PON:EPON/GPON/10G PON/XG-PON/NG-PON2—Vecloud微云
上世紀80年代,計算機和多媒體技術崛起,越來越多的人開始擁有電腦,也開始接觸網絡(局域網或互聯網)。于是,數據通信業務開始興起,上網需求出現。
早期的時候,運營商能提供的上網服務,基本上都是通過電話線、雙絞線(網線)、同軸電纜這樣的銅制線纜。技術包括ADSL(非對稱數字用戶線路)和ISDN專線(綜合業務數字網)等。這些方式要么速率很慢,要么成本很高,并不能滿足用戶的需求。于是,光纖作為一種新型通信介質,開始進入了人們的視野。
自從1966年華裔科學家高錕先生通過一篇論文奠定了光纖通信理論基礎之后,這項技術便進入了高速發展的階段。光纖制造工藝不斷成熟,產業鏈也日益成型。
到了80年代末,為了將光纖應用于寬帶接入業務,陸續有廠商推出了自己的窄帶PON技術。當時,這種技術速率很低,不超過2Mbps。而且,因為廠商們各自為戰,所以一直沒有形成統一的規范和標準。
1995年,包括BELLSOUTH、BT、France
Telecom在內的7家網絡運營商共同發起成立了全業務接入網聯盟(FSAN),希望能提出一種統一的光接入網設備標準。
不久之后,1997年,根據FSAN的建議,ITU-T(國際電信聯盟電信標準分局)推出了APON技術體系,也就是G.983.1標準。
APON,就是ATM PON。ATM可不是自動取款機,它是異步傳輸模式(Asynchronous Transfer
Mode)的縮寫。ATM的本質,就是一種傳輸協議。老一輩通信人肯定對ATM很熟悉,它曾經是IP協議的競爭對手,一度非常流行。
到了2001年,FSAN和ITU-T對APON規范進行了升級修訂,順便改了個名,叫做BPON(Broadband
PON,寬帶無源光網絡)。之所以改名,主要是他們不希望APON被人誤解為只能提供ATM業務。
為了進一步提升PON的速率標準,2002年,FSAN啟動了一項新的工作,對1Gbps以上的PON網絡進行標準化。
2003年3月,在FSAN的建議基礎上,ITU-T頒布G.984標準,也就是GPON(Gigabit-capable
PON,千兆比特無源光網絡)。
就在FSAN和ITU-T干得熱火朝天的同時,另一家標準化組織也沒閑著,也開始搗鼓PON技術。它就是同樣大名鼎鼎的IEEE(電氣和電子工程師協會)。
一、EPON
IEEE是以太網(Ethernet)標準的制定者和大靠山。
IEEE在1998年發布了吉比特(Gigabit)以太網標準之后,就尋思著搞一個基于以太網的PON標準。
2000年,IEEE成立了EFM工作組,正式啟動相關標準化工作。EFM工作組的全名很有趣,叫做第一英里以太網工作組(Ethernet for the
First Mile),歸屬于制定以太網標準的IEEE 802.3組。
2004年4月,EFM工作組大功告成,正式推出了IEEE 802.3ah標準,也就是EPON(Ethernet
PON,基于Ethernet以太網的PON)。
二、GPON
EPON和GPON,是不同標準組織推出的不同技術體系。兩者之間并沒有升級演進或替代的關系,可以算是平行發展。
EPON和GPON,關鍵區別在二層(也就是數據鏈路層)。
EPON,在二層就是用以太網取代ATM。GPON呢,在二層采用的是全新定義的一種封裝結構GEM(GPON Encapsulation
Mode,GPON封裝模式),對Ethernet、TDM、ATM等多種業務進行封裝映射。
EPON和GPON各有優劣。簡單來說,GPON帶寬更大,帶的用戶更多,效率更高,但實現起來也更復雜,所以成本也更高。
從國內的市場份額來看,EPON當時在中國電信被普遍采用,而GPON更受中國聯通和中國移動的歡迎。
EPON和GPON,都是1Gbps這個級別的PON。注意,這個1Gbps,并不是用戶側的速率。EPON和GPON只能給用戶提供100Mbps的速率。
很顯然,隨著時代的發展,這個速率無法滿足家庭和企業用戶的需求。于是,PON開始向10Gbps級別的演進。
三、10G-EPON
2006年,IEEE開始立項制定10Gbit/s速率的EPON系統標準,也就是后來的IEEE 802.3av,10G-EPON。
在該標準中,10G EPON分為2個類型:一是非對稱方式,即下行速率為10 Gbps,上行速率為1 Gbps;另一個是對稱方式,即上下行速率均為10
Gbps。
四、XG-PON
ITU-T的GPON那邊也在演進。
2008年,ITU啟動了下一代GPON標準的研究。2010年,XG-PON標準誕生,也就是ITU-T G.987系列。
最開始的時候,XG-PON也有兩種方式,一種是非對稱方式XG-PON1,下行速率為10 Gbps,上行速率為2.5
Gbps;另一種是對稱方式XG-PON2,上下行速率均為10 Gbps。
2015年,對稱方案又重啟,采用了新名字,叫做XGS-PON(S代表symmetric,對稱)。
2017年,ITU正式通過了G.9807 XGS-PON國際標準。
五、PON的未來
對于標準組織來說,10G PON并不是PON技術的終點,25G/50G/100G PON早已經被提上了議事日程。
先看看FSAN和ITU-T這邊。
XG-PON標準制定完成之后,FSAN就啟動了NG-PON2的標準研究(NG-PON1就是前面的10G PON,包括10G GPON和10G
EPON)。NG-PON2的關鍵需求主要為40G下行和40G/10G上行,實現20km傳輸距離和1:64分光。
當時,NG-PON2的主流備選技術方案包括高速TDMA-PON、TWDM
PON、OFDM-PON和WDM-PON。經過分析和對比,2012年4月,FSAN確定采用TWDM
PON技術作為NG-PON2的實現方案,并啟動制定G.989.x系列標準,最終于2015年完成。
TWDM PON采用4/8波長疊加方式,單波長10G TDM。
六、PON流派的融合
除了研究下一代PON技術之外,行業還在密切關注一個很重要的問題,那就是ITU-T和IEEE這兩個技術流派的融合。
自從EPON和GPON誕生以來,兩個派系長期共存,這其實對產業來說是非常不利的。
一方面,給運營商和設備的技術決策帶來困難(選擇題難做),另一方面,也增加了產業鏈的成本(產業鏈企業需要在兩條線進行投入)。
對于中國這樣龐大的光接入網市場,PON技術派系的分化帶來的影響就更大,資源浪費也更多。所以,中國運營商和產業鏈對于PON融合有很強烈的意愿,也做了很多推動工作。
在國內外產業界的積極推動之下,ITU-T和IEEE也有一些積極的“示好”,包括發表聯合聲明、組成工作組、建立聯絡函機制等。但是,真正想要實現最終的融合,目前來看,還需要很長時間。
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總結
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