PON技术发展趋势

PON技术发展趋势烽火通信行业网营销中心电网事业部周密宽带接入技术演进1G100M10M100G10G200520002010201520201995100BaseTGbE10GbE40/100GbEB-PONE-PONG-PON10G-EPONADSLWDMTDMP-PP-MP10G-GPON3下一代PON的技术特点下一代PON的主要技术特征包括：更高的传输速率：10G及以上的传输速率或是采用波分提高容量；更大的光分路比：突破现有1:64，进一步支持到1:128，甚至1：256，更多的用户接入：更广的覆盖范围能满足更多的高速用户同时接入。更丰富的业务：高的带宽带来更丰富的业务类型，需要支持更完善的业务调度机制和物理实现接口；良好的扩展兼容：考虑到目前已经大量部署的EPON和GPON系统，下一代PON系统应该兼容EPON和GPON，以确保网络的平滑演进，保护既有投资。下一代PON的主要技术：10GEPON、NGPON(XGPON1\2)、NGPON2WDM-PON、WDM-TDMPON(HPON)内容10GEPONWDMPON5PON技术发展路线1021LineRate（GB/s）20020622Mb/sBPON20041.25Gb/sEPON20082.5Gb/sEPON20102015NGA1:借鉴10GEPON技术成果,考虑当前GPON和ODN网络兼容，在上行速率、技术工艺方面根据GPON的规划要求进行重新定义

WDM-TDMPONNGA2:不考虑当前GPON和ODN网络兼容，发展高速率、长距、大分光比的WDM-TDM混合PON网络秉承一致的协议和管理方式，多种速率可以完全兼容并实现平滑升级发展高速率、长距、大分光比的WDM-TDM混合PON网络，国家863项目2.5Gb/sGPONGPON继承了BPON众多技术特性，但不兼容BPON基于16/32波道、单波道1.25/2.5G速率的WDMPON系统，未来兼容TDMPON10Gb/sGPON10Gb/sEPONWDMPON6下一代PON技术10GXPON技术对比10GPON相关标准制定下一代的PON技术主要包括IEEE推动的10G-EPON和FSAN推动的NG-PON10GEPON:2009年9月IEEE802.3av的标准将正式发布。10G-EPON系统规定两种模式：10Gb/s下行、1Gb/s上行的非对称模式(10/1GBASE-PRX)10Gb/s上下行对称模式(10GBASE-PR)NGPON:FSAN将NGPON划分为两个阶段：NGPON1、NGPON2下行10Gbit/s上行2.5Gbit/s的非对称XG-PON1上下行对称10Gbit/s的XG-PON2。目前，FSAN已经完成了XGPON1的白皮书，并从2009年开始了XGPON1的标准化工作，预计2011年完成对应的ITU-TG.987标准。NGPON2目前基本只是一个概念10GEPON相关标准完善情况IEEE802.3av标准专注于物理层技术的研究，最大限度沿用EPON的IEEE802.3ah的MPCP协议，具备很好的一致性、兼容性和扩展性；IEEE802.3av标准的核心有两点：一是扩大IEEE802.3ah标准的上下行带宽，达到10G速率；二是10GEPON标准有很好的兼容性，通过1G/10G共存最大限度保护运营商投资。10GEPON在现网中的组网融合共存模式下10GEPON波长分配方案10GEPON下行采用不同波长方式，上行采用双速率突发模式接收技术，通过TDMA机制协调1G和10G光节点共存。光模块方面，OLT模块利用波分集成技术，集成了1270nm/1310nm/1490nm/1577nm四个波长，其中1490nm和1577nm用于下行，分别传输连续1.25G和10.3125G信号，1310nm用于1.25G突发上行接收，1270nm用于10.3125G突发上行接收。从而实现在同一光配线网络下的共存与平滑改造。10GEPON光功率预算要求10GEPON标准考虑到宽带业务对带宽需求的不对称性，定义了两种主要类型：10G/1Gasymmetricratesystems和10Gsymmetricratesystems；10GEPON对称和非对称系统除定义了和EPON相当的PR10&PRX10和PR20&PRX20的功率预算外，还增加对PR30&PRX30的要求。

