10G PON技术的部署已成为行业共识

在“宽带中国”和“提速降费”的积极推动下，宽带网络作为经济社会发展的基础平台作用日益凸显。互联网视频应用快速普及，4K/8K高清、家庭云和视频等高带宽业务也不断增长。为应对激烈的市场竞争，运营商普遍提供百兆（如100M、200M、500M）接入，并在部分发达地区开通千兆业务作为发展方向。

目前，1G-EPON和GPON已在我国广泛部署。政策推动、竞争驱动、需求拉动，促使宽带接入网开始向百兆、千兆迈进，为满足用户需求，接入技术需要基于10G速率的PON技术进行新一代平台升级，10G速率的PON技术主要包括10G EPON、XG-PON、XGS-PON。

10G-EPON技术日趋成熟

10G-EPON标准为IEEE802.3av（后并入IEEE802.3），包括10G/10G对称和10G/1G非对称两种模式。目前，10G-EPON技术和设备已非常成熟，中国电信于2011年成功实现了10G-EPON的芯片级和系统级验证。10G-EPON设备已在FTTB场景规模部署，并开始FTTH场景的部署。由于对称与非对称PON存在成本差异，为减少板卡类型，OLT侧原则上仅部署对称10G-EPON端口。由于OLT的10G-EPON端口可兼容10G/10G对称、10G/1G非对称10G-EPON ONU以及1G/1G EPON ONU三种类型，因此ONU可根据用户需求灵活部署。

近期，中国电信重点推进10G/1G EPON上行波长范围的收窄。根据IEEE802.3标准，10G/1G EPON的上行波长范围为1260nm～1360nm。该规定的目的是与1G-EPON的上行波长范围保持一致，但最大的问题是占用了O波段100nm的宝贵资源。中国电信提出将范围收窄至1260nm～1280nm（如图1所示），与10G/10G EPON的上行波长范围保持一致。在10G/1G EPON ONU尚未规模FTTH部署上行波长的情况下，O波段波长可为未来PON技术提供更多资源，对维持PON网络的可持续发展具有重要意义。

图1. 上行波长范围收窄

XG-PON技术发展与共存方案

XG-PON标准即ITU-T G.987系列，是下行10Gbit/s、上行2.5Gbit/s的非对称模式。目前，XG-PON技术和设备已经成熟。特别是中国电信经过近两年的测试，于2016年成功实现了XG-PON实验室通信，并已在现场试验中得到验证。近期，XG-PON将部署于FTTH场景。

XG-PON的部署应重点关注GPON与XG-PON的共存。由于GPON与XG-PON之间的差异以及上行波长范围的不同，两者的共存方式也有所不同。共存方案主要有两种类型：第一种是采用WDM1r（如图2所示），这在ITU-T标准中有描述；第二种是通过GPON/XG-PON双模PON（光模块）实现共存，这是中国电信提出的创新方案（如图3所示）。中国电信创新方案的提出主要是为了解决WDM1r中约1.5dB插入损耗导致链路预算紧张或不足的问题，同时也更便于工程实施。总体而言，这两种方案在ODN是否引入插入损耗、升级建设难度、设备开发难度、能否利用现有资源等方面各有特点（两种共存方案对比见表1），都会有相应的应用场景。目前，这两种共存方式，特别是GPON/XG-PON双模PON，已经过实验室和现场测试验证。

图2. GPON通过WDM1r与XG-PON共存

图3. GPON通过双模PON（光模块）与XG-PON共存

表1. GPON与XG-PON共存方式对比

双模PON通常实现两种链路预算等级，一种是GPON Class B+与XG-PON Class N1的融合，另一种是GPON Class C+与XG-PON Class N2a的融合。由于GPON和XG-PON标准不同，链路预算值略有差异（GPON Class B+为28dB，XG-PON Class N1为29dB；GPON Class C+为32dB，XG-PON Class N2a为31dB），两者的融合需要形成统一的链路预算值。考虑到双模PON需要兼容已部署的GPON ONU，应按照GPON链路预算值进行统一（见图4）。中国电信提出了双模PON Class D1（28dB）和Class D2（32dB）两种链路预算等级，并在ITU-T标准的基础上做了微调，形成了光接口参数的具体指标。此外需要说明的是，双模PON的指标仅与OLT侧相关，ONU光接口的指标并未改变。

