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【摘要】随着全球FTTx网络建设的持续升温，10G PON作为其中的带宽升级技术方案一直都是行业的热点话题。然而10G PON方案整体成本依然较高，如何以低成本方式建设具备良好演进能力的10G PON网络是业界面临的难题。本文研究了运营商的营销带宽需求、实际业务带宽需求以及10G PON产业链的状态及变化趋势等，从技术经济性角度探讨了在当前产业状态下如何建设10G PON网络这一课题。
【关键词】技术经济性PON宽带
1需求
宽带接入产业过去20年的发展表明，推动接入网技术及网络架构发展的核心驱动力来自两大方面，其一是持续增强的用户带宽需求，其二是来自运营商间日益激烈的竞争所需的营销带宽需求。客户的网络业务发展异常迅速，从普通上网、视频、高清到现在无所不在的各种多媒体应用，把业务带宽需求从K级别迅速推高至M级别甚至更高。而运营商之间的竞争更是带宽发展的催化剂，运营商所需的营销带宽需求也极大的超前了用户业务带宽需求，需要提供10M甚至100M带宽能力需求。
2解决方案
接入网是运营商提供业务带宽及营销带宽的能力关键环节。10G PON技术用于FTTx接入网的建设，它包括10G GPON以及10G EPON。本文不探讨两种技术制式的差别，仅从运营商的建网需求以及产业链的发展情况来研究10G PON解决方案的需求以及建设节奏。10G PON相对于GPON或者EPON，可以提供4倍或者10倍的下行带宽能力，那么，它是否就是运营商接入网络的最佳方案呢？
2.1技术必要性
解决方案的技术方向是否正确及部署节奏是否合理跟其具体的应用场景强相关。作为接入网的一种技术，10G PON可应用于FTTH或者FTTB/C。当前，国内FTTH主流建网技术为GPON，分光比一般在1:64，考虑FTTH的实装率以及带宽收敛模型，FTTH网络可以满足相当长时间的业务需求。根据德国电信的测算，假设Triple Play业务以50%复合年度增长率发展，GPON FTTH网络也能够满足到2017的业务带宽需求。
2.2带宽需求性
而国内FTTB/C则采用EPON作为上行，用户侧接口则为LAN或者ADSL；在一个EPON端口下，一般规划128至512个用户。这样的组网模型什么情况下在网络的哪个部分会产生带宽瓶颈？让我们从业务带宽以及营销带宽两个角度来进行分析。
2.2.1宽带上网的带宽需求
用户上网的带宽需求关乎用户体验，用户体验的一个核心标准就是“快”，业界对此已经有较深入的研究。比如，华为公司提出未来超宽带网络应该是一个“零等待”网络，速度快到让用户感觉不到有网络的存在。而受限于端到端系统的制约，当前及未来一段时期，宽带上网需要多大带宽才能较好的满足用户体验？对此，Google SPDY项目做了详细的研究，其结果表明，受限于Internet主要协议的性能限制、服务器的排队机制等因素，当接入带宽达到8Mbps之后，再增加带宽，对于用户的上网速度体验改善基本是微乎其微。
2.2.2视频业务的带宽需求
视频业务主要包括OTT以及IPTV两类。OTT所占业务带宽一般已在宽带上网的带宽中考虑，运营商网络需要重点保证的是其经营的IPTV视频业务带宽。根据技术及产业链发展，IPTV视频将从当前标清＋高清频道逐步过渡至全高清，以及未来逐步引入3D频道。按表1假设计算，2012年至2016年IPTV用户平均视频带宽需求将从3.25Mbps逐步提高到12Mbps。
2.2.3接入网络的带宽瓶颈
以EPON FTTB网络为蓝本分析，假设一个PON口下挂256个用户，在2012至2016的时间区间内，宽带实装率从35%逐步提升至65%，宽带上网的带宽需求从4M逐步提升到8M；在宽带用户中开通IPTV业务套餐的用户比例从30%提升至70%。话音业务所占带宽较小，因而总体带宽计算中将其忽略。基于以上假设，得出FTTB网络用户峰值带宽需求（不计算用户并发收敛比）趋势，在用户实装率达到55%，IPTV套餐比例达50%时，会出现EPON带宽瓶颈。
2.2.4运营商营销带宽需求驱动ADSL2+升级改造
运营商的营销带宽需求取决于其所在的市场环境，各不相同。最近的一个例子是Google Fiber项目，它既提供1G的宽带套餐，也有5M的基本连接业务。在国内，宽带提速也是普遍的市场趋势，特别是东部沿海省份，市场营销带宽一浪高过一浪。营销带宽对于网