SymmetricpowerbudgetsAsymmetricpowerbudgets(10G

down/10Gup)(10Gdown/1Gup)各种PON技术比较-光功率10GEPON相关技术高速处理能力：超高速输送背板、百G高速上联、T容量交换、大功率芯片散热、大容量转发延时不同的DBA机制：上行方向采用两种MAC栈DBA机制;HQOS以实现更精细化的业务负载和调度能力。组播业务方面：组播条目数，用户响应速度的大大提高；IGMP协议处理需要更多个状态机，其对丢包和延迟会更加敏感。基于专门的组播VLAN配置模板10GEPON产业链-PON芯片10GEPONMAC芯片主流的厂商主要包括：OLT：PMC、Teknovus、Opulan、CortinaONU:PMC、Teknovus、Opulan、Freescale、Cortina、Marvell目前业界均采用FPGA方案实现10GEPON，ASIC芯片推出时间为2011年，量产到2011年底烽火10GEPON系统采用Opulan、Teknovus两种芯片方案海信、SourcePhotonics、Superxon、WTD等光模块厂商先后发布10GEPON对称/非对称光模块，在封装、指标基本可以满足商用，但是目前成本偏高。10GEPON产业链-光模块/突发光器件突发模式收发serdes芯片：川崎微电子突发模式SERDES芯片同时支持下行10G/上行10G对称/非对称模式。CTXL1的锁定时间宣称小于50纳秒。Vitesse锁定时间小于100纳秒。海信10GEPON对称方案海信10GEPON非对称方案OLTLTX5302、LTX7218LTX4301、LTX7214ONULTX3502、LTX7219LTX3401、LTX7215运营商对10GPON关注力度中国联通：2010年5月正式开展10GEPON/NGPON设备测试，10GEPON成熟性表现较好；中国电信：中国电信2009年11月进行了芯片级互通测试；2010年下半年开始10GEPON设备测试；中国移动：2010年3月组织10GEPON设备测试；运营商关注10G发展方向验证高速率大容量PON网络的成熟性；实现现有网络与10G网络共存；高速多业务QOS保护能力，挖掘新业务需求及服务方式；考察10GPON运维及管理方式，开发与现有模式融合；烽火NGPON研发计划2009年1月启动10G产品研发2010.2NGPON项目组成立，项目组设在烽火网络NGPON平台确定为AN5516-01B2010.7初步确定集团试点项目2011.6推出V2.0版，支持动态路由、MPLSVPN、HQOS等功能2009年7月确定AN5516作为10G平台系统采用FPGA方案2010.5AN5516-01参加移动、联通集团10G测试2011.10V3.0版本成熟商用2011.2推出V1.0版本，ASIC方案完成，功能进一步完善方案一：AN5516-01现有平台实现现有5516-01平台增加10GEPON板卡即可实现10G速率；ONU采用现有插卡型号更换10G光模块；目前采用FPGA方案，每个线卡可提供1/2个10GEPON接口；公共板卡全部兼容，EPON板卡和GPON板卡兼容；10GPON口下能支持1G/10GONU共存；业界唯一能实现10G对称模式的产品，经测试上行带宽可达8.375G对称模式下能实现1:128分路比；10GEPON扩展技术，如二/三层功能、语音、

组播、可靠性、管理、IPV6支持能力等，均已通过测试；超大容量背板带宽、交换带宽和槽位带宽丰富的板卡和接口类型EPON/GPON/10GEPON/10GGPON一体化接入能力具备汇聚交换机完整功能全新绿色环保设计强大的QoS能力全面的安全保障措施丰富灵活的组网方式良好的管理维护功能电信级的高可靠性设计

