1 WDM-PON

　　2011年1月11日消息，PON技術(shù)是一種典型的電到多點接入技術(shù)。PON（Passive Optical Network:無源光纖網(wǎng)絡(luò)）。 PON（無源光網(wǎng)絡(luò)）是指（光配線網(wǎng)）中不含有任何電子器件及電子電源，ODN全部由光分路器（Splitter）等無源器件組成，不需要貴重的有源電子設(shè)備。一個無源光網(wǎng)絡(luò)包括一個安裝于中心控制站的光線路終端（OLT），一批配套的安裝于用戶場所的光網(wǎng)絡(luò)單元（ONUs）。在OLT與ONU之間的光配線網(wǎng)（ODN）包含了光纖以及無源分光器或者耦合器。

　　APON經(jīng)過多年的發(fā)展，仍沒有真正進入市場。主要原因是ATM協(xié)議復(fù)雜，相對于接入網(wǎng)市場來說設(shè)備還較昂貴。同時由于以太技術(shù)的高速發(fā)展，使得ATM技術(shù)完全退出了局域網(wǎng)。而千兆及10G標(biāo)準(zhǔn)的推出為以太技術(shù)走向主干打開了大門，因此如何把簡單經(jīng)濟的以太技術(shù)與PON的傳輸結(jié)構(gòu)結(jié)合起來，自2000年始引起技術(shù)界和網(wǎng)絡(luò)運營商的廣泛重視。同時，業(yè)界普遍認(rèn)為ATM PON的很多缺點，例如缺乏視頻傳輸能力、帶寬有限、系統(tǒng)復(fù)雜以及價格昂貴等等，在EPON中將不會存在。

　　傳統(tǒng)上謹(jǐn)慎的做法是構(gòu)建一種可滿足未來網(wǎng)絡(luò)拓展需求，以更低的單用戶價格連接大量的終端用戶，按需求傳送可靈活調(diào)整帶寬的可擴展PON,它將無需對外部構(gòu)件進行改進就可升級，朝著這個方向，下一代PON的主要發(fā)展趨勢有以下幾個方面：WDM-PON、WDM/TDM混合PON、10G EPON、PON/ROF匯聚、長距離傳輸PON.

　　一種直接升級TDM-PON的途徑是在OLT與ONU之間采用獨立的波長信道，這種方式通過物理上點對多點的PON結(jié)構(gòu)在OLT和每個ONU間形成了點對點的連接，被稱為WDM-PON.

　　相比TDM-PON,WDM-PON有許多優(yōu)勢，例如高帶寬，協(xié)議透明性，安全性更高，靈活的可擴展性，影響WDM-PON大規(guī)模應(yīng)用的問題在于基于不同波長的使用導(dǎo)致ONU的成本高。因此WDM-PON技術(shù)的發(fā)展都與如何為ONU構(gòu)建一個便宜和穩(wěn)定的光發(fā)射機相關(guān)。其中簡單的方法是使用可調(diào)諧激光器作為光發(fā)射器，但這類激光器價格十分昂貴，不適合用于接入網(wǎng)；另一種是寬光源和頻率切割技術(shù)，超輻射發(fā)光二極管（SLD）可發(fā)射出高輸出功率，可以選擇它的中心波長與帶寬，同時它是十分成熟、廉價的光設(shè)備。而目前新的有效的WDM-PON技術(shù)的實現(xiàn)方案大體上可以分為兩部分：部分是從OLT端到ONU端，這一部分采用了WDM技術(shù)；第二部分是從ONU端到網(wǎng)絡(luò)終端（NT），這一部分采用了TDM技術(shù)。

