現(xiàn)行的GPON和EPON系統(tǒng)使用同一個(gè)波長(zhǎng)方案，即上行1310nm、下行1490nm、視頻疊加1555nm。在最近發(fā)布的NG-PON1系統(tǒng)（包括10G GPON和10G EPON，以下簡(jiǎn)稱10G PON）標(biāo)準(zhǔn)中，上、下行波長(zhǎng)分別選用1270nm和1577nm波長(zhǎng)，究其原因，這兩個(gè)波長(zhǎng)能夠輕松地實(shí)現(xiàn)WDM共存方案；在此方案中，無(wú)源光分離器能夠復(fù)用現(xiàn)有和新建系統(tǒng)，ONU的閉塞濾波器能夠有效的防止干擾；與此同時(shí)，也考慮了一些非線性光效應(yīng)（主要是拉曼串?dāng)_），對(duì)于NG-PON系統(tǒng)而言，這些光效應(yīng)影響是可控的。

10G PON系統(tǒng)已經(jīng)具備了試用條件，我們也看到了10G PON系統(tǒng)越來(lái)越高水平的技術(shù)嘗試。然而，需求疲軟、投資過(guò)高、容量有限等因素限制了當(dāng)前階段10G PON技術(shù)規(guī)?；瘧?yīng)用，大部份運(yùn)營(yíng)商希望盡可能減少設(shè)備更新?lián)Q代，因此對(duì)10G PON技術(shù)在現(xiàn)有PON網(wǎng)絡(luò)投資保護(hù)方面給與關(guān)注，但對(duì)10G PON規(guī)模部署缺乏熱情。同時(shí)，伴隨技術(shù)發(fā)展，NG-PON2標(biāo)準(zhǔn)化工作也已開(kāi)始，技術(shù)的選擇方向是當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)探討的第一步，與現(xiàn)有PON網(wǎng)絡(luò)的共存，仍是最為重要的需求。

10G PON技術(shù), 是否生不逢時(shí)?

作為一種帶寬傳輸系統(tǒng)，PON的部署與應(yīng)用受帶寬需求的驅(qū)動(dòng)。從目前以及未來(lái)的家庭用戶帶寬使用趨勢(shì)來(lái)看，現(xiàn)有的PON系統(tǒng)（GPON及EPON）還將有較大的發(fā)展空間。當(dāng)前寬帶用戶的平均帶寬使用大都低于2Mbps，假設(shè)用戶媒體流帶寬需求倍增達(dá)到100M（這也是目前的發(fā)展趨勢(shì)），在FTTH應(yīng)用場(chǎng)景下，現(xiàn)有PON系統(tǒng)在未來(lái)10年內(nèi)仍然能夠滿足用戶需求。

當(dāng)然，在新技術(shù)的增量成本不高的前提下，新網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中一般傾向于部署最新的技術(shù)，即使該技術(shù)不會(huì)馬上投入使用。然而，相比GPON/EPON， 10G PON的設(shè)備成本在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)仍會(huì)居高不下。根據(jù)目前最為激進(jìn)的降價(jià)預(yù)測(cè)，即使通過(guò)批量生產(chǎn)的刺激，10G PON的光模塊器件成本也只能降到當(dāng)前GPON/EPON光模塊成本的2～3倍。在寬帶市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激勵(lì)的情況下，這種過(guò)度投資技術(shù)的方式很難得到運(yùn)營(yíng)商的認(rèn)可。有鑒于此，全球最大的FTTH EPON運(yùn)營(yíng)商日本電信電話株式會(huì)社（NTT）決定不在他們的網(wǎng)絡(luò)部署10G EPON。在FTTH應(yīng)用前景暗淡的情況下，10G PON的最后一塊用武之地或許是大型商用、移動(dòng)回傳網(wǎng)、以及大型多用戶居住單元（MDU）。這種情況下，過(guò)高的光模塊成本可被更多用戶攤銷，同時(shí)，高價(jià)值的應(yīng)用場(chǎng)景也能夠更好的消化建網(wǎng)成本。然而，這種應(yīng)用方式會(huì)大大影響10G PON光模塊的用量——前面的價(jià)格趨勢(shì)是基于FTTH海量發(fā)貨來(lái)做的預(yù)測(cè)，要求10G PON光模塊的發(fā)貨達(dá)到GPON/EPON的水平——如果10G PON主要用于MDU建網(wǎng)，其光模塊用量將減少至少10倍以上，這樣，10G PON的光模塊成本將會(huì)更高（至少是當(dāng)前GPON/EPON光模塊成本的5倍以上）。

