摘要：本文介紹了10GPON和NG-PON2等技術的標準化進展；同時就無線回傳、智能ODN及光鏈路檢測等PON接入熱點問題進行了探討。
關鍵詞：10GPON;NGPON2; TWDM-PON
PON技術憑借其點到多點的無源網(wǎng)絡架構等諸多優(yōu)勢，已成為FTTx領域最受運營商青睞的解決方案。無源光網(wǎng)絡（PON）由光線路終端（OLT）、光網(wǎng)絡單元（ONU）和光分配網(wǎng)絡（ODN）組成。一般其下行采用TDM廣播方式、上行采用TDMA(時分多址接入)方式，可以靈活組網(wǎng)(典型結構為樹形結構)。PON的本質(zhì)特征就是ODN，其全部由無源光器件組成，不包含任何有源電子器件。這樣避免了外部設備的電磁干擾和雷電影響，減少了線路和外部設備的故障率，簡化了供電配置和網(wǎng)管復雜度，提高了系統(tǒng)可靠性，同時節(jié)省了維護成本。與點到點的有源光網(wǎng)絡相比，PON技術的主要特點在于維護簡單，成本較低（節(jié)省光纖和光接口）和較高的傳輸帶寬；同時，在接入應用方面一般上、下行速率不對等（相對下行速率需求高），點對多點的應用也便于最大化的利用網(wǎng)絡資源。
2001年和2002年，權威標準組織IEEE和FSAN/ITU-T分別提出EPON和GPON概念，從此PON技術進入了Gbps時代。此后5年內(nèi)，這兩種技術及其產(chǎn)業(yè)鏈逐漸發(fā)展成熟，成為了全球市場的主流應用。
目前，國內(nèi)外的主流電信運營商均以EPON或者GPON技術大力發(fā)展寬帶接入提速服務，光進銅退的趨勢日益明顯。據(jù)統(tǒng)計，2012年全球寬帶用戶達到6.438億戶；FTTx用戶達到1.144億；全球FTTx覆蓋家庭數(shù)累計達3.43億戶，占全球總戶數(shù)19億戶的18%左右。2013年，據(jù)PointTopic調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，全球寬帶用戶增加已達到6.786億戶；其中，光纖寬帶連接增長了17.6%，增速更快。
隨著用戶對高清IPTV、視頻監(jiān)控等高帶寬業(yè)務需求的不斷增長，運營商對PON系統(tǒng)在帶寬需求、業(yè)務支撐能力、接入節(jié)點設備和配套設備性能等方面，都提出了更高的期望。下一代PON技術的未來演進已成為當前業(yè)界最矚目的焦點問題。
1. 10G PON
1.1標準及技術演進路線
2008年開始，IEEE和FSAN/ITU-T啟動了10G PON的研究，PON技術將跨入10Gbps時代。IEEE還是延續(xù)采用以太網(wǎng)技術，通過少量擴展，推出了10G EPON標準，IEEE802.3av在2009年9月正式發(fā)布。ITU-T稍晚也啟動了10G GPON標準的制定，延續(xù)了GPON的技術路線，并在2010年三季度發(fā)布了G.987系列標準。
烽火具有從有源芯片、發(fā)射接收器件、一直到收發(fā)一體模塊的垂直整合能力，規(guī)模化的實力能更好的對成本進行控制。2012年已成為各大集成商的主要供應商，具備10G PON模塊的批量供貨能力。
1.2產(chǎn)業(yè)鏈及應用
總體來說，目前的10GPON尚處于測試和小規(guī)模商用階段。何時規(guī)模應用將取決于需求和成本。
與G速率PON產(chǎn)品相比，成本方面的變化主要體現(xiàn)在芯片和光模塊上：目前來看，未來幾年10GPON的成本依然遠高于EPON和GPON。10GEPONMAC芯片的ASIC化已實現(xiàn)（10G GPON芯片量產(chǎn)計劃有推遲，預計2014年完成），差異不大；因此，差異將主要體現(xiàn)在光模塊方面。
需求方面，目前世界各國做的中長期（3~6年）網(wǎng)絡接入帶寬基本為100M；在FTTH的一般應用場景中（1:32及之下分光比），EPON和GPON技術已可以支撐該需求。高清視頻業(yè)務之后，目前也缺乏新的殺手級高帶寬消耗新業(yè)務出現(xiàn)。就目前流量增速最高的前幾名得視頻業(yè)務而言，國內(nèi)也有一些相對的特殊情況，按運營商的說法，“這類視頻業(yè)務的比特價值僅僅是話音、短信、彩鈴的萬分之一量級”。
綜上，在政策和商業(yè)驅動力兩個方面來看，運營商在固網(wǎng)寬帶接入大規(guī)模追加投資的動力明顯不足。
2013年，10GEPON開始納入中國電信集采，以FTTB工程改造類型為主。
2. 40G PON
2.1標準及技術演進路線
2011年開始，ITU-T啟動了NGPON2的研究，PON標準將跨入40Gbps時代。2012年3月，多數(shù)運營商選擇TWDM-PON作為其主要的實現(xiàn)技術，開始編寫G.ngpon2.1（即NGPON2總體需求）。同年10月，該文稿提交并獲得通過，標準號為G.989.1。其系列標準尚在起草中：如G.989.2（物理層）、G.989.3（TC層）、G.multi等都有望于2014年底通過初稿。
