PON到 10G PON技术升级方案探讨分析

PON到 10G PON技术升级方案探讨分析

曹西良

中国通信建设集团设计院有限公司第四分公司 河南郑州 450002

摘要：在通信快速发展的时代背景下，不断增长的5G、物联网、工业互联网、人工智能等业务对带宽的巨大需求，推动着宽带技术的发展。作为主流的光接入技术，伴随着大流量、大宽带业务的开展和普及，EPON/GPON已无法满足未来宽带业务发展的需要，PON网络迈向10G的趋势不可逆转。本文主要介绍10G PON技术原理，10G PON应场景解决方案，10G PON新建方案，EPON与10G EPON共存方案，GPON与10G GPON共存方案等进行建设分析研究。

关键词：10G PON；建设；方案

引言：2020年国家进一步提出推进新型基础设施建设，简称“新基建”，信息基础设施建设成为通信行业关注热点，业界纷纷对以5G、物联网、工业互联网、人工智能、数据中心等为代表的 “新基建”寄予厚望，光纤传输网络作为数字经济转型重要的基础设施,提高线路速率已迫在眉捷，运营商进行PON网络的升级改造从此将进入全面建设阶段。

1、10G PON技术发展背景

在PON出现至今的近二十年发展史上，已形成了窄带PON、APON/BPON、EPON和GPON等一系列产品。目前PON 接入技术的标准已发展主要为 10G EPON 标准和 10G GPON 标准，下一代50G PON标准相信不远的将来就会完成。

2、10G PON 标准及关键特性

10G EPON基于IEEE 802.3ah标准的以太网无源光缆网技术，由IEEE组织制定。国际标准规定了10Gb/s下行、1.25Gb/s上行的非对称模式和10Gb/s 上/下行对称模式两种速率模式。10G EPON最大的特点是扩大了EPON 的上、下行带宽，同时提供最大达到 1：256 的分光比；充分考虑了与EPON的兼容性问题，实现10G EPON与EPON 的兼容和网络的平滑演进。

10G GPON基于ITU-T G.984标准的吉比特无源光缆网技术，由ITU组织制定。国际标准规定了10Gb/s下行、2.5Gb/s上行的非对称模式和10Gb/s 上/下行对称模式两种速率模式。10G GPON特点是超强的带宽能力，能够提供的带宽是GPON系统的4倍和EPON的10倍以上，因而其能够更好地满足光纤接入系统未来发展的需要；同时，10G GPON系统能够很好地兼容现有的GPON系统；实现长距离传输，最大能够完成1：256的大分光比下20km 的长距离传输，在不改变用户带宽的前提下，可通过增大分光比实现更多用户的接入。 EPON/GPON/10G-PON的技术参数对比如图1。

图1 EPON/GPON/10G-PON的技术参数对比

3、10G PON技术原理

上行通过TDMA（时分复用）的方式传输数据，当ONU注册成功后，OLT会根据系统的配置给ONU分配特定的带宽，即数据传输时分配的时隙长度，当ONU所属时隙到来时进行数据传输，按次序发送数据，避免了上行数据冲突。

下行为广播方式传输数据，所有的ONU都能收到相同的数据，OLT下行数据流被封装成为以太网报文，附加相应的ID，在分光器处，被分为多组信号广播到每个支路，ONU接收到OLT发送的数据后，根据ID对数据流进行判断是进行处理还是进行丢弃。

4、10G PON应用场景解决方案

场景一：高价值新建小区，FTTB+LAN/DSL小区改造成10G FTTH，纯LAN小区改造成10G FTTH，建议采用FTTH方式新建10G PON网络；

场景二：校园网新建，纯LAN小区改造成10G FTTB，建议采用FTTB方式新建10G PON网络。

场景三：老PON FTTH小区升级为10G FTTH，建议根据业务量采用新建OLT或增加PON板来进行FTTH改造来解决。

场景四：老旧的FTTB+LAN小区，老旧的FTTB+DSL小区，建议根据业务量采用新建OLT或增加PON板来进行FTTB改造来解决。

5、10G PON新建方案

OLT上行接口按需配置，当单台OLT上行总带宽超过4个GE时，建议升级到10GE，同时OLT应光纤直联到BRAS设备上；ODN网络从建设成本考虑，不建议在新建场景中规划10G PON和网络共存方案，ODN建设中分光比建议采用1：64；ONU新建场景用户直接使用10G PON（对称/非对称）。

6、EPON与10G EPON共存方案

10G EPON向下兼容EPON ONU，网络中某用户升级时，直接将该用户所在的EPON口更换成10G EPON口。方案优点ODN变动小，从ODF到用户这一段ODN不需要变动，只需从ODF到OLT的尾纤插到10G EPON OLT口上；方案缺点是单一用户升级必须更换EPON OLT端口为10G EPON，EPON口闲置；当一个10G EPON下既有1G 又有10G ONU，二者能力不一致又混在一起，用户的规划、管理、维护、业务发放复杂。对于非对称EPON与10G EPON共存，所有ONU共享1.25G的上行带宽，每个时隙传输的数据量相同，对于对称EPON与10G EPON共存，EPON的上行带宽是1.25G，由于其所占用时隙和10G EPON是相同的，所以PON口的上行总带宽实际上是达不到10G。EPON与10G EPON共存方案如图2。

图2 EPON与10G EPON共存方案

7、GPON与10G GPON共存方案

GPON与10G PON是独立无干扰的两个通道，同时存在，同时工作，各自独享各自带宽，没有波长重叠，可以通过WDM合波器共用同一ODN网络。方案优点是GPON与10G PON相互独立，规划管理简单，升级时对原有其他GPON用户数据无影响，上行通道WDM共存，相互独立，带宽是固定相加，WDM叠加方式在未来叠加新应用时，不用去动原先的OLT 。缺点是ODN局端需在OLT侧添加WDM1r（可放在OLT机柜上）及光纤，增加链路损耗，需要占用机房空间。GPON与10G GPON共存方案如图3。

图3 GPON与10G GPON共存方案

总之，运营商应根据业务发展逐步开展网络建设，构建优质宽带网络，结合现有PON网络资源现状，细化部署场景，按照平台能力先行、端口按需配置的原则，根据不同场景选择合理的建设方案，精准开展PON到10G GPON的网络建设。

参考文献：

[1] 张鹏，阎阔.《FTTxPON技术与应用》人民邮电出版社出版.