10G EPON和10G GPON标准技术和发展态势

张德智中兴通讯

提 纲

10G TDM-PON 标准发展动态

10G EPON 标准技术、互通及产业链发展

10G GPON 标准技术、互通及产业链发展

10G xPON 升级模式以及展望

10G PON和其他相关技术

（一）PON标准技术研究涉及的标准组织

PON标准化组织总览

PON 业务架构WT200 EPON for TR101TR156 GPON for TR101WT247/WT255

EPON技术要求EPON互通性GPON互通性10G EPON体系架构10G EPON光模块

802.3ah 1G EPON 国际标准802.3av 10G EPON 国际标准P1904.1 SIEPON10G EPON互操作研究

G.984.x GPON 国际标准G.987.x 10G GPON标准

点到多点光以太网 XG PON1进行中 网络架构、业务需求及管理

IEEE

基于国内需求研究标准

ITU-T/FSAN BBF CCSA

CCSA

CCSA：中国通信标准化协会 China Communications Standards Association

国内企、事业单位联合组织，开展通信标准研究工作，支撑我国的通信产业CCSA中和接入相关的研究主要是由TC6的WG2和WG3/4组成。分别研究接入网以及光纤光缆和光器件。

接入领域相关成果和研究动态DSL宽带接入系列国内行标EPON系列国内行标各种接入技术相关的业务管理、测试技术要求等规范，以及相关前沿技术的研究报告目前正在积极进行10G EPON的行标研究和技术规范制定，以及节能，IPv6等新技术的接入网技术要求研究等等

IEEE 802.3ah & 802.3avIEEE：美国电气和电子工程师协会

国际性电子技术与信息科学工程师的协会世界上最大的专业技术组织之一，约有近40万会员

接入领域相关成果和研究动态802.3ah 1G EPON2004年IEEE 802.3ah标准制订完成，2005年已经与以太网的基础标准IEEE802.3标准合并为一个标准，至今不再变化IEEE 802.3av 10G EPON继承1G EPON大部分技术特征的前提下，研究10GEPON物理层和部分数据链路层的功能。10GE-PON技术，是对 IEEE 802.3ahEPON技术的扩展。其不改动现有EPON的MAC层控制协议，仅重新定义PHY物理层规范，将上下行传输速率提升到(10G/DS 1G/US 或10G/DS/US )。IEEE 802.3az 节能减排研究IEEE 1904.1 SIEPON 业务互通性研究，国内创新成果的国际化

FSANFSANFull Service Access Network

当前业界研究光接入技术（B-PON,E-PON,G-PON）的最具影响力的组织， 由BT/Bellsouth等七大运营商创建发起，重点研究下一代光接入网技术。

该组织成立的初衷是在xPON的互通、实施等方面，通过主流运营商和制造商形成的一致观点和目标并输出给ITU等标准组织。

该组织对制造商的加入是有选择的，根据FSAN组织的明确规定：设备厂家若要加入FSAN组织，必须要两个个运营商成员的推荐

ITU-T SG15ITU

国际电联是主管信息通信技术事务的联合国机构。总部设于瑞士日内瓦，其成员包括191个成员国和700多个部门成员及部门准成员。接入主要是其中SG15 Q2在进行研究

FSAN的研究输出作为 ITU-T SG15 Q2的输入,故两者的研究实质上是一致的

接入领域相关成果和研究动态G.984.x 系列研究GPON相关技术；G.SUP研究光层检测技术 包括OTDR等手段；G.987.系列刚刚Consent，现阶段覆盖XG-PON1系统，后续研究未定

BBF

论坛从原来关注DSL接入内容扩展为宽带接入的所有领域，重点研究宽带接入接入网体系架构、设备功能要求、网络管理和互联互通测试等方面。

BBF致力于在全球市场上推广DSL和PON宽带解决方案，使世界上现有的铜线电话终端用户从中受益。该组织积极提供有效、实用的成果，推进ADSL、SHDSL、VDSL、PON等技术在全球的标准化，快速跟进DSL&PON宽带在结构、流量、设备互通及全球应用方面的发展趋势。

接入领域相关成果和研究动态TR101：接入网架构TR069：接入网终端远程管理TR156, WT200, TR167, WT247,WT255 ……

（二）PON标准技术研究成果以及未来发展方向

10G EPON标准--IEEE 802.3av发展历程

2006年03月 P802.3av成立（目标确定）2009年04月 D3.2 终稿＋启动投票2009年09月 标准发布

10G EPON

IEEE P802.3av Task Force:

Task Force Chair:

.................... Glen Kramer, teknovus

Task Force Chief

Editor: .......... Duane

Remein, AL

Task Force Assistant

Editor: .... Marek

Hajduczenia, ZTE

9月11日IEEE 802.3av 10GEPON标准正式发布！首批40多家运营商与制造商声明支持,

10G EPON在下一代PON发展方面获得先机

10G EPON是以太网生态系统中有机组成部分

作为以太网生态链不断演进的自然结果，10GEPON顺应了整个以太网发展的趋势 ，和以太网其他成员共同构筑出一个无缝、强大、高效的网络。

技术体系完备性

EPON主要规范运营商公共需求,融入以太网标准体系保障完备性

相关标准研究 - IEEE SIEPON

Project Name: P1904.1 EPON Service Interoperability (www.siepon.org) Launch Time: 09‐Dec‐2009Chairmen: Glen Kramer (Broadcom)Support Companies：Broadcom、Fiberhome、ZTE、NTT、CTC etcRoadmap：2 years study, release to be expected at 2012.06Target: Establish system level specification based on IEEE 802.3ah 和 802.3av and achieve “Plug in and Play” among multi‐vendors

国内创新研究成果的国际标准推进

BBF WT-200

标准历程• WT-200 2009年由中兴、Teknovus和中国电信共同发起• 2009年12月PD-200 正式转为WT，成为将正式发布的标准草案

研究范围• WT-200是基于TR-101的EPON体系架构标准• 主要目的是定义EPON和10G-EPON系统级的运营商业务需求• 同时提供业务级的互通规范

中兴在WT-200中的角色：• 中兴为标准发起者之一• 提交大量文稿并参与协调工作。• 参加每次国际会以前，编辑者公司（电信、TK和中兴）都共同

制定策略，起草文稿。

√ Architecture and Services √ EPON Access Architecture√ Multiple-Customer ONUS √ OAM (802.1ag, EFM)√ Network Management