2014年初，IEEE表示將通過IEEE標準協(xié)會(IEEEStandardAssociation，IEEE-SA)產(chǎn)業(yè)聯(lián)系活動(IndustryConnections Activity)調(diào)查下一代EPON需求，其目的是調(diào)查對支持超過10Gbps以上數(shù)據(jù)傳輸數(shù)率的需求情況。目前該調(diào)查尚在進行中。
2.2TWDM-PON技術特點
TWDM-PON是TDM技術與WDM技術結合。其采用8個波長實現(xiàn)4路10GGPON在同一ODN中疊加；其中，下行4個波長，10G/波長；上行4個波長，2.5G/波長；總帶寬下行40G/上行10G。
TWDMPON可以與現(xiàn)有G/EPONFTTB網(wǎng)絡和諧共存；不同PON技術采用不同波長隔離，不會對數(shù)據(jù)規(guī)劃和網(wǎng)絡管理造成困擾；利用堆疊PON1:512的高分光比能力，可借用FTTB的ODN網(wǎng)絡實現(xiàn)FTTH低成本覆蓋。
TWDM-PON技術對光器件提出了很多新要求：ONU光模塊方面需要波長可調(diào)元件與激光器和探測器混合集成；OLT光模塊方面需要4（或8）通道的激光器與光合波器，探測器與光分波器間的集成。目前，烽火科技正和主流集成商配合，積極提供相關樣品。
2.3其它40G PON技術
與TWDM-PON共同納入備選方案的有：OFDM-PON技術（正交頻分復用）、UDWDM-PON技術（基于相干光檢測）、SSWDM-PON技術（ODN中引入反射鏡等）、XLG-PON技術（TDM直接到40G速率）。出于更大限度的重現(xiàn)有用ODN網(wǎng)絡及產(chǎn)業(yè)水平的整體考慮，TWDM-PON和部分PtP WDM-PON的應用場景更為多數(shù)運營商所接收，從而成為NG-PON2的主要標準內(nèi)容。
3. 其它相關熱點
3.1PON應用于mobile backhaul（無線回傳）
對于運營商來說，直接面對用戶并能快速變現(xiàn)的是2張接入網(wǎng)：固網(wǎng)和移動無線網(wǎng)。移動網(wǎng)由2G過渡到3G時代，無線網(wǎng)絡流量發(fā)生了爆炸式的增長；待移動網(wǎng)開始進入到目前的4G時代，將進一步加劇流量的增速需求。因此，為獲得較好的4G業(yè)務體驗，除宏基站外，覆蓋范圍內(nèi)需新增多個小基站。實踐證明，用PON技術與眾多小基站結合靈活組網(wǎng)以完成移動數(shù)據(jù)的無線回傳是一種因地制宜的低成本解決方案。目前，多家運營商已經(jīng)或正在測試驗證該方案，并努力探索適合各自特點的解決途徑。隨著4G網(wǎng)絡的進一步普及及與固定PON網(wǎng)絡進一步的技術融合，PON類相關產(chǎn)品也許會迎來新一波的發(fā)貨高潮。
3.2智能ODN
本質(zhì)上來說，智能ODN的概念并不只局限于PON網(wǎng)絡，該技術是對光纖基礎設施的智能化管理。其通過射頻標簽、E-ID芯片、條碼等方式，將機架、插箱、盤片、端口等網(wǎng)絡單元以數(shù)據(jù)化的方式加以標記和區(qū)別。目標是從施工工單下達開始，基礎建設的同時同步完成光纖基礎設施相關數(shù)據(jù)的開創(chuàng)至建檔結束的過程，減少出錯幾率并盡量避免人工的后期參與，從而降低運維成本。
3.3光鏈路診斷與測量
該技術主要用于對PON系統(tǒng)光層性能檢測盒故障的發(fā)現(xiàn)、診斷及快速定位。目前業(yè)界主要關注的是基于光時域反射儀（opticaltime-domainreflectometer;OTDR）的測量與診斷技術。相應的目前有外置OTDR、內(nèi)置OTDR板卡及光模塊內(nèi)置OTDR三種實現(xiàn)技術，最后一種架構因不需對現(xiàn)ODN進行改造而成為業(yè)界更為關注的技術。具體采用的波長方面，第三波長（1625nm或1650nm）可以實現(xiàn)對業(yè)務無損的測試，及時性及便利性更好，因此更易被眾多運營商接受。
4. 總結
總的說來，G速率的PON網(wǎng)絡和技術已在全球范圍內(nèi)獲得了商業(yè)應用。目前，10GPON技術已開始商業(yè)應用。40G速率代表的TWDM-PON技術已基本具備標準系列的制高點，為人們?nèi)找嬖鲩L的帶寬需求做好了現(xiàn)階段適配和未來的技術儲備。目前的固網(wǎng)與移動接入網(wǎng)正走向融合，物聯(lián)網(wǎng)和5G等新概念和需求的興起會加速這個過程。同時，趨向融合網(wǎng)絡的運維和管控也將更加智能和簡便，我們有理由期待明天會更好。
