10G PON技術匹配FTTH接入網的設計探討

曹 崢

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10G PON技術匹配FTTH接入網的設計探討

曹 崢

河北電信設計咨詢有限公司，河北 石家莊 050021

隨著我國通信技術的發展，人們對高速寬帶的需求也逐漸增加?；贕PON的FTTH技術運行成本低，抗干擾能力強、適應強，因此成為運營商的最佳選擇。然而，隨著高帶寬業務的增加，IPTV、網絡游戲、物聯網等對于帶寬要求的提高，越來越多的用戶接入了百兆甚至千兆流量，而原有的E/GPON技術由于受到帶寬因素的影響，已無法滿足用戶高效率的需求，因而在此基礎上，開始研究下一代PON技術。闡述了10G PON概念和技術要點，對10G E/GPON 帶寬進行對比，分析了10G PON 應用方案，希望能給相關工作人員提供幫助。

10GPON技術；匹配；FTTH；接入網；設計

隨著技術的發展，人們對物質資源的依賴相對降低，而對信息資源的需求逐漸增加，尤其互聯網時代，VR視頻、4K甚至8K電視等新業務的發展催升了大帶寬需求?，F網E/GPON技術標準發布比較早，無法持續支撐接入網擴容提速的要求，因此經過研究，發布了10G E/GPON技術標準，在原網絡基礎上升級。作為網絡提升速度最快、最經濟的技術，基于10G PON的FTTH技術將作為現網改造及新建的最佳解決方案，成為接入網部分理想的覆蓋形式[1]。

1 10G PON 技術

從目前的技術上來劃分，10G PON同樣可以分為EPON和GPON兩種。這兩種技術分別是IEEE和ITUT在不同時間的研究成果。截至目前，相關技術的標準已經正式發布。

10G EPON是以IEEE 802.3av作為標準技術，兼容性好，擴大了802.3ah標準中關于1G EPON的上下行帶寬，達到10G速率。繼承了EPON技術的特點，對物理參數的規定過程中，基于網絡升級的角度，使EPON系統與10G EPON系統共處于同一個ODN光纖分配網絡中，減少了對于原有ODN網絡結構的改變，實現了平滑向上升級，最大限度節省了運營商的改進成本。

自2004年起，由ITU-T SG15 Q2開始同步研究和分析GPON向下一代PON演進的可能性。以“低成本，高容量，廣覆蓋，全業務，高互通”為目標，推進了下一代PON技術標準的研究和制定。制定PON標準，共經歷兩個階段，常說的10G PON 是指第一個階段，又被稱為XG PON，它又區分為非對稱性的系統（上下行效率分別為2.5?G和10?G）及對稱性系統（上下行速率均為10?G）；第二階段，則是完全新建ODN的NGA2。備受關注的波分復用-無源光纖網絡（WDM-PON）技術屬于第二階段范疇。10G PON產業鏈應用目前已經比較成熟，支持規模商用，其與FTTHODN網絡結合，必將成為未來運營商滿足公眾及商務客戶的主要覆蓋手段。

表1 技術指標

2 10G E/GPON 在帶寬上的改進

相比E/GPON在帶寬上有十分顯著的提高，非對稱10G GPON 的上下形帶寬比例為1∶4；而非對稱10G EPON上下行帶寬比例為1∶8。10G EPON非對稱形式是10G GPON非對稱上行帶寬的一半，而10G EPON的最大有效帶寬比10G GPON低了10%左右。技術指標如表1。

3 應用方案

從應用上來看，10G PON 在網絡中可以分為新建系統或由E/GPON系統向10G E/GPON升級改造。由于這兩種技術是由不同的機構制定的，標準規范不同，所以升級路線只能從EPON升級到10G EPON，或者由GPON升級到10G GPON。

EPON升級10G EPON：為了實現與EPON的兼容，10G EPON沒有使用原系統1?490?nm下行波長，并避開模擬視頻1?550?nm和OTDR測試1?600～1?650?nm波長，IEEE 802.3av標準選擇1?577?nm作為10?Gbit/s下行波長。因此，在下行方向信號為WDM方式。而上行方向，1?Gbit/s信號波長是1?310?nm，IEEE 802.3av標準規定10?Gbit/s信號波長是1?270?nm，二者有重疊，因此只能采用雙速率TDMA方式。10G EPON OLT可以同時發現10G/10G、10G/1G和1G/1G三種ONU，可以共存。當由EPON向10G EPON升級時，原有ODN網絡結構無須調整，只需要OLT增加10G EPON的板卡就可以完成[2]。因此，原系統所帶業務可直接并入新的10G EPON網絡，替換OLT PON板端口即可實現。