CCSA 10G-EPON相关标准进展

Purpose Scope

接入网技术要求 EPON系统互通性

接入网技术要求10Gbit/s以太网无源光网络（ EPON）

接入网设备节能技术要求和测试方法EPON系统

2009年11月，CCSA立项2010年的EPON标准项目，涉及到10G-EPON的技术要求、互通性、光模块和节能各个方面。

EPON节能（传输所、中兴牵头）

技术要求（传输所，电信牵头）

互通性（中国电信牵头）

10G-EPON OLT/ONU的单纤双向光组件

光模块（飞通牵头）

• GPON = Gigabit PON• Evolution in FSAN

Committee for Voice and Data in their native format

• Efficiency (for voice and data services) approx. 95%

• 2.5 Gb/s in DS / 1.25 Gb/s in US

• Challenging technical specifications for physical layer

• Mass commercial deployments only starting in 2008

A/BPONITU-T G.983

• A/BPON = ATM-PON• Early APON products

installed in limited quantities

• Supports Voice and Data (inefficient)

• 622 Mb/s in DS 155 Mb/s in US at ~70% efficiency

• BPON deployed in Japan, Europe and US (still under deployment in Verizon)

10G-EPONIEEE 802.3av

• Next Generation GPON• NG-PON1 = higher capacity GPON

system• XG-PON1: ~10G DS, ~2.5G US• XG-PON2: ~10G DS, ~10G US• New Options? 5G? WDM-

Stack?• NG-PON1 is backward compatible

with GPON• XG-PON1 targets 2010 standard

and 2011 field deployments• NG-PON2 targets 2012+ standard

and field deployments• XG-PON2 is delayed (May be

cancelled)

Evolution of ITU-T TDM-PON technology

GPONITU-T G.984

NG-PON1ITU-T G.987

NG-PON2ITU-T G.xxx

[1] 4月底，XG-PON白皮书发布[2] ITU G.987系列标准立项[3] 初步确定G.987编辑者，开始G.987各个部分的研究工作[4] 递交G.987各部分的框架给ITU Q2/SG15SG15, 官方确认规范制定的编辑者[5] G.987.1/2 递交，对于G.987.2物理层规范的修订增补工作已经开始[6] G.987.3和G.988 2010年6月Consent；通过修订的G.987和G.987.2Am2[7] G.987系列和G.988标准的后续进一步完善和修订[8] XG-PON2的技术路线目前不明确，标准化工作尚无路标，对现有标准有一定影响

XG-PON白皮书

XG-PON1标准化

2009 2010

[1] 白皮书发布

01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11

[3] [4] [5] [6]

2010H1

ITU-T NG-PON 标准化工作进程

? years

XG-PON2标准化 ？[8]

XG-PON标准立项[2]

[7]

XG-PON1标准 2010年六月Consent

•应用场景•业务承载•升级模式

需求规范

•功率预算•光接口参数•抖动时延

物理层规范•子层定义•注册激活•时间传递

传送层规范

• 协议描述

• PON段配置

• 业务配置

终端管理

EPON

NG-PON1多波长堆叠

10G GPON 上行：2.5G，10G？下行：10G

NG-PON2？

技术方向多样，头脑风暴中不考虑兼容现有ODN

共存

共存全新体制

时间2004 2009年 2015年

GPON

10G时代 后10G时代?

功率分配型PON 非功率分配型PON 或综合性网络

基于WDM的点到多点以太网是重要方向对称/非对称

ODN兼容

10G EPON

1G时代

2011年

下一代PON标准演进

提 纲

10G TDM-PON 标准发展动态

10G EPON 标准技术、互通及产业链发展

10G GPON 标准技术、互通及产业链发展

10G xPON 升级模式以及展望

10G PON和其他相关技术

（一）10G EPON标准技术介绍

10G EPON (IEEE P802.3av) 标准讨论之初的考虑

10GEPON标准技术支持EPON、非对称10GEPON、对称10GEPON ONU灵活兼容的接入，运营商和客户可按需选择，以便在网络与带宽规划时灵活操作

提供多种选择的上联PON速率，依据客户自身以及该客户的业务需求，各取所需：对称型业务的用户选择对称型终端；无需对称业务的客户则选择非对称的终端；考虑兼容低速用户，选择1G EPON的终端；符合建网成本最优的应用模式；

标准系统设计需要考虑业界实现，10GEPON的所有OLT与ONU的ASIC芯片均支持对称与非对称模式，差别在于因速率不同选择不同的光模块（可插拔，便于各取所需，且灵活更换）

10G EPON (IEEE P802.3av)研究目标

提供点到多点的光纤接入技术

尽可能重用现有MAC、MPCP等协议，尽量只改动物理层

物理层：定义对称10G/10G和非对称10G/1G两种速率模式物理层接口传送质量 PHY BER ≤10e-12

定义了3种光功率预算等级

适应性修改部分MAC层

IEEE P802.3av的目标是兼容现有1G -EPON标准的扩展

10G EPON波长分配与兼容共存机制

Narrow1310 nm

laser

10G upstream1270 ± 10 nm

1G upstream1310 ± 50 nm

1G downstream1490 ± 10 nm

RF video

10G downstream1577 -2/+3 nm

Wavelength,nm

波长分配：下行：1575~1580nm波段上行：1260~1280nm波段

保证10G EPON 和 RF兼容

下行10G EPON和1G EPON采用不同波长上行采用TDMA机制

OLT支持双速率突发接收机统一带宽调度（DBA）

10G EPON光功率预算定义

延续IEEE的一贯理念，标准PMD主要定义了最低应用要求。运营商/设备商/器件商可根据需要进行扩展标准定义的链路预算与现在部署的1G EPON网络相匹配重用ODN最大分光比关键在于光模块能力，目前实验室已达到1:256

10G EPON光功率预算

共存关键器件：突发双速率突发接收机

10G EPON其他关键特性

10GEPON将FEC作为标准的必选项终选择技术成熟、无专利的

RS(255,223)编码可以提供额外增益5dB左右

10G EPON采用64B/66B 线路编码方案，和10G 802.3ae 10G以太网技术保持同步，线路编码效率同以太网编码效率为97%，相比1G EPON的编码8B/10B（80%）明显提升

