摘? ?要：隨著近些年寬帶接入業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，以及高清視頻業(yè)務(wù)的爆發(fā)式增長(zhǎng)，單用戶平均帶寬成倍增長(zhǎng)，原有基于GPON方式的FTTH網(wǎng)絡(luò)已不能適應(yīng)200? M或更高帶寬，文章給出了需要向10G? PON升級(jí)的解決方案，包括10G? PON的基本技術(shù)以及在現(xiàn)有場(chǎng)景下升級(jí)的幾種方案。

關(guān)鍵詞：FTTH;GPON;10G? PON

隨著近些年寬帶接入業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，視頻點(diǎn)播、高清直播、4K電視等光纖高帶寬業(yè)務(wù)的出現(xiàn)，光纖接入（Fiber To The X，F(xiàn)TTx）在運(yùn)營(yíng)成本低，帶寬高的優(yōu)勢(shì)使之脫穎而出，使得未來(lái)“最后一公里”的解決方案應(yīng)運(yùn)而生。而GPON技術(shù)，憑借其高帶寬、高可操作性、高性?xún)r(jià)比的魅力，成為當(dāng)前FTTH的首選方案。

1? ? GPON技術(shù)的發(fā)展情況

千兆位無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（Gigabit—Capable Passive Optical Network，GPON）技術(shù)是基于ITU—TG.984.x標(biāo)準(zhǔn)的電信運(yùn)營(yíng)的寬帶無(wú)源光綜合接入標(biāo)準(zhǔn)，它同以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（（Ethernet Passive Optical Network，EPON）技術(shù)一樣具有高帶寬、高效率、大覆蓋范圍、用戶接口豐富等眾多優(yōu)點(diǎn)，被大多數(shù)運(yùn)營(yíng)商視為實(shí)現(xiàn)接入網(wǎng)業(yè)務(wù)寬帶化、綜合化改造的理想技術(shù)。近兩年來(lái)，為應(yīng)對(duì)寬帶大提速、提速用戶感知等，運(yùn)營(yíng)商已開(kāi)始對(duì)10G PON、10G EPON技術(shù)進(jìn)行推廣商用。

下一代GPON技術(shù)，即NGPON技術(shù)，包括兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)階段。（1）NGPON1階段，包括XGPON1和XGPON2階段。（2）NGPON2階段，2004年，ITU_T的Q2組織開(kāi)始研究和分析GPON的下一代演進(jìn)。2007年11月，Q2正式確定XG—PON的標(biāo)準(zhǔn)化路線，并以“低成本、高容量、廣覆蓋、全業(yè)務(wù)、高互通”為目標(biāo)，迅速推進(jìn)下一代PON技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究和制定。2009年10月，Q2在SG15全會(huì)期間正式發(fā)布了XG—PON標(biāo)準(zhǔn)的第一階段文本，即下一代PON系統(tǒng)的總體需求（ITU—T G.987.1）和物理層PMD規(guī)范（ITU—T G.987.2），GPON技術(shù)演進(jìn)如圖1所示。

2? ? 10G PON技術(shù)的基本技術(shù)

那么為什么要用10G PON技術(shù)？10G GPON是在已有GPON技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上演進(jìn)的增強(qiáng)下一代GPON技術(shù)，主要解決GPON網(wǎng)絡(luò)的以下問(wèn)題。（1）不斷發(fā)展高帶寬業(yè)務(wù)類(lèi)型對(duì)帶寬有著更高的要求，GPON技術(shù)不能提供足夠的帶寬來(lái)滿足需求。（2）用戶側(cè)接入技術(shù)不斷創(chuàng)新，用戶接入帶寬不斷提升，GPON技術(shù)將成為帶寬瓶頸。（3）分光比、傳輸距離，直接影響網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資。10G PON和GPON技術(shù)主要規(guī)格差異如表1所示。

項(xiàng)目 10G GPON（G.987&G.988） GPON （G.984）

波長(zhǎng)范圍 下行：1 575～1 580 mm

上行：1 260～1 280 mm 下行：1 480～1 500 mm

上行：1 290～1 360 mm

中心波長(zhǎng) 下行：1 577 mm

上行：1 270 mm 下行：1 490 mm

上行：1 310 mm

線路速率 下行：9.95 Gbit/s

上行：2.48 Gbit/s 下行：2.48 Gbit/s

上行：1.25 Gbit/s或2.485 Gbit/s

幀結(jié)構(gòu) XGEM GEM

XGEM幀是10G GPON技術(shù)中基本的業(yè)務(wù)承載單元，是最基本的封裝結(jié)構(gòu)。所有的業(yè)務(wù)都要封裝在XGEM幀中進(jìn)行傳輸，XGEM幀由幀頭和數(shù)據(jù)靜荷組成。

