從EPON到10G EPON：標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布 產(chǎn)業(yè)鏈成熟

摘要

2001年起IEEE就開(kāi)始了基于以太網(wǎng)的EPON技術(shù)討論。經(jīng)過(guò)亞洲國(guó)家（中國(guó)、日本、韓國(guó)）近幾年來(lái)在標(biāo)準(zhǔn)完善、系統(tǒng)測(cè)試驗(yàn)證、現(xiàn)網(wǎng)規(guī)模部署等方面的努力，EPON技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，并帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈逐步發(fā)展壯大。究其原因，簡(jiǎn)單來(lái)看，其物理層相對(duì)寬松的指標(biāo)，降低了廠商進(jìn)入的門(mén)檻，使得更多廠家參與到設(shè)備開(kāi)發(fā)中；而簡(jiǎn)單的TC層協(xié)議，也使各運(yùn)營(yíng)商可方便地針對(duì)自身需求定制管理維護(hù)方式。隨著亞洲新興寬帶市場(chǎng)近年來(lái)用戶(hù)數(shù)迅猛增長(zhǎng)，以及國(guó)家寬帶、三網(wǎng)融合等利好政策的頒行，對(duì)更高帶寬的需求不斷涌現(xiàn)。因此，運(yùn)營(yíng)商在規(guī)模部署現(xiàn)有EPON技術(shù)的同時(shí)，對(duì)如何向下一代PON系統(tǒng)演進(jìn)，進(jìn)而保護(hù)現(xiàn)有投資表現(xiàn)出極大地關(guān)注。2006年起，IEEE開(kāi)始了10G EPON研究（IEEE 802.3av）。華為作為惟一一家全程參與的中國(guó)廠商對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)，先后在波長(zhǎng)規(guī)化、功率預(yù)算、共存、物理層編碼等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)上主導(dǎo)了標(biāo)準(zhǔn)的制定。最終，10G EPON（802.3av）得以在2009年9月正式發(fā)布。

1 引言

EPON在日本和中國(guó)市場(chǎng)上規(guī)模部署，其用戶(hù)總數(shù)已占全球FTTx市場(chǎng)半壁江山。隨著寬帶市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇，新業(yè)務(wù)不斷涌現(xiàn)，用戶(hù)對(duì)帶寬需求也與日俱增。因此，開(kāi)展下一代的EPON技術(shù)研究工作，成為這幾年EPON產(chǎn)業(yè)界工作的重心。

從FTTx建網(wǎng)投資組成上看，75%的投資在ODN網(wǎng)絡(luò)上，20%的投資在ONU設(shè)備上。由此可見(jiàn)，保護(hù)現(xiàn)有的投資就是要保護(hù)ODN工程和已經(jīng)部署的ONU。因此，在研究 EPON演進(jìn)到下一代PON系統(tǒng)時(shí)，能夠重用ODN網(wǎng)絡(luò)并兼容已部署的EPON ONU成為首要考慮要素。

2006年，IEEE標(biāo)準(zhǔn)組織啟動(dòng)了10G EPON研究（IEEE 802.3av），產(chǎn)業(yè)鏈各廠家積極投身其中，快速推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展。2009年，IEEE正式發(fā)布802.3av，產(chǎn)業(yè)鏈廠家也適時(shí)推出相應(yīng)的光模塊、芯片、設(shè)備等。本文將詳細(xì)描述10G EPON標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展過(guò)程及產(chǎn)業(yè)鏈情況。

2 10G EPON與EPON共存方式

IEEE標(biāo)準(zhǔn)組織在開(kāi)始10G EPON項(xiàng)目研究之初，首先就考慮了充分保護(hù)運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)布放的ODN系統(tǒng)。其次，對(duì)已布放的EPON ONU也要兼容。再次，根據(jù)IEEE的傳統(tǒng)，以太網(wǎng)速率以10倍方式倍增，所以10G EPON定義的數(shù)據(jù)數(shù)率為10Gbit/s。但由于10G速率的突發(fā)模式光模塊成本昂貴，加上當(dāng)前用戶(hù)對(duì)上行帶寬的需求不迫切，因此10G EPON定義了兩種類(lèi)型：下行10G/上行1G的非對(duì)稱(chēng)類(lèi)型（Asymmetric）和下行10G/上行10G的對(duì)稱(chēng)類(lèi)型（Symmetric）。其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和類(lèi)型如圖1所示。

圖1 10G EPON和EPON共存的網(wǎng)絡(luò)配置

在共存基礎(chǔ)上，10G EPON提供了良好的兼容升級(jí)方式：升級(jí)時(shí)，運(yùn)營(yíng)商只需要將OLT原EPON單板更換為10G EPON單板，便可將整個(gè)系統(tǒng)的光接口提升到10G速率。同時(shí)，對(duì)用戶(hù)側(cè)的升級(jí)可以根據(jù)用戶(hù)的需求靈活選擇，選擇非對(duì)稱(chēng)ONU或?qū)ΨQ(chēng)ONU逐步完成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的升級(jí)。

