吳 濤

（中國(guó)電信上海公司，上海 200120）

10G EPON技術(shù)發(fā)展及其在信息化建設(shè)中的應(yīng)用

吳 濤

（中國(guó)電信上海公司，上海 200120）

文章主要針對(duì)10G EPON的發(fā)展和應(yīng)用進(jìn)行深入探究，從功能、技術(shù)參數(shù)、系統(tǒng)互通性、帶寬利用率以及成本等方面對(duì)EPON與GPON進(jìn)行了深入比較和分析，詳細(xì)闡釋了10G EPON技術(shù)的關(guān)鍵所在，對(duì)于10G EPON在未來(lái)的發(fā)展和應(yīng)用具有一定的參考價(jià)值。

10G EPON；技術(shù)；信息化

在當(dāng)今信息技術(shù)高速發(fā)展的今天，人們對(duì)通信技術(shù)的要求也越來(lái)越高，如今各大運(yùn)營(yíng)商都開(kāi)始推出寬帶提速工程以及光進(jìn)銅退工程。在不久的將來(lái)，以多媒體、互動(dòng)游戲以及視頻點(diǎn)播等為主要特點(diǎn)的寬帶業(yè)務(wù)必將融入社會(huì)發(fā)展的主流成分。高寬帶以及綜合性能必然會(huì)成為判斷寬帶產(chǎn)品優(yōu)劣程度的重要判據(jù)，也將成為客戶選擇運(yùn)營(yíng)商的重點(diǎn)考慮內(nèi)容。在這種大環(huán)境下，10G EPON技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，本文將重點(diǎn)從技術(shù)參數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行、產(chǎn)品鏈成熟度以及實(shí)際應(yīng)用等方面對(duì)其進(jìn)行全方面介紹。

1 10G EPON技術(shù)概述

10G EPON系統(tǒng)中主要包含有3個(gè)攪動(dòng)器，而每一個(gè)攪動(dòng)器都是按照命令單獨(dú)完成攪拌工作，并且其攪動(dòng)密鑰都是各不相同的。對(duì)于第1級(jí)攪動(dòng)器而言，其主要使用的是24 bit的攪動(dòng)密鑰（X1-X8，P1-P16）1；對(duì)于第2級(jí)攪動(dòng)器而言，其主要使用的是24 bit的攪動(dòng)密鑰（X1-X8，P1-P16）2；對(duì)于第3級(jí)攪動(dòng)器而言，其主要使用的是24 bit的攪動(dòng)密鑰（X1-X8，P1-P16）3。這些攪拌密鑰都是來(lái)自于ONU從上行用戶數(shù)據(jù)所提取出的3個(gè)3字節(jié)數(shù)據(jù)，分別和3個(gè)3字節(jié)隨機(jī)數(shù)異或是相加得到的結(jié)果。

2 EPON與GPON的比較分析

2.1 OAM功能比較

對(duì)于EPON而言，其OAM子層對(duì)于接入網(wǎng)特點(diǎn)的適應(yīng)程度很高，所以EPON的管理功能具體性較強(qiáng)，而對(duì)于GPON而言，其不具有單獨(dú)的管理層面，沒(méi)有單獨(dú)的子層，因此，其管理功能和控制功能是融于一體的。

2.2 技術(shù)參數(shù)比較

EPON與GPON的主要技術(shù)參數(shù)對(duì)比如表1所示。其中，由于EPON系統(tǒng)是基于吉比特以太網(wǎng)的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，因此，其具有低成本、強(qiáng)易用性以及高帶寬等優(yōu)點(diǎn)。

2.3 系統(tǒng)互通性比較

系統(tǒng)的互通性是EPON網(wǎng)絡(luò)與GPON對(duì)不同參數(shù)進(jìn)行測(cè)量的重要基礎(chǔ)之一。相關(guān)協(xié)議就GPON系統(tǒng)各方面的規(guī)定都較為嚴(yán)密，有關(guān)系統(tǒng)互通性的問(wèn)題涉及較少。而就EPON系統(tǒng)而言，盡管從協(xié)議上看其存在一定的未詳盡規(guī)定，但是在實(shí)際應(yīng)用中互通性因素依然存在一定的優(yōu)勢(shì)。比如：EPON系統(tǒng)的互通進(jìn)展相較于GPON系統(tǒng)更快。

表1 EPON系統(tǒng)與GPON系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)對(duì)比

2.4 帶寬利用率比較

以承載TDM業(yè)務(wù)為例進(jìn)行分析，EPON系統(tǒng)與GPON系統(tǒng)的效率差異大部分表現(xiàn)在編碼和封裝上。對(duì)于EPON系統(tǒng)與GPON系統(tǒng)的差異而言，其主要因8 B/10 B的編碼和封裝產(chǎn)生不同的業(yè)務(wù)開(kāi)銷。