线路编码

FEC

MPCPMPCP（多点控制协议）适应性改进支持多速率ONU网内共存

每兆带宽能效比优良，比E/GPON技术提高了30%以上节能减排，有效降低运营成本绿色节能

10G EPON系统和技术特点

和EPON共用ODN网络，和EPON兼容组网，可按需平滑演进和EPON管理完全一致

兼容共存

大分光比 支持1：256分光比，满足FTTB向FTTH的平滑演进需求

高带宽 带宽提升10倍两种速率模式选项

网络扁平 可支持超长距离应用大局点少局所，满足OLT向汇聚型发展的要求

（二）10G EPON互通进展

国内EPON/10GEPON测试情况

EPON单系统测试 EPON互通测试

中国联通 完成2轮单系统测试 完成2轮互通测试

中国电信 完成4轮单系统测试 完成2轮互通测试

中国移动 完成1轮单系统测试 无

中国广电 完成技术选型类测试 无

10G EPON单系统测试 10G EPON互通测试

中国联通 完成1轮10G EPON测试 无

中国电信 无 已经完成3轮芯片级互通测试

中国移动 完成1轮10G EPON测试 无

10G EPON IOP测试的基本结论

2010

完成芯片的完善互通测试，ASIC已投片

互通结果协助运营商企标和行标研究

加速开展全系统级的IOP测试

2009

MPCP, OAM, 共存和性能方面的互操作性良好

FEC 和 MPCP方面的小问题8月已全部解决

2010年 互通测试

2010年3月－4月，数家芯片厂商进行了又一轮10G-EPON IOP测试；重点测试加密、光接口、DBA、MPCP等。测试结果良好。在4月的上海SIEPON会议上，参会专家参观了测试实验室，给予很高评价

Test Function Test Cases

Encryption/Decryption function

Domestic Encryption Mechanism (Per CTC’s technical draft)

Performance of 10/10G-EPON Optical interface

Optical interface test (PON-C)

Optical interface test (PON-R)

MPCP function MPCP discovery, ONU registration and ranging process

Heterogeneous (co-existent) discovery

DBA function ONU transmission of REPORT

OLT reception & parsing of REPORT

DBA performance test

10G EPON已实现芯片级良好互通

测试实践表明：10GEPON的芯片已实现良好互通，芯片厂商全面进入ASIC投片，为大规模建设铺平了道路

2009 M7 ：非对称10GEPON互通2009 M11：对称10GEPON互通2010 M3 ：对称、加密、性能、全互联

设备商/器件商 2010.3.3~26，测试项目：• 10G 通道加/解密功能测试 √• 10G和1G 混合模式下加/解密功能测

试 √• 启用加密功能后系统吞吐性能测试 √• 10GEPON对称光模块性能测试 √• MPCP混合发现注册功能测试 √• DBA功能测试 √

•PMC、Broadcom、Opulan三方全互通 √•启用加密与FEC条件下：性能下行10G＋1G，达到9.69G，上行8.5G，逼近理论值上限

2010年4月16日SIEPON会议期间互通现场

（三）10G EPON产业链状况

产品发布 1.5年正式商用 1年光器件 2年

芯片技术1.5年ASIC 2010.07

标准草案1.7年标准发布0.7年

2010年10G EPON将全面满足规模商用

设备提供商全面投入产品发布产品商用

运营商现网试验及互通测试推进建设

标准路线清晰正式发布

• PMC、Broadcom(Teknovus)、Opulan、Cortina 、华为海思• Marvell、Freescale

芯片

• Hisense、 SourcePhotonics 、WTD、 Neophotonics 、Superxon

• NEC、 Zenko、 Innolight 等光器件

• ZTE、Huawei、A-L、烽火、NEC、Alloptics、Fujitsu• ZyXEL、明泰 、UT等

设备商

器件提供商良好收益信心充足迅速响应

互通测试 3轮

项 目 FPGA进展 ASIC计划

Vendor A 2008年发布非对称方案2009年Q2发布对称方案

2010Q4，ONU ASIC2010Q3，OLT ASIC

Vendor B 2008年发布非对称方案2009年Q1发布对称方案 2010Q4，OLT/ONU ASIC

Vendor C 2008年Q4发布非对称方案2009年Q3发布对称方案

2010Q3，ONU ASIC2010Q4，OLT ASIC

Vendor D 2009年8月发布非对称方案2009年11月发布对称方案

2011Q4 ONU ASIC2010Q3 OLT ASIC

Vendor E 2011Q41 ONU ASIC

Vendor F 已启动

10GEPON产业链进展----MAC芯片

10GEPON的芯片计划是明确的，器件商投片前已经完成了异厂家的芯片互通测试，满足规模商用的产业链有完善的保障多家芯片厂家技术均已实现，全面开展10GEPON MAC芯片研发, 2010年Q3/Q4，ONU/OLT ASIC芯片将全面上市，年底前有4家可提供ASIC芯片

10G EPON关键技术----激光器&10G BM driver

10G EPON Burst mode Optical Tx Evaluation Board

目前均满足标准PR30要求，且更高指标的器件标准正在研究

项 目 非对称PRX30模块 对称PR30模块

Vendor A2008Q1 L-XFP OLT/ONU2009Q2 XFP OLT/ONU2009Q4 SFP+ ONU

2008Q3 L-XFP OLT/ONU2009Q2 XFP OLT/ONU2009Q4 SFP+ ONU

Vendor B 200909 SFP+ ONU200910 XFP OLT

2010Q2 SFP+ ONU2010Q2 XFP OLT

Vendor C 200911 XFP ONU200912 XFP OLT

Vendor D200909 XFP ONU200911 SFP+ ONU200910 L-XFP OLT

Vendor E 2009Q4 SFP+ ONU2009Q4 XFP OLT

2010 Q1 SFP+ ONU2010 Q1 XFP OLT

Vendor F 2010Q1 OLT/ONU

10GEPON产业链进展—光模块

10GEPON光模块已有1.5年以上的发展，全球主流光器件厂家全面投入至2010年Q1对称/非对称光模块每类型至少有四家器件厂家供货各厂商已确定通用MSA，实现了兼容与互换；并纳入CCSA标准（10年

