作者：華為 蔣作謙
PON是FTTx的主流模式
    光進銅退，即FTTx，分別有PON和有源以太網(wǎng)兩種技術選擇。傳統(tǒng)的電信運營商包括Verizon、NTT、BT、FT、Telefonica以及中國電信和中國網(wǎng)通，幾乎都選擇了PON技術，PON技術是FTTx的主流模式。
    運營商為何傾向于選擇技術相對復雜、并且設備成本高的PON，而不是選擇技術已成熟、設備成本低廉的有源以太網(wǎng)作為光進銅退的技術手段？
    這是因為在FTTH的建設中，有源設備只占FTTH的小部分成本，PON網(wǎng)絡具備一根光纖同時接入多個用戶的特征，使得運營商的FTTH ODN（從OLT到ONT之間的光纖分配網(wǎng)絡，包括饋線、配線和引入線及其相關的連接部件和無源設備）部署成本最低。假設用戶的滲透率為100％，在勞動力成本高昂的歐美發(fā)達國家，包括OLT和ONT在內(nèi)的有源設備成本不超過總成本的30％，ODN的成本以及部署費用占70％；即使在勞動力成本相對低廉的中國，據(jù)測算，現(xiàn)階段有源設備成本約占總成本的47％，ODN占另外的53％。勞動力成本隨著社會發(fā)展會逐步升高，而設備成本隨應用規(guī)模穩(wěn)步下降。
因此，考慮到FTTH整體建設費用，PON技術是運營商的最佳選擇。尤其在滲透率低的FTTH建設初期，PON使運營商FTTH建設無需考慮滲透率問題，并且低成本地一次性完成ODN網(wǎng)絡部署，滿足未來若干年內(nèi)（至少5－10年）FTTH用戶發(fā)展需要。

第一公里的機遇與挑戰(zhàn)

    傳統(tǒng)觀點認為，運營商擁有接入網(wǎng)意味著擁有了用戶接入權，接入網(wǎng)是固網(wǎng)運營商最重要的資源，是“第一公里”。如果沒有連接最終用戶的“第一公里”，就難以爭取到客戶。而誰擁有第一公里的網(wǎng)絡，誰就獲得主動，誰就占領制高點。因此，第一公里網(wǎng)絡資源是固網(wǎng)運營商的核心競爭力。
但是，“第一公里”是資源，也是負擔。它是固網(wǎng)運營商基礎設施中投資和維護成本最大的一部分。業(yè)界認為，“第一公里”線纜、設備、機房及其配套投資比例占運營商全部投資70％以上，而維護成本與線纜的數(shù)量成正比，大量的維護費用發(fā)生在末端網(wǎng)絡線路的更新、故障以及因線路引起的用戶終端故障等修復上。如果能夠大規(guī)模減少末端網(wǎng)絡線纜和機房的數(shù)量，將顯著地降低運營商運維成本。而參考移動網(wǎng)絡基站到手機之間無線連接的低維護費用的網(wǎng)絡模型，若采用某種新技術能大規(guī)模降低固網(wǎng)末端線路數(shù)量，將不僅大量降低整個固定網(wǎng)絡建設費用，還能大規(guī)范減少網(wǎng)絡整個生命周期內(nèi)的維護費用，PON的一點對多點技術能勝此重任。
    基于光纖通信的PON技術，不僅能提供T比特級別的帶寬潛力，而且能提供銅線所不能及的長的通信距離，它能在點對多點通信下同時滿足多個用戶的帶寬需求，而且大大減少了末端線纜和機房數(shù)量，為運營商建設一個類似于無線網(wǎng)絡結構的高效低運維成本的寬帶網(wǎng)絡。
    例如，將OLT一步到位放置到5km以外機樓內(nèi)，采用1:64的分路比的PON建設模式，將比OLT放在2km以外的CO機房，1:32的分路比的建設方式節(jié)省25％維護成本。從這個角度看，下一代PON技術必然是提供更長的通信距離，提供1:128甚至到1:256的更大分支比能力，從而提供更高帶寬的PON技術。目前，我們從運營商主導的FSAN標準組織制定的標準規(guī)劃可以看出，傳統(tǒng)運營商所看重的正是這種更高速和高分支比的PON技術。