方案二：AN5516-01B平台实现特性AN5516-01B2.2米机柜子框数量3主控槽位数2专用上联卡槽位数2（可以通过业务槽扩展）业务卡槽位数21’’（17），19’’（15）电源槽位数2上联端口及板卡类型1×100GE接口板、1/2×40GE接口板、4/8×GE/10GE自适应接口板、16×GE接口板2×STM-1接口板、32×E1接口板单子框可提供的最大下联端口数136个EPON/GPON口、68个10GEPON/10GGPON口272个FE/GE口、84个10GE口混插支持EPON/GPON/10GEPON/10GGPON背板容量5.12T交换容量1.28T上联槽位带宽200G业务槽位带宽80G(部分达200G)整机MAC地址数量512K整机组播容量64K整机ACL条目数32K方案二：AN5516-01B平台实现AN5516-01B新特性HQoS（HierarchicalQoS）:指层次化QoS；传统流量管理是基于端口带宽进行调度的，不能对端口中每个用户的带宽进行保证；而HQoS解决多用户的多业务带宽保证：第一级完成对用户带宽的保证，第二级完成对每个用户内部各业务的带宽保证。传统的QoS现状基于端口优先级作队列调度无法区分业务类型和用户无法针对业务和用户进行带宽控制HQoS功能适应未来网络的发展趋势和方向根据用户进行带宽控制控制每种业务的带宽，完成带宽挤占AN5516-01B新特性--HQoS设备功能烽火5516-01烽火AN5516-01B（计划开发）流量管理上行方向，利用DBA实现上行的双速三色。下行方向不支持流量管理。抽象出基于业务流、端口+cos,、端口+VLAN支持多种粒度，同时支持这对三种粒度的流量管理是基于双速三色，配置也非常方便。上下行可分别控制。DBA对整个ONU上行数据流量管理。限速类似ACL的限速，超过流量的报文丢弃。基于ACL的限速，基于业务虚端口的限速超过的流量报文进行丢弃（或修改DSCP）基于流规则的优先级调整类似ACL的限速没有模板的概念通过流量模板支持绑定对象的优先级调整支持基于ACL规则的流优先级调整队列调度算法SP，WRR，SP+WRRSP，WRR，SP+WRR、DDR，SP+DDR接入设备作为整个电信网中的基本元素之一，必须支持设备的远程操作、管理和维护等功能。随着设备的小型化、远端化，也要求接入设备具有某些BRAS的功能，如网络地址的分配、用户管理等，这些都要求设备能够支持路由功能。5516-01B支持的路由协议：RIP、OSPF、BGPMPLS业务可为运营商的VPN用户的各种业务类型（如语音业务、视频业务、关键数据业务、普通上网业务）提供端到端的QoS保证。5516-01B支持MPLSVPN、MPLSLDP、LSP以及MPLSOAMAN5516-01B新特性—三层路由、VPN内容10GEPONWDMPON烽火WDMPON介绍烽火通信联合中国电信集团公司、清华大学和北京邮电大学获得了“低成本的多波长以太网综合接入系统”课题的独家承担资格(课题编号2008AA01A331)。该课题的成功获得，进一步凸现了烽火通信在光接入领域的强大实力，使烽火通信成为唯一一家获得所有光接入863课题（BPON、EPON和WDM-TDMPON）的项目承担单位。目前该项目已经完成样机开发，预计2011年可正式商用。节约主干光纤和OSP费用单纤32－40波长,可扩展至80波对速率、业务完全透明无需任何封装协议，各波长相互独立工作更具安全性同一PON口下所有ONU物理隔离，不会产生相互影响更易维护避免OTDR由于高插入损耗对光纤线路测量等的限制更长的传输距离更简单、更易于扩展成本更低WDM－PON和WDM－TDMPON技术的研究和开发是2007年11月发布的国家863重大项目“新一代高可信网络”中重点攻关的课题。WDM-TDMPON的技术优势WDM-PON网络结构WDM-PON的技术优势更大的接入容量采用波分复用方式，可实现16-64波，每个波道均可实现1/2.5/10G更长的传输距离AWG低损耗（约4dB）使传输距离可增至60～100km；机制更简单纯WDMPON采用连续工作模式，省去了突发模式下高速同步技术，也避开了TDMMAC协议的资源分配问题；扩展更灵活纯物理层的WDM，可承载任意二层协议，每个波长也可工作在不同的速率模式下；安全性大大提高点对点的连接，提供更高的安全性WDM-PON技术特点节约OSP成本

E-PON/G-PON:每根光纤承载2个波长

(1490nm,1310nm)；W-PON:每根光纤双向可承载C波段16~64个波长。OriginalBandExtendedBandShortBandConventionalLongBandO-bandE-bandS-bandC-bandL-band126013601460153015651625nmλLoss1310nm<0.35dB1490nm<0.25dB1550nm<0.2dBWDM-PON技术特点网络更简单、更具有扩展性30E-PONG-PON