Q2完成），有效加快产业规模化与成本降低速度

提 纲

10G TDM-PON 标准发展动态

10G EPON 标准技术、互通及产业链发展

10G GPON 标准技术、互通及产业链发展

10G xPON 升级模式以及展望

10G PON和其他相关技术

（一）10G GPON标准技术介绍

G.987 缩略语规范 -1

ODS被定义为一个简化意义上的ODN，提供由光纤、分光器、组合器等各种无源设备构成的简单树状构架的点到多点光纤网络，特点是全程无源。

ODN一种通用概念上的点到多点光纤网络。ODN可以是单级分光的简单结构，也可以使多级分光包含有源设备的复杂结构。

G.987 缩略语规范 -2

NG-PONITU标准化过程中GPON之后的所有PON技术，目前包含NG-PON1和NG-PON2。

NG-PON1和NG-PON2：都是GPON之后的新类型PON技术，区别是NG-PON1的ODN是和BPON/GPON一样的构造和器件，而NG-PON2的ODN则可以扩展成不同于以往ODN的网络结构和组件。XG-PON：至少在一个方向上速率达到10Gbit/s，且使用G.987系列标准的PON系统。XG-PON从属于NG-PON1。

XG-PON1：上行2.5Gbit/s，下行10Gbit/s的XG-PON系统。XG-PON2：上下行均是10Gbit/s的XG-PON系统。

所以我们通常说的10GGPON系统理论上对应于XG-PON，但按照目前标准化的进程看，只能对应于XG-PON1。如果将来XG-PON2进行标准化，则10GGPON名词对应于XG-PON1和XG-PON2两个系统，也就是XG-PON。

G.987.1 需求规范－应用场景

G.987.1 需求规范－基本能力

层级结构 功能

XG-PON XTC层 适配层 X-GEM封装

PON传送层 DBA （XGEM端口带宽分配,QoS）

安全

帧同步定界

测距

突发同步

Bit/Byte同步

物理层 光电转换适配

波长复用

光纤连接

NOTE ：在XG-PON中同时提供相关的OAM功能，分布在不同层级的子协议中

G.987.1 需求规范－协议构架

其他和GPON差不多的是

QoS，DBA，时间传递等业务的支持节能技术的需求PON层故障检测需求ONU终端管理等

相对较新的需求是相对于G.984.1比较新的内容是威胁模型和安全需求被明确指出，解决方案将被放入 G.987.3XG-PON仍然使用AES加密系统，未来仍然无法使用其他加密系统，不能满足国内政策要求

G.987.1 需求规范－其他

G.987.2 物理层规范 – 一些问题波长分配，

如何将不同系统的信号在一根光纤上进行共存承载不同系统信号需要考虑隔离，含Video信号

线路速率和编码需要多高的速率，才能满足要求采用何种线路编码

功率预算越高越好？还是支持实际ODN部署？

G.987.2 物理层规范 – 概述目标: 研究定义光接入系统的物理层技术要求，以满足G.987.1规范中所定义的各种应用场景下的系统需求和业务需求

G.987.2 物理层规范 – 波长选择

波长选择是当初争论的焦点，讨论长达半年之久。考虑因素很多，比如共存模式下波长的隔率度，光传输损耗，器件成熟度，成本等多方面原因，最终举鼎采用上述波长的原因很简单，就是和10G EPON一样波长，以降低光模块成本。

波长选择(上行 1260nm-1280nm)Criteria O‐ 1260‐1280 L+ 1600‐1620 Notes

Optical component commonality with IEEE 802.3av 10GEPON

Yes  NoBenefit of broader market apply to XGPON2 provided compatible  PMD & TC layer selected

Relative cost Diplexer filtering easier Lower efficiencyCost difference not significant from vendors presentation for XGPON1

XGPON1 Optical component availability time frame

quicker longerL+ TOSA modules announced as being more challenging

Fibre loss impact on Power budget Loss is higher Loss is lowerLower loss in L+ band may be offset by less available laser power

Compatibility with legacy PON ODN (fibres)

Yes but higher lineic losses

Yes but bends sensitiveRespective risks depending on plant qualification and engineering process

Compatibility with G.984.5 (WDM1 filter)

No YesO‐ requires revision of G.984.5 and induces higher loss on legacy PON path

Compatibility with OTDR monitoring @1650nm

Yes No Still under consideration by most operators

Dispersion for long reach No problem No problem For XGPON1 line rates

Reach extenders friendly Possible Possible

XGPON1‐XGPON2 TDMA capability EasierPossible with EML or 

compensation

XGPON1 overlay friendly (DWDM extension)

Y YDWDM components & colorless concept investigated 

in L band 

Vendor summary XGPON1 5 1 For 2 vendors both choices equally possible but questions on EML T°range

Vendor summary XGPON2 8 0

Operators decision XGPON1 O- has been selected

G.987.2 物理层规范 – 四种光功率Norminal-1

Norminal-2

AL

Extend光功率要求过高33或35dB，由于存在争论。为先期通过标准，两选项暂时全部纳入，可行性后期再研究

G.987.2 物理层规范－线路速率FSAN此项议题在FSAN也历经三次会议，3个季度的时间进行讨论。焦点主要在是否遵循IEEE的速率等级还是沿用ITU的速率等级。10G速率，IEEE是10.3125，ITU是9.95328；部分厂家要求10.3125，理由是和IEEE 10GEPON共存兼容；欧美运营商希望沿用ITU速率等级9.95328，认为不影响成本，也没有和IEEE 10G EPON共存需求。FSAN最终采纳了运营商需求，使用9.95328 Gbits/s

ITU：• Q2依然维持了SDH系列的速率等级• 仅有XG-PON1的定义，XG-PON2的技术定义等待后续研究，相关内容可能

增补到后续的G.987.2新版本中• 线路编码则依然维持原有的加扰不归零NRZ码，

Variant Transmission direction Nominal line rate [Gbit/s]

XG-PON1 Downstream 9.95328 Upstream 2.48832

G.987.2 物理层规范－FEC下行速率提升到10G，且通过RE的引入XG-PON系统支持距离达60KM，误码率将大

大提高，技术上认为下行方向上需要引入更强FEC纠错能力的编码方式上行由于速率提升不多，依然建议采用能力较弱的FEC编码。

Variant Transmission direction FEC code family Implementation Use

XG-PON1 Downstream RS(248,216) mandatory mandatoryUpstream RS(248,232) mandatory optional