3 10G EPON物理層簡(jiǎn)介

對(duì)物理層，IEEE 802.3av工作組的目標(biāo)是：

（1）提供點(diǎn)到多點(diǎn)的光纖接入技術(shù)。
　　（2）保證物理層的誤碼率不大于10-12。
　?。?）下行傳輸速率為10Gbit/s，上行傳輸?shù)乃俾蕿?0Gbit/s或1Gbit/s。
　?。?）以分支比為 1：16和1：32，傳輸距離為最小10km和20km來(lái)制定光的功率預(yù)算。
　?。?）盡可能重用現(xiàn)有的MAC和MPCP等協(xié)議，只改動(dòng)物理層。

10G EPON詳細(xì)的物理層參數(shù)參見(jiàn)表1。

表1 EPON與10G EPON的物理層規(guī)格對(duì)比

4 10G EPON協(xié)議層

10G EPON的協(xié)議層以及與ISO/IEC OSI參考模型之間的關(guān)系參見(jiàn)圖2。

圖2 10G EPON協(xié)議分層和OSI參考模型間的關(guān)系

10G EPON協(xié)議層中的OAM，多點(diǎn)MAC控制，MAC，RS子層只有少數(shù)部分修改，大部分都重用EPON的協(xié)議。但物理編碼子層（PCS）有較大改動(dòng)，具體參見(jiàn)圖3。

圖3 EPON到10G EPON協(xié)議層比較

EPON物理編碼子層（PCS）選擇8B/10B和RS（255，239）作為其物理層主要編碼。但10G EPON選擇的是64B/66B和RS（255，223）作為其物理層主要的編碼。可以看出來(lái)，10G EPON所選擇的編碼和FEC在其編碼效率和糾錯(cuò)強(qiáng)度有所提高。

與EPON類(lèi)似，IEEE 802.3av對(duì)OAM簡(jiǎn)單定義了線路層管理維護(hù)功能，未涉及網(wǎng)絡(luò)層的管理維護(hù)及加密，DBA等協(xié)議，使得各運(yùn)營(yíng)商能夠根據(jù)自身網(wǎng)絡(luò)情況來(lái)靈活定義。

5 10G EPON標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布 產(chǎn)業(yè)鏈成熟

產(chǎn)業(yè)鏈方面，Neophotonics，Source Photonics，Hisense等光模塊廠家也先后推出了10G EPON的光模塊，其性能指標(biāo)達(dá)到10G EPON標(biāo)準(zhǔn)所定義要求。PMC，Teknovus等MAC芯片廠商也先后推出了10G EPON的MAC芯片，并參加了中國(guó)運(yùn)營(yíng)商組織的互通測(cè)試。

作為10G EPON標(biāo)準(zhǔn)積極參與者，也是標(biāo)準(zhǔn)組織中惟一全程參與標(biāo)準(zhǔn)制定的中國(guó)公司，華為先后擔(dān)任波長(zhǎng)規(guī)化、功率預(yù)算和EPON共存等多個(gè)研究組組長(zhǎng)，其間對(duì)標(biāo)準(zhǔn)貢獻(xiàn)了大量文稿并被廣泛采納。2008和2009年，華為先后發(fā)布了10G EPON非對(duì)稱(chēng)和對(duì)稱(chēng)樣機(jī)，并在2009年9月開(kāi)通了全球首個(gè)非對(duì)稱(chēng)10G EPON試驗(yàn)局，被運(yùn)營(yíng)商給予高度評(píng)價(jià)。

綜上所述， 10G EPON技術(shù)已經(jīng)成熟，產(chǎn)業(yè)鏈也為積極規(guī)模部署做準(zhǔn)備，不久的將來(lái)，亞洲寬帶市場(chǎng)、尤其是中國(guó)FTTx市場(chǎng)將啟動(dòng)10G EPON的建設(shè)部署。

6 SiEPON大熱：業(yè)務(wù)可互通的EPON/10G EPON國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

2009年底，在眾多EPON運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備廠家和芯片商的積極推動(dòng)下，IEEE成立了p1904.1工作小組（即SiEPON小組，Service Interoperable EPON），以完善在國(guó)際范圍的EPON/10G EPON的業(yè)務(wù)層互通，對(duì)由802.3制定的EPON/10G EPON的物理層/MAC層標(biāo)準(zhǔn)的制定進(jìn)行必要補(bǔ)充，使EPON技術(shù)體系更加成熟完美。

SiEPON工作組甫一成立，便迅速展開(kāi)工作，于2010年2，4，6和8月分別召開(kāi)了4次會(huì)議，不僅敲定了主席團(tuán)和編輯組成員，也逐步確定了本標(biāo)準(zhǔn)的主體框架、寫(xiě)作方式、主要內(nèi)容和重要技術(shù)點(diǎn)。目前，該標(biāo)準(zhǔn)第一版草稿已在各參會(huì)單位的努力下完成寫(xiě)作，并有望在2011年底完成最終版草稿。在中國(guó)電信的主導(dǎo)和帶領(lǐng)下，華為等中國(guó)廠家團(tuán)結(jié)協(xié)作，共同推動(dòng)中國(guó)電信的EPON企標(biāo)最先成為本標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)解決方案之一，這也再次在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)工作中起到了積極的促進(jìn)作用。