曹 崢

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10G PON技術(shù)匹配FTTH接入網(wǎng)的設(shè)計(jì)探討

曹 崢

河北電信設(shè)計(jì)咨詢有限公司，河北 石家莊 050021

隨著我國(guó)通信技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)高速寬帶的需求也逐漸增加。基于GPON的FTTH技術(shù)運(yùn)行成本低，抗干擾能力強(qiáng)、適應(yīng)強(qiáng)，因此成為運(yùn)營(yíng)商的最佳選擇。然而，隨著高帶寬業(yè)務(wù)的增加，IPTV、網(wǎng)絡(luò)游戲、物聯(lián)網(wǎng)等對(duì)于帶寬要求的提高，越來(lái)越多的用戶接入了百兆甚至千兆流量，而原有的E/GPON技術(shù)由于受到帶寬因素的影響，已無(wú)法滿足用戶高效率的需求，因而在此基礎(chǔ)上，開(kāi)始研究下一代PON技術(shù)。闡述了10G PON概念和技術(shù)要點(diǎn)，對(duì)10G E/GPON 帶寬進(jìn)行對(duì)比，分析了10G PON 應(yīng)用方案，希望能給相關(guān)工作人員提供幫助。

10GPON技術(shù)；匹配；FTTH；接入網(wǎng)；設(shè)計(jì)

隨著技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)物質(zhì)資源的依賴(lài)相對(duì)降低，而對(duì)信息資源的需求逐漸增加，尤其互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，VR視頻、4K甚至8K電視等新業(yè)務(wù)的發(fā)展催升了大帶寬需求。現(xiàn)網(wǎng)E/GPON技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布比較早，無(wú)法持續(xù)支撐接入網(wǎng)擴(kuò)容提速的要求，因此經(jīng)過(guò)研究，發(fā)布了10G E/GPON技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在原網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上升級(jí)。作為網(wǎng)絡(luò)提升速度最快、最經(jīng)濟(jì)的技術(shù)，基于10G PON的FTTH技術(shù)將作為現(xiàn)網(wǎng)改造及新建的最佳解決方案，成為接入網(wǎng)部分理想的覆蓋形式[1]。

1 10G PON 技術(shù)

從目前的技術(shù)上來(lái)劃分，10G PON同樣可以分為EPON和GPON兩種。這兩種技術(shù)分別是IEEE和ITUT在不同時(shí)間的研究成果。截至目前，相關(guān)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)正式發(fā)布。

10G EPON是以IEEE 802.3av作為標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，兼容性好，擴(kuò)大了802.3ah標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于1G EPON的上下行帶寬，達(dá)到10G速率。繼承了EPON技術(shù)的特點(diǎn)，對(duì)物理參數(shù)的規(guī)定過(guò)程中，基于網(wǎng)絡(luò)升級(jí)的角度，使EPON系統(tǒng)與10G EPON系統(tǒng)共處于同一個(gè)ODN光纖分配網(wǎng)絡(luò)中，減少了對(duì)于原有ODN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改變，實(shí)現(xiàn)了平滑向上升級(jí)，最大限度節(jié)省了運(yùn)營(yíng)商的改進(jìn)成本。

自2004年起，由ITU-T SG15 Q2開(kāi)始同步研究和分析GPON向下一代PON演進(jìn)的可能性。以“低成本，高容量，廣覆蓋，全業(yè)務(wù)，高互通”為目標(biāo)，推進(jìn)了下一代PON技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究和制定。制定PON標(biāo)準(zhǔn)，共經(jīng)歷兩個(gè)階段，常說(shuō)的10G PON 是指第一個(gè)階段，又被稱(chēng)為XG PON，它又區(qū)分為非對(duì)稱(chēng)性的系統(tǒng)（上下行效率分別為2.5?G和10?G）及對(duì)稱(chēng)性系統(tǒng)（上下行速率均為10?G）；第二階段，則是完全新建ODN的NGA2。備受關(guān)注的波分復(fù)用-無(wú)源光纖網(wǎng)絡(luò)（WDM-PON）技術(shù)屬于第二階段范疇。10G PON產(chǎn)業(yè)鏈應(yīng)用目前已經(jīng)比較成熟，支持規(guī)模商用，其與FTTHODN網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，必將成為未來(lái)運(yùn)營(yíng)商滿足公眾及商務(wù)客戶的主要覆蓋手段。