3 10G EPON關(guān)鍵技術(shù)分析

3.1 1G和10G EPON 共存系統(tǒng)的物理層改進(jìn)技術(shù)

EPON是一種采用點(diǎn)到多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、支持光纖長(zhǎng)距離傳輸、基于以太網(wǎng)平臺(tái)和時(shí)分復(fù)用（Time Division Multiplexing，TDM）媒體訪問(wèn)控制方式提供數(shù)據(jù)以及語(yǔ)音和視頻的綜合業(yè)務(wù)寬帶接入技術(shù)，其標(biāo)準(zhǔn)為由IEEE組織推出的802.3 ah。10G EPON以EPON IEEE 802.3 ah為基礎(chǔ)，最大限度地沿用IEEE 802.3 ah中的內(nèi)容，并在此基礎(chǔ)上建立了IEEE 802.3 av標(biāo)準(zhǔn)。10G EPON系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)與1 G EPON系統(tǒng)組成基本一致，其最大的區(qū)別在于10 G EPON系統(tǒng)中需要選用可以支持10G速率的光線路終端（Optical Line Terminal，OLT）、光分配網(wǎng)絡(luò)（Optical Distribution Network，ODN）以及光網(wǎng)絡(luò)單元（Optical Network Unit，ONU）。

3.2 光功率預(yù)算技術(shù)

當(dāng)BER=10-3時(shí)，上行傳輸光功率的預(yù)算和下行傳輸光功率的預(yù)算既有相同點(diǎn)，又存在著不同點(diǎn)，二者是緊密聯(lián)系、不可分割的。當(dāng)參數(shù)為PR10/PRX10時(shí)，上行和下行傳輸?shù)陌l(fā)射機(jī)的類型都為EML；誤碼率都為10-3；插入損耗都為5～20 dBm；最小傳輸距離都為10 km；下行傳輸?shù)淖钚∠獗葹? dB，上行傳輸?shù)淖钚∠獗葹? dB；下行傳輸?shù)慕邮諜C(jī)類型為PIN-PD，上行傳輸?shù)慕邮諜C(jī)類型為APD。

當(dāng)參數(shù)為PR10/PRX20時(shí)，上行和下行傳輸?shù)陌l(fā)射機(jī)的類型是相同的，都為EML+OA；誤碼率都為10-3；插入損耗都為10～24 dBm；最小傳輸距離都為20 km；下行傳輸?shù)墓夤β暑A(yù)算為25.5 dBm，上行傳輸?shù)墓夤β暑A(yù)算為27 dBm；下行傳輸?shù)淖钚∠獗葹? dB，上行傳輸?shù)淖钚∠獗葹? dB；下行傳輸?shù)慕邮諜C(jī)類型為PIN-PD，上行傳輸?shù)慕邮諜C(jī)類型為APD。

當(dāng)參數(shù)為PR10/PRX30時(shí)，上行和下行傳輸?shù)陌l(fā)射機(jī)的類型是相同的，都為EML；誤碼率是相同的，都為10-3；插入損耗都為15～29 dBm；接收機(jī)類型為APD；最小傳輸距離都為20 km；下行傳輸?shù)墓夤β暑A(yù)算為30.5 dBm，上行傳輸?shù)墓夤β暑A(yù)算為32 dBm；下行傳輸?shù)淖钚∠獗葹? dB，上行傳輸?shù)淖钚∠獗葹? dB。

3.3 前向糾錯(cuò)技術(shù)

FEC允許鏈路可以在接收器有更高的比特誤差率下運(yùn)行，從而有效提高光纖鏈路預(yù)算，支持更長(zhǎng)的鏈路距離或更高的分光比。由于在更高比特率下其日益顯著的重要性，因而FEC是10G EPON所必需的。10G EPON FEC在兩方面有別于EPON。首先，10G EPON使用更強(qiáng)大的Rs（255，223），而非EPON可選的Rs（255，239）代碼。其次，10G EPON FEC沒(méi)有采用以太網(wǎng)幀機(jī)制，而是采用了串流媒體數(shù)據(jù)的固定長(zhǎng)度序列機(jī)制，將FEC同位字放人專門(mén)的66 B模塊中。下行信號(hào)是FEC碼字的持續(xù)串流，包含了以太網(wǎng)幀以及所有數(shù)據(jù)包之間的信息（如IPG和Or-deerd Set數(shù)據(jù)）。上行傳輸也與此類似，只是上行突發(fā)的首個(gè)FEC碼字與突發(fā)的開(kāi)始一致，從而使OLT FEC解碼器能夠立即支持每次突發(fā)的碼字同步。