　　2 WDM/TDM混合PON

　　WDM/TDMPON將是未來PON的發(fā)展趨勢。由于現(xiàn)階段實現(xiàn)WDM-PON存在不小的難度，因此較為合理的網(wǎng)絡(luò)升級策略是從TDM-PON向WDM-PON逐步過渡，而在過渡的過程中，兩者的共存階段是必須要經(jīng)歷的，將出現(xiàn)被稱為WDM/TDM混合PON的多種融合形式。WDM和TDM混合模式的PON結(jié)構(gòu)具有容量大、高可靠、節(jié)約城域光纖資源等突出優(yōu)勢，通過波長規(guī)劃可以直接承載1310 nm波長的有線電視（CATV）業(yè)務(wù)，實現(xiàn)"三網(wǎng)融合";在線路中引入光鏈路監(jiān)控信號，實現(xiàn)ODN網(wǎng)絡(luò)的光鏈路檢測功能。另外通過WDM-TDM PON可以構(gòu)建一個具有更大接入容量、更高傳輸速率、面向全業(yè)務(wù)運營的具有中國特色的全新光接入網(wǎng)。

　　目前自然的TDM-PON和WDM-PON融合技術(shù)是級聯(lián)。在一個WDM/TDM混合PON中，如果每個波長信道間獨自工作，除了源TDM-PON的MAC協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)中無需一種額外的MAC控制協(xié)議?；谶@個原因，需要一種被稱為動態(tài)波長分配（DWA）算法的波長調(diào)度方案，來通過控制可調(diào)諧激光器（LD）和WDM過濾器使得波長信道動態(tài)化。一種不僅分配時隙，還為ONU分配波長的DWA/DBA算法的融合，是WDM/TDM混合PON發(fā)展的一個重要研究領(lǐng)域。

　　在WDM-PON中提供廣播業(yè)務(wù)是困難的，為了解決這個問題，WDM/TDMPON的融合結(jié)構(gòu)正在向PON中添加廣播波長的技術(shù)方向上進行發(fā)展。

　　3 10GEPON

　　EPON（以太無源光網(wǎng)絡(luò)）是一種新型的光纖接入網(wǎng)技術(shù)，它采用點到多點結(jié)構(gòu)、無源光纖傳輸，在以太網(wǎng)之上提供多種業(yè)務(wù)。它在物理層采用了PON技術(shù)，在鏈路層使用以太網(wǎng)協(xié)議，利用PON的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實現(xiàn)了以太網(wǎng)的接入。因此，它綜合了PON技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)點：低成本；高帶寬；擴展性強，靈活快速的服務(wù)重組；與現(xiàn)有以太網(wǎng)的兼容性；方便的管理等等。

　　EPON 就是一種新興的寬帶接入技術(shù)，它通過一個單一的光纖接入系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)、語音及視頻的綜合業(yè)務(wù)接入，并具有良好的經(jīng)濟性。業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為，F(xiàn)TTH 是寬帶接入的終解決方式，而EPON 也將成為一種主流寬帶接入技術(shù)。由于EPON網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點，寬帶入戶的特殊優(yōu)越性，以及與計算機網(wǎng)絡(luò)天然的有機結(jié)合，使得全世界的都一致認(rèn)為，無源光網(wǎng)絡(luò)是實現(xiàn)"三網(wǎng)合一"和解決信息高速公路"一公里"的傳輸媒介。

　　局端（OLT）與用戶（ONU）之間僅有光纖、光分路器等光無源器件，無需租用機房、無需配備電源、無需有源設(shè)備維護人員，因此，可有效節(jié)省建設(shè)和運營維護成本；EPON采用以太網(wǎng)的傳輸格式同時也是用戶局域網(wǎng)/駐地網(wǎng)的主流技術(shù)，二者具有天然的融合性，消除了復(fù)雜的傳輸協(xié)議轉(zhuǎn)換帶來的成本因素；采用單纖波分復(fù)用技術(shù)（下行1490nm,上行1310nm），僅需一根主干光纖和一個OLT,傳輸距離可達20公里。在ONU側(cè)通過光分路器分送給多32個用戶，因此可大大降低OLT和主干光纖的成本壓力；   上下行均為千兆速率，下行采用針對不同用戶加密廣播傳輸?shù)姆绞焦蚕韼?，上行利用時分復(fù)用（TDMA）共享帶寬。高速寬帶，充分滿足接入網(wǎng)客戶的帶寬需求，并可方便靈活的根據(jù)用戶需求的變化動態(tài)分配帶寬；點對多點的結(jié)構(gòu)，只需增加ONU數(shù)量和少量用戶側(cè)光纖即可方便地對系統(tǒng)進行擴容升級，充分保護運營商的投資；EPON具有同時傳輸TDM、IP數(shù)據(jù)和視頻廣播的能力，其中TDM和IP數(shù)據(jù)采用IEEE 802.3以太網(wǎng)的格式進行傳輸，輔以電信級的網(wǎng)管系統(tǒng)，足以保證傳輸質(zhì)量。通過擴展第三個波長（通常為1550nm）即可實現(xiàn)視頻業(yè)務(wù)廣播傳輸。