使用10G PON來(lái)建設(shè)FTTB還存在其他問(wèn)題：表面上，采用10G PON可以提升FTTB網(wǎng)絡(luò)的帶寬能力，然而，考慮到實(shí)裝率及實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)流量并發(fā)模型，基于當(dāng)前PON技術(shù)建設(shè)的FTTB網(wǎng)絡(luò)可以很好地支持到20Mbps/用戶的帶寬能力，如果要進(jìn)一步提升用戶帶寬，單純升級(jí)上行口至10G PON并不能解決全部的問(wèn)題――主流MDU用戶側(cè)接口為ADSL2+，在實(shí)際部署中，20Mbps已經(jīng)到達(dá)其技術(shù)能力的極限，若要進(jìn)一步提升速率，還需將ADSL2+升級(jí)為VDSL2（用戶終端也需要更換），同時(shí)，可能需要進(jìn)一步縮短銅線的長(zhǎng)度，已部署的ODN也因而需要調(diào)整。相比之下，在這種高帶寬需求的場(chǎng)景中，從帶寬能力及建設(shè)成本來(lái)看，直接建設(shè)GPON FTTH會(huì)比這種10G PON MDU建設(shè)模式更有優(yōu)勢(shì)?？傊?，10G PON的前景仍不明朗，由于成本較高，目前似乎沒(méi)有強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)促使其進(jìn)一步發(fā)展。該技術(shù)在一些縫隙市場(chǎng)得到應(yīng)用，然而其部署規(guī)模尚不足以大大消減部署成本。在這種情況下，直接部署GPON、跨越10G PON、等待下一代設(shè)備（40G或100G PON）的到來(lái)，可能成為一部分運(yùn)營(yíng)商的選擇。相比10G PON, 40G或100G PON網(wǎng)絡(luò)有更遠(yuǎn)的傳送距離、更高分光比、及更高的帶寬靈活性。當(dāng)前的GPON和EPON部署項(xiàng)目可以繼續(xù)進(jìn)行，因?yàn)樾碌木W(wǎng)絡(luò)將支持與已有GPON和EPON網(wǎng)絡(luò)的共存。

NG-PON2標(biāo)準(zhǔn)化，共存是王道

10G PON支持后向兼容，帶寬達(dá)10G, 這一點(diǎn)從一開(kāi)始就很明確。相比10G PON，NG-PON2系統(tǒng)技術(shù)選擇性更大、更復(fù)雜，我們可以看到有三種選擇方案，很可能發(fā)展成三條完全不同的技術(shù)線路。

第一種方案是具有后向兼容能力的TDMA PON堆疊方案，這種方案發(fā)展的初衷是解決“NG-PON2網(wǎng)絡(luò)如何兼容目前已經(jīng)廣泛部署的PON及可能部署的10G PON網(wǎng)絡(luò)”;

第二種方案是具有很大挑戰(zhàn)性的高性能PON方案，也就是說(shuō)“如果基礎(chǔ)技術(shù)的難題能夠被解決，NG-PON2的技術(shù)路線可能會(huì)是什么 ？”

第三種方案是ODN重組方案。也就是回答“如果我們改變了現(xiàn)有的ODN結(jié)構(gòu)，會(huì)有什么樣的結(jié)果？”

這些問(wèn)題的答案仁者見(jiàn)仁、智者見(jiàn)智，而每一個(gè)答案都可能會(huì)有自己的一席之地。

華為尤為感興趣的是第一套方案，即采用波分復(fù)用的方式堆疊多套TDMA PON系統(tǒng)。我們相信，大多數(shù)運(yùn)營(yíng)商也比較青睞此方案，因?yàn)橄啾扔跊](méi)有兼容能力的大規(guī)模升級(jí)，這套方案憑借其強(qiáng)大的后向兼容能力能夠大幅度地節(jié)約成本。即使是沒(méi)有任何前期部署的運(yùn)營(yíng)商，也會(huì)傾向于此套方案，因?yàn)樗麄兛梢越梃b已經(jīng)部署GPON/EPON網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的成功經(jīng)驗(yàn)，并分享產(chǎn)業(yè)鏈成熟后的規(guī)模效益。從容量角度看，TDMA PON堆疊有可以提供40G到100G的聚合帶寬來(lái)服務(wù)64到128個(gè)用戶，即每個(gè)用戶能獲取夢(mèng)寐以求的接近1G的高帶寬。此外，這個(gè)帶寬帶來(lái)局域網(wǎng)般的體驗(yàn)，而且進(jìn)一步下移了統(tǒng)計(jì)增益。相對(duì)于目前熱議的純WDM-PON，其帶寬優(yōu)勢(shì)顯而易見(jiàn)。

