目前，傳統(tǒng)的銅線接入網(wǎng)絡(luò)正在向基于光纖的PON接入網(wǎng)絡(luò)演進，這一演進正在全球范圍如火如荼地進行；然而，光纖部署無一例外地涉及到大量的投資，同時對運營商的未來競爭力而言是個長期的“賭注”；因此，光纖接入系統(tǒng)的前后兼容性顯得尤為重要。業(yè)界普遍認為，當前部署的光纖基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)一定要面向未來、融合未來幾代的光纖技術(shù)，這一點至關(guān)重要。這也表明，包含傳統(tǒng)單模光纖和無源光分離器在內(nèi)的PON系統(tǒng)將成為我們未來長期的工作內(nèi)容。
現(xiàn)行的GPON和EPON系統(tǒng)使用同一個波長方案，即上行1310nm、下行1490nm、視頻疊加1555nm。在最近發(fā)布的NG-PON1系統(tǒng)（包括10G GPON和10G EPON，以下簡稱10G PON）標準中，上、下行波長分別選用1270nm和1577nm波長，究其原因，這兩個波長能夠輕松地實現(xiàn)WDM共存方案；在此方案中，無源光分離器能夠復用現(xiàn)有和新建系統(tǒng)，ONU的閉塞濾波器能夠有效的防止干擾；與此同時，也考慮了一些非線性光效應（主要是拉曼串擾），對于NG-PON系統(tǒng)而言，這些光效應影響是可控的。
10G PON系統(tǒng)已經(jīng)具備了試用條件，我們也看到了10G PON系統(tǒng)越來越高水平的技術(shù)嘗試。然而，需求疲軟、投資過高、容量有限等因素限制了當前階段10G PON技術(shù)規(guī)模化應用，大部份運營商希望盡可能減少設(shè)備更新?lián)Q代，因此對10G PON技術(shù)在現(xiàn)有PON網(wǎng)絡(luò)投資保護方面給與關(guān)注，但對10G PON規(guī)模部署缺乏熱情。同時，伴隨技術(shù)發(fā)展，NG-PON2標準化工作也已開始，技術(shù)的選擇方向是當前標準探討的第一步，與現(xiàn)有PON網(wǎng)絡(luò)的共存，仍是最為重要的需求。
10G PON技術(shù), 是否生不逢時?
作為一種帶寬傳輸系統(tǒng)，PON的部署與應用受帶寬需求的驅(qū)動。從目前以及未來的家庭用戶帶寬使用趨勢來看，現(xiàn)有的PON系統(tǒng)（GPON及EPON）還將有較大的發(fā)展空間。當前寬帶用戶的平均帶寬使用大都低于2Mbps，假設(shè)用戶媒體流帶寬需求倍增達到100M（這也是目前的發(fā)展趨勢），在FTTH應用場景下，現(xiàn)有PON系統(tǒng)在未來10年內(nèi)仍然能夠滿足用戶需求。
當然，在新技術(shù)的增量成本不高的前提下，新網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中一般傾向于部署最新的技術(shù)，即使該技術(shù)不會馬上投入使用。然而，相比GPON/EPON， 10G PON的設(shè)備成本在相當長的時間內(nèi)仍會居高不下。根據(jù)目前最為激進的降價預測，即使通過批量生產(chǎn)的刺激，10G PON的光模塊器件成本也只能降到當前GPON/EPON光模塊成本的2～3倍。在寬帶市場競爭日趨激勵的情況下，這種過度投資技術(shù)的方式很難得到運營商的認可。有鑒于此，全球最大的FTTH EPON運營商日本電信電話株式會社（NTT）決定不在他們的網(wǎng)絡(luò)部署10G EPON。在FTTH應用前景暗淡的情況下，10G PON的最后一塊用武之地或許是大型商用、移動回傳網(wǎng)、以及大型多用戶居住單元（MDU）。這種情況下，過高的光模塊成本可被更多用戶攤銷，同時，高價值的應用場景也能夠更好的消化建網(wǎng)成本。然而，這種應用方式會大大影響10G PON光模塊的用量——前面的價格趨勢是基于FTTH海量發(fā)貨來做的預測，要求10G PON光模塊的發(fā)貨達到GPON/EPON的水平——如果10G PON主要用于MDU建網(wǎng)，其光模塊用量將減少至少10倍以上，這樣，10G PON的光模塊成本將會更高（至少是當前GPON/EPON光模塊成本的5倍以上）。
