OFweek光通訊網(wǎng)，PON技術(shù)憑借其點(diǎn)到多點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及無源ODN的特征，已成為FTTx領(lǐng)域最受運(yùn)營商青睞的解決方案。隨著PON的規(guī)模應(yīng)用和全業(yè)務(wù)運(yùn)營的快速發(fā)展，運(yùn)營商對PON系統(tǒng)在帶寬需求、業(yè)務(wù)支撐能力、接入節(jié)點(diǎn)設(shè)備和配套設(shè)備性能等方面都提出了更高的期望。PON系統(tǒng)面向未來的演進(jìn)方向和演進(jìn)方式成為了業(yè)界矚目的焦點(diǎn)。

　　標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)路線

　　基本原則：從網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營的角度來看，“超寬帶，可共存”應(yīng)是PON演進(jìn)的基本原則。首先，以增加營業(yè)收入為目的拓展新業(yè)務(wù)是所有運(yùn)營商的戰(zhàn)略目標(biāo)，此舉勢必引發(fā)帶寬消耗的強(qiáng)勁增長。在可見的未來，新的商業(yè)模式將進(jìn)一步推動帶寬需求的增長。其次，PON系統(tǒng)整體投資巨大，回報(bào)周期長，且ODN投資和終端投資是整個網(wǎng)絡(luò)投資中的關(guān)鍵部分(在Greenfield的FTTH建設(shè)中，ODN的投資占總投資的70%，終端投資占總投資的25%)；因此，盡可能保護(hù)ODN的投資，最大化用戶終端價(jià)值，對加速運(yùn)營商贏利來說，意義非凡。

　　演進(jìn)路線：在完成GPON的標(biāo)準(zhǔn)化工作之后，F(xiàn)SAN/ITU-T以“低成本，高容量，廣覆蓋，全業(yè)務(wù)，高互通”為第一步演進(jìn)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。同時(shí)，F(xiàn)SAN/ITU-T也提出，更長期演進(jìn)時(shí)，在不考慮與舊有系統(tǒng)共存的前提下，以全新場景為牽引，可考慮選擇除TDM PON以外的可用技術(shù)。

　　因此，依據(jù)當(dāng)前的現(xiàn)實(shí)需求與技術(shù)成熟度的判斷，F(xiàn)SAN定義NG-PON的演進(jìn)如圖1。由圖1可知，NG-PON的演進(jìn)規(guī)劃可為兩個階段：NG-PON1和NG-PON2。NG-PON1屬于PON的中期演進(jìn)，著眼于研究兼顧現(xiàn)有GPON ODN敷設(shè)的下一代標(biāo)準(zhǔn)；而NG-PON2則被視為PON系統(tǒng)遠(yuǎn)期發(fā)展的解決方案，它可以建立在全新的光纖分配網(wǎng)絡(luò)之上，不受限于GPON標(biāo)準(zhǔn)而獨(dú)立應(yīng)用。

　　近期目標(biāo)——NG-PON1

　　業(yè)界對NG-PON1的基本需求是要提供比GPON更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。同時(shí)，考慮到高昂的ODN成本以及耗費(fèi)在其中的大量時(shí)間，運(yùn)營商希望在最大程度上保護(hù)其已布放的光纖系統(tǒng)。因而，在構(gòu)思和設(shè)計(jì)從GPON到NG-PON1的演進(jìn)時(shí)，F(xiàn)SAN/ITU-T選擇了可兼容現(xiàn)有GPON光纖設(shè)施的方式以保障其GPON時(shí)期的資本投入。

　　XG-PON1的ODN完全沿襲了GPON的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，可以重利用現(xiàn)有GPON網(wǎng)絡(luò)已部署的光纖、分路器等，同時(shí)只需在OLT側(cè)增加支持10G的接口板，這樣僅替換ONU即可完成平滑演進(jìn)，以達(dá)到共享ODN的目的。XG-PON1繼承了GPON的基本處理機(jī)制，更全面的支撐和完善全業(yè)務(wù)運(yùn)營、提升現(xiàn)有GPON系統(tǒng)的性能并在功能實(shí)現(xiàn)上進(jìn)行了有效簡化。但XG-PON1也存在一些劣勢：過于復(fù)雜的XGTC層設(shè)計(jì)導(dǎo)致芯片結(jié)構(gòu)復(fù)雜；過度的帶寬不對稱；L波段10G光模塊成本偏高。

