1 WDM-PON

　　2011年1月11日消息，PON技术是一种典型的电到多点接入技术。PON（Passive Optical Network:无源光纤网络）。 PON（无源光网络）是指（光配线网）中不含有任何电子器件及电子电源，ODN全部由光分路器（Splitter）等无源器件组成，不需要贵重的有源电子设备。一个无源光网络包括一个安装于中心控制站的光线路终端（OLT），一批配套的安装于用户场所的光网络单元（ONUs）。在OLT与ONU之间的光配线网（ODN）包含了光纤以及无源分光器或者耦合器。

　　APON经过多年的发展，仍没有真正进入市场。主要原因是ATM协议复杂，相对于接入网市场来说设备还较昂贵。同时由于以太技术的高速发展，使得ATM技术完全退出了局域网。而千兆及10G标准的推出为以太技术走向主干打开了大门，因此如何把简单经济的以太技术与PON的传输结构结合起来，自2000年始引起技术界和网络运营商的广泛重视。同时，业界普遍认为ATM PON的很多缺点，例如缺乏视频传输能力、带宽有限、系统复杂以及价格昂贵等等，在EPON中将不会存在。

　　传统上谨慎的做法是构建一种可满足未来网络拓展需求，以更低的单用户价格连接大量的终端用户，按需求传送可灵活调整带宽的可扩展PON,它将无需对外部构件进行改进就可升级，朝着这个方向，下一代PON的主要发展趋势有以下几个方面：WDM-PON、WDM/TDM混合PON、10G EPON、PON/ROF汇聚、长距离传输PON.

　　一种直接升级TDM-PON的途径是在OLT与ONU之间采用独立的波长信道，这种方式通过物理上点对多点的PON结构在OLT和每个ONU间形成了点对点的连接，被称为WDM-PON.

　　相比TDM-PON,WDM-PON有许多优势，例如高带宽，协议透明性，安全性更高，灵活的可扩展性，影响WDM-PON大规模应用的问题在于基于不同波长的使用导致ONU的成本高。因此WDM-PON技术的发展都与如何为ONU构建一个便宜和稳定的光发射机相关。其中简单的方法是使用可调谐激光器作为光发射器，但这类激光器价格十分昂贵，不适合用于接入网；另一种是宽光源和频率切割技术，超辐射发光二极管（SLD）可发射出高输出功率，可以选择它的中心波长与带宽，同时它是十分成熟、廉价的光设备。而目前新的有效的WDM-PON技术的实现方案大体上可以分为两部分：部分是从OLT端到ONU端，这一部分采用了WDM技术；第二部分是从ONU端到网络终端（NT），这一部分采用了TDM技术。

　　2 WDM/TDM混合PON

　　WDM/TDMPON将是未来PON的发展趋势。由于现阶段实现WDM-PON存在不小的难度，因此较为合理的网络升级策略是从TDM-PON向WDM-PON逐步过渡，而在过渡的过程中，两者的共存阶段是必须要经历的，将出现被称为WDM/TDM混合PON的多种融合形式。WDM和TDM混合模式的PON结构具有容量大、高可靠、节约城域光纤资源等突出优势，通过波长规划可以直接承载1310 nm波长的有线电视（CATV）业务，实现"三网融合";在线路中引入光链路监控信号，实现ODN网络的光链路检测功能。另外通过WDM-TDM PON可以构建一个具有更大接入容量、更高传输速率、面向全业务运营的具有中国特色的全新光接入网。

　　目前自然的TDM-PON和WDM-PON融合技术是级联。在一个WDM/TDM混合PON中，如果每个波长信道间独自工作，除了源TDM-PON的MAC协议，网络中无需一种额外的MAC控制协议。基于这个原因，需要一种被称为动态波长分配（DWA）算法的波长调度方案，来通过控制可调谐激光器（LD）和WDM过滤器使得波长信道动态化。一种不仅分配时隙，还为ONU分配波长的DWA/DBA算法的融合，是WDM/TDM混合PON发展的一个重要研究领域。