下一代PON的技術標準

從EPON到10G EPON
    EPON標準由IEEE組織制定。從技術上看，EPON設計原則就是以犧牲性能（如帶寬、速度）來降低技術復雜度和實現(xiàn)難度，從而可以較好地控制初期成本。從技術適應場景看，EPON技術比較適合互聯(lián)網(wǎng)接入的應用類型。
    由于EPON協(xié)議定義簡單，不同的廠家尤其是芯片廠家對其理解不一致，往往無法互通，由于EPON標準缺乏維護和管理方面的約定，運營商在實際使用過程中需要對協(xié)議進行擴充。例如，日本、韓國的一些運營商在EPON的協(xié)議擴展和互通上做了大量的工作，花費了幾年的時間才使設備功能滿足實際部署的要求，但代價就是，日本、韓國的EPON標準也互相不兼容。由于相關標準不完善，國內(nèi)運營商在進行EPON試點時，為了互通，在企業(yè)規(guī)范中做了一些特殊的互通規(guī)范定義。美國的芯片廠家為支持這個互通規(guī)范，就專門開發(fā)了滿足中國規(guī)范的EPON物理層芯片，這也是國內(nèi)運營商在組織設備互通測試、設備選型過程中，沒有看到日本設備廠家的原因。反之亦然。
    基于更高帶寬需求和競爭需要，IEEE標準組織在2006年3月成立了10G EPON物理層討論小組，并于2006年9月正式命名為IEEE 802.3av工作組。IEEE802.3av工作組的指導思想仍然是在降低10G EPON技術復雜度和犧牲指標的同時保證其技術和相關模塊的可實現(xiàn)性和經(jīng)濟性。IEEE 802.3av工作組的目標是重新定義1Gbps上行/10Gbps下行不對稱網(wǎng)絡架構和10Gbps上行/10Gbps下行對稱網(wǎng)絡架構且滿足物理層誤碼率不大于10-12的點對多點的光接入技術。為了支持兩種速率的接入，IEEE 802.3標準將會對10GEPON物理層進行全新定義，目前傾向采用1G/10G雙速率接收方案，盡量避免MAC層以上盡量少改動，協(xié)議棧會考慮1G與10G共存的情景。
    光功率預算(Power Budget)技術研討小組主要根據(jù)不同的傳輸距離和分支比定義了不同類型的功率預算。由于功率預算的制定會影響到10G EPON系統(tǒng)的其他技術點，如波段分配和信道編碼的選用，所以功率預算是10G EPON 工作組最為關心的議題。目前該工作組制定了三種功率預算選項：PR10、PR20和PR30。具體信息見表1。
                                   表1 10G EPON功率預算
          