　　目前，XG-PON1主體技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)系列已完成，F(xiàn)SAN/ITU-T的下一步工作計(jì)劃是對G.987.3進(jìn)行增補(bǔ)，增加10G/10G和2.5G/2.5G兩種對稱速率。

　　組網(wǎng)、共存和演進(jìn)：XG-PON1最大程度上繼承了現(xiàn)有的GPON標(biāo)準(zhǔn)，并在一些細(xì)節(jié)上做了改良和提升，繼承了與GPON同樣的點(diǎn)到多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，可?yīng)用于FTTH，F(xiàn)TTB/C，F(xiàn)TTCab等多種接入場景。

　　XG-PON1考慮了對運(yùn)營商ODN投資的保護(hù)，即XG-PON1與GPON在同一個ODN上共存。根據(jù)XG-PON1的物理層標(biāo)準(zhǔn)，XG-PON1\的上/下行波長規(guī)劃不同于GPON，因此可以通過波分復(fù)用的方式(通過在局端放置WDM1r器件，在上/下行方向分別對多個工作信號進(jìn)行合波/分波，由于目前ONU已使用收窄波段的光模塊，因此無需增加WBF器件)實(shí)現(xiàn)XG-PON1和GPON的兼容。

　　運(yùn)營商普遍關(guān)心的是Brown Field場景，即基于共存的演進(jìn)，主要指已部署的GPON系統(tǒng)由于新業(yè)務(wù)驅(qū)動壓力而需要現(xiàn)網(wǎng)升級。升級時(shí)，運(yùn)營商可選擇將用戶設(shè)備逐批次升級或一次性升級為XG-PON1。基于WDM堆疊的共存是目前最標(biāo)準(zhǔn)的共存方式，為實(shí)現(xiàn)從GPON到XG-PON1的升級，所有ONU以及OLT必須嚴(yán)格實(shí)現(xiàn)ITU-T G.984.5amd1(擴(kuò)展波段)中所規(guī)范的波長計(jì)劃，從而達(dá)到通過波長堆疊的方式完成GPON和XG-PON1在同一ODN上的共存。圖2描述了在基于共存的演進(jìn)過渡期時(shí)GPON和XG-PON1通過波分設(shè)備的共存網(wǎng)絡(luò)示意圖。

　　物理層規(guī)范：XG-PON1的物理層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)于2009年10月定稿并在ITU獲得通過，并于2010年1月在ITU正式發(fā)布。相比于GPON，XG-PON1的物理層規(guī)格有較大變化。

　　傳輸匯聚層規(guī)格：FSAN/ITU-T定義的XG-PON1的TC層盡可能沿用GPON TC層的基本處理機(jī)制，并針對XG-PON1特性進(jìn)行必要的改良和完善。TC層的三大關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)，即成幀格式、DBA以及激活流程，都依據(jù)現(xiàn)有GPON框架展開討論。其中，為適配XG-PON1的速率，以及方便芯片實(shí)現(xiàn)和提升處理效率，XG-PON1對幀結(jié)構(gòu)做了較多改動，維持125us周期不變但重新定義了幀頭，加入了PON-ID，并更改了幀同步的加擾方式；DBA主要結(jié)構(gòu)相同，相關(guān)配合參數(shù)做了簡化；激活機(jī)制刪除了功率調(diào)節(jié)機(jī)制及相關(guān)消息交互過程，其余則完全與GPON一致。

　　管理和配置：從管理項(xiàng)及其配置來看，XG-PON1與GPON幾乎沒有區(qū)分，但把其中與具體PON技術(shù)特征相關(guān)的描述都去掉，使其抽象化，從而達(dá)到普遍化目的。

