利用10G EPON FTTH技术提升接入网络带宽-基础电子

精品文档-下载后可编辑利用10GEPONFTTH技术提升接入网络带宽-基础电子随着1Gbps光纤到户(FTTH)技术在接入网络中部署速度的加快(特别是在亚洲)，供应商和技术创新者已开始寻求可满足下一代应用对带宽要求的方法。包括高清IPTV发送和多媒体分布系统等在内的这些应用所要求的更大带宽远非目前的宽带接入技术所能提供。10GEPON(10Gbps以太网无源光网络)技术(即为被提议的IEEE标准802.3av)是满足更高带宽要求的一种新技术选择。10GEPON的把光纤接入网络带宽提高了9倍(达10Gbps)，且与目前1GEPON方案的内核协议兼容。

10GEPONFTTH技术

目前的1GEPON技术是由IEEE802.3ah标准定义的一种PON技术，目前在中国、日本和韩国等国家中被广泛采用。EPON(也被称为GEPON)的一个优势是它以本地以太网传输协议为基础。低成本异步以太网被部署在LAN和扩展数据网络中已有多年历史，与基于时钟同步ATM的网络设备相比，基于以太网的网络设备具有明显的规模经济优势。随着10Gb以太网在数据中心和城域网中应用的日渐增多，10GEPON方案的相对经济优势将得以保持。

由ITU-TG.984标准定义的另一种可选用的GPON方案，具有更快的下行数据速率(2.5Gbps)和更快的上行数据速率(1.25Gbps)，但它在支持以太网传输协议时，采用一种不同的通用封装法(GEM)传输协议，来对诸如以太网、ATM和TDM等非本地协议进行封包。北美和部分欧洲国家正在准备批量部署GPON设备，但到目前为止，尚未实现大规模量产。

PMC-Sierra公司一直积极参与1GEPONIEEE和新的10GEPONIEEE标准的起草工作，帮助创立了初的EPON标准并参与10GEPON标准的开发。此外，PMC-Sierra公司是能同时提供EPON和GPON设备的供应商。

鉴于1GEPON标准在现场应用中已获得成功，所以在开发新的10GEPON标准时的一个关键问题是保证与现有1GEPON网络的向后兼容。新标准的制定进行了充分考虑，以便单个PON网络能支持1G和10G两种带宽。此外，新标准支持对称的10G上行和下行带宽链路，或者10G下行和1G上行链路，或者两者的其他组合。图1是不对称10G/1GEPON网络部署框图。

图1：不对称10G/1GEPON网络部署框图。

10GEPON将应用在两种场合中。一是用基于光纤的接入技术取代基于铜缆的技术。在这种应用场合中，面临的一个问题就是在10GEPON、EPON和GPON之间进行选择。网络的其它部分是否采用了其中某种技术将影响选择结果。因为10GEPON设备的成本有望与EPON设备和GPON设备的大致相当，所以在全新的应用场合中，从一开始就部署10GEPON将不会受到制约。在另一种应用场合中，10GEPON可能与1GEPON接入网络共存或者取代后者。在这种情况下，从现有的1GEPON升级至10GEPON是否容易将是一个重要因素。

从1GEPON升级到10GEPON

10GEPON所用的波长是经过精心挑选的，以保证它们不会干扰现有的1GEPON网络，从而允许在相同的光纤链接上部署10GEPON和1GEPON两种技术。下行波长被设计成与已经部署在1GEPON光网络单元(ONU，用户端设备)内的滤波器相匹配，因此它被设置成大于视频的下行波长。长距离10GEPON选用的波长是1577nm，覆盖1574-1580nm波段。短距离10GEPON选用的波长是1590nm，覆盖1580-1600nm波段。

在上行链路中，采用简单的TDM机制协调1G和10G网络，以确保同一时间只有一个ONU工作。在光线路终端(OLT—中心局端的FTTH端接设备)，光交换机可以根据预期接收到的波长将输入信号导引至合适的接收路径。

链路预算与现在部署的1GEPON网络相匹配。对1GEPON来说，常见的链路预算是29dB，还有些采用26dB。在现在的规范中，链路预算只有20dB和24dB。这个改进是通过在10GEPON规范中增加PR-30功率等级以支持29dB链路预算来实现的。

