǎng)絡(luò)：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),、有源/無源網(wǎng)絡(luò)。
網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
在圖1.a中,，右邊每個用戶都有一根（或一對）光纖連接到左邊的CO(Central Office,，中央局點)，這種網(wǎng)絡(luò)稱為p2p（point to point，點對點）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),。
在圖1.b中,，右邊一組（16，32,，64或者128）用戶通過共用的一根光纖連到左邊的CO,，這種網(wǎng)絡(luò)稱為P2MP（Point to Multi-Point，單點到多點）,。P2MP網(wǎng)絡(luò)主要的優(yōu)點是可以減少用戶接入網(wǎng)饋線部分的光纖數(shù)量,、以及CO端激光發(fā)射/接受器的數(shù)量（只需一個），從而降低每連接的平均成本,。
有源,、無源
如果從有源、無源的角度來分析,，所謂“無源”是指從用戶端到網(wǎng)絡(luò)端及中間的ODN全部由無源光分路器和單模光纖等無源器件組成,，不含任何有源電子器件及電子電源，因此其管理維護(hù)成本較低,。同時,，由于使用的是無源光器件，不易受到雷電損壞和輻射干擾,。因此應(yīng)用場景及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以更靈活,。
從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、有源/無源兩個角度比較,，無源的,、點對多點的PON網(wǎng)絡(luò)有顯著成本優(yōu)勢。
表1 列出了主要PON協(xié)議的基本特性,，及對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)體系,。
PON技術(shù)可以分為下列三類。
老式PON： 包括 APON,、BPON等,，正逐漸從業(yè)界淡出。
主流PON：GPON,、EPON是目前應(yīng)用最為廣泛的兩種PON技術(shù),。
10G-PON（Next Generation-PON，下一代PON）： 包括10/1G-EPON,、10/10G-EPON、XG-PON1(10/2.5G-GPON),、XG-PON2(10/10G-GPON),、
在選擇PON來部署無源光網(wǎng)絡(luò)的時候，到底選哪一種技術(shù)體制,？可從下面幾個角度來考量,。
選擇當(dāng)今主流PON技術(shù)-包括GPON,、EPON，還是選擇10G-PON,？
在GPON,、EPON中選擇哪一種PON技術(shù)制式最適合？
我們是否可以先從主流的GPON,、EPON開始部署網(wǎng)絡(luò),，待時機成熟后，再升級到10G-PON,？
主流的PON技術(shù)與10G-PON
主流PON技術(shù)包括兩種：GPON（ITU-T G.984.x）和EPON（IEEE 802.3ah）,。首先在這兩種主流的PON技術(shù)中作一個選擇；然后,，下一個問題是為何需要10G-PON,？
ａ）,、GPON vs. EPON
在GPON和EPON兩者之間做一個選擇的確不是一件易事,，有時并不單純是技術(shù)原因。舉例來說,，現(xiàn)如今全世界有超過4000萬FTTH連接,，而這其中主要（大約85%）位于日本、韓國,、中國等亞洲國家,，這些地方截止目前最主要的PON應(yīng)用技術(shù)還是是EPON，但在北美,、歐洲,，GPON是主流的PON技術(shù)。
這兩種PON由不同的標(biāo)準(zhǔn)化組織制定規(guī)范,，GPON由ITU-T（建議G.984.1,2,3,4,5,6）,，EPON由IEEE（802.3ah）。
表2列舉了GPON/EPON的一些技術(shù)指標(biāo),，可以看出,，在與EPON比較中，GPON有微弱的優(yōu)勢,。
此外,，GPON具有固定的上／下行幀格式，線路中傳送的是具有周期性的復(fù)幀結(jié)構(gòu),，在OLT和ONU之間通訊時GPON采用的時隙間隔是125微秒,，這與傳統(tǒng)的TDM信號比如PCM、E1或STM-1完全相同，所以具有傳送傳統(tǒng)TDM業(yè)務(wù)的先天優(yōu)勢,。在與TDM流量互通時,，這種時隙間隔是非常有利于GPON部署的。
而另一方面,，EPON是基于大家熟悉的以太網(wǎng)協(xié)議,，比如其網(wǎng)管可通過SNMP來解決，而GPON需要單獨的管理通道,。與GPON相比,，EPON部署要便利很多。
b）,、主流GPON / EPON技術(shù)還是10G-PON,？
如表2所示，現(xiàn)有的主流PON技術(shù)體制下,，每用戶帶寬暫時來說是對于滿足現(xiàn)有需求（HDTV,，多路標(biāo)清電視，高速互聯(lián)網(wǎng)等）已足夠,。特別地,，并不是所有的用戶都在同一時間完全占據(jù)全部帶寬，因此真正利用到的帶寬在理想條件下甚至可以翻倍,。但是,，隨著用戶對多媒體視頻業(yè)務(wù)需求的增加，如果需求更高帶寬時怎么辦,？必需要提供一種新的PON技術(shù),，以大幅度提升現(xiàn)有的共享帶寬，這就是新一代PON,，即10G-PON,。這個10G-PON需要通過無源光網(wǎng)絡(luò)提供10Gbps甚至更高的上行帶寬。
10G-PON包括四種類型：10/1G-EPON,，10/10G-EPON,，10/2.5G-GPON，10/10G-GPON,。其中10/10G-EPON和10/10G-GPON上下行帶寬都為10Gbps故稱之為對稱的10G-PON,，而10/1G-EPON、10/2.5G-GPON上下行帶寬不對稱故稱為不對稱10G-PON,。