W-PON下行采用广播方式（点到多点连接）复杂的协议

(测距,MPCP,DBA)复杂的MAC控制高OPEX发送端采用突发模式ONT突发发生OLT突发接收速率受限于10Gb/s以内高可靠性点到点的连接

（高安全性）协议透明传送简单的以太网

MAC低的OPEX简单的连续发射机高可扩展性

:16G(1Gx16λ’s)~160G(2.5Gx64λ’s)BMOTRxDBAMPCPRangingL2SwitchingCWOTRxL2SwitchingWDM-PON的建设模式（纯WDMPON）WDM-PON的建设模式（WDM-TDMPON）WDM-PON关键技术无色光源技术：COlWDMMUX无源无热光器件：1、固定光源技术采用特定波长的激光器，如DFB/DRB、VCSEL缺点：对于每个ONU，存在波长差异，维护及存储问题难以解决无色光源技术由于WDM-PON不同用户采用不同波长，从而ONU的波长也不同，在ONU端的实现方式成为技术关键，可选的方案分为以下几种：2、无色ONU技术宽谱光源通过频谱过滤获取特定波长可调激光器提供可调波长无光源（依靠种子光源）FP_LD注入锁定RSOA波长重用WDM-PON“无色”光源技术AWGTunableLaser可调激光器AWGFPinjectionlockingAWGBLSBLSCirculator

注入锁定AWGRSOAinjectionlockingAWGRSOAinjectionlockingBLSCirculator波长重用AWGTunableLaserFPinjectionlocking注入锁定FP–LD系统特点：需要两个种子光源；Lband下行，Cband上行；需要特殊的LD作为发送端的激光器OLTONUWDM-PON“无色”光源技术波长重用（RSOA）系统特点：需要1个种子光源；上、下行同一波段Cband；RSOA作为发送端的激光器(擦除、放大、调制)。OLTONUWDM-PON“无色”光源技术波长可调（ECL-LD）系统特点：不需要种子光源；需要ECL-LD作为发送端激光器。OLTONUWDM-PON“无色”光源技术各种“无色”光源技术的特点注入锁定FP-LD波长重用RSOA可调激光器无色特性无色无色无色种子光源通常需要2个通常需要1个不需要波长通道数161632或更多距离～20km～20km>40km速率<2.5Gbps<2.5Gbps>2.5Gbps温度特性较差较差较好波长锁定不需要不需要需要后向反射严重严重弱无源光器件无热AWG（Arrayed

waveguidegrating）特点具有周期性无源无热的补偿方式有两种类型机械补偿类型平顶型半平顶型半高斯型1dB带宽0.4nm0.3nm0.2nm3dB带宽0.6nm0.5nm0.4nm插入损耗6dB5dB4dB材料补偿三种类型WDM－TDMPON系统光接口指标项目指标备注波段范围上行：C-band（1530nm~1565nm）下行：L-band

（1570nm~1610nm）波长间隔100GHz约0.8nm波长数目32发送光功率上行：+3~+4dBm下行：+3~+4dBm接收灵敏度上行：-30dBm下行：-30dBm传输速率≥1.25Gbps波长规划通道号C波段L波段中心波长（nm）中心频率（THz）中心波长（nm）中心频率（THz）11533.465195.5001574.199190.44121534.250195.4001575.004190.34431535.036195.3001575.810190.24741535.822195.2001576.617190.14951536.609195.1001577.424190.05261537.397195.0001578.233189.95571538.186194.9001579.042189.85781538.976194.8001579.852189.76091539.766194.7001580.663189.663101540.557194.6001581.475189.565111541.349194.5001582.287189.468121542.142194.4001583.101189.370131542.936194.3001583.915189.273141543.730194.2001584.730189.176151544.526194.1001585.546189.078161545.322194.0001586.363188.981171546.119193.9001587.180188.884181546.917193.8001587.999188.786191547.715193.7001588.818188.689201548.515193.6001589.638188.592211549.315193.5001590.459188.494221550.116193.4001591.281188.397231550.918193.3001592.104188.300241551.721193.2001592.927188.202251552.524193.1001593.752188.105261553.329193.0001594.577188.008271554.134192.9001595.403187.910281554.940192.8001596.230187.813291555.747192.7001597.058187.716301556.555192.6001597.886187.618311557.363192.5001598.716187.521321558.173192.4001599.546187.423通道间隔（GHz）10097.35电信应用环境AAWGSPLLITERSPLLITERPSTNNGNINTERNETIPTV全无源ODN网络ONUONUONU可承载现有网络所有业务：宽带上网、电话、IPTV、E1专线、2G/3G/4G基站等业务ONUOLT与现有EPON系统的混用与过渡现有EPON系