从EPON到10G EPON：标准发布 产业链成熟

摘要

2001年起IEEE就开始了基于以太网的EPON技术讨论。经过亚洲国家（中国、日本、韩国）近几年来在标准完善、系统测试验证、现网规模部署等方面的努力，EPON技术得到了广泛的应用，并带动产业链逐步发展壮大。究其原因，简单来看，其物理层相对宽松的指标，降低了厂商进入的门槛，使得更多厂家参与到设备开发中；而简单的TC层协议，也使各运营商可方便地针对自身需求定制管理维护方式。随着亚洲新兴宽带市场近年来用户数迅猛增长，以及国家宽带、三网融合等利好政策的颁行，对更高带宽的需求不断涌现。因此，运营商在规模部署现有EPON技术的同时，对如何向下一代PON系统演进，进而保护现有投资表现出极大地关注。2006年起，IEEE开始了10G EPON研究（IEEE 802.3av）。华为作为惟一一家全程参与的中国厂商对该标准的发展做出了巨大的贡献，先后在波长规化、功率预算、共存、物理层编码等多项关键技术上主导了标准的制定。最终，10G EPON（802.3av）得以在2009年9月正式发布。

1  引言

EPON在日本和中国市场上规模部署，其用户总数已占全球FTTx市场半壁江山。随着宽带市场竞争加剧，新业务不断涌现，用户对带宽需求也与日俱增。因此，开展下一代的EPON技术研究工作，成为这几年EPON产业界工作的重心。

从FTTx建网投资组成上看，75%的投资在ODN网络上，20%的投资在ONU设备上。由此可见，保护现有的投资就是要保护ODN工程和已经部署的ONU。因此，在研究 EPON演进到下一代PON系统时，能够重用ODN网络并兼容已部署的EPON ONU成为首要考虑要素。

2006年，IEEE标准组织启动了10G EPON研究（IEEE 802.3av），产业链各厂家积极投身其中，快速推动标准发展。2009年，IEEE正式发布802.3av，产业链厂家也适时推出相应的光模块、芯片、设备等。本文将详细描述10G EPON标准发展过程及产业链情况。

2  10G EPON与EPON共存方式

IEEE标准组织在开始10G EPON项目研究之初，首先就考虑了充分保护运营商已经布放的ODN系统。其次，对已布放的EPON ONU也要兼容。再次，根据IEEE的传统，以太网速率以10倍方式倍增，所以10G EPON定义的数据数率为10Gbit/s。但由于10G速率的突发模式光模块成本昂贵，加上当前用户对上行带宽的需求不迫切，因此10G EPON定义了两种类型：下行10G/上行1G的非对称类型（Asymmetric）和下行10G/上行10G的对称类型（Symmetric）。其网络架构和类型如图1所示。

图1  10G EPON和EPON共存的网络配置

在共存基础上，10G EPON提供了良好的兼容升级方式：升级时，运营商只需要将OLT原EPON单板更换为10G EPON单板，便可将整个系统的光接口提升到10G速率。同时，对用户侧的升级可以根据用户的需求灵活选择，选择非对称ONU或对称ONU逐步完成整个网络的升级。

3  10G EPON物理层简介

对物理层，IEEE 802.3av工作组的目标是：

（1）提供点到多点的光纤接入技术。
　　（2）保证物理层的误码率不大于10-12。
　　（3）下行传输速率为10Gbit/s，上行传输的速率为10Gbit/s或1Gbit/s。
　　（4）以分支比为 1：16和1：32，传输距离为最小10km和20km来制定光的功率预算。
　　（5）尽可能重用现有的MAC和MPCP等协议，只改动物理层。

10G EPON详细的物理层参数参见表1。

表1  EPON与10G EPON的物理层规格对比

4  10G EPON协议层

10G EPON的协议层以及与ISO/IEC OSI参考模型之间的关系参见图2。

图2  10G EPON协议分层和OSI参考模型间的关系

10G EPON协议层中的OAM，多点MAC控制，MAC，RS子层只有少数部分修改，大部分都重用EPON的协议。但物理编码子层（PCS）有较大改动，具体参见图3。

图3  EPON到10G EPON协议层比较

EPON物理编码子层（PCS）选择8B/10B和RS（255，239）作为其物理层主要编码。但10G EPON选择的是64B/66B和RS（255，223）作为其物理层主要的编码。可以看出来，10G EPON所选择的编码和FEC在其编码效率和纠错强度有所提高。

与EPON类似，IEEE 802.3av对OAM简单定义了线路层管理维护功能，未涉及网络层的管理维护及加密，DBA等协议，使得各运营商能够根据自身网络情况来灵活定义。

5  10G EPON标准发布 产业链成熟

产业链方面，Neophotonics，Source Photonics，Hisense等光模块厂家也先后推出了10G EPON的光模块，其性能指标达到10G EPON标准所定义要求。PMC，Teknovus等MAC芯片厂商也先后推出了10G EPON的MAC芯片，并参加了中国运营商组织的互通测试。

作为10G EPON标准积极参与者，也是标准组织中惟一全程参与标准制定的中国公司，华为先后担任波长规化、功率预算和EPON共存等多个研究组组长，其间对标准贡献了大量文稿并被广泛采纳。2008和2009年，华为先后发布了10G EPON非对称和对称样机，并在2009年9月开通了全球首个非对称10G EPON试验局，被运营商给予高度评价。

综上所述， 10G EPON技术已经成熟，产业链也为积极规模部署做准备，不久的将来，亚洲宽带市场、尤其是中国FTTx市场将启动10G EPON的建设部署。

6  SiEPON大热：业务可互通的EPON/10G EPON国际标准

2009年底，在众多EPON运营商、设备厂家和芯片商的积极推动下，IEEE成立了p1904.1工作小组（即SiEPON小组，Service Interoperable EPON），以完善在国际范围的EPON/10G EPON的业务层互通，对由802.3制定的EPON/10G EPON的物理层/MAC层标准的制定进行必要补充，使EPON技术体系更加成熟完美。

SiEPON工作组甫一成立，便迅速展开工作，于2010年2，4，6和8月分别召开了4次会议，不仅敲定了主席团和编辑组成员，也逐步确定了本标准的主体框架、写作方式、主要内容和重要技术点。目前，该标准第一版草稿已在各参会单位的努力下完成写作，并有望在2011年底完成最终版草稿。在中国电信的主导和带领下，华为等中国厂家团结协作，共同推动中国电信的EPON企标最先成为本标准的标准解决方案之一，这也再次在国际标准工作中起到了积极的促进作用。