　　在WDM-PON中提供广播业务是困难的，为了解决这个问题，WDM/TDMPON的融合结构正在向PON中添加广播波长的技术方向上进行发展。

　　3 10GEPON

　　EPON（以太无源光网络）是一种新型的光纤接入网技术，它采用点到多点结构、无源光纤传输，在以太网之上提供多种业务。它在物理层采用了PON技术，在链路层使用以太网协议，利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。因此，它综合了PON技术和以太网技术的优点：低成本；高带宽；扩展性强，灵活快速的服务重组；与现有以太网的兼容性；方便的管理等等。

　　EPON 就是一种新兴的宽带接入技术，它通过一个单一的光纤接入系统，实现数据、语音及视频的综合业务接入，并具有良好的经济性。业内人士普遍认为，FTTH 是宽带接入的终解决方式，而EPON 也将成为一种主流宽带接入技术。由于EPON网络结构的特点，宽带入户的特殊优越性，以及与计算机网络天然的有机结合，使得全世界的都一致认为，无源光网络是实现"三网合一"和解决信息高速公路"一公里"的传输媒介。

　　局端（OLT）与用户（ONU）之间仅有光纤、光分路器等光无源器件，无需租用机房、无需配备电源、无需有源设备维护人员，因此，可有效节省建设和运营维护成本；EPON采用以太网的传输格式同时也是用户局域网/驻地网的主流技术，二者具有天然的融合性，消除了复杂的传输协议转换带来的成本因素；采用单纤波分复用技术（下行1490nm,上行1310nm），仅需一根主干光纤和一个OLT,传输距离可达20公里。在ONU侧通过光分路器分送给多32个用户，因此可大大降低OLT和主干光纤的成本压力；   上下行均为千兆速率，下行采用针对不同用户加密广播传输的方式共享带宽，上行利用时分复用（TDMA）共享带宽。高速宽带，充分满足接入网客户的带宽需求，并可方便灵活的根据用户需求的变化动态分配带宽；点对多点的结构，只需增加ONU数量和少量用户侧光纤即可方便地对系统进行扩容升级，充分保护运营商的投资；EPON具有同时传输TDM、IP数据和视频广播的能力，其中TDM和IP数据采用IEEE 802.3以太网的格式进行传输，辅以电信级的网管系统，足以保证传输质量。通过扩展第三个波长（通常为1550nm）即可实现视频业务广播传输。

　　普通EPON的自然升级是10GEPON,促进10GEPON发展的主导驱动力是市场需求。为了满足市场需求，IEEE802.3av10G EPON工作组在2006年9月成立，它们的任务是在2009年完成IEEE 802.3av 10 G EPON标准制定的工作。10 G EPON在系统组成上与1G EPON相同，但需采用支持10 G速率的OLT、ONU和ODN.10 G EPON在系统结构上仍然延续1 G EPON的典型形拓扑结构。

　　10GEPON分为两个类型：其一是非对称方式，即采用10G速率下行，但上行速率与EPON相同仍然为1 G;其二是对称方式，即上下行速率均为10 G的EPON系统。相比来说，由于PON系统的上行传输技术难度较大，因此1 G上行10 G下行方式的10 G EPON系统较为容易实现，目前芯片厂家已经可以提供原型系统。但由于该类系统上下行带宽比达到1:10,因此能否与实际用户业务需求的带宽模型相匹配存在疑问。

　　目前10G下行将采用1574~1580 nm,其与波长范围在1 480~1 500 nm间的1 G下行共存，保留了1 540~1 560 nm用于处理视频过载。10 G EPON下行采用10 G的传输速率进行广播已经没有异议，但上行采用1G的传输速率还是10 G的传输速率，是采用TDMA还是WDMA则还要考虑。

　　采用TDMA技术的10GEPON在成本上无疑较采用WDMA技术的10G EPON要低得多，而且和目前的802.3ah EPON相比成本也不是特别高。然后不幸的是该方案优越的性能需要高昂的成本代价，因此采用WDMA技术的10G EPON不太可能普及到用户家里，即不适合FTTH应用，但作为FTTB和FTTC还是大有前途的，也可以用于级联现有的GEPON.采用TDMA技术的10G EPON,如果能够解决上行时延过大的问题，在FTTH应用特别是高清IPTV接入领域中将大有作为。