　　XG-PON1系統(tǒng)的終端管理也全面保留了GPON時(shí)期的特色：在FTTH場景時(shí)，XG-PON1默認(rèn)對ONU采用全OMCI進(jìn)行實(shí)時(shí)管理；在FTTB/C等場景時(shí)，XG-PON1采用OMCI結(jié)合其他管理協(xié)議對ONU進(jìn)行管理，即“雙管理”。雙管理的基本思路是首先利用OMCI打通其他管理協(xié)議通信所需的2層通道，此后以O(shè)MCI層面的虛擬端口作為分界點(diǎn)，在PON線路上對其他管理協(xié)議報(bào)文進(jìn)行透傳。其典型應(yīng)用為OMCI+SNMP。

　　10G GPON成本決定規(guī)模商用時(shí)間點(diǎn)：可規(guī)模商用的ASIC芯片以及光模塊產(chǎn)品的開發(fā)是10G GPON產(chǎn)品的最核心部分。目前業(yè)界已經(jīng)有包括FiberHome在內(nèi)的主流廠商能夠提供10G GPON成品，并且在核心器件：芯片和光模塊上，F(xiàn)iberHome實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立自主研發(fā)。由于當(dāng)前芯片方案還處于高成本的FPGA階段，直接導(dǎo)致10G GPON成本高昂，因此離真正規(guī)模商用還存在一定差距。

　　對于ONU產(chǎn)品，光模塊和PON芯片占超過60%的成本，而當(dāng)前10G GPON的光模塊和PON芯片成本是GPON的10倍以上，成本能否大幅度降低決定了整個ONU產(chǎn)品規(guī)模商用的時(shí)間。

　　對于MDU產(chǎn)品而言，設(shè)備的光模塊和PON芯片僅占25%左右的成本，同時(shí)由于FTTB/C單設(shè)備服務(wù)于多用戶，通常大于24線，因此每戶分?jǐn)偟脑O(shè)備成本相對較低，光器件和PON芯片成本只要下降到當(dāng)前GPON的2～3倍即可接受。

　　遠(yuǎn)期規(guī)劃——NG-PON2

　　在NG-PON2時(shí)代，由于考慮的是長期演進(jìn)，有更多的技術(shù)選擇。其中，高速TDM PON(40G)、WDM PON、OFDMA等都進(jìn)行過專門討論。下面將對各種可能的NG-PON2技術(shù)進(jìn)行闡述。

　　P2P WDM：典型WDM-PON(波分復(fù)用PON)采用樹形ODN。其ODN采用波分復(fù)用/解復(fù)用器。典型情況下，該MUX/DEMUX采用AWG。每用戶完全獨(dú)享一個波長上的帶寬資源。WDM PON系統(tǒng)，由于AWG各個端口具有波長依賴性，每個終端用戶設(shè)備中的有色光模塊將發(fā)射由AWG的端口決定的特定波長的光信號。由于產(chǎn)業(yè)鏈不成熟、技術(shù)復(fù)雜、成本過高以及業(yè)務(wù)驅(qū)動力不足等原因，在未來3～5年，WDM PON在FTTH場景中規(guī)模部署的可能性較低，但在一些有大帶寬需求、成本相對不敏感的FTTB/C場景中，可能存在一定機(jī)會。

　　TWDM PON：TWDM PON是NG-PON2的候選技術(shù)之一，多個XG-PON1通過波分復(fù)用共用一個ODN，互不干擾。每個XG-PON1子網(wǎng)的ONU工作波長互不相同，為降低成本，ONU側(cè)光模塊采用可調(diào)激光器。TWDM PON原理簡單，技術(shù)難度適中，是一種較理想的候選技術(shù)。

　　綜上所述，NG-PON2成為近期PON系統(tǒng)和技術(shù)的研究重點(diǎn)，由于需求、器件、成本的原因，NG-PON2短期內(nèi)還難以實(shí)用化。但NG-PON2是PON技術(shù)的集大成者，是PON演進(jìn)過程中的重要里程碑。