表1 技術(shù)指標(biāo)

2 10G E/GPON 在帶寬上的改進(jìn)

相比E/GPON在帶寬上有十分顯著的提高，非對(duì)稱(chēng)10G GPON 的上下形帶寬比例為1∶4；而非對(duì)稱(chēng)10G EPON上下行帶寬比例為1∶8。10G EPON非對(duì)稱(chēng)形式是10G GPON非對(duì)稱(chēng)上行帶寬的一半，而10G EPON的最大有效帶寬比10G GPON低了10%左右。技術(shù)指標(biāo)如表1。

3 應(yīng)用方案

從應(yīng)用上來(lái)看，10G PON 在網(wǎng)絡(luò)中可以分為新建系統(tǒng)或由E/GPON系統(tǒng)向10G E/GPON升級(jí)改造。由于這兩種技術(shù)是由不同的機(jī)構(gòu)制定的，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范不同，所以升級(jí)路線只能從EPON升級(jí)到10G EPON，或者由GPON升級(jí)到10G GPON。

EPON升級(jí)10G EPON：為了實(shí)現(xiàn)與EPON的兼容，10G EPON沒(méi)有使用原系統(tǒng)1?490?nm下行波長(zhǎng)，并避開(kāi)模擬視頻1?550?nm和OTDR測(cè)試1?600～1?650?nm波長(zhǎng)，IEEE 802.3av標(biāo)準(zhǔn)選擇1?577?nm作為10?Gbit/s下行波長(zhǎng)。因此，在下行方向信號(hào)為WDM方式。而上行方向，1?Gbit/s信號(hào)波長(zhǎng)是1?310?nm，IEEE 802.3av標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定10?Gbit/s信號(hào)波長(zhǎng)是1?270?nm，二者有重疊，因此只能采用雙速率TDMA方式。10G EPON OLT可以同時(shí)發(fā)現(xiàn)10G/10G、10G/1G和1G/1G三種ONU，可以共存。當(dāng)由EPON向10G EPON升級(jí)時(shí)，原有ODN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)無(wú)須調(diào)整，只需要OLT增加10G EPON的板卡就可以完成[2]。因此，原系統(tǒng)所帶業(yè)務(wù)可直接并入新的10G EPON網(wǎng)絡(luò)，替換OLT PON板端口即可實(shí)現(xiàn)。

GPON升級(jí)10G GPON：由于GPON和10G PON的上下行中心波長(zhǎng)分別為1?310/1?490?nm和1?270/1?577?nm，頻譜完全獨(dú)立。因此如果要實(shí)現(xiàn)GPON和10G GPON的共存，從基本原理上說(shuō)，必須通過(guò)合波的方式來(lái)進(jìn)行。在ODN利舊的前提下，有兩種方式可實(shí)現(xiàn)：第一，在局端新增合波器，將兩種波長(zhǎng)在同一ODN網(wǎng)絡(luò)上同時(shí)進(jìn)行傳輸，用戶側(cè)按需替換升級(jí)；第二，直接使用10G PON Combol板來(lái)實(shí)現(xiàn)，即將GPON、10G PON光模塊以及合波器三合一，集合成一個(gè)Combol光模塊。雖然使用一根光纖鏈路，但內(nèi)部實(shí)際對(duì)應(yīng)兩個(gè)物理通道。以相同PON口密度作為前提，10G PON Combol方案相較于外置合波器的方案，可以節(jié)省約60%以上的機(jī)房空間，可以降低25%的設(shè)備部署成本，可以幫助客戶有效降低CAPEX和OPEX，從而更好地保證10G PON網(wǎng)絡(luò)的平滑升級(jí)。