TDMA PON堆疊方案能夠?qū)崿F(xiàn)與現(xiàn)有系統(tǒng)共存嗎？針對(duì)先行采用10G技術(shù)的運(yùn)營(yíng)商，它能夠及時(shí)到位嗎？答案是肯定的。關(guān)于共存，目前已有兩套可行方案：如果需要支持視頻疊加業(yè)務(wù)，可以通過(guò)優(yōu)化XG-PON波段來(lái)實(shí)現(xiàn)更加精細(xì)化的波長(zhǎng)顆粒、支撐更多通道，這需要將千兆比特PON系統(tǒng)直接升級(jí)到PON堆疊系統(tǒng)，這種大跨度的升級(jí)是可能的；如果不需要支持視頻疊加業(yè)務(wù)，可以利用C波段提供所需的多種通道。理論上，在部署PON堆疊系統(tǒng)前可以事先部署XG-PON，但是鑒于C波段能夠提供更優(yōu)越的性能，孰好孰壞不言而喻。

PON堆疊系統(tǒng)能夠及時(shí)到位嗎？這取決于堆疊系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，即可調(diào)接收機(jī)和可調(diào)發(fā)射機(jī)技術(shù)。目前來(lái)看，可調(diào)接收機(jī)技術(shù)不是問(wèn)題，因?yàn)檫@個(gè)技術(shù)很常用，僅需要實(shí)現(xiàn)商用即可。所以，未來(lái)2-3年內(nèi)，我們相信可調(diào)接收機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)商用。不得不承認(rèn)，可調(diào)發(fā)射機(jī)是個(gè)難題，需要花些時(shí)間。鑒于此可以看出，堆疊系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)三步走并且每一步都需要后向兼容。

第一步：堆疊準(zhǔn)備

在此階段，ONU擁有固定的下行接收機(jī)和傳統(tǒng)發(fā)射機(jī)。目前這一步可以馬上實(shí)現(xiàn)，因?yàn)椴恍枰魏纹渌唇?jīng)驗(yàn)證的技術(shù)。但是需要為未來(lái)的的堆疊系統(tǒng)開(kāi)放頻譜資源，同時(shí)OLT也需要擁有必要的波長(zhǎng)陣列來(lái)面向未來(lái)的堆疊系統(tǒng)。

第二步：局部堆疊

在局部PON堆疊系統(tǒng)中，新型ONU配有可調(diào)接收機(jī)，能夠增強(qiáng)下行性能。此外，第一步中部署的OLT能夠在不干擾先前部署的ONU的情況下激活新的波長(zhǎng)?，F(xiàn)有的ONU能夠繼續(xù)利用其固有波長(zhǎng)工作，并且能夠通過(guò)TDMA和WDMA技術(shù)組合共享上行頻譜資源。

第三步：100%堆疊

在100% PON堆疊系統(tǒng)中，新部署的ONU同時(shí)配有可調(diào)接收機(jī)和發(fā)射機(jī)，因而能夠100%獲取對(duì)稱帶寬資源。當(dāng)然，先前部署的ONU依然可用，沒(méi)有必要對(duì)其強(qiáng)行升級(jí)，除非客戶需要更多的帶寬。這種業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)升級(jí)的模式，能夠保護(hù)客戶投資、實(shí)現(xiàn)收入增長(zhǎng)。

總結(jié)：

總而言之，當(dāng)前的GPON/EPON網(wǎng)絡(luò)基本可以滿足10年內(nèi)的帶寬和業(yè)務(wù)發(fā)展需求。從考慮投資保護(hù)的角度出發(fā)，PON網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)有多種可能性，不論是GPON/EPON演進(jìn)到10G-PON，再到NG-PON2，還是直接跨越10G-PON進(jìn)入NG-PON2，對(duì)現(xiàn)有PON網(wǎng)絡(luò)的共存是未來(lái)演進(jìn)的關(guān)鍵。目前，產(chǎn)業(yè)鏈各界已經(jīng)開(kāi)始著手NG-PON2技術(shù)的研究，2011年將圍繞NG-PON2的發(fā)展進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化工作。

作者簡(jiǎn)介：

Frank Effenberger博士從1995年加盟Bellcore（現(xiàn)在的Telcordia）公司開(kāi)始，參與各類接入網(wǎng)技術(shù)研究，見(jiàn)證了FSAN的成立及PON技術(shù)的發(fā)展。2000年，他加入摩托羅拉，負(fù)責(zé)PON網(wǎng)絡(luò)團(tuán)隊(duì)，專著于PON技術(shù)的研發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)化工作。2006年，他加盟華為美國(guó)研究所，成為華為PON技術(shù)首席專家。

Frank在標(biāo)準(zhǔn)組織中一直承擔(dān)重要工作，是ITU PON標(biāo)準(zhǔn)組織的團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)者和主要標(biāo)準(zhǔn)貢獻(xiàn)者。2008年，他成為ITU-T Q2/15的主席，負(fù)責(zé)光纖接入系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化工作。他和他的團(tuán)隊(duì)主要負(fù)責(zé)面向下一代的光接入技術(shù)，包括802.3av 10G EPON和ITU XG-PON (即10G GPON)。目前，他研究的主要方向是超越10G PON的下一代光接入技術(shù)，實(shí)現(xiàn)光接入更高帶寬、更廣覆蓋及更長(zhǎng)距的傳送。