G.987.2 物理层规范－下行FEC组帧

XG-PON1中下行FEC强制打开执行

G.987.2 物理层规范－上行FEC组帧

上行要求ONU具备FEC能力，但是否打开由OLT决定；通过BWMAP中的Bit位进行指示

光模块和芯片接口XG-PON的具体封装要求目前还没有明确规定，ITU为了满足物理层的一系列功能要求，仅对管脚和接口提出了具体功能建议，实际的管脚安排和标准化将留到专业的MSA组织进行。

2.5G/10G TX(LDD)

10G RX(TIA

LIA + Optional CDR)

1270 nm

1577 nm

Module Management

PMD

Man (D, C)

Loop Timing

MAC/SERDES

TXD LVCML

RXD LVCML

M_DIS

TX_DIS

Rx_LOS

TX_FAULT

2.5G/10G TX

10G RX

Serializer

Parallel TX

DeSerializer +CDR

Parallel RX

焦点问题：XTC层（传送汇聚层）如何设计？向后兼容还是大幅度创新？

不同思路：前期中有相当多的提案提交到FSAN，技术点和涉及功能纷杂。总的说来，XTC层设计思路上有两种倾向：一：基于G-PON的GTC层改进，适配更高速率和其它需求，相对比较温和；二：尝试进行大的改动或者重新设计以提高效率和灵活性，相对比较激进；

最后结论：经过几次标准会议的讨论，大部分厂家和运营商为加速XG-PON1的标准化进程，最终倾向于温和的做法，不考虑后向兼容，但建议重用或者适配现有GTC标准进行设计，并加以创新

G.987.3 XTC传送层规范- 设计之初的考虑

XTC层规范基于GPON标准进行扩展(PLOAM, GEM, 业务模型, 安全等等)

目前讨论基本结束于2010年6月达成初步一致意见 （Consent）标准后续应该还有后续修订和增补工作，待意见解决后正式发布（预计年底之前）

规范涵盖主要内容1）XGTC层的各个子层结构2）业务适配子层的功能，包含XGEM封装，定界和数据帧分段3）物理适配子层的功能，包含FEC和线路编码4）XG-PON的嵌入式管理功能，包含上行时分多址接入和动态带宽分配5）XG-PON的物理层OAM消息通道和功能6）ONU的注册激活流程定义7）XG-PON安全功能的机制8）XG-PON的告警机制和定义

G.987.3 XTC传送层规范

G.987.3 XTC传送层规范 – 构架XGTC层功能上层的数据单元和PON层的光物理层比特流传输之间进行封装适配

三个子层业务适配子层、成帧子层和物理适配子层三个子层上下行双向工作的业务适配子层主要涵盖了XGEM帧封装以及XGEM-ID分配过滤等功能，以及支持数据单元的分段重组以及XGEM帧的定界功能;成帧子层则包含XGTC帧/突发数据帧封装和解析、嵌入式OAM功能，PLOAM功能以及Alloc-ID过滤等；物理适配子层从图中看实现了FEC功能、线路编码以及突发数据开销功能

下行方向XGTC层和物理层之间是连续的比特流，并按照125us定长格式帧的形式发送；

上行方向XGTC层和物理层之间数据表现为一系列的突发数据比特流

G.987.3 XTC传送层规范 – 管理通道嵌入式管理通道该条管理通道利用XGTC的帧头中的信息位进行管理信息的传递。相比后两条通道而言，嵌入式通道能够提供最及时的管理信息。目前主要涵盖带宽分配、密钥切换以及动态带宽信令交互等功能

PLOAM通道PLOAM通道时一条基于消息交互的通道，PLOAM消息在XGTC帧中有明确和固定的位置。该通道主要用于非嵌入式通道管理的所有PMD和XGTC层管理信息的交互管理>> 突发开销参数集沟通,ONU注册激活>> 加密密钥交互；保护切换信令；>> 节能管理等等

OMCI通道OMCI通道用于管理XGTC之上的业务层。在XGTC层中提供一条基于XGEM的传送通道用于传递管理信息

G.987.3 XTC传送层规范 – PLOAM通道的部分变化

1、XG-PON中，可以传送多条PLOAM消息：发送PLOAM消息的极限（最大发送）是针对所有ONU每125us一条单播PLOAM再加上一条广播PLOAM消息；

2、对于ONU而言，需要支持存储8个单播PLOAM消息和一条广播PLOAM消息的能力。在标准中规定PLOAM处理是单线程的，实际中ONU的MAC和上层软件可以并行处理，但是在反馈上行PLOAM消息时，需要重新模拟成单线程的处理机制即可。

3、标准中为了兼容不同的设备能力实现，放宽OLT/ONU处理PLOAM消息的时间到750us。以下行帧为例，ONU收到第一条PLOAM消息时，最迟在6个125us帧周期中就要求处理和响应。并且在ONU的PLOAM队列应该保持先进先出的处理顺序

4、SeqNO的引入，OLT和ONU之间用来对应处理

G.987.3 XTC传送层规范 – 时分复用结构和参数

而XGEM PORT-ID则是一个16bit位的串值，因此同一个PON下最多有65536个XGEM通道。具体是OLT先先分配OMCC通道的XGEM PORT-ID，然后通道OMCC通道分配其他的XGEM PORT-ID。

ONU-ID 10 bits Designation Comment0..1022 Assignable Assigned by OLT at ONU activation; used to identify the sender of an

upstream burst or a PLOAMu, and to address PLOAMd.1023 Broadcast/unassigned Broadcast address in PLOAMd; unassigned ONU in PLOAMu.

Alloc-ID 14 bits Designation Comment0..1022 Default Default Alloc-ID, which is implicitly assigned with and is equal to the ONU-ID. 1023 Broadcast Used by OLT in a serial number request allocation structure to indicate that

any ONU executing the serial number acquisition phase of the activation procedure may use this allocation to transmit a serial number response.

1024..16383 Assignable If more than a single Alloc-ID is needed for an ONU, the OLT assigns additional Alloc-IDs to that ONU by selecting a unique number from this range and communicating it to the ONU using the Assign_Alloc-ID PLOAM message.