使用10G PON來建設(shè)FTTB還存在其他問題：表面上，采用10G PON可以提升FTTB網(wǎng)絡(luò)的帶寬能力，然而，考慮到實裝率及實際的網(wǎng)絡(luò)流量并發(fā)模型，基于當前PON技術(shù)建設(shè)的FTTB網(wǎng)絡(luò)可以很好地支持到20Mbps/用戶的帶寬能力，如果要進一步提升用戶帶寬，單純升級上行口至10G PON并不能解決全部的問題――主流MDU用戶側(cè)接口為ADSL2+，在實際部署中，20Mbps已經(jīng)到達其技術(shù)能力的極限，若要進一步提升速率，還需將ADSL2+升級為VDSL2（用戶終端也需要更換），同時，可能需要進一步縮短銅線的長度，已部署的ODN也因而需要調(diào)整。相比之下，在這種高帶寬需求的場景中，從帶寬能力及建設(shè)成本來看，直接建設(shè)GPON FTTH會比這種10G PON MDU建設(shè)模式更有優(yōu)勢。總之，10G PON的前景仍不明朗，由于成本較高，目前似乎沒有強大的驅(qū)動促使其進一步發(fā)展。該技術(shù)在一些縫隙市場得到應用，然而其部署規(guī)模尚不足以大大消減部署成本。在這種情況下，直接部署GPON、跨越10G PON、等待下一代設(shè)備（40G或100G PON）的到來，可能成為一部分運營商的選擇。相比10G PON, 40G或100G PON網(wǎng)絡(luò)有更遠的傳送距離、更高分光比、及更高的帶寬靈活性。當前的GPON和EPON部署項目可以繼續(xù)進行，因為新的網(wǎng)絡(luò)將支持與已 有GPON和EPON網(wǎng)絡(luò)的共存。
NG-PON2標準化，共存是王道
10G PON支持后向兼容，帶寬達10G, 這一點從一開始就很明確。相比10G PON，NG-PON2系統(tǒng)技術(shù)選擇性更大、更復雜，我們可以看到有三種選擇方案，很可能發(fā)展成三條完全不同的技術(shù)線路。
第一種方案是具有后向兼容能力的TDMA PON堆疊方案，這種方案發(fā)展的初衷是解決“NG-PON2網(wǎng)絡(luò)如何兼容目前已經(jīng)廣泛部署的PON及可能部署的10G PON網(wǎng)絡(luò)”;
第二種方案是具有很大挑戰(zhàn)性的高性能PON方案，也就是說“如果基礎(chǔ)技術(shù)的難題能夠被解決，NG-PON2的技術(shù)路線可能會是什么 ？”
第三種方案是ODN重組方案。也就是回答“如果我們改變了現(xiàn)有的ODN結(jié)構(gòu)，會有什么樣的結(jié)果？”
這些問題的答案仁者見仁、智者見智，而每一個答案都可能會有自己的一席之地。
華為尤為感興趣的是第一套方案，即采用波分復用的方式堆疊多套TDMA PON系統(tǒng)。我們相信，大多數(shù)運營商也比較青睞此方案，因為相比于沒有兼容能力的大規(guī)模升級，這套方案憑借其強大的后向兼容能力能夠大幅度地節(jié)約成本。即使是沒有任何前期部署的運營商，也會傾向于此套方案，因為他們可以借鑒已經(jīng)部署GPON/EPON網(wǎng)絡(luò)運營商的成功經(jīng)驗，并分享產(chǎn)業(yè)鏈成熟后的規(guī)模效益。從容量角度看，TDMA PON堆疊有可以提供40G到100G的聚合帶寬來服務(wù)64到128個用戶，即每個用戶能獲取夢寐以求的接近1G的高帶寬。此外，這個帶寬帶來局域網(wǎng)般的體驗，而且進一步下移了統(tǒng)計增益。相對于目前熱議的純WDM-PON，其帶寬優(yōu)勢顯而易見。