图4. 双模PON端口链路预算等级示意图

XGS-PON技术发展与部署策略

XGS-PON是ITU-T近期标准的10Gbit/s对称速率PON技术，其标准G.9807.1于2016年6月发布。XGS-PON主要有两种部署模式。第一种（如图5所示）是在OLT侧直接部署XGS-PON，可细分为GPON与XGS-PON以WDM1r方式共存，以及支持GPON/XG-PON/XGS-PON共存。由于OLT XGS-PON可兼容XG-PON和XGS-PON ONU（采用Basic波长组时，OLT支持10G和2.5G双速率接收），OLT侧无需额外配置XG-PON。第二种（如图6所示）是在OLT侧以XG-PON为主，满足住宅用户的主要需求；XGS-PON面向上行带宽需求较高的特殊场景（如企业用户）设计，按需部署，不考虑与GPON共存。

考虑到不同的网络情况和不同的部署时间，不同运营商可能采用不同的策略部署XGS-PON。由于XGS-PON的ITU-T标准发布时间较短，设备成熟度和互操作性尚未得到充分验证；同时，近期XGS-PON OLT侧端口与XG-PON端口的成本差距仍不可忽视，且从需求角度来看，主要是住宅用户的非对称带宽需求，因此近期XGS-PON部署以模式2为宜。

(a) GPON与XGS-PON以WDM1r方式共存

(b) 支持GPON/XG-PON/XGS-PON共存的模式PON
图5. XGS-PON部署模式一

GPON与XG-PON以WDM1r方式共存

GPON与XG-PON通过GPON/XG-PON双模PON实现共存

图6. XGS-PON部署模式II

PON融合已成为未来的重要趋势

对于PON技术的未来演进，ITU-T制定了NG-PON2（G.989系列），IEEE 802.3ca任务组正在研究100G-EPON（25G、50G、100G三种速率），但“PON融合”才是更值得关注的方向。长期以来，ITU-T和IEEE分别制定PON标准，两大体系各自演进，但所满足的需求基本相同，这造成了设备开发的巨大浪费，也增加了网络部署的复杂性。PON融合为运营商、设备制造商、芯片和器件制造商等产业链各环节带来实实在在的好处，自2016年11月起 broadband Forum开始讨论，作为原则和方向，在业界获得越来越多的共识。然而，实现PON融合是一个漫长而复杂的过程。目前的基本共识是，难以改变各标准组织的研究范围和运行机制。PON融合应主要通过标准组织成员自下而上的努力来实现。

为了推进PON融合，下一步需要在非技术和技术两个方面开展工作。非技术因素更为重要，因为当前两大PON标准体系中并非完全是技术因素。需要探索不同标准组织之间有效协调的具体机制，采取多种形式逐步构建共识，消除PON融合相关的顾虑，推动相关标准组织在新标准中有利于PON融合。在技术方面，需要逐步收敛ITU-T与IEEE之间下一代PON的部署时间点、速率、链路预算和共存方式；同时，对单波长与多波长、各波长速率、固定或可调波长等关键问题进行分析，选择最适合融合PON的技术方向。

随着中国成为全球最大的PON市场，中国运营商和制造商应在推动PON融合中发挥更大作用。2017年7月中旬召开的IEEE 802.3ca会议上，基于中国运营商、厂商共同推动的联合提案，在25G、50G和100G EPON的PON融合方面获得了广泛支持，PON融合标准的时间表已调整为目标导向，50G和100G EPON开始论证实现方式，PON融合向前迈出了坚实的一步。