下一代PON技术演进与发展趋势分析论文

下一代PON技术演进与发展趋势分析
摘要：pon接入技术作为新兴的宽带接入方式，优越性日益显现。

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： tm935.31 文献标识码： a 文章编号：
1、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。

2、pon的基本概念
pon（无源光纤网络）是指光配线网中不含有任何电子器件，odn 全部由光分路器等无源器件组成。

一个无源光网络包括光线路终端（olt），光网络单元（onus），在olt与onu之间的光配线网（odn）包含了光纤以及无源分光器，其组成单元如下图1所示。

图1：pon系统组成单位
3、下一代pon的演进
现阶段运营商对于下一代pon的主要需求表现在支撑运营商5～
10倍的带宽需求增长，并与现有xpon网络的odn实现良好兼容与过渡，充分保护投资。

传统上谨慎的做法是构建一种可满足未来网络拓展需求，以更低的价格连接大量的终端用户，按需求传送可灵活调整带宽的可扩展pon，它将无需对外部构件进行改进就可升级。

朝着这个方向，下一代pon的主要发展趋势有以下几个方面：wdm-pon、wdm/tdm混合pon、10gepon、pon/rof汇聚、long-reachpon。

3.1、wdm-pon
一种直接升级tdm-pon的途径是在olt与onu之间采用独立的波长信道，这种方式通过物理上点对多点的pon结构在olt和每个onu 间形成了点对点的连接，被称为wdm-pon。

相比tdm-pon，wdm-pon 有许多优势，例如高带宽，协议透明性，安全性更高，灵活的可扩展性。

影响wdm-pon大规模应用的最大问题在于基于不同波长的使用导致onu的成本高。

因此wdm-pon核心技术的发展都与如何为onu 构建一个便宜和稳定的光发射机相关。

3.2、wdm/tdm混合pon
wdm/tdmpon将是未来pon的发展趋势。

由于现阶段实现wdm-pon 还存在不小的难度，因此较为合理的网络升级策略是从tdm-pon向wdm-pon逐步过渡，而在过渡的过程中，两者的共存阶段是必须要经历的，将出现被称为wdm/tdm混合pon的多种融合形式。

wdm和tdm混合模式的pon结构具有容量大、高可靠、节约城域光纤资源等突出优势，在将来的接入网络改造和升级中将发挥巨大作用。

基
于wdm技术的pon网络架构可以兼容现有的1g/2。

5g/10gepon、gpon 和p2p等多种光纤接入技术。

通过波长规划可以直接承载1310nm
波长的有线电视（catv）业务，实现“三网融合”；在线路中引入光链路监控信号，实现odn网络的光链路检测功能。

3.3、10gepon
普通epon的自然升级是10gepon。

10gepon在系统组成上与
1gepon相同，但需采用支持10g速率的olt、onu和odn。

10gepon 在系统结构上仍然延续1gepon的典型形拓扑结构。

目前10g下行将采用1574～1580nm，其与波长范围在1480～1500nm间的1g下行共存，保留了1540～1560nm用于处理视频过载。

10gepon下行采用10g的传输速率进行广播已经没有异议，但上行采用1g的传输速率还是10g的传输速率，是采用tdma还是wdma
则还要考虑。

采用tdma技术的10gepon在成本上无疑较采用wdma技术的
10gepon要低得多，而且和目前的802.3ahepon相比成本也不是特别高。

但是采用tdma技术的onu的数据在上传前必须等待自己的允许周期，不同onu的上行数据中间还有保护时间，更重要的以太网帧是变长的，如果正在等待的onu发送之前pon上下行链路均在发送长包，则该onu可能等待的时间更长，这些因素都导致了采用tdma的10gepon上行方向时延将较大，这对于对时延特别敏感的业务(如voip)十分不利。

另外采用tdma技术的10gepon其上行平均带宽较小(相当于所有onu共享1g或10g的带宽)。

相比之下采用
wdma的10gepon每个onu独享1g或10g上行带宽，另外上行方向使用的是真正的点对点(p2p)网络，发送时无需等待，延时极低。

然后不幸的是该方案优越的性能需要高昂的成本代价，因此采用wdma技术的10gepon不太可能普及到用户家里，即不适合ftth应用，但作为fttb和fttc还是大有前途的，也可以用于级联现有的gepon。

采用tdma技术的10gepon，如果能够解决上行时延过大的问题，在ftth应用特别是高清iptv接入领域中将大有作为。

3.4、pon/rof汇聚
伴随着光纤敷设到用户驻地趋势的日益深入化，epon、gpon和wdm-pon已经进入了无线接入市场。

另外一方面，bwa(宽带无线接入)技术诸如wifi/wimax/3g正变得流行，它们的优势在于更具拓展性和灵活性。

为了充分利用光纤的大容量和无线规划的移动固定性，逐步出现了一个很有希望的研究领域，即无线和光网络的融合。

一个简单的融合例子是在fttb环境中epon和wifi的级联。

出于经济可行性考虑，在集中住宅单元部署一个带有接入到
ieee802.11nwlan接口的onu以覆盖众多用户，这是一种替代实现ftth的好方案。

一种真正的光网络和无线的汇聚可能发生在基于光纤传输的广
播系统（rof）。

一种关于pon与rof会聚的新方向是在pon的光纤实体端传送rf子载波，从而基带信号数据流和数据调制的rf信号能同时传送到有线和无线用户处。

3.5、long-reachpon
带有大的分流比，长反馈距离的long-reachpon被认为是下一代光接入网的候选之一，为了延深pon的可达距离至100km，采用的方式是开发双向的内置光放大器。

由于这使得中继器运作灵活，因此long-reachpon或superpon的说法有些不正确，取而代之
long-reach光接入网是个比较可取的名字。

迄今为止，已经开展了许多以扩展gpon可达距离为主要方式的研究活动，在这些过程中所用的光放大器是edfas（掺饵光纤放大器）或soas（半导体光放大器）。

long-reachpon技术的进步使得城域网发展重心转向接入网变得可能，这也是城域和接入汇聚的一个重要的发展方向。

4、下一代pon演进的主流思路
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，其中包括引入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。

5、总结
从上述分析来看，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。