G.987.3 XTC传送层规范 – 技术细节研究

XGTC帧格式125us周期维持帧头重构，加入PON-ID信息Scramle方式变化- 帧同步的加扰方式

XGEM封装帧头重构，具体封装方法未变

PLOAM消息通道消息数目精简格式变化，长度增加 48 bytes（基本确定）加入MIC完整性检查

BWMAPStarttime+Grantsize，和FEC关系剥离，- 简化嵌入式管理的Bit位变化 – 增加上行开销指示信息部分信息明确 – 连续分配带宽的处理方式明确DBA参数明确

DBA主要结构相同相关配合参数简化

告警主体和GPON类同新增一致性检查失败告警

注册激活流程功率调整机制删除，相应消息删除，流程简化测距流程基本不变，部分每次调整

时间同步机制和GPON完全相同OMCI通道传递透明时钟对于TC层无影响

G.987.3 XTC传送层规范 – 下行帧结构

下行帧在XG-PON系统中依然维持125us定长，因此在9.95328bit/s的线路速率之下，XGTC的下行帧固定包含135432bytes长的数据，其中包含XGTC的帧头和数据净荷。

在XGTC帧头中包含固定长度的长度指示域HLEND，以及两个变长域BWMAP域和PLOAM域。PLEND域中指示了两个变长域的实际长度，并鉴于此域的重要程度，采用HEC13进行保护

G.987.3 XTC传送层规范 – 带宽分配结构

第一个变长域中包含了带宽分配信息，每个带宽分配都是一个8-byte长的结构，具体数量在HLEND域中进行指示，如图所示。

BWMAP结构和GPON相比有比较大的变化：使用StartTime + GrantSize 表示ONU突发上行带宽分配的时间段；缩减Flags域的长度；增加了物理层开销的指示；

StartTime最小值是0，也就是说，有可能第一个Burst的上行开销PSBu属于前一个物理125us周期。StartTime最大是9719，也就是说一个突发数据结构可以跨越物理125us帧周期。

最大带宽分配长度是38880bytes（上行整125us），最大突发结构长度是38880bytes（上行整125us）单BWMAP最多分配512个带宽分配；单突发分配序列中最大带宽分配数目是16；单BWMAP中单ONU最多

可分配64个时间段；单BWMAP中单ONU最多可分配4个突发分配序列

G.987.3 XTC传送层规范 – 传送层子层切分

G.987.3 XTC传送层规范 – 上行突发结构

上行突发成帧格式和GPON相比有较大变化，主要集中在上行XGTC帧头处

PLOAMu被放置到XGTC帧头中，该域要么放入1个PLOAMu消息，要么没有

IND指示位中也包含了多个新的ONU反馈信息，比如PLOAMu是否包含，比如BurstProfile是哪一种，PowerSaving的模式进入与否等等

带宽上报中也进行了删改，仅保留了4byte格式

G.987.3 XTC传送层规范 – 安全安全威胁模型- 下行数据物理广播机制发送，其安全性需要考虑，因为恶意用户可以接收到不属于其的数据并用于非法用途；- 上行方向上恶意ONU伪装成合法ONU进行数据包的发送，以欺骗OLT- 在外场ODN中，恶意设备可以再中间插入PON网络，非法截取信息，或欺骗OLT、ONU

XG-PON中认证机制- 基于Registration ID信息的认证 - 必选功能- 基于OMCI通道的双向认证机制 -可选支持- 以及基于802.1x机制的认证 -可选支持

XGEM数据净荷加密XGEM数据净荷可加密 – Counter mode AES-128密钥成对出现，也即是说密钥有两个，用来切换使用加密密钥主要基于Port-ID和Key-index来区分和指示和GPON不同的是，XG-PON对于广播PORT-ID也可以加密其净荷。

密钥交互和激活机制- 单播数据流加密-OLT发起PLOAM消息Key_Control，ONU通过PLOAMu Key_report反馈更新密钥- 下行广播加密 - 通过OMCI通道进行发送。- PLOAM完整性检查 - PLOAM-IK, 默认+ MSK算法更新结合-OMCI完整性检查 -OMCI-IK，默认+ MSK算法更新结合

G.987.3 XTC传送层规范 – 节能

主要目的 延长电池使用时间和生命周期，降低体积和成本，相应手段是关闭非基本业务；其次是关闭ONU中部分功能，但不造成业务降级

XG-PON中主要支持两种节能模式Dozing和Cyclic模式。其中Dozing必选，Cyclic可选支持

ONU Dozing Mode Cyclic ModeTx ON/OFF ON/OFFRx ON ON/OFFUS Traffic Delay DelayDS Traffic No Delay DelayEntering Condition No US traffic No US and DS trafficExit Condition When ONU receives US traffic When ONU receives US traffic

or OLT receives DS trafficRemarks Enabled through OMCI

Controlled dynamically through PLOAM exchanges.

OMCI 规范2009.09会议之后，确定了以GPON OMCI为基础进行扩展, 计划于2010年6月通过初稿新的G.omci核心概念：所有OMCI相关的文档都将整合到G.988, 作为ITU研究光接入系统的终端管理基础标准, 各种设备的OMCI特性将被放到附录中如GPON, XG-PON等等

范畴所覆盖的光接入系统是[ITU-T G.984], [ITU-T G.986], [ITU-T G.987]这三个标准所定义的内容G.988标准的主要研究内容是ONU的配置，故障管理，性能管理，包含GEM适配层；以太网业务，含基于MAC桥接的局域网；电路仿真业务；语音业务等等原OMCI实施指导意见书的内容也会融入

G.988草案中的改变

G.988 终端管理规范

修订

•Throughout: HOL → Strict priority•ONU2‐G: add flex config option for priority of queue (previously added only port flexibility)

• Port mapping and RE: allow >1 UNI or ANI ME to be associated with a single physical port

• Priority queue: previous upstream text was extended for downstream queues

新增

•Ethernet frame extended PM ‐ finished•TCP/UDP PM ‐ finished• IP host PM: ‐ finished•RE ANI‐G ‐ finished•VLAN filter ‐ ongoing•Appendix III Video return path is obsolete ‐ ongoing•XG‐1 MEs/attributes: power, security, … ‐ ongoing