4 10G EPON技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

2011年11月，江蘇宿遷移動(dòng)公司與市政府開(kāi)啟了“權(quán)力陽(yáng)光”寬帶接入項(xiàng)目，宿遷移動(dòng)分公司采用中興通信10G EPON設(shè)備，讓原本光纖資源緊張的政府單位享受了千兆帶寬服務(wù)，并且連接宿遷移動(dòng)公司與市政府光纜交接箱僅僅需要原有光纜中的一根光纖。

多年以前，浙江溫州就已經(jīng)致力于探索精品接入網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。溫州電信嘗試著選擇10G EPON技術(shù)，采用FTTB（LAN）建設(shè)模式，用40臺(tái)10G EPONMDU設(shè)備取代了傳統(tǒng)的樓道交換機(jī)接供寬帶接入服務(wù)，最終滿足了現(xiàn)網(wǎng)50萬(wàn)LAN小區(qū)用戶的帶寬升級(jí)需求，在小區(qū)提速改造方面取得了重大成就。

以上海電信為例，近10年的實(shí)踐中搭建了相當(dāng)數(shù)量的寬帶小區(qū)。過(guò)去，對(duì)于大部分的封閉式住宅小區(qū)，其選擇應(yīng)用FTTH為主和FTTB+LAN為輔等模式進(jìn)行建設(shè)。然而，隨著設(shè)備的逐漸老化、用戶數(shù)量的不斷增加以及流量用量的不斷上升，原有的網(wǎng)絡(luò)的上聯(lián)帶寬已不能滿足眾多客戶的需求，因此，急需對(duì)原有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行升級(jí)和改造。為保證上海電信在寬帶競(jìng)爭(zhēng)上的持續(xù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，從戰(zhàn)略角度出發(fā)，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)必須先行。為積極推行國(guó)家戰(zhàn)略、實(shí)現(xiàn)中國(guó)電信寬帶接入發(fā)展的總體目標(biāo)，大力推進(jìn)上?！俺鞘泄饩W(wǎng)”建設(shè)，上海電信將在現(xiàn)有規(guī)模基礎(chǔ)上，加快EPON網(wǎng)絡(luò)向10G EPON平滑演進(jìn)。從2014年起，上海電信便對(duì)10G EPON技術(shù)進(jìn)行跟蹤和試用，并且，其范圍也在逐漸擴(kuò)大。經(jīng)過(guò)綜合比較與層層篩選評(píng)估，10G EPON技術(shù)作為EPON的演進(jìn)技術(shù)，最終被確定用于網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和改造。2016年，上海電信使用10G EPON改造了近270個(gè)EPON小區(qū)成為10G EPON小區(qū)，投入設(shè)備7 000多PON口，極大地提高了網(wǎng)絡(luò)帶寬承載，為用戶提供了1 000 M帶寬接人能力，同時(shí)又把成本控制在較小范圍內(nèi)，顯示了較高的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)語(yǔ)

10G EPON系統(tǒng)適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用價(jià)值高。在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的大環(huán)境下，不同種類、不同性質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)都逐漸被應(yīng)用于各行各業(yè)，10G EPON技術(shù)作為一種新型的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)更是受到了熱烈的研究和討論。它自身獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)以及在工程中的靈活應(yīng)用，決定了未來(lái)幾年內(nèi)，很有可能取代ADSL，LAN，EPON，GPON等技術(shù)，成為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展中的主流。

[1]胡霞.基于EPON的VOIP組網(wǎng)與業(yè)務(wù)配置[J].湖南郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2014（4）：21-24．

[2]江國(guó)舟.10 Gbps以太無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用[D].武漢：華中科技大學(xué)，2009．

[3]堯昱，張靜，王允，等.10G EPON技術(shù)及應(yīng)用方案研究[J].光通信技術(shù)，2011（11）：1-3.

[4]張學(xué)然，王艷.基于EPON技術(shù)的應(yīng)用模式與發(fā)展建議[J].中小企業(yè)管理與科技，2012（1）：291.

Development of 10G EPON technology and its application in informatization construction

Wu Tao
（China Telecom Shanghai Corporation, Shanghai 200120, China）

This paper mainly discusses the development and application of 10G EPON, and makes an in-depth comparison and analysis of EPON and GPON from the aspects of function, technical parameters, system interoperability, bandwidth utilization and cost, and elaborates in detail the key of 10G EPON technology, which has a certain reference value.for 10G EPON in the future development and application.

10G EPON; technology; informatization

吳濤（1981— ），男，浙江湖州，本科，工程師；研究方向：通信。