PON简史

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01.epon和gpon

故事从庞的起源开始。

20世纪80年代，随着计算机和多媒体技术的兴起，越来越多的人开始拥有计算机，也开始接触网络(局域网或互联网)。结果，数据通信服务开始兴起，对互联网接入的需求出现了。

在早期，运营商能够提供的互联网服务基本上是通过铜线，如电话线、双绞线(网络电缆)和同轴电缆。技术包括adsl(非对称数字用户线路)和isdn(综合业务数字网)。

adslmodem

这些方法要么速度慢，要么成本高，不能满足用户的需求。

因此，光纤作为一种新的通信媒介，开始进入人们的视野。

光纤

自1966年中国科学家高锟通过一篇论文奠定了光纤通信的理论基础以来，这项技术进入了一个快速发展的阶段。光纤制造工艺不断成熟，产业链日渐成型。

到20世纪80年代末，为了将光纤应用于宽带接入业务，一些厂商相继推出了自己的窄带无源光网络技术。当时，这项技术的速度非常低，不超过2mbps。此外，因为制造商在打他们自己的仗，他们从来没有形成一个统一的规范和标准。

1995年，包括bellsouth、bt和francetelecom在内的七家网络运营商联合发起了全业务接入网联盟(fsan)，希望提出一个统一的光接入网设备标准。

此后不久，在1997年，根据fsan的建议，itu-t(国际电信联盟电信标准分会)推出了一个apon技术系统，即g.983.1标准。

Apon是atmpon。Atm不是自动柜员机，它是异步传输模式的缩写。自动柜员机的本质是一种传输协议。老一辈的通讯记者一定很熟悉自动柜员机，它曾经是ip协议的竞争对手，曾经非常受欢迎。

2001年，fsan和itu-t对apon规范进行了升级和修订，并将其名称改为bpon(broadbandpon)。他们改名的原因是他们不想让apon被误解为只提供atm服务。

为了进一步提高无源光网络的速率标准，fsan在2002年开始了一项新的工作，将1gbps以上的无源光网络标准化。

2003年3月，根据fsan的建议，itu-t颁布了g.984标准，即gpon(千兆位能力无源光网络)。

虽然fsan和itu-t正在尽最大努力，但另一个标准化组织并没有闲着，已经开始修补pon技术。它也是著名的电气和电子工程师协会。

Ieee是以太网标准的制造者和支持者。

ieee在1998年发布千兆以太网标准后，考虑创建一个基于以太网的pon标准。

2000年，ieee成立了efm工作组，并正式开始了相关的标准化工作。efm工作组的全称非常有趣，它被称为ethernetforthefirstmile，属于制定以太网标准的ieee802.3组。

2004年4月，efm工作组成功推出了ieee802.3ah标准，即以太网无源光网络(epon)。

随着时间的推移，atm在与ip的竞争中逐渐失去了它的力量。由于成本和效率的原因，Apon(bpon)也被运营商放弃，并退出了历史舞台。因此，我不会介绍apon(bpon)，你也不需要知道太多。

我们专注于epon和gpon，它们已经成为当时行业的主流。

Epon和gpon是由不同的标准组织引入的不同技术系统。它们之间没有升级、进化或替代关系，可以视为平行发展。

epon和gpon的主要区别在于第二层(即数据链路层)。

Epon在第二层用以太网取代了atm。对于gpon，二层采用新定义的封装结构GEM (gpon Package Mode)，对以太网、tdm、atm等业务进行封装和映射。

让我们通过下表进行简单的比较:

总之，epon和gpon各有优缺点。简而言之，gpon具有更大的带宽、更多的用户和更高的效率，但是它的实现也更复杂，所以成本更高。

就国内市场份额而言，epon在当时的中国电信被广泛采用，而gpon则更受中国联通和中国移动的欢迎。

02.10g-epon和xgs-pon

Epon和gpon是1gbps级别的pon。请注意，1gb不是用户端的速率。Epon和gpon只能为用户提供100mbps的速率。

很明显，随着时代的发展，这个速度已经不能满足家庭和企业用户的需求。因此，pon开始发展到10gbps的水平。

2006年，ieee开始以10gbit/s的速率建立epon系统标准，即后来的ieee802.3av和10g-epon。

在该标准中，10gepon分为两种类型:一种是非对称模式，即下行速率为10gbps，上行速率为1 Gbps；；另一种是对称模式，即上行链路和下行链路速率均为10gbps。

itu-t的gpon端也在发展。

2008年，国际电联启动了对下一代gpon标准的研究。2010年，xg-pon标准诞生，即itu-tg.987系列。

一开始，xg-pon也有两种模式，一种是非对称模式xg-pon1，下行速率为10gbps，上行速率为2.5gbps；另一种是对称xg-pon2，上行和下行速率均为10gbps。

