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GPON系統(tǒng)到NG-PON2系統(tǒng)的演進(jìn)方案

陳 琰

（廣東南方電信規(guī)劃咨詢設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 惠州 516003）

隨著信息化社會對帶寬需求的不斷增長，以及XG-PON、NG-PON2技術(shù)的逐步發(fā)展，運(yùn)營商目前所采用的GPON系統(tǒng)在不遠(yuǎn)的將來必將進(jìn)行升級與改造。本文探討了GPON系統(tǒng)演進(jìn)到NG-PON2多種演進(jìn)方案，以及目前成熟度較高的TWDM-PON技術(shù)。

無源光網(wǎng)絡(luò);NG-PON2;TWDM-PON

1 引言

由于大量多媒體和互聯(lián)網(wǎng)新型業(yè)務(wù)不斷涌現(xiàn)和迅速發(fā)展，寬帶網(wǎng)絡(luò)的帶寬需求越來越大。低成本、高質(zhì)量的無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）是目前以及未來多年寬帶接入網(wǎng)的最佳建設(shè)方案。各大運(yùn)營商以PON技術(shù)為主導(dǎo)的“寬帶中國”、“光網(wǎng)城市”基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)取得了快速的發(fā)展，并推動(dòng)全業(yè)務(wù)運(yùn)營和全場景承載的迅猛發(fā)展。面對更高帶寬的需求，下一代PON技術(shù)的發(fā)展勢在必行。

2 下一代PON技術(shù)

下一代PON技術(shù)中XG-PON標(biāo)準(zhǔn)已制定多年，技術(shù)成熟，但由于現(xiàn)階段PON技術(shù)仍能滿足市場需求，所以XGPON還未能真正商用。NG-PON2是目前正在探討的未來更高帶寬的PON系統(tǒng)，但技術(shù)暫不成熟不足以支撐商用。下面簡單介紹兩種PON技術(shù)。

2.1 XG-PON

XG-PON技術(shù)屬于NG-PON1的技術(shù)范疇，它較大程度繼承了GPON的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。XG-PON與目前規(guī)模商用的EPON和GPON相比，具備更高的傳輸帶寬和更大的光分路比、以及對全業(yè)務(wù)運(yùn)營更佳的支撐能力。

2.2 NG-PON2

NG-PON2是未來40G PON技術(shù)的總稱，在帶寬方面下行速率至少為40 Gbit/s，上行速率至少為10 Gbit/s。NG-PON2在物理層可采用的技術(shù)有TWDM、WDM、OFDM。WDM-PON和OFDM-PON技術(shù)成熟度較低，成本高。以TDM和WDM結(jié)合的TWDM-PON是目前實(shí)現(xiàn)NGPON2較具競爭力的方案。由于TDMPON發(fā)展到單波長10 Gbit/s速率后，再進(jìn)一步提升單波長速率將面臨技術(shù)和成本的雙重挑戰(zhàn)，于是在PON系統(tǒng)中引入WDM技術(shù)成為較優(yōu)的選擇。即使用多個(gè)XG-PON在波長上進(jìn)行堆疊，可以最大限度地重用GPON/XG-PON的技術(shù)，同時(shí)對現(xiàn)有的ODN具有較好的兼容性。

3 PON系統(tǒng)的演進(jìn)路徑

目前主要運(yùn)營商在建網(wǎng)中都轉(zhuǎn)向以GPON為主，GPON系統(tǒng)演進(jìn)到NGPON2有3種可選的路徑，分別為次序演進(jìn)、跳躍演進(jìn)、共存演進(jìn)。

圖1 TWDM-PON系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)示意圖

3.1 次序演進(jìn)

該模式需要首先完成GPON到XGPON系統(tǒng)的升級。XG-PON的ODN完全承襲了GPON的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以充分利用現(xiàn)有GPON ODN已部署的光纖、光分路器等設(shè)施，在OLT側(cè)增配支持XGPON的接口板，同時(shí)替換需要帶寬升級的ONU，即可完成平滑演進(jìn)。當(dāng)需要向NG-PON2演進(jìn)時(shí)，則需完成GPON系統(tǒng)的退網(wǎng)，NG-PON2可重用GPON的波長，與XG-PON系統(tǒng)兼容。

3.2 跳躍演進(jìn)

從GPON直接演進(jìn)到NG-PON2。該方式直接跳過XG-PON階段，從GPON升級為NG-PON2，因此要求在ODN中GPON與NG-PON2 兩個(gè)系統(tǒng)共存。

3.3 共存演進(jìn)

由于國內(nèi)運(yùn)營商已投入大量資金部署了GPON系統(tǒng)，盲目地大規(guī)模改造現(xiàn)有PON網(wǎng)絡(luò)中的OLT、ONU肯定會帶來已有投資的浪費(fèi)，也會給運(yùn)營商帶來新增投資的壓力。因此，運(yùn)營商可先部署XGPON，待市場和技術(shù)時(shí)機(jī)成熟，引入NGPON2系統(tǒng)。在NG-PON2建設(shè)初期，將出現(xiàn)GPON、XG-PON與NG-PON2多種系統(tǒng)共存的情況。當(dāng)前GPON網(wǎng)絡(luò)基本可以滿足未來3-5年內(nèi)的業(yè)務(wù)發(fā)展需求。從投資保護(hù)的角度出發(fā)，多種制式共存是演進(jìn)的關(guān)鍵。

4 共存演進(jìn)技術(shù)方案

共存演進(jìn)的技術(shù)方案在目前較為成熟的是采用TWDM-PON方式，該方式對原有網(wǎng)絡(luò)的影響程度較小，通過合理的波長規(guī)劃，能夠保證多種PON制式在同一個(gè)ODN中的共存，有效降低運(yùn)營商光纖接入網(wǎng)的演進(jìn)成本。

TWDM-PON在物理層采用TDM和WDM結(jié)合的方式，使用多個(gè)XG-PON在波長上進(jìn)行堆疊，最大限度地重用GPON/ XG-PON技術(shù)，同時(shí)與現(xiàn)有采用功率分光器的ODN具有較好的兼容性。如圖1所示。

下行方向上，將4路速率10Gbit/s信號分別用4個(gè)波長的光信號承載，在OLT端通過陣列波導(dǎo)光柵合波形成40Gbit/s的光信號。光信號通過功率光分配器后，每路依然包含4個(gè)波長的信號，到達(dá)ONU端后，采用窄帶濾光片，將所需波長的光信號濾出進(jìn)行接收處理。上行方向上，也可采用4個(gè)波長進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，每個(gè)ONU通過網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃占用其中一個(gè)波長。采用相同波長上行的ONU以TDMA方式接入，不同波長的ONU間無相互干擾，光信號在光分配器處進(jìn)行多路合光，在OLT端將不同波長的光信號進(jìn)行分離。

結(jié)語

綜上所述，NG-PON2是未來3-5年后PON技術(shù)演進(jìn)過程中的重要目標(biāo)系統(tǒng)。因此，在未來幾年的PON網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)中應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況綜合考慮PON系統(tǒng)演進(jìn)方案，減少網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)過程中的風(fēng)險(xiǎn)。

[1]姜松，蔣銘，沈成彬，王波．NG-PON2技術(shù)方案研究[J]．電信科學(xué),2012．

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