4 設(shè)計(jì)方案

設(shè)計(jì)過(guò)程需遵循的原則是：滿足建設(shè)方要求的前提下，提出投資低、施工簡(jiǎn)單、安全性高、便于維護(hù)及擴(kuò)容升級(jí)的設(shè)計(jì)方案。規(guī)劃思路：首先需了解用戶的帶寬需求，以此為準(zhǔn)確定FTTH布線分光比，勘察整理設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)而確定分光方式、分光位置及端口配置比例。根據(jù)分光器及FTTH的終端分布來(lái)計(jì)算用戶段、配線段光纜芯數(shù)，根據(jù)一級(jí)分光器的配制數(shù)量確定PON口的需求數(shù)量[3]。

現(xiàn)網(wǎng)基于GPON的FTTH普遍應(yīng)用二級(jí)分光，總分光比基本為1∶64；10G PON下FTTH，分光比可為1∶128或者更高。隨著分光比的加大，基于維護(hù)與擴(kuò)容的雙重考慮，分光器到PON口的光纖不宜小于兩芯。ODN建設(shè)中，應(yīng)綜合樓層戶型的分布條件，一級(jí)分光器通常放置在小區(qū)內(nèi)光交等配線光纜相對(duì)集中的位置；二級(jí)分光器通常放置在樓宇的單元內(nèi)，皮線光纜的布線距離應(yīng)盡量做到上下均衡，將二級(jí)分光器安裝在中間樓層，覆蓋本層及上下樓層。

由于OLT的覆蓋半徑最佳距離是2～5?km，最遠(yuǎn)距離是8～10?km，因此OLT不宜過(guò)度下沉。通常建設(shè)在運(yùn)營(yíng)商的綜合機(jī)房中。此類(lèi)機(jī)房具有良好的供電、傳輸、監(jiān)控設(shè)施，可以最大限度保障設(shè)備在網(wǎng)運(yùn)行的安全性。

5 小結(jié)

經(jīng)過(guò)基于10G PON的FTTH工程建設(shè)施工完成之后，能夠?yàn)橛脩籼峁└咚俚纳暇W(wǎng)業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)接入網(wǎng)的千兆覆蓋，使用戶充分享受高帶寬帶來(lái)的便利，打破了原EPON/GPON模式下的帶寬瓶頸，為基于X GPON的FTTH建設(shè)下一步大規(guī)模發(fā)展提供經(jīng)驗(yàn)。

[1]韓峰. 基于10GPON技術(shù)的FTTH工程設(shè)計(jì)與應(yīng)用[D]. 杭州：浙江工業(yè)大學(xué)，2017.

[2]段銀仙. 基于GPON技術(shù)的FTTH接入網(wǎng)方案設(shè)計(jì)與工程應(yīng)用[D]. 昆明：云南大學(xué)，2016.

[3]余翔. 基于GPON技術(shù)的接入網(wǎng)方案設(shè)計(jì)與應(yīng)用[D]. 北京：北京郵電大學(xué)，2012.

Design of 10G PON Technology Matching FTTH Access Network

Cao Zheng

Hebei Telecom Design Consulting Co., Ltd., Hebei Shijiazhuang 050021

With the development of China’s communication technology, people’s demand for high-speed broadband has gradually increased. GPON-based FTTH technology is the best choice for operators because of its low operating cost, strong anti-interference ability and strong adaptability. However, with the increase of high-bandwidth services, IPTV, online games, and the Internet of Things have increased bandwidth requirements. More and more users have access to hundreds of megabits or even gigabits of traffic, and the original E/GPON technology has been affected. The impact of bandwidth factors has been unable to meet the high-efficiency needs of users. Based on this, the next generation PON technology has been studied. Explain the 10G PON concept and technical points, compare the 10G E/GPON bandwidth, and analyze the 10G PON application plan, hoping to help the relevant staff.

10G PON technology; matching; FTTH; access network; design

TN915.6

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