天津聯通采用10GEPON技術打造千兆寬帶網絡

2024年3月27日發(作者：向前一步走)

天津聯通采用10G EPON技術打造千兆寬

帶網絡

摘要：

本文探討了目前主流光纖接入技術EPON網絡的帶寬提升技術以及演進路線，并

介紹了天津聯通利用10G-EPON技術實現FTTx光接入網絡的演進，滿足千兆超高帶寬接入帶

寬需求，助力天津市“智慧城市”、“數字鄉村”建設。

關鍵詞：FTTH、10G-EPON、千兆接入

1、引言

2015年底天津聯通實現全市光纖全覆蓋，成為全國首個實現全光網絡的直轄市。全光

網接入促進了網絡大提速、IPTV大發展，更讓社會各界真切感受到信息基礎設施升級在推動

傳統產業升級、提升民眾生活品質中發揮的重要作用。隨著國務院最新的《關于加快高速寬

帶網絡建設 推進網絡提速降費的指導意見》要求，以及高清視頻、智慧家庭、云存儲、可

視通信等高帶寬應用的迅速發展，用戶上下行帶寬要求越來越高，作為業務承載通道，多樣

化的接入網絡是其中最為復雜也是帶寬速率和網絡質量容易出現瓶頸的環節。

2、基于

EPON

網絡架構關鍵技術及實現原理

2.1 EPON光接入網技術

EPON（以太網無源光網絡）是光纖接入網最重要的一項核心技術，采用點到多點結構、

無源光纖傳輸，將以太網技術和高速光傳輸技術結合起來，可以實現語音、數據、視頻多業

務的綜合接入。作為光纖接入網的承載技術之一，在物理層采用了PON技術，在鏈路層使用

以太網協議，利用PON的拓撲結構實現了以太網的接入。因此EPON具備了低成本、高帶寬、

擴展性強、簡便性等優點。同時提供多重攪動的數據加密技術，配合無源化的ODN網絡，具

備可靠的數據安全性和網絡承載質量。

EPON網絡結構上由局端設備（光線路終端OLT）、無源光分配網絡ODN和用戶端設備

（包括光網絡單元ONU、光網絡終端ONT）組成，如圖1所示。其中O LT提供各種廣域網接

口，通過萬兆兆以太網接口與上連網絡設備連接，并能提供IP網絡L2/L3層的交換與路由

功能；O N U提供給用戶數據、視頻和電話網絡接口。

圖1 EPON網絡結構

2.2 EPON的傳輸原理

EPON網絡架構中OLT與ONU之間數據傳輸是基于IEEE 802.3以太網幀，采用WDM技術

實現單纖雙向傳輸，也就是說在一根芯上通過上下行不同的波長（上行波長：1310nm，下行

波長：1490nm）所采取的數據傳輸技術是不同的。

下行傳輸方式采用時分復用技術（TMD），數據從OLT到多個ONU以廣播方式發送，

每個ONU根據下行數據的標識信息接收屬于自己的數據，丟棄其他用戶的數據。

上行傳輸方式采用時分多址接入技術（TDMA）分時隙給ONU

傳輸上行流量，每一個

ONU通過時隙分配和時延補償，確保多個ONU的數據信號耦合到一根光纖時，各個ONU的上

行包不會互相干擾。如圖2所示

圖2 EPON傳輸方式

3、基于

EPON

網絡架構的

10G PON

技術演進

基于EPON技術的1G-PON光接入網絡能夠滿足多用戶20~100Mbit/s的業務應用，但隨

著用戶實際接入率的提升以及用戶對接入高帶寬的需求劇增，特別是4K超高清視頻、大數

據、云存儲、可視通信、視頻監控、互動游戲、遠程醫療等高帶寬應用的不斷出現，1G-

EPON

技術已經不能滿足人們對高帶寬的需求。如何在原有的

EPON

網絡架構下，低成本迅

速實現網絡能力升級，滿足人們

1Gbit/s

高帶寬業務規模發展需求，已經成為天津聯通光

接入亟需解決的問題。

3.1 10G-EPON技術

國際標準組織IEEE于2009年9月正式頒布10G EPON標準IEEE802.3av，該標準的核

心是將IEEE802.3ah標準的上下行帶寬擴大到10Gbit/s速率和協商機制，同時論述了10G

EPON的ONU可以與EPON的ONU共存于1個ODN下，最大限度保護運營商投資。

在網絡架構上10G EPON與1G EPON完全相同，為了實現10G EPON與1G EPON的兼容，

在波長分配方面有專門的考慮，對于1G-PON/10G-EPON接口共存同一ODN時，10G-EPON PON

口通過不同的波長同時接收10G-EPON ONU和1G-EPON ONU的數據。在下行方向，10Gb/s波