GEM Port和T—CONT將PON網(wǎng)絡(luò)分為虛擬的連接，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)復(fù)用。GEM Port標(biāo)識(shí)的是10G GPON系統(tǒng)中OLT和ONU之間的業(yè)務(wù)流的虛通道，類(lèi)似于ATM中的VPI/VCI虛連接標(biāo)識(shí)[1]。

T—CONT是10G GPON系統(tǒng)中上行業(yè)務(wù)流基本控制單元，主要起到上行方向承載業(yè)務(wù)的載體作用，所有的GEM Port都要映射到T—CONT中，由OLT通過(guò)DBA調(diào)度的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)上行，10G GPON系統(tǒng)業(yè)務(wù)復(fù)用原理如圖2所示。

圖2? 10G GPON系統(tǒng)業(yè)務(wù)復(fù)用原理

3? ? 10G PON技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及工作原理

10G GPON同GPON網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一樣，遵循標(biāo)準(zhǔn)PON網(wǎng)絡(luò)的P2MP架構(gòu)，10G GPON網(wǎng)絡(luò)通過(guò)上、下行不同波長(zhǎng)在同一個(gè)ODN網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行單纖雙向數(shù)據(jù)傳輸[2]，圖3為P2MP架構(gòu)，圖4為P2MP傳輸示意。

我們知道GPON技術(shù)的上下行是非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，下行通過(guò)廣播的方式發(fā)送數(shù)據(jù)，OLT通過(guò)廣播的方式把數(shù)據(jù)廣播到到所有的ONU上，不同的ONU有選擇性的進(jìn)行接，將其他不是自身相關(guān)的數(shù)據(jù)直接丟棄。在OLT上，數(shù)據(jù)流在業(yè)務(wù)處理單元中被封裝到GEM Port中。OLT將封裝到GEM Port中的數(shù)據(jù)廣播給所有ONU。ONU接收到OLT發(fā)送的數(shù)據(jù)后，根據(jù)XGEM Port ID對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行判斷是進(jìn)行處理還是進(jìn)行丟棄。10G PON工作原理如圖5所示。

上行通過(guò)TDMA的方式，ONU按照時(shí)隙進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，ONU在OLT許可的時(shí)隙內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)，這樣就可以保證每個(gè)ONU按次序發(fā)送數(shù)據(jù)，避免了上行數(shù)據(jù)沖突。在ONU上，數(shù)據(jù)流被封裝到相應(yīng)的GEM Port中，然后映射到相應(yīng)的T—CONT中。OLT根據(jù)T—CONT調(diào)度數(shù)據(jù)流按照時(shí)隙依次發(fā)送到OLT。OLT對(duì)GEM Port中數(shù)據(jù)流解封裝后送入相應(yīng)業(yè)務(wù)單元。

4? ? 改造10G PON的建設(shè)方案

在運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，大體分為高價(jià)值新建小區(qū)、校園網(wǎng)新建、小區(qū)GPON FTTH改造、老舊小區(qū)LAN，DSL方式改造這4個(gè)場(chǎng)景來(lái)部署10G PON設(shè)備[3]，具體建設(shè)方案如下。

4.1? 高價(jià)值新建小區(qū)

面向現(xiàn)網(wǎng)高端用戶提供千兆接入需求的場(chǎng)景，建議上行采用雙路由10GE鏈路，跳過(guò)匯聚交換機(jī)直連BRAS設(shè)備。從帶寬能力和后續(xù)的可擴(kuò)展性考慮，新建場(chǎng)景應(yīng)考慮大容量10G PON設(shè)備，從建設(shè)和維護(hù)成本考慮，建議摒棄10G GPON和GPON的共存方案，ODN建設(shè)中分光比建議采用1∶64。10G GPON新建場(chǎng)景用戶需使用10G PON ONT設(shè)備。

4.2? 校園網(wǎng)新建

對(duì)于現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)中，有提速需求但不適合改造成FTTH的場(chǎng)景，如校園，LAN小區(qū)等。如新建OLT建議采用10GE方式，如原有OLT改造，考慮投資問(wèn)題則開(kāi)通初期采取擴(kuò)容GE方式，當(dāng)上聯(lián)鏈路總數(shù)超過(guò)4個(gè)千兆時(shí)建議直接升級(jí)到10GE鏈路，同時(shí)建議OLT設(shè)備跳過(guò)匯聚交換機(jī)直聯(lián)BRAS設(shè)備，減少中間環(huán)節(jié)。如GPON和10G PON ONU共存，機(jī)房OLT側(cè)需要增加WDM1r，如不共存則無(wú)需增加WDM1r，F(xiàn)TTB不建議采用共存方式建網(wǎng)，根據(jù)用戶提速需求更換ONU。沒(méi)有提速需求的用戶可繼續(xù)使用原有ONU。