3,、由GPON/EPON升級到10G-PON
GPON/EPON可以提供滿足當(dāng)下使用需求的帶寬，但從長,、遠(yuǎn)期來看（3年或者更長時間）,，帶寬可能會成為瓶頸,，而這個瓶頸只能通過10G-PON來解決，因為可用帶寬翻了四倍（GPOＮ）甚至10倍（EPON）,。當(dāng)然，10G-PON也有劣勢,，包括：10G-PON的標(biāo)準(zhǔn)化工作還未完成,；核心芯片由于尚未量產(chǎn)所以價格畸高。最好的方案是先從GPON/EPON技術(shù)開始部署,，過一段時間后在把10G-PON引入到我們的網(wǎng)絡(luò)中,。
下面與大家一起探討10G-PON引入時要注意的一些事項。
a）,、10G-PON的標(biāo)準(zhǔn)
伴隨著EPON用戶對帶寬需求的壓力,，10G-PON的標(biāo)準(zhǔn)化工作始于2007年，IEEE開始成立了10G EPON的任務(wù)組,，并在2009年9月達(dá)成規(guī)范文檔-IEEE 802.3.av,。
與此同時，隨著ITU-T/FSAN也在G.984.5中著手研究10G-PON的規(guī)范工作,，在該規(guī)范中ITU-T/FSAN規(guī)劃使用SMF的波長來滿足未來網(wǎng)絡(luò)需求,，XG-PON1的規(guī)范工作組已于2010年6月達(dá)成G.987及G.987.1/2等規(guī)范文檔。
無論是10G-EPON還是10G-GPON,，下面兩點內(nèi)容都已在新規(guī)范書中有所定義,。
1）、對現(xiàn)有ODN(Optical Distribution Network,，光分配網(wǎng)絡(luò))的利用：現(xiàn)有的PON光網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)器件包括線纜,、分離器、連接器無需更換,；10G-PON必須能夠重復(fù)利用現(xiàn)有PON網(wǎng)絡(luò)的組件,。
2）、在升級過程中,，對于無升級需求的用戶無需對他們的設(shè)備做任何改動,；只對需更高帶寬的用戶更換ONU。
b）,、升級方案
先從頻譜的角度來分析PON網(wǎng)絡(luò),，可用的頻帶包括O波段、E波段,、S波段,、C波段、I波段,、U波段,，如下圖所示,。
圖2.a GPON/EPON頻譜圖
從圖2.a可以看出：
在上行方向上，GPON/EPON都占據(jù)了SMF（Single Mode Fiber,，單模光纖）O波段的頻帶（波長：1260 – 1360nm）,。
在下行方向上，無論對于GPON還是EPON都采用S波段（1480nm - 1500nm）,。
對于未來的廣播視頻通道,， ITU-T、IEEE都對C波段進(jìn)行預(yù)留,。
這樣下來,，在PON和10G-PON的頻譜圖上有3個空閑波段：E（Extended）、L（Long）和U（Ultra Long）,。由于現(xiàn)有的光纖經(jīng)常伴有水峰,，E波段可用性無法得到保證；而U波段須為測量（OTDR-Optical Time Domain Reflector meter）預(yù)留,；因此,，只能考慮利用L(Long)波段。
分上行,、下行兩個方向討論升級方案,。
- 上行方向：ITU-T和IEEE定義了O波段用作上載。
對于GPON,，ITU-T在G.984.5規(guī)范中定義了在ONU中使用DFB激光器,，同時指定了DFB激光器僅僅使用其中的子波段（1288-1338nm），也即O波段自1260nm至1280nm之間的波長是空閑的,，這個頻帶空余下來可供10G-PON上行利用,。因此，很容易通過新OLT+WDM分光器的方式來把GPON升級到10G-PON,。
圖2.b G/EPON與10G-PON的頻譜圖
對于EPON,，其使用了FP激光器，用完了所有O波段1260nm至1360nm的帶寬,，因此通過WDM分離器來實現(xiàn)升級是不可行的,。意味著，若要將EPON升級到10G-PON需要徹底用全新的OLT來更換,。這個全新的OLT既具有EPON的功能,，又具有10G-PON的功能。在上行方向EPON與10G PON采用TDM機制,，即OLT支持雙速率突發(fā)接收機,。
下行方向：ITU-T和IEEE都把L波段僅用做下行方向數(shù)據(jù)傳輸用。
無論是EPON還是GPON,，由于發(fā)射的波長并不一樣,，即L波段都可以為10G PON利用,，OLT端1G和10G的兩個信道的發(fā)射可以并存。1G的發(fā)射仍然采用1490nm,，10G的發(fā)射則采用1577nm（1575～1580nm）的DFB 激光器,，兩段信號（1490nm和1577nm）可通過分離器加入光纖。
4,、總結(jié)
雖然在GPON,、EPON的選擇上還需要作深入分析，但如果網(wǎng)絡(luò)中對TDM流量有要求的話GPON還是有相當(dāng)優(yōu)勢的,。
在從現(xiàn)今的主流PON（GPON、EPON）網(wǎng)絡(luò)升級到10G-PON方面,，很重要的一點就是利用現(xiàn)有光網(wǎng)絡(luò)的框架結(jié)構(gòu),，對于不需要升級的用戶不需要他們做任何的設(shè)備變動。從現(xiàn)有的GPON,、EPON升級到10G-PON是科學(xué)的,，但必須考慮兩點：一是ONU是否使用的DFB激光器；二是ONU是否帶有WBF,。
對于GPON（或者說在ONU中帶有DFB激光器的主流PON）,，可以通過WDM過濾器把新的OLT連接進(jìn)來。對于EPON（ONU使用的是FP激光器）,，必須要把老的OLT換成全新的OLT才能提供10G-PON業(yè)務(wù),。