PON技术演进面临的问题与其演进思路

摘要：PON技术凭借其点到多点的网络架构及无源等诸多优势，成为FTTx领域最受运营商青睐的解决方案。随着PON网络的规模应用和全业务运营的快速发展，运营商对PON系统在带宽需求、业务支撑能力、接入节点设备和配套设备性能等方面，都提出了更高的期望。下一代PON技术的未来演进已成为当前业界最瞩目的焦点问题。本文根据目前几大主流PON技术进行分析，以探讨下一代PON技术的演进与发展。

关键字：PON、演进

中图分类号：TN711文献标识码： A 文章编号：

一、引言：

随着宽带的快速发展，运营商在建设PON网络时，必须考虑更高的带宽业务能力，以满足用户的需求和竞争压力。当前的EPON和GPON技术能力都可以提供每用户10～20M带宽，基本可以满足现阶段及未来2～3年的需求。但长远看，带宽和分光比方面依然无法满足未来每用户50M～100M发展需要，下一代PON已经成为业界的研究热点。

二、PON的基本概念

PON由光线路终端（OLT）、光合／分路器（Spliter）和光网络单元（ONU）组成，采用树形拓扑结构。OLT放置在中心局端，分配和控制信道的连接，并有实时监控、管理及维护功能。ONU放置在用户侧，OLT与ONU之间通过无源光合／分路器连接。

PON使用波分复用（WDM）技术，同时处理双向信号传输，上、下行信号分别用不同的波长，但在同一根光纤中传送。OLT到ONU/ONT的方向为下行方向，反之为上行方向。

图1:PON系统组成单位

三、PON演进面临的问题

虽然PON技术演进的道路非常清晰，产品也非常明确，10GPON时代即将到来。但是，令人难以置信的是，PON技术的未来走向由标准制定者和企业战略家所决定。在一份关于NG-PON的白皮书报告中，我们发现，这个趋势无疑是很明显的，正如10GPON技术的标准也是通过他们来确立的。

综合来看这个过程，PON技术的演进看起来就像是一个非常简单的方程式。算出未来5~10年，用户将需要多大的带宽，并且采用能够满足这个需求的技术。有报告指出，运营商在2015年需要向高端客户提供200Mbit/s的带宽，2020年，这个宽带速率要提高到2Gbit/s。

GPON技术不能无差别地对每个用户提供200Mbit/s的带宽，而10GPON技术也不能均等提供2Gbit/s的传输速率，在未来5年，NG-PON1（XGPON或10GGPON）将非常适用于基于GPON网络的改造，同时10GEPON也适用于基于EPON网络的改造。

但是这种分析也掩盖了许多存在的问题。

3.1大带宽带来PON网络负担

首先，如果移动回传和业务流量均通过PON网络承载，任何的计算模式都将被推倒。这当然还没有发生，但是运营商均希望通过现有的网络来承载更多的接入用户，以减少大量的成本开销。如果这种情况发生了，早期业务流量就会向NG-PON网络迁移，这就需要提高PON网络负载能力。更重要的是，需要有更灵活的技术，既要满足住宅和商业用户的带宽需求，又要满足企业对网络稳定、网络安全等方面的要求。

第二，由于PON设备所提供的带宽是共享的，这意味着其与DSL网络完全不同。在计算如何为每个用户提供无差别的带宽时，往往会忽略了他真正提供的是什么。实际上，只要用户不是同时下载，2.5Gbit/s的下行和1.25Gbit/s的上行带宽已经可以让运营商的网络支撑半个世纪。

自然运营商也会有一些其他的想法。如一些运营商正在考虑在其网络架构中融入云的理念，形成中央管控的模式，并且他们还在寻求能够传输100km的长距离传输技术，这将导致商业模式的彻底改变。现在很多运营商都在考虑如何在云架构下构筑新型的商业模式。

从国际形势来看，不同国家的网络基础存在很大的差异。Verizon已经在其现网中投入了1.6亿美元用以建设PON网络；英国BT则刚刚开始建设。不同运营商之间的这种网络差距随时间不断拉大。不仅如此，目前还存在全球的技术体系不统一的问题，大多数亚洲国家倾向于IEEE所指定的G/EPON标准，而许多欧洲的光纤制造商则采用P2P以太网技术，而且该技术在光纤馈线市场仍占据主导地位。

难怪一些运营商仍在一边观望10GPON技术的发展，同时也在等待下一代标准体系的确立。好处显而易见，这样可以保正有较少的技术干扰，而且尽量跳过一些过渡技术，从而减少网络过渡成本，保证其网络的领先性。

3.2基于WDM技术面临的问题

如果10GPON技术在市场和应用方面收效甚微的话，就不能定义为一项好技术，这将迫使标准机构去发展新的技术标准。FSAN目前已经在制定NG-PON2的标准体系，但是这需要有一个很长的过程。现在该论坛已经提出了很多的建议，然而大家提出的建议都是基于各自的利益。

无论如何，NG-PON2技术发展方向也开始明晰。关于NG-PON2标准的建议的收集暂定的截止时间为2013年。其中也有很多的建议将被舍弃，如40G TDM PON等。从目前的发展态势来看，NG-PON2将或多或少的基于WDM的系统。

不幸的是，目前也出现了一些警告。有大量的建议围绕WDM系统，但是却出现了差异较大的演进思路。比如，有人认为应该保留10GPON技术，可分为四个波道进行传输，另外有人也指出更长远的规划，使用统一的收发器，提供多达1000个波长，每个波长传输1Gbit/s。而且在两种方案之间还有多样化的演进思路。

目前对这些问题仍然缺乏行之有效的解决方法，只能寄希望于2013年，希望到那时下一步的发展方向能够明确。与此同时，作为10GPON技术的坚定拥护者，中国电信则认为2013年以前NG-PON2将不会有突破性的进展，其寄希望于传统的PON技术能够在现网中运行得更好。

3.3 Link：WDM-PON

WDM-PON是一种采用波分复用技术的、点对点的无源光网络。即在同一根光纤中，双向采用的波长数目大于3个以上，利用波分复用技术实现上行接入，能够以较低的成本提供较大的工作带宽，是光纤接入未来重要的发展方向。典型的WDM-PON系统由3部分组成：OLT（光线路终端）、OWDN（光波长分配网络）和ONU（光网络单元）。

四、下一代PON演进思路

FSAN将NG-PON研究分为NGA1、NGA2两个部分。其中，NGA1研究方向主要为制定可兼容当前GPON，能够共享同一个ODN，包括引入WDM技术的研究，实现stackedGPON技术和长距GPON技术研究。此外，虽然10GGPON也属于NGA1的范畴，但在FSAN组织暂没有列入计划讨论。

NGA2研究方向则不考虑对于当前GPON网络兼容性以及PON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。

四、总结

从业绩分析来看，10GEPON是下一代PON技术演进相对较好的选择，但是具体选择那种技术还需要实践的验证。在选择下一代PON技术时，应综合考虑其产业成熟度，兼容性，商用进程等因素，以充分确保投资得到保护。

参考文献

[1]李秉钧,下一代PON标准与技术的进展,通讯世界,2009年05期

[2]林君,沈元隆,下一代无源光网络,通信技术,2010年09期