　　普通EPON的自然升級是10GEPON,促進10GEPON發(fā)展的主導(dǎo)驅(qū)動力是市場需求。為了滿足市場需求，IEEE802.3av10G EPON工作組在2006年9月成立，它們的任務(wù)是在2009年完成IEEE 802.3av 10 G EPON標(biāo)準(zhǔn)制定的工作。10 G EPON在系統(tǒng)組成上與1G EPON相同，但需采用支持10 G速率的OLT、ONU和ODN.10 G EPON在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上仍然延續(xù)1 G EPON的典型形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

　　10GEPON分為兩個類型：其一是非對稱方式，即采用10G速率下行，但上行速率與EPON相同仍然為1 G;其二是對稱方式，即上下行速率均為10 G的EPON系統(tǒng)。相比來說，由于PON系統(tǒng)的上行傳輸技術(shù)難度較大，因此1 G上行10 G下行方式的10 G EPON系統(tǒng)較為容易實現(xiàn)，目前芯片廠家已經(jīng)可以提供原型系統(tǒng)。但由于該類系統(tǒng)上下行帶寬比達到1:10,因此能否與實際用戶業(yè)務(wù)需求的帶寬模型相匹配存在疑問。

　　目前10G下行將采用1574~1580 nm,其與波長范圍在1 480~1 500 nm間的1 G下行共存，保留了1 540~1 560 nm用于處理視頻過載。10 G EPON下行采用10 G的傳輸速率進行廣播已經(jīng)沒有異議，但上行采用1G的傳輸速率還是10 G的傳輸速率，是采用TDMA還是WDMA則還要考慮。

　　采用TDMA技術(shù)的10GEPON在成本上無疑較采用WDMA技術(shù)的10G EPON要低得多，而且和目前的802.3ah EPON相比成本也不是特別高。然后不幸的是該方案優(yōu)越的性能需要高昂的成本代價，因此采用WDMA技術(shù)的10G EPON不太可能普及到用戶家里，即不適合FTTH應(yīng)用，但作為FTTB和FTTC還是大有前途的，也可以用于級聯(lián)現(xiàn)有的GEPON.采用TDMA技術(shù)的10G EPON,如果能夠解決上行時延過大的問題，在FTTH應(yīng)用特別是高清IPTV接入領(lǐng)域中將大有作為。

　　4 PON/ROF匯聚

　　隨著光纖敷設(shè)到用戶駐地趨勢的日益深入化，EPON、GPON和WDM-PON已經(jīng)進入了無線接入市場。另外一方面，BWA（寬帶無線接入）技術(shù)諸如WiFi/WiMAX/3G正變得流行，它們的優(yōu)勢在于更具拓展性和靈活性。一個簡單的融合例子是在FTTB環(huán)境中EPON和WiFi的級聯(lián)。出于經(jīng)濟可行性考慮，在集中住宅單元部署一個帶有接入到IEEE802.11nWLAN接口的ONU以覆蓋眾多用戶，這是一種替代實現(xiàn)FTTH的好方案。

　　一種真正的光網(wǎng)絡(luò)和無線的匯聚可能發(fā)生在基于光纖傳輸?shù)膹V播系統(tǒng)（ROF）。一種關(guān)于PON與ROF會聚的新方向是在PON的光纖實體端傳送RF子載波，從而基帶信號數(shù)據(jù)流和數(shù)據(jù)調(diào)制的RF信號能同時傳送到有線和無線用戶處。