    對比EPON，10G EPON定義的光功率預算和分支比的最大能力都沒有增加，兩者的能力都是在1:32分支比情況下，最大通信距離為20km。

從GPON到NG-PON
    GPON標準由FSAN組織制定，ITU-T頒布。ITU-T已經(jīng)發(fā)布了GPON標準 (G.984.x)，國內(nèi)也已完成了等效于G.984.1、G.984.2的GPON技術標準，GPON技術提供語音、數(shù)據(jù)和視頻等三網(wǎng)融合業(yè)務能力，GPON是由運營商推動建立的標準，對帶寬、業(yè)務承載、管理和維護等考慮得更多。GPON擁有比EPON更高的帶寬，覆蓋范圍更廣，可以承載更多的業(yè)務種類，更完善的操作維護功能。由于考慮了較多的高等級業(yè)務支持，初期成本較高。從技術適應場景看，GPON技術比較適合全業(yè)務運營和三網(wǎng)融合的應用類型。
    為推動G P O N的互通和規(guī)模應用，F(xiàn)SAN專門成立了互通工作組，自2006年1月至2007年5月，共組織了4次GPON互通測試，測試結果顯示：從2006年第2季度開始，各廠商GPON設備已實現(xiàn)TC層互通，2007年5月組織的測試中顯示，GPON系統(tǒng)互通主要問題是由各廠商對OMCI協(xié)議理解存在偏差導致的。
    在2007年9月份，F(xiàn)SAN新成立了一個隸屬于互通任務組的研究組，即OMCI實現(xiàn)指導研究組，以結合后續(xù)的互通測試完成OMCI實現(xiàn)指導建議書。2007年9月的FSAN會議上，制定了新的NG-PON的研究計劃。運營商期望的FSAN-OAN分兩步來研究NG-PON技術，第一步是NGA1，主要研究與GPON共存的下一代光接入技術；第二步為NGA2，研究獨立的下一代光接入技術，不需要強制考慮與現(xiàn)有PON技術的共存。研究的時間計劃是2009年Q1前，NGA任務組主要工作將是搜集NGA1、NGA2的需求，并定義NGA1的規(guī)范說明書；2009年-2011年，NGA任務組協(xié)助ITU-T完成NGA1的標準化工作，并繼續(xù)NGA2的研究。
    NGA1主要目標是制定與現(xiàn)有GPON能共享同一個ODN的NG-PON技術標準。其中包括WDM技術的研究、Stacked GPON技術研究以及長距GPON技術研究。期望在現(xiàn)有的1:128分支比的拓撲下，能為部分用戶升級提高更高的速度、而不影響同一PON網(wǎng)絡內(nèi)的其它用戶。
    NGA2主要研究方向是WDM-PON與TDM-PON相結合的高速率、長距、大分光比混合PON網(wǎng)絡。BT提出的LR-PON（LongReach Passive Optical Network）網(wǎng)絡架構就是典型的NGA2網(wǎng)絡架構，在這種網(wǎng)絡架構下，OLT覆蓋距離超過100km，單根光纖可以同時接入1024個用戶，此時運營商的寬帶網(wǎng)絡將是一個機房數(shù)量少的、扁平的、低運維成本的光纖網(wǎng)絡。

FTTx在中國

    當前，中國處于光進銅退建設初期，F(xiàn)TTB是主流的建設模式，F(xiàn)TTH因為價格高昂只適合部分高端客戶。現(xiàn)階段的重點工作仍然是如何將現(xiàn)有的EPON、GPON技術規(guī)模部署到光纖網(wǎng)絡中，并且解決實際中存在的維護管理問題，比如光纖的實時監(jiān)控、用戶的業(yè)務自動發(fā)放等。
    但從長遠看，隨著FTTH成本迅速降低，F(xiàn)TTH會逐漸成為部分沿海發(fā)達省會新建住宅的主流接入方式。所以高起點規(guī)劃光進銅退網(wǎng)絡，可以為未來FTTH大規(guī)模部署時實現(xiàn)低運維成本和低建設成本奠定良好的基礎，我們建議將OLT一步到位放置到機樓中，將大大減少小區(qū)機房的數(shù)量，設備管理和維護集中化，節(jié)省寬帶網(wǎng)絡建設費用和維護費用；同時建議在實際應用中，盡可能提升PON的分支比能力，這樣可以顯著節(jié)省光纖數(shù)量和維護工作量。
    這樣的網(wǎng)絡也易于升級到10G EPON和NG-PON，只需通過10G EPON的雙速接收機和Stacked GPON的波長疊加,可以在不變動現(xiàn)有的網(wǎng)絡拓撲的前提下，為需要升級的FTTH用戶提供更大的帶寬接入，而不影響其他的FTTH用戶。
    而對于FTTB用戶，則可以簡單地將MDU更換成光分路器，末段銅纜更換成光纜，即可完成到FTTH改造。只要PON口能支持1:128、1:256甚至更高的分支比，現(xiàn)有的饋線和配線段光纖無需改造或增加，確保FTTB向FTTH平滑升級和降低升級成本。
    EPON和GPON代表了兩個細分的應用市場，華為在EPON和GPON領域都進行了大量投入，實現(xiàn)客戶和市場的雙贏。目前，中國國內(nèi)只有華為一家公司同時參與FSAN、ITU-T及IEEE的標準化工作，緊跟FTTx發(fā)展浪潮。華為擁有全球最大規(guī)模的PON研發(fā)隊伍，相繼突破了EPON和GPON核心技術，華為是國內(nèi)唯一同時獲得EPON和GPON入網(wǎng)證的廠商，EPON和GPON產(chǎn)品技術均走在了業(yè)界的前列。