GPON升級10G GPON：由于GPON和10G PON的上下行中心波長分別為1?310/1?490?nm和1?270/1?577?nm，頻譜完全獨立。因此如果要實現GPON和10G GPON的共存，從基本原理上說，必須通過合波的方式來進行。在ODN利舊的前提下，有兩種方式可實現：第一，在局端新增合波器，將兩種波長在同一ODN網絡上同時進行傳輸，用戶側按需替換升級；第二，直接使用10G PON Combol板來實現，即將GPON、10G PON光模塊以及合波器三合一，集合成一個Combol光模塊。雖然使用一根光纖鏈路，但內部實際對應兩個物理通道。以相同PON口密度作為前提，10G PON Combol方案相較于外置合波器的方案，可以節省約60%以上的機房空間，可以降低25%的設備部署成本，可以幫助客戶有效降低CAPEX和OPEX，從而更好地保證10G PON網絡的平滑升級。

4 設計方案

設計過程需遵循的原則是：滿足建設方要求的前提下，提出投資低、施工簡單、安全性高、便于維護及擴容升級的設計方案。規劃思路：首先需了解用戶的帶寬需求，以此為準確定FTTH布線分光比，勘察整理設計圖紙進而確定分光方式、分光位置及端口配置比例。根據分光器及FTTH的終端分布來計算用戶段、配線段光纜芯數，根據一級分光器的配制數量確定PON口的需求數量[3]。

現網基于GPON的FTTH普遍應用二級分光，總分光比基本為1∶64；10G PON下FTTH，分光比可為1∶128或者更高。隨著分光比的加大，基于維護與擴容的雙重考慮，分光器到PON口的光纖不宜小于兩芯。ODN建設中，應綜合樓層戶型的分布條件，一級分光器通常放置在小區內光交等配線光纜相對集中的位置；二級分光器通常放置在樓宇的單元內，皮線光纜的布線距離應盡量做到上下均衡，將二級分光器安裝在中間樓層，覆蓋本層及上下樓層。

由于OLT的覆蓋半徑最佳距離是2～5?km，最遠距離是8～10?km，因此OLT不宜過度下沉。通常建設在運營商的綜合機房中。此類機房具有良好的供電、傳輸、監控設施，可以最大限度保障設備在網運行的安全性。

5 小結

經過基于10G PON的FTTH工程建設施工完成之后，能夠為用戶提供高速的上網業務，實現接入網的千兆覆蓋，使用戶充分享受高帶寬帶來的便利，打破了原EPON/GPON模式下的帶寬瓶頸，為基于X GPON的FTTH建設下一步大規模發展提供經驗。

[1]韓峰. 基于10GPON技術的FTTH工程設計與應用[D]. 杭州：浙江工業大學，2017.

[2]段銀仙. 基于GPON技術的FTTH接入網方案設計與工程應用[D]. 昆明：云南大學，2016.

[3]余翔. 基于GPON技術的接入網方案設計與應用[D]. 北京：北京郵電大學，2012.

Design of 10G PON Technology Matching FTTH Access Network

Cao Zheng

Hebei Telecom Design Consulting Co., Ltd., Hebei Shijiazhuang 050021

With the development of China’s communication technology, people’s demand for high-speed broadband has gradually increased. GPON-based FTTH technology is the best choice for operators because of its low operating cost, strong anti-interference ability and strong adaptability. However, with the increase of high-bandwidth services, IPTV, online games, and the Internet of Things have increased bandwidth requirements. More and more users have access to hundreds of megabits or even gigabits of traffic, and the original E/GPON technology has been affected. The impact of bandwidth factors has been unable to meet the high-efficiency needs of users. Based on this, the next generation PON technology has been studied. Explain the 10G PON concept and technical points, compare the 10G E/GPON bandwidth, and analyze the 10G PON application plan, hoping to help the relevant staff.

10G PON technology; matching; FTTH; access network; design

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