長采用1577nm（1575nm～1580nm）和1Gb/s波長為1490nm（1480nm～1500nm）為WDM方式。

在上行方向，1Gbit/s信號的波長1310nm（1260~1360 nm）和

10Gbit/s

信號的上行波長

1270nm（1260~1280nm）二者有重疊，因此只能采用雙速率TDMA方式對10G-EPON ONU和1G-

EPON ONU的數據發送進行仲裁，如圖3所示。

圖3 10G-EPON波長分配

在10G EPON光鏈路功率預算上，除沿用了與EPON相同的20dB和24dB光功率預算外，

還根據實際組網的需要增加了

29dB的光信道插入損耗預算。

3.2 EPON到10G EPON 平滑演進方案

根據10G EPON良好的向下兼容性，可靈活適配PON網絡演進的需要進行設備的升級和

擴容。在網絡架構上10G EPON可繼續沿用原有的EPON拓撲結構，保持原有的ODN網絡不變，

OLT和ONU設備按需進行升級擴容，如圖4所示。通過1G EPON OLT升級為10G EPON OLT，

對于有高帶寬用戶把1G EPON ONU更換10G EPON ONU；而沒有帶寬升級需求的用戶保留原有

的1G PON ONU設備，仍可在10G EPON OLT下正常使用，從而實現1G EPON OLT到10G EPON

OLT的平滑升級。這樣10G EPON和1G EPON的ONU可共用一個ODN，而10G EPON OLT可以

同時承載10G/10G、10G/1G和1G/1G三種不同模式的ONU共存。

圖4 EPON到 10G EPON平滑升級

3.3 10G-EPON演進的優勢

在經濟性方面，10G-EPON OLT升級主要包括板卡和光模塊，而10G-EPON終端設備雖然

目前價格相對較高，但在規模應用后成本有望迅速降低。在網絡改造方面，由于無源ODN網

絡無需改動，只要升級部分設備及網管軟件，運營支撐系統增加10G-EPON設備識別和相關

配置，監測和診斷方面稍作升級，因此總體部署CAPEX的成本提高不大，可以很好地保護運

營商已有的投資，迅速發放業務。在設備維護和用戶服務方面，10G-EPON與原有EPON網絡

流程相同，維護人員可以迅速適應，維護成本基本不變，保持了低OPEX運營的優勢。

4、天津聯通10G EPON千兆光接入網絡部署

4.1 10G EPON改造升級實施

為落地國家工信部《“雙千兆”網絡協同發展行動計劃》要求，支撐數字天津建設，助

推天津成為首批“千兆城市”。天津聯通作為本地主導運營商依托豐富的ODN光網優勢和強

大的技術支撐實力，積極推進10G-EPON的研究和試驗，2020年6月完成了多種OLT設備和

終端的解耦，實現現網多廠商1G-EPON網關與10G-EPON網絡系統互通性，優化了PON口割

接自動施工流程，解決高峰時段壓單OLT專業網管性能優化，同時驗證了非對稱和對稱型

10G-EPON OLT與終端設備的平滑升級割接方案的可行性。在以上各種試驗的基礎上開始了小

批量EPON向10G-EPON平滑升級的實施，并于2021年12月完成了天津聯通全網186976個

10G-EPON的升級改造工作，包括全市小區、政企商務樓和校園等，萬兆網絡端口覆蓋率達到

109%，在全國率先實現萬兆網絡全覆蓋，以萬兆網絡提供千兆服務。

4.2 10G EPON實現效果

在實現萬兆寬帶網絡全域覆蓋的同時，天津聯通進一步升級產品和服務標準，發布全新

的“聯通智家”品牌，實現“全屋Wi-Fi覆蓋”+“全屋智能應用”+“專業上門服務”的全

新組合，從而實現家庭網絡向千兆跨越，真正為津城百姓帶來千兆寬帶+千兆WiFi的一站式

高速體驗，目前天津聯通的千兆用戶數占比已達到26.75%。

5、結束語

天津聯通借助10G-EPON接入的技術領先、性能優越、互通性強等優點，結合優質的基

礎網絡資源，完成了千兆寬帶網絡的升級改造，滿足不同場景多用戶接入的應用，積極對接

政府和社會各行業，形成上下游一體化的超寬帶產業鏈和寬帶應用生態圈。

作者簡介：

王曉龍：工程師 南開大學 碩士 現工作與中國聯通天津市分公司云網運營中心

黃榮譽：高級工程師 南開大學 碩士 現工作與中國聯通天津市分公司云網運營中心

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