后来，大约在2013年，xg-pon2被提议取消，因为它很难实现对称方案。Xg-pon1被直接更名为Xg-pon。

然后，在2015年，对称方案被重新启动，并采用了一个新的名字，xgs-pon(s代表对称，对称)。

2017年，国际电联正式通过了国际标准g . 9807 XXX-pon

通过下面的图片，应该可以看得更清楚:

值得一提的是，还有一个由运营商收集的组合无源光网络。

Combo-pon通过三合一光模块集成了gpon光模块、10gpon光模块和wdm1r复用器。这样，无论用户连接到gponont还是10gponont，都可以正常工作，有利于升级过渡。

组合无源光网络方案(中兴官方网站图片)

2010年后，随着视频、游戏等互联网应用的快速发展，用户对网络带宽有着强烈的需求。这进一步刺激了10gpon产业链的成熟。

自2013年以来，国内运营商开展了10gpon的规模化采集和批量部署。近年来，随着“千兆宽带”的推广和普及，10千兆位的集合已经达到。

对于10gpon，国内运营商的升级策略存在一些差异。主要是中国电信。电信以前有大量的epon库存，所以不可避免的要升级换代为10gepon，但是新建的已经基本上改成了gpon。

从技术角度来看，10gpon的升级和更换其实非常方便，基本上可以在现有硬件架构的基础上直接升级。

在olt、odn和onu中，odn(光分配网)几乎是完全不变的，而且它是无源的，也就是说，它是一个管道，可以使用几十年。对于olt，原有的gpon/epon平台可以不变，只需要升级和更换大容量的接口板。用户onu更换相对简单，可以根据用户需求逐步淘汰和更换(更换宽带包时)。

综上所述，10gpon的升级并不太困难，但是用户体验明显改善，这可以让用户付出更多。是不是很美？这也是运营商目前大力推广的原因之一。

03.pon的未来

对于标准组织来说，10gpon并不是pon技术的终结，25g/50g/100gpon已经被提上日程。

先看看fsan和itu-t。

xg-pon标准制定后，fsan开始了ng-pon2的标准研究(ng-pon1是以前的10gpon，包括10g pon和10g pon)。ng-pon2的关键要求是40g下行和40g/10g上行，实现20公里的传输距离和1:64的分裂。

当时，ng-pon2的主流替代技术包括高速tdma-pon、twdmpon、ofdm-pon和wdm-pon。经过分析比较，2012年4月，fsan决定采用twdmpon技术作为ng-pon2的实施方案，并开始制定g.989.x系列标准，最终于2015年完成。

Twdmpon采用4/8波长叠加模式，单波长10gtdm。

Ng-pon2系统架构

让我们看看ieee。

2013年，ieee开始了对ng-epon的研究，并成立了ieeeiccom来分析ng-epon的市场需求和技术方案。2015年3月，ieee发布了一份关于ng-epon技术的白皮书。2015年7月，100g-epon标准开始开发，命名为ieee802.3ca，根据最新信息，将于2020年8月发布。

100g-epon系统架构

也画一幅画让大家明白:

在10gtdm的基础上，itu-t专家也在考虑进一步提高单波容量，主要集中在25g、50g和100g。

其中，25g和10g的差别太小，而100g太难了。因此，50g通常被认为是合适的进化方向。

2018年2月，国内光接入网行业成功推动了50gtdm-pon标准的建立，标志着itu-t在下一代pon标准研究领域迈出了关键一步，进一步明确了pon(至少在中国)未来的技术演进路线。

然而，ieee还没有接受单波50gpon的项目。他们在选择下一代无源光网络技术路线上与itu-t有很大的不同，他们无法在短时间内达成共识。

综上所述，10gpon可以为每个用户提供100m~1g的带宽，而25g/50g/100gpon可以为用户提供1g~10gbps的带宽。宽带接入平台的大规模部署通常需要7-8年时间。从2016年到2018年，我们进入了10gpon的大规模部署期。

也就是说，预计到2025年，我们将迎来5gbps和10gbps光纤接入宽带的规模化部署。

04.pon学校的整合

除了研究下一代无源光网络技术，业界也在密切关注一个非常重要的问题，即itu-t和ieee的融合。

自epon和gpon诞生以来，这两个派别已经长期共存，这实际上对行业非常不利。

一方面，它给运营商和设备的技术决策带来困难(选择题很难做)，另一方面，它也增加了产业链的成本(产业链企业需要投资两条生产线)。

对于中国庞大的光接入网市场来说，pon技术派别的分化具有更大的影响和更多的资源浪费。因此，中国的运营商和产业链对pon融合有着强烈的愿望，并做了大量的工作来促进它。

在国内外产业的积极推动下，itu-t和ieee也有了一些积极的“求爱”，包括发表联合声明、组建工作组、建立联络信机制等。然而，目前要真正实现最终的整合还需要很长时间。