NG-PON技术演进及应用

摘　要：无源光网络（PON）已经逐渐发展出EPON和GPON两大标准阵营，而PON作为FTTX最主要的技术解决方案，成为当今全球各大电信运营商最为关注的技术领域。文章简要的介绍了NG-PON技术的演进发展的思路，分析了下一代PON技术中10G EPON、WDM-PON的应用模式和系统结构。

关键词：NG-PON；接入技术；10G-PON ；WDM-PON
　　NG-PON(下一代光无源网络)作为主要以运营商驱动的解决方案在当今备受关注，形成了10G-PON、WDM-PON等技术。
　　1、NG-PON演进发展介绍
　　NG-PON是FTTH中最关键的技术解决方案，是PON技术经过多年的发展演变后形成的APON、TDM-PON、GPON、E-PON、10G-EPON 、WDM-PON等系列概念中具有带宽大、可靠性高、可接大量用户、成本低、支持业务多、视频业务先进、互通性好、标准性高等特点的一种技术。目前业界对下一代光无源网络（NG-PON）主要的两个发展方向是：一是10G EPON单波长大带宽趋势；另一个是WDM-PON网络向多波长发展趋势。
　　2、 10G EPON 单波长大带宽趋势
　　2.1 10G EPON系统标准IEEE 802.3av
　　近几年用户对网络宽带的要求越来越高，IEE802.3ah的lGb/s的速率已经远远不能满足其需求的增长，因此，在2006年的IEEE会议上成立l0G EPON研究小组并明确提出要发展大容量的EPON。该会议指出未来市场潜在的技术需求是10G EPON系统并对该技术进行了可行性论证，同时获得了工程授权许可(PAR)，提出了10G EPON系统的标准IEEE 802.3av。IEEE 802.3av完全保留了逻辑层，利用已有的DBA和MPCP协议，对上行和下行信道数量进行扩充，同时兼容1G EPON。
　　2.2 10G EPON系统的体系结构
　　10G EPON在系统组成上同 1G EPON没有本质的区别，系统结构仍以1G EPON的典型形拓扑结构为主。最大的区别是10G EPON系统采用的是支持10G速率的OLT (光线路终端)、ODN (光分配网络)和ONU (光网络单元)。
　　2.3 10G EPON的未来发展前景
　　IEEE802.3av将10G EPON重新定义上行和下行网络架构，网络架构主要分为对称结构和非对称结构两种。其中对称结构是指提供l0Gb／s速率在上下行方向中；而非对称结构中的速率是选用上行1Gb／s和下行10Gb／s的方式进行。随着10G EPON 技术的不断发展和成熟,未来EPON技术升级可呈现三种过渡形态循序渐进进行：一种是ONU向10G／10G转变；一种是ONU向10G／1G转变；还有一种是平滑升级，逐步替换。但是目前绝大部分采用为lG与10G两种速率的接入共存方案。上行方向采用时分复用 (TDM)技术。lG和10G均在1310nm波长中传输，可共享同一波长，防止回传造成拥塞。下行方向采用WDM (波分复用)技术。1G传输于1490nm的波长中，10G在1500～1600nm段波长中传输。光线路终端（OLT）为了提高灵敏度，既要在区分流入速率的同时调整接收端，还要通过AGC (自动增益控制)调整功率。未来10G EPON系统的升级，成本相对较合理，可在短期内完成上市，但是技术还有待进一步完善。
　　3、WDM-PON网络向多波长发展趋势
　　WDM-PON（下一代的宽带光接入网）是指在光线路终端（OLT）与光网络终端（ONU）之间采用独立的波长信道，直接升级TDM-PON的途径，并且这种方式通过物理上点对多点的PON结构在光线路终端（OLT）和每个光网络终端（ONU）间形成了点对点的连接。
　　3.1下一代的宽带光接入网（WDM-PON）工作原理
　　无源光网络系统最典型的结构指由OLT (光线路终端)、传输光纤、RN (远端节点)和 ONUs(光网络终端)组成。不同波长窗口传输上下行业务时，为了实现复用／解复用功能，大多数采用阵列波导光栅(AWG．Arrayed wave guidegrating)，每个ONU只能接收到一个波长通道的信号。上行数据时，不同ONU的信号经复用/解复用器耦合到一个光纤，传送到接收端，经光线路终端中的解复用器分路后，由接收机阵列完成接收。下行数据时，光线路终端中的多波长信号经过传输光纤，通过复用/解复用器，最终各个波长信号达到相应的ONU接收端被接收。在ONU与OLT之间WDM-PON实现了一种虚拟的点到点通信。
　　3.2下一代的宽带光接入网（WDM-PON）的优劣整合
　　WDM-PON与TDM-PON等其他技术系统相比较具有高带宽、协议透明性、灵活的可扩展性等优点，但同时WDM-PON因波长不长的使用导致ONU的成本偏高不适宜大规模的使用。因此阻碍WDM-PON核心技术的最大因素就是寻求便宜、稳定的光发射机。目前供应商同设计者共同合作开发出一种无色ONU技术，其中最简单的方法是使用可调谐激光器作为光发射器，以来降低WDM-PON技术的运行成本同时提高原有资源同WDM-PON技术的兼容性。但这类激光器价格较高且不适于接入网；另一种是宽光源和频率切割技术，超辐射发光二极管（SLD）是一种十分廉价、成熟的光设备可发射出高输出功率并选择它的中心波长与带宽。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个部分：第一部分采用WDM技术从OLT端到ONU端；另一部分是采用TDM技术从ONU端到网络终端(NT)。
　　4、下一代PON演进的主流思路
　　4.1 NGA1
　　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NG-PON技术标准。NGA1研究方向主要内容包括长距GPON技术研究、实现stacked GPON技术研究、引入WDM技术的研究等方面， 10G EPON虽然FSAN组织目前没有将其列入计划讨论的范围但是也属于NGA1的范畴，且计划直接借鉴IEEE 10G EPON的技术的成果，只是根据GPON规划的要求在上行速率、技术工艺方面等方面进行重新定义。
　　4.2 NGA2
　　NGA2的研究方向中目前探讨的方向主要是混合PON网络。它是由具有大分光比、长距、高速率的WDM-PON和TDM-PON相结合组成。由于NGA2 PON是由WDM-PON技术与TDM-PON技术结合的混合网络，网络中的ONU有着上行光波段划分和不同的接收光波段，ONU光模块保持的一致性，能提高网络的可运维性，无色ONU要求是指不能由于网络规划不同而配置不同光波长的ONU光模块。目前处在撰写技术白皮书阶段的主流无色ONU技术，标准尚未统一。主要有以下三种，分别是可调激光器式无色ONU技术、光环回式无色ONU技术以及波长转换式无色ONU技术。
　　5、结语
　　从目前NG-PON技术演进及应用来看，下一代光无源网络（NG-PON）的未来演变发展之路很有可能分成以下两个阶段：第一是10G EPON系统的升级，成本相对较合理，可在短期内完成上市；其次是，各种器件技术的成熟，能够使WDM-PON的成本控制在可接受的范围之内，10G EPON 将会被WDM-PON所取代成为NG-PON技术（下一代无源光网络）的替代技术。　　
　　参考文献：
　　.光通信技术.2008,32(5):3-5. 本文链接：http://www.qk112.com/lwfw/jsjlw/xinxianquan/225514.html