TDMA PON堆疊方案能夠?qū)崿F(xiàn)與現(xiàn)有系統(tǒng)共存嗎？針對先行采用10G技術(shù)的運營商，它能夠及時到位嗎？答案是肯定的。關(guān)于共存，目前已有兩套可行方案：如果需要支持視頻疊加業(yè)務(wù)，可以通過優(yōu)化XG-PON波段來實現(xiàn)更加精細化的波長顆粒、支撐更多通道，這需要將千兆比特PON系統(tǒng)直接升級到PON堆疊系統(tǒng)，這種大跨度的升級是可能的；如果不需要支持視頻疊加業(yè)務(wù)，可以利用C波段提供所需的多種通道。理論上，在部署PON堆疊系統(tǒng)前可以事先部署XG-PON，但是鑒于C波段能夠提供更優(yōu)越的性能，孰好孰壞不言而喻。
PON堆疊系統(tǒng)能夠及時到位嗎？這取決于堆疊系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，即可調(diào)接收機和可調(diào)發(fā)射機技術(shù)。目前來看，可調(diào)接收機技術(shù)不是問題，因為這個技術(shù)很常用，僅需要實現(xiàn)商用即可。所以，未來2-3年內(nèi)，我們相信可調(diào)接收機能夠?qū)崿F(xiàn)商用。不得不承認，可調(diào)發(fā)射機是個難題，需要花些時間。鑒于此可以看出，堆疊系統(tǒng)需要實現(xiàn)三步走并且每一步都需要后向兼容。
第一步：堆疊準備
在此階段，ONU擁有固定的下行接收機和傳統(tǒng)發(fā)射機。目前這一步可以馬上實現(xiàn)，因為不需要任何其他未經(jīng)驗證的技術(shù)。但是需要為未來的的堆疊系統(tǒng)開放頻譜資源，同時OLT也需要擁有必要的波長陣列來面向未來的堆疊系統(tǒng)。
第二步：局部堆疊
在局部PON堆疊系統(tǒng)中，新型ONU配有可調(diào)接收機，能夠增強下行性能。此外，第一步中部署的OLT能夠在不干擾先前部署的ONU的情況下激活新的波長。現(xiàn)有的ONU能夠繼續(xù)利用其固有波長工作，并且能夠通過TDMA和WDMA技術(shù)組合共享上行頻譜資源。
第三步：100%堆疊
在100% PON堆疊系統(tǒng)中，新部署的ONU同時配有可調(diào)接收機和發(fā)射機，因而能夠100%獲取對稱帶寬資源。當然，先前部署的ONU依然可用，沒有必要對其強行升級，除非客戶需要更多的帶寬。這種業(yè)務(wù)驅(qū)動升級的模式，能夠保護客戶投資、實現(xiàn)收入增長。
總結(jié)：
總而言之，當前的GPON/EPON網(wǎng)絡(luò)基本可以滿足10年內(nèi)的帶寬和業(yè)務(wù)發(fā)展需求。從考慮投資保護的角度出發(fā)，PON網(wǎng)絡(luò)的演進有多種可能性，不論是GPON/EPON演進到10G-PON，再到NG-PON2，還是直接跨越10G-PON進入NG-PON2，對現(xiàn)有PON網(wǎng)絡(luò)的共存是未來演進的關(guān)鍵。目前，產(chǎn)業(yè)鏈各界已經(jīng)開始著手NG-PON2技術(shù)的研究，2011年將圍繞NG-PON2的發(fā)展進行標準化工作。
作者簡介：
Frank Effenberger博士從1995年加盟Bellcore（現(xiàn)在的Telcordia）公司開始，參與各類接入網(wǎng)技術(shù)研究，見證了FSAN的成立及PON技術(shù)的發(fā)展。2000年，他加入摩托羅拉，負責PON網(wǎng)絡(luò)團隊，專著于PON技術(shù)的研發(fā)和標準化工作。2006年，他加盟華為美國研究所，成為華為PON技術(shù)首席專家。
Frank在標準組織中一直承擔重要工作，是ITU PON標準組織的團隊領(lǐng)導者和主要標準貢獻者。2008年，他成為ITU-T Q2/15的主席，負責光纖接入系統(tǒng)標準化工作。他和他的團隊主要負責面向下一代的光接入技術(shù)，包括802.3av 10G EPON和ITU XG-PON (即10G GPON)。目前，他研究的主要方向是超越10G PON的下一代光接入技術(shù)，實現(xiàn)光接入更高帶寬、更廣覆蓋及更長距的傳送。