堆叠 XG-PON1 速率等级的设想 10/Nx2.5G

XG-PON2 10G对称速率等级的 初构想

XG-PON2 业务需求：

政企客户的业务特征，决定了只有采用上行大带宽 10G PON技术，才能满足网络规划与应用的需求。且政企客户对于ONU的成本不敏感

XG-PON2 TC层演进的两个思路

⊙ 跟随10G EPON技术，标准差异大，需要填补设计，如激活、安全、保护、DBA和管理等等

⊕ 激活：IEEE 802.1X中的鉴权协议⊕ 安全：802.1AE中的安全功能，可以应用在OLT和ONU的安全通道中。⊕ 保护切换：802.3av未针对TYPE-B保护切换定义相应操作；TYPE-C保护模式可由ITU G.8031中定义的以太网线性保护切换来实现OLT和ONU之间的路由保护。⊕ DBA：LLID的概念是PONU/T-CONT/GEM的集合体，支持32K LLID。⊕ 管理：目前正在讨论OMCI Over P2P，这个概念可以用来扩展到P2MP。⊕ 节能：ITU中正在讨论的PLOAM相关节能改进措施可以移植到802.3av中去。

⊙ 扩展XG-PON1的TC层设计，适合于XG-PON1和XG-PON2系统共存

经过几次会议讨论，未有结论因业务需求和技术方案多方面影响，XG-PON2研究处于FFS状态

G.987.3 XTC传送层规范 – XG-PON2

（二）10G GPON互通计划

未来10G GPON 互通测试的主要参考标准

G.987.2:<10-Gigabit-capable passive optical networks (XG-PON): Physical Media Dependent (PMD) layer specification >

G.987.3: <10-Gigabit-capable passive optical network (XG-PON) systems: Transmission Convergence layer specification>

G.988:ONU management and control interface specification (OMCI)（2010年6月第一稿）

WT-247: GPON Conformance Test Plan（2011年Q1）WT-255: GPON Interoperability Test Plan（2011年Q2）

WT-247 和 WT-255 简介

WT-247: GPON Conformance Test PlanONT Conformance (part 1)

This test plan describes a series of tests that may be used to verify whether particular GPON ONT implementation conforms to TR-156 functional requirements and adopts the configuration recommendations described in the ITU-T “OMCI Implementer's Guide”.

OLT Conformance (part 2)This test plan describes a series of tests that may be used to verify whether particular GPON OLT implementation conforms to TR-156 functional requirements and adopts the configuration recommendations described in the ITU-T “OMCI Implementer's Guide”.

Target date: 4Q-2010 (ONT conf.) – 1Q-2011 (full TR-247)WT-255: GPON Interoperability Test Plan

This test plan describes a series of tests that may be used to verify whether particular, identified combinations of GPON OLT and GPON ONU implementation are interoperable when configured for the particular service deployment models described within TR-156. The prerequisite to go through WT-255 is to be compliant with WT-247 (part1 and part2).

Target date: 2Q-2011

GPON 互通标准关系图

FSAN L2 connectivityIOP test events

Broadband Forum

OMCIImplementers’ Guide(G.984.4 Impl.)

Joint FSAN-BBF Eth/IP ServicesIOP test events

WT-247GPON Conformance Test PlanWT-255GPON Interoperation Test Plan

FSAN PHY and TCIOP test events

GPON G.984 RecommendationsPHY and TC layer + OMCI

FSAN/ITU

TR-156GPON in the context of TR-101Forwarding models, Ethernet/IP Services architectures, L2 requiremements for OLT/ONT

TR-167, TR-142, WT-145, …

G/10G - GPON IOP 2010年进展、2011年规划

2005 20092006 2007 2008 2010 2011

FSAN

BBF GPON IOP TEST

FSAN GPON IOP TEST

FSAN XGPON IOP TEST， 分阶段和步骤逐步测试

BBF

GPON互通标准现状总结- 10G GPON类同

年份 FSAN互通 测试范围

2006 #1～3 物理层和TC层2007~08 #4~6 业务流到GEM的映射2008 #7 设备管理的OMCI处理流程2009 #8 VLAN 3种模型2009 #9 第8次删减后重新测试

2010 #10 TR156中 组播（部分）

2010 #11-12 TR156中 组播、安全、端口定位等功能……

2011~ ？？

告警版本下载性能检测光层监测光线路保护等等……MDU？

GPON 物理层(光层)

GPON 传送层(TC层)

GPON 终端管理(OMCI)

GPON 标准G.984系列

光层互通

传送层互通

TR156业务层面互通+OMCI实施指导书顺从测试OMCI 实施指导

意见书 V1->V2TR167 MDU?

（三）10G GPON产业链状况

非对称10G GPON产业链成熟尚需时日

产业链

标准09年正式启动研究， 10年6月第一稿Consent，收集意见等待发布

包括ZTE在内的数家公司开展物理层速率提升至10G非对称的研究

个别运营商如Verizon进行了物理层技术验证测试

Company 系统设备

光器件芯片 业务部署市场需求

芯片尚未启动；非对称光模块处于实验室样品阶段

非标样机标准在最后意见征集流程中，芯片待标准正式发布后启动

实验室样品，接口尚待定义

Verizon的互联测试

FromOFC2010

物理层指标当时还未成熟，不满足标准实验了XG-PON共存构想

提 纲

10G TDM-PON 标准发展动态

10G EPON 标准技术、互通及产业链发展

10G GPON 标准技术、互通及产业链发展

10G xPON 升级模式以及展望

10G PON和其他相关技术

（一）10G TDM-PON升级模式介绍

各种PON的波长定义和演进分析

1） E/10GEPON、G/10GGPON分属两个独立发展的体系技术，分属不同技术体系的PON技术，未考虑在一个ODN下共存2） EPON → 10G EPON（非对称、对称）上行采用TDMA方式，完全兼容现有ODN3） GPON →10G GPON（非对称）采用WDM方式重用ODN，对GPON有限制性前提条件4） 10G GPON只规范了非对称（XG-PON1）；对称XG-PON2标准暂缓，网络如何演进和ODN兼容共存，技术方向待标准后续研究。