　　4 PON/ROF汇聚

　　随着光纤敷设到用户驻地趋势的日益深入化，EPON、GPON和WDM-PON已经进入了无线接入市场。另外一方面，BWA（宽带无线接入）技术诸如WiFi/WiMAX/3G正变得流行，它们的优势在于更具拓展性和灵活性。一个简单的融合例子是在FTTB环境中EPON和WiFi的级联。出于经济可行性考虑，在集中住宅单元部署一个带有接入到IEEE802.11nWLAN接口的ONU以覆盖众多用户，这是一种替代实现FTTH的好方案。

　　一种真正的光网络和无线的汇聚可能发生在基于光纤传输的广播系统（ROF）。一种关于PON与ROF会聚的新方向是在PON的光纤实体端传送RF子载波，从而基带信号数据流和数据调制的RF信号能同时传送到有线和无线用户处。

　　5 长距离传输PON

　　带有大的分流比，长反馈距离的长距离传输PON被认为是下一代光接入网的候选之一，为了延深PON的可达距离至100km,采用的方式是开发双向的内置光放大器。由于这使得中继器运作灵活，因此长距离传输PON或Super PON的说法有些不正确，取而代之长距离光接入网是个比较可取的名字。

　　迄今为止，已经开展了许多以扩展GPON可达距离为主要方式的研究活动，在这些过程中所用的光放大器是EDFAs（掺饵光纤放大器）或SOAs。长距离传输PON技术的进步使得城域网发展重心转向接入网变得可能，这也是城域和接入汇聚的一个重要的发展方向。

　　6 下一代PON演进的主流思路

　　FSAN组织将NG-PON的研究分为两个部分：NGA1和NGA2.其中，NGA1研究方向主要为制定可兼容当前GPON,能够共享同一个ODN的下一代PON技术标准，实现stackedGPON技术研究以及长距GPON技术研究，此外，虽然10GGPON也属于NGA1的范畴，但在FSAN组织暂没有列入计划讨论。光波长选择也不受目前网络应用的限制，开放式地讨论GPON技术发展潜力，目前主要探讨方向是高速率、长距、大分光比的WDM-PON与TDM-PON相结合的混合PON网络。

　　7 结语

　　综上所述，在众多新出现的PON技术中10GEPON是有希望的，因为它将提供的传输容量，的单用户价格以及方便的方式从1Gb/s升级至10Gb/s.简单的以太网协议使得10 G EPON比10G GPON更容易实现，比之WDM-PON,10 G EPON的单用户成本将低很多，因为更高速的电子器件远比光波长器件便宜。

　　为了满足WDM-PON中无色ONU要求，外部注入锁定的F-P激光器技术的比特速率受限，可利用RSOA的回环和重调制技术使其达到更高的的比特速率。如果RSOA的成本降下来，则WDM-PON将获得更为广泛的应用前景。

　　WDM/TDM混合PON是一种升级TDM-PON至更高带宽和更低单用户成本的理想过渡方法。比之WDM/TDM混合PON,视频广播/多播和Long-Reach光接入网需要更多的关注，而光纤和无线的汇聚是一个新的研究领域。

　　所有这些系统很有可能在可预见的将来共存，总体说来下一代PON趋向于大带宽、大分光比以及长距的方向发展，EPON与GPON标准组织分别采用了单波长提速和单纤提速和单纤多波长的技术思路。

　　尽管目前尚无对下一代PON成文的具体分类方式，即从技术、成本、市场等诸多因素方面考虑，相对而言，WDM/TDM-PON融合技术具有更顺畅、伴随着迅速增长的带宽等需求，10GEPON技术的相关理论也有望在不远的将来得到跨越式的发展，而WDM-PON技术则是较为理想的远期发展目标。当然，由于网络技术日新月异的发展，所述多种技术在具体网络应用时存在相当的现实无法预料性，且技术本身存在的问题也有待在实践中进行深入研究，因此无法断言现今正流行或被一致看好的技术一定会在将来得到很好的应用前景，对此ATM网络就是一个很好的反例。

　　基于中国具体国情考虑，10GEPON的技术思路更符合中国FTTB的建设思路，更有利于FTTB（EPON）+LAN/xDSL网络的演进发展。