　　5 長距離傳輸PON

　　帶有大的分流比，長反饋距離的長距離傳輸PON被認(rèn)為是下一代光接入網(wǎng)的候選之一，為了延深PON的可達距離至100km,采用的方式是開發(fā)雙向的內(nèi)置光放大器。由于這使得中繼器運作靈活，因此長距離傳輸PON或Super PON的說法有些不正確，取而代之長距離光接入網(wǎng)是個比較可取的名字。

　　迄今為止，已經(jīng)開展了許多以擴展GPON可達距離為主要方式的研究活動，在這些過程中所用的光放大器是EDFAs（摻餌光纖放大器）或SOAs。長距離傳輸PON技術(shù)的進步使得城域網(wǎng)發(fā)展重心轉(zhuǎn)向接入網(wǎng)變得可能，這也是城域和接入?yún)R聚的一個重要的發(fā)展方向。

　　6 下一代PON演進的主流思路

　　FSAN組織將NG-PON的研究分為兩個部分：NGA1和NGA2.其中，NGA1研究方向主要為制定可兼容當(dāng)前GPON,能夠共享同一個ODN的下一代PON技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)stackedGPON技術(shù)研究以及長距GPON技術(shù)研究，此外，雖然10GGPON也屬于NGA1的范疇，但在FSAN組織暫沒有列入計劃討論。光波長選擇也不受目前網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的限制，開放式地討論GPON技術(shù)發(fā)展?jié)摿?，目前主要探討方向是高速率、長距、大分光比的WDM-PON與TDM-PON相結(jié)合的混合PON網(wǎng)絡(luò)。

　　7 結(jié)語

　　綜上所述，在眾多新出現(xiàn)的PON技術(shù)中10GEPON是有希望的，因為它將提供的傳輸容量，的單用戶價格以及方便的方式從1Gb/s升級至10Gb/s.簡單的以太網(wǎng)協(xié)議使得10 G EPON比10G GPON更容易實現(xiàn)，比之WDM-PON,10 G EPON的單用戶成本將低很多，因為更高速的電子器件遠比光波長器件便宜。

　　為了滿足WDM-PON中無色ONU要求，外部注入鎖定的F-P激光器技術(shù)的比特速率受限，可利用RSOA的回環(huán)和重調(diào)制技術(shù)使其達到更高的的比特速率。如果RSOA的成本降下來，則WDM-PON將獲得更為廣泛的應(yīng)用前景。

　　WDM/TDM混合PON是一種升級TDM-PON至更高帶寬和更低單用戶成本的理想過渡方法。比之WDM/TDM混合PON,視頻廣播/多播和Long-Reach光接入網(wǎng)需要更多的關(guān)注，而光纖和無線的匯聚是一個新的研究領(lǐng)域。

　　所有這些系統(tǒng)很有可能在可預(yù)見的將來共存，總體說來下一代PON趨向于大帶寬、大分光比以及長距的方向發(fā)展，EPON與GPON標(biāo)準(zhǔn)組織分別采用了單波長提速和單纖提速和單纖多波長的技術(shù)思路。

　　盡管目前尚無對下一代PON成文的具體分類方式，即從技術(shù)、成本、市場等諸多因素方面考慮，相對而言，WDM/TDM-PON融合技術(shù)具有更順暢、伴隨著迅速增長的帶寬等需求，10GEPON技術(shù)的相關(guān)理論也有望在不遠的將來得到跨越式的發(fā)展，而WDM-PON技術(shù)則是較為理想的遠期發(fā)展目標(biāo)。當(dāng)然，由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日新月異的發(fā)展，所述多種技術(shù)在具體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用時存在相當(dāng)?shù)默F(xiàn)實無法預(yù)料性，且技術(shù)本身存在的問題也有待在實踐中進行深入研究，因此無法斷言現(xiàn)今正流行或被一致看好的技術(shù)一定會在將來得到很好的應(yīng)用前景，對此ATM網(wǎng)絡(luò)就是一個很好的反例。

　　基于中國具體國情考慮，10GEPON的技術(shù)思路更符合中國FTTB的建設(shè)思路，更有利于FTTB（EPON）+LAN/xDSL網(wǎng)絡(luò)的演進發(fā)展。