不同类型终端上行区分波长满足不同

速率终端的接收，采用波分方式

EPON/GPON向10G速率PON演进方式

WDM堆叠：调整+叠加建网

代表技术：GPON->XG PON1

不同类型终端上行TDMA复用

代表技术：EPON->10G EPON

TDMA共存：网络能力升级

＋

＋

下行 上行

TX

RX

filter1

分路器现有GPON OLT

5）重新配置网管与资源系统的数据 TX

G-PON ONU

2）排查ONU必须为发送谱宽收窄的光器件

RX

Filter3

WBF1

3）增加WBF1下行带阻滤波器

1）切断主干光纤，新增WDM1组件，

TX

RX

filter2

新增10GPON OLT

4）新增OLT设备或单板

GPON网络的升级模式

演进模式：叠加新建网络升级方案：网络调整

TX

RX

XG-PON ONT

WBF2

Filter4

6）开通10G GPON ONU

OLT

1G

10G

10G

数据

视频

语音

1）新增10GEPON板卡或替换原有板卡

共享已部署ODN

2）FTTB ONU只需升级上联板卡。MDU的光纤、电源、用户配线均无需变化

FTTH ONT 按需升级

已部署用户自动兼容

1G10G

EPON网络的升级模式

演进模式：网络能力升级，用户自适应接入升级方案：网络架构保持不变

两种升级演进机制的对比

EPON→10GEPON GPON→10GGPON

ODN ODN无需变化，干线光纤与接入线路无需调整，ONU无额外要求

调整主干光纤，新增WDM1；收窄GPON ONU工作波长

升级步骤与工作量

1）新增/更换板卡，网络接入能力提升2）用户数据（用户定位、鉴权、VLAN等）无需调整3）资源系统、BRAS、SR、汇聚交换机基本无需调整4）用户按需升级，ONU自适应识别。MPCP自动识别同一PON口下不同类型的ONU

1）现网ONU排查，确保波长无冲突2）ODN增加WDM1，叠加新建PON3）逐ONU修改网管与资源系统数据，实现用户在不同PON口或设备间迁移4）用户定位、ONU鉴权、VLAN、BRAS、SR、汇聚交换机原则上需要调整

控制实体 升级前后维持一个PON OLT 接口与控制实体

升级后，增加新的独立的PON接口，不同控制实体

维护工作量 升级前后，保持对单一PON口，单一ODN的管理维护

升级后，不同PON面向同一ODN，需建立跨PON口的复杂故障定位系统

小结 网络架构不变，先网络能力升级，后用户按需升级；升级与维护工作量小

网络架构变化，叠加新建网络逐用户进行升级/迁移升级与维护工作量大

（二）产业链总体发展和展望

10G GPON

10G EPON

2010年 2012年2006年3月

2009年2007年 2011年2008年

标准启动2006.3

2010.06

2009.9

理想情况下，商用时间差距

2年

10G xPON发展进程回顾与展望

标准草案（2.5年） 标准发布

标准草案（1.5年？） 标准发布

2年

标准启动2008.12 2011.？

器件、设备固有成熟周期

2010.09

满足规模商用

器件、设备固有成熟周期2年

满足规模商用？

标准启动时间差距 2.75年

参考周期标准周期 ：EPON/GPON 2000～2004=3.5年达到两家以上的ASIC、设备满足商用

EPON：2004.9～2006.12 ＝2.5 年GPON：2004.2～2009.1 ＝4.9 年

（Broadlight 2007.6＋PMC2008.10）

修订？

2008.9

提 纲

10G TDM-PON 标准发展动态

10G EPON 标准技术、互通及产业链发展

10G GPON 标准技术、互通及产业链发展

10G xPON 升级模式以及展望

10G PON和其他相关技术

物联网——开拓下一代宽带业务的蓝海

M2M用户潜力至少500亿，远景需求无穷无尽，是实现社会完全信息化不可缺少的部分

下一代PON特点完美契合M2M接入需求

更高带宽 满足M2M多种高速媒体流的转发

更大分光比 支持更大的终端和物体数量

更长距离 M无处不在，需要更长的接入距离

更丰富的接入能力 提供POTS、DDN/ISDN/E1、LAN、WiFi、DSL等各种接入通道

PON ONU成为M2M接入、汇聚和分发网关

PON接入承载OLT

M2M应用平台

接入、汇聚、分发

家庭网络标准技术需求和发展趋势

家庭网络接入技术- DSL、PON、Ethernet、Cable、3G

、WiMAX等- 发展方向: 高带宽、长传输距离

家庭网络互连技术- Ethernet、HomePNA、PLC、MoCA

、G.hn、Wi-Fi、Bluetooth、DECT等- 发展方向: 高带宽、增强QoS、

PHY/MAC技术融合、无/少新布线

多业务承载和 QoS- 音/视频业务承载- QoS 保证

设备管理- 设备自动配置- 软件/版本升级- 状态和性能检测

安全- 家庭网络设备安全- 用户个人标识信息的安全- 信息传送的安全- 信息过滤功能

互联和互操作- 设备自动发现- 即插即用

家庭网络互连技术划分有线/无线 网络技术 说明

Wired

Ethernet 家庭主要组网技术MoCA 北美地区主流，同轴电缆提供多媒体视频信息传递，300米……HomePlug（AV）/PLC

PLC有关音频/视频宽带家庭网络的技术规范,频带 1MHz- 30MHz, OFDM 使用最广泛，~200Mbps

HomePNA 家庭网络计算机互联标准，5.5MHz～9.5MHz的频段，传输距离可达300米～500米，2.0版速度为4～32M

ITU G.hn

家庭有线组网最终解决方案，目前尚未商用, Infineon、Intel主导，半双工方式，OFDM调整，突发模式接收和发送，不同介质的频谱使用不相的频谱规定。可支持到1G速率吞吐率（与WIFI相竞争）

Wireless

802.11n 主流无线组网技术，目前最高达300M。未来有可能引入60GHz频段，实现近距离7G速率。

Bluetooth 2.1版本应用广泛，3.0版本蓝牙3.0的核心一种全新的交替射频技术，允许蓝牙协议栈针对任一任务动态地选择正确射频

UWBwirelessHDMIwirelessUSB

Ultra Wideband)采用时间间隔极短(小于1ns)的脉冲进行通信的方式（早期用于雷达技术），基于UWB技术，带宽480M左右。

wirelessHD 60GHz频段，带宽5G，短距视界内高速通讯，尚未成熟。可用于非压缩高清视频传送

802.15.4/ZigBee

低速、低功耗。用于接入家电（CE）及家庭传感器等，实现Home Automation，IEEE802.15.4定义了ZigBee的物理层和MAC层技术，2.4GHz和868/915MHz；ZigBee Alliance在802.15.4的基础上制定无线网络、传感和控制标准