4.3? 小區(qū)GPON? FTTH改造

面向現(xiàn)網(wǎng)E/G PON FTTH且未來(lái)千兆接入需求的提速改造場(chǎng)景，如新建OLT建議采用10GE方式，如原有OLT改造，考慮投資問(wèn)題則開(kāi)通初期采取擴(kuò)容GE方式，當(dāng)上行口總數(shù)超過(guò)4×GE時(shí)建議升級(jí)到10GE，OLT上聯(lián)端口升級(jí)到10GE以后，建議OLT跳過(guò)匯聚交換機(jī)直聯(lián)BRAS設(shè)備。GPON FTTH提速，如需要GPON和10G PON ONT共存，機(jī)房ODF側(cè)需要增加WDM1r，如無(wú)需共存ODN無(wú)需改動(dòng)，保持原有分光比不變，利舊原有分光器。對(duì)需要提速的用戶選HN8245Q 10G PON ONT，不提速用戶保持原有E/G PON ONT。

4.4? 老舊小區(qū)LAN，DSL方式改造

針對(duì)傳統(tǒng)的LAN小區(qū)可以采用10G PON+FTTB的方式，利舊原有光纖和五類(lèi)線，上行接口建議采用10GE，同時(shí)建議OLT跳過(guò)匯聚交換機(jī)直聯(lián)BRAS。從帶寬能力和后續(xù)的可擴(kuò)展性考慮上聯(lián)端口，考慮按用戶帶寬1∶3～1∶6收斂，當(dāng)單臺(tái)OLT上行超過(guò)4個(gè)千兆時(shí)建議更換成10GE上聯(lián)端口。ODN建設(shè)中分光比建議采用1∶8，根據(jù)用戶具體需求考慮使用不同型號(hào)的ONU設(shè)備。

改造及部署方案大體分為4個(gè)步驟。

（1）整體規(guī)劃，10G PON OLT的選型，如在原有OLT上改造，需要確認(rèn)業(yè)務(wù)規(guī)劃。新建場(chǎng)景直接上10GE，改造場(chǎng)景在原有的基礎(chǔ)上擴(kuò)容，單臺(tái)OLT上行超過(guò)4GE時(shí)建議切換成10GE上行。

（2）軟件及版本的升級(jí)。

（3）硬件改造，要充分考慮原有設(shè)備的利舊，從而達(dá)到節(jié)省投資的目的，比如利舊機(jī)柜、機(jī)框、槽位等。

（4）預(yù)配置，新建場(chǎng)景，按照規(guī)劃預(yù)配置VLAN、業(yè)務(wù)流、流量模板、ONT相關(guān)的業(yè)務(wù)模板、線路模板、告警模板。組播相關(guān)配置、PPPoE+、DHCP 相關(guān)配置、安全特性相關(guān)配置、管理相關(guān)配置、路由相關(guān)配置等。改造場(chǎng)景，原槽PON口1∶1替換，只需要新增流量模板等，其他數(shù)據(jù)無(wú)需配置，非原槽位1∶1替換，則需要重新配置數(shù)據(jù)。

作者簡(jiǎn)介：劉鐵力（1980— ），男，河北石家莊人，通信工程師，碩士;研究方向：通信技術(shù)的傳輸與接入。

[參考文獻(xiàn)]

[1]?，?，吳紅青.10G GPON系統(tǒng)中ONT端OMCI功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電視技術(shù)，2013（1）：109-112.

[2]房超.10G GPON技術(shù)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研究[J].電信網(wǎng)技術(shù)，2011（10）：14-18.

[3]張磊.中小電信運(yùn)營(yíng)商10G GPON的演變[J].科技風(fēng)，2018（33）：15-19.

Abstract：With the rapid development of broadband access services in recent years， and the explosive growth of high-definition video services， the average bandwidth of single users has doubled， and the original? FTTH Network based on GPON can no longer adapt to 200 M or higher bandwidth. In this paper， the solutions that need to be upgraded to 10G PON are given， including the basic technology of 10G PON and several upgrading schemes in existing scenarios.

Key words：FTTH; GPON; 10G PON