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TDMA PON技术演进历史

 通信百科 2023-10-23 发布于陕西

TDMA PON技术在接入网的应用已有相当长时间了,早在互联网激发的带宽需求之前就已经开始了。

下面我们来捋一捋TDMA PON的历史发展及应用情况。首先给出一张TDMA PON技术发展历史的演进图。

1.  APON&BPON

1995年,由全球七大网络运营商成立全业务接入网(Full Service Access Network,FSAN)组织,目标是统一规范宽带接入网。FSAN成员对2层协议为ATM的APON(ATM PON)接入网进行了规范。由于FSAN不是标准化组织,1997年FSAN向ITU-T提出建议,由ITU-T批准并发布了APON的标准,即G.983.1。APON技术所能提供的上下行速率为155Mbps。

2001年,FSAN和ITU-T对APON规范进行了升级修订,并改名为BPON(Broadband PON,宽带无源光网络),所能提供的下行速率为622Mbps,上行还是155Mbps。名字的变更是真实的反映出了BPON对以太网接入、视频传送、虚拟专线/专线等宽带业务的支持。

由于APON&BPON的实施成本较高、效率低等缺点,并没有得到广泛的应用,只在北美、日本少数国家有部署。

2. GPON&EPON

GPON(Gigabit-capable PON,千兆比特无源光网络)是ITU-T组织在2003年推出的,标准为G.984系列标准。采用GFP封装,上下行速率分别为2.5Gbps和1.25Gbps(现网常用)。

EPON(Ethernet PON,基于Ethernet以太网的PON)是IEEE组织在2004年推出的,标准为IEEE 802.3ah。采用以太网封装,上下行速率均为1.25Gbps。

GPON和EPON的提出时间相隔并不大,几乎是在同一时期提出的,而且,我们可以看到ITU-T完全放弃了ATM的封装,而采用GFP封装。这是为何呢?这就跟当时的历史背景有关系,那就是以以太网为基础的互联网的高速发展。

1995年FSAN刚成立时,认为ATM会成为是局域网、城域网及广域网的主流技术。然而,之后产生的以太网却超过了ATM,成为世界范围内广泛接受的标准,其经济规模令人惊愕。在95%的企业局域网和用户网使用以太网的情况下,很显然,APON&BPON不是互联以太网的最好选择。

历史为何选择以太网?

根本原因还是在于:ATM承载较长IP包的信头开销过大,封装效率低。在ATM网络,基于IP数据包的用户数据被拆成多个信元,ATM封装开销与净荷长度相关,而且比以太网封装开销高许多。对于同样的IP包,以太网帧封装开销7.42%,明显低于ATM封装的13.22%开销。

进而导致ATM技术成本高,制造商在减少,制造规模相对较低。ATM交换机和网络卡比以太网交换机和网络卡贵许多,而以太网更像是IP接入网的合乎逻辑的选择。所以,以太网成为下一代用户接入网的选择并不令人惊奇。

GPON和EPON这两个技术同属于1G PON时代的接入网技术,在现网中都得到了广泛的应用,但GPON的应用明显更加广泛一些(GPON的各项性能指标要优于EPON)。

从国内来看,中国电信早期主要部署EPON,中国联通和中国移动主要部署GPON;从全球来看,整体上选择GPON的居多,使用GPON的运营商占70%,多是欧美国家,使用EPON的国家是亚洲国家,具体包括中、日、韩。

3. 10G EPON&10G GPON

随着用户侧业务种类的不断丰富,带宽需求越来越大,EPON和GPON已经不能满足用户需求,所以IEEE和ITU-T两大组织都提出了新一代的10G PON技术,分别是10G EPON和10G GPON。

10G EPON是EPON的下一代演进技术,是IEEE在2006年推出的,标准为IEEE 802.3av。10G EPON具体分为两类:
  • 非对称的,即下行速率为10 Gbps,上行速率为1.25 Gbps;

  • 对称性的,即上下行速率均为10 Gbps。

10G GPON是GPON的下一代演进技术,是有ITU-T组织提出的,具体也分为两类:
  • XG-PON,是ITU-T在2008年推出的,标准为ITU-T G.987,是非对称型的10G PON技术,即下行下行速率为10 Gbps,上行速率为2.5 Gbps;

  • XGS-PON,是是ITU-T在2017年推出的,标准为ITU-T G.9807,是对称型的10G PON技术,即上下行速率均为10 Gbps。

10G EPON和10G GPON同属于10G PON技术,在现网应用中,由于早期中国电信有用EPON,故后面升级了部分设备到10G EPON,但目前三大运营商都普遍选择了10G GPON。

10G PON技术也是目前唯一具备商用条件的千兆接入技术,现网正在大规模部署中。我们的TDMA PON还在随着用户带宽的需求不断向前演进,后10G PON技术演进路线暂定为50G PON。而50G PON正在标准制定阶段,预计商用时间是2023年以后。

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