從EPON到10G EPON：標準發布 產業鏈成熟

摘要

2001年起IEEE就開始了基于以太網的EPON技術討論。經過亞洲國家（中國、日本、韓國）近幾年來在標準完善、系統測試驗證、現網規模部署等方面的努力，EPON技術得到了廣泛的應用，并帶動產業鏈逐步發展壯大。究其原因，簡單來看，其物理層相對寬松的指標，降低了廠商進入的門檻，使得更多廠家參與到設備開發中；而簡單的TC層協議，也使各運營商可方便地針對自身需求定制管理維護方式。隨著亞洲新興寬帶市場近年來用戶數迅猛增長，以及國家寬帶、三網融合等利好政策的頒行，對更高帶寬的需求不斷涌現。因此，運營商在規模部署現有EPON技術的同時，對如何向下一代PON系統演進，進而保護現有投資表現出極大地關注。2006年起，IEEE開始了10G EPON研究（IEEE 802.3av）。華為作為惟一一家全程參與的中國廠商對該標準的發展做出了巨大的貢獻，先后在波長規化、功率預算、共存、物理層編碼等多項關鍵技術上主導了標準的制定。最終，10G EPON（802.3av）得以在2009年9月正式發布。

1 引言

EPON在日本和中國市場上規模部署，其用戶總數已占全球FTTx市場半壁江山。隨著寬帶市場競爭加劇，新業務不斷涌現，用戶對帶寬需求也與日俱增。因此，開展下一代的EPON技術研究工作，成為這幾年EPON產業界工作的重心。

從FTTx建網投資組成上看，75%的投資在ODN網絡上，20%的投資在ONU設備上。由此可見，保護現有的投資就是要保護ODN工程和已經部署的ONU。因此，在研究 EPON演進到下一代PON系統時，能夠重用ODN網絡并兼容已部署的EPON ONU成為首要考慮要素。

2006年，IEEE標準組織啟動了10G EPON研究（IEEE 802.3av），產業鏈各廠家積極投身其中，快速推動標準發展。2009年，IEEE正式發布802.3av，產業鏈廠家也適時推出相應的光模塊、芯片、設備等。本文將詳細描述10G EPON標準發展過程及產業鏈情況。

2 10G EPON與EPON共存方式

IEEE標準組織在開始10G EPON項目研究之初，首先就考慮了充分保護運營商已經布放的ODN系統。其次，對已布放的EPON ONU也要兼容。再次，根據IEEE的傳統，以太網速率以10倍方式倍增，所以10G EPON定義的數據數率為10Gbit/s。但由于10G速率的突發模式光模塊成本昂貴，加上當前用戶對上行帶寬的需求不迫切，因此10G EPON定義了兩種類型：下行10G/上行1G的非對稱類型（Asymmetric）和下行10G/上行10G的對稱類型（Symmetric）。其網絡架構和類型如圖1所示。

圖1 10G EPON和EPON共存的網絡配置

在共存基礎上，10G EPON提供了良好的兼容升級方式：升級時，運營商只需要將OLT原EPON單板更換為10G EPON單板，便可將整個系統的光接口提升到10G速率。同時，對用戶側的升級可以根據用戶的需求靈活選擇，選擇非對稱ONU或對稱ONU逐步完成整個網絡的升級。

3 10G EPON物理層簡介

對物理層，IEEE 802.3av工作組的目標是：

（1）提供點到多點的光纖接入技術。
　　（2）保證物理層的誤碼率不大于10-12。
　　（3）下行傳輸速率為10Gbit/s，上行傳輸的速率為10Gbit/s或1Gbit/s。
　　（4）以分支比為 1：16和1：32，傳輸距離為最小10km和20km來制定光的功率預算。
　　（5）盡可能重用現有的MAC和MPCP等協議，只改動物理層。

10G EPON詳細的物理層參數參見表1。

表1 EPON與10G EPON的物理層規格對比

4 10G EPON協議層

10G EPON的協議層以及與ISO/IEC OSI參考模型之間的關系參見圖2。

圖2 10G EPON協議分層和OSI參考模型間的關系

10G EPON協議層中的OAM，多點MAC控制，MAC，RS子層只有少數部分修改，大部分都重用EPON的協議。但物理編碼子層（PCS）有較大改動，具體參見圖3。

圖3 EPON到10G EPON協議層比較

EPON物理編碼子層（PCS）選擇8B/10B和RS（255，239）作為其物理層主要編碼。但10G EPON選擇的是64B/66B和RS（255，223）作為其物理層主要的編碼。可以看出來，10G EPON所選擇的編碼和FEC在其編碼效率和糾錯強度有所提高。

與EPON類似，IEEE 802.3av對OAM簡單定義了線路層管理維護功能，未涉及網絡層的管理維護及加密，DBA等協議，使得各運營商能夠根據自身網絡情況來靈活定義。

5 10G EPON標準發布 產業鏈成熟

產業鏈方面，Neophotonics，Source Photonics，Hisense等光模塊廠家也先后推出了10G EPON的光模塊，其性能指標達到10G EPON標準所定義要求。PMC，Teknovus等MAC芯片廠商也先后推出了10G EPON的MAC芯片，并參加了中國運營商組織的互通測試。

作為10G EPON標準積極參與者，也是標準組織中惟一全程參與標準制定的中國公司，華為先后擔任波長規化、功率預算和EPON共存等多個研究組組長，其間對標準貢獻了大量文稿并被廣泛采納。2008和2009年，華為先后發布了10G EPON非對稱和對稱樣機，并在2009年9月開通了全球首個非對稱10G EPON試驗局，被運營商給予高度評價。

綜上所述， 10G EPON技術已經成熟，產業鏈也為積極規模部署做準備，不久的將來，亞洲寬帶市場、尤其是中國FTTx市場將啟動10G EPON的建設部署。

6 SiEPON大熱：業務可互通的EPON/10G EPON國際標準

2009年底，在眾多EPON運營商、設備廠家和芯片商的積極推動下，IEEE成立了p1904.1工作小組（即SiEPON小組，Service Interoperable EPON），以完善在國際范圍的EPON/10G EPON的業務層互通，對由802.3制定的EPON/10G EPON的物理層/MAC層標準的制定進行必要補充，使EPON技術體系更加成熟完美。

SiEPON工作組甫一成立，便迅速展開工作，于2010年2，4，6和8月分別召開了4次會議，不僅敲定了主席團和編輯組成員，也逐步確定了本標準的主體框架、寫作方式、主要內容和重要技術點。目前，該標準第一版草稿已在各參會單位的努力下完成寫作，并有望在2011年底完成最終版草稿。在中國電信的主導和帶領下，華為等中國廠家團結協作，共同推動中國電信的EPON企標最先成為本標準的標準解決方案之一，這也再次在國際標準工作中起到了積極的促進作用。