上行突发时序的要求被放宽，这遵从了1GEPON规范。宽松的时序使得采用现有的器件成为可能，这将加快10GEPON的上市步伐。未来的方案也许具有高于标准的性能，额外的协商机制支持OLT带宽分配，以便能利用新的性能更好的器件。

这种规划带来的好处是，在采用1GEPON技术的现有光纤链路上部署10GEPON的工作被简化。这使得服务供应商在决定如何化现有光纤网络的生命周期，以及如何在下一代接入网络中部署不同业务方面都具有更多选择。

IEEE802.3av标准

10GEPON标准草案发布于2022年。2.0版草案预计在2022年中期发布，然后工作组将开始投票表决。在2022年11月以后,技术不会发生变化。在草案获得批准的前一年里，工作组将主要进行文档编辑和流程方面的工作。终表决预计在2022年9月进行。

IEEE802.3av的重点在PHY层的变化，而协议层仍基于1GEPON的控制协议(MPCP)。改进的地方与注册机制有关，注册机制进行了升级以支持多速率操作。

PCS层描述线路编码。线路编码源自10G以太网，以64/66编码作为基线。该编码进行改变以增加前向纠错(FEC)。FEC奇偶校验字节被周期性地添加至编码中，无论封包边界怎样。FEC操作是强制性的。

所选用的FEC编码是RS(255、223)。该编码与用于1GEPON的FEC编码属于相同的家族，但具有增强的增益以支持10GEPON光接收器与生俱来的更低灵敏度。4个66位编码字承载了奇偶信息，后面周期性地跟随27个数据编码字。特殊控制位用以标记奇偶字，从而帮助FEC块边界的同步。

10GEPON方案

自个IEEEEthernetintheFirstMile标准在2022年颁布以来来，在终标准获得批准之前就推出解决方案已成为业内通用的作法。预计10GEPON标准也将遵从该模式。正如前面所说的，规范改动很小以及10GEPON是以1GEPON为基础的这些因素将推动10GEPONMAC设备迅速被推向市场。

模拟器件将紧随其后。在经过优化的方案出台前，未经过优化的现有器件将被用于实验室测试。

因为10GEPON的下行链路传输工作在连续模式，所以实现下行10G链路传输所需的全部器件都已可可用。上行链路器件的个挑战是用于ONU的大功率激光器，ONU要求能稳定地工作而不需昂贵的外部冷却；第二个挑战是突发模式接收。这些器件正在开发当中，预计2022年底可进入实验室试验阶段。针对大批量部署应用的具有成本效益的器件将在2022年内面世。

正在开发的MAC、模拟和光器件将在2022年底之前用在不对称网络评估平台中。对称网络评估平台和商用方案预计在2022年底面世。

目前PMC-Sierra公司提供一个包括完整的光线路终端(OLT)和光网络单元(ONU)解决方案的10GEPON评估套件(图2显示的是OLT部分)。这个基于FPGA的工具套件包括PAS800110GOLT，以及带媒体接入控制(MAC)功能、兼容预标准IEEE802.3av的协议管理功能、带1GEPON留存分类和VLAN功能的PAS900110GONU。PAS800110GOLT还包含一个10G内核网络接口(CNI)。

为加速部署，该评估工具包包括第三方商用收发器和完整软件开发工具包(SDK)。这个系统支持可编程并向后兼容动态带宽分配(DBA)机制，以便在保持与现有1GEPON设备兼容的前提下适应特定的载波要求。为支持10G/1G带宽，OLT支持多达128个带完全组播/广播能力的ONU。

该系统的接口包括：10GbpsOLT内核网络接口、10/100/1000MbpsONU以太网或用户网络接口(UNI)、3个OLT宿主CPU接口(包括本地16位异步总线、串行UART总线和10/1000BaseTMII接口)、OLTUART调试接口、采用MDIO/MDC和ONUI2C串行接口的ONU管理接口，以及一个ONUUART调试接口。

借助这个功能完备的10GEPON评估工具包，服务提供商及为这些提供商提供服务的OEM可立即开发基于下一代10GEPON的设备。当标准在2022年终获得批准时，PMC-Sierra的10GEPON评估工具包将加速基于10GEPON网络的部署。

本文小结

随着对带宽要求的持续快速增长，接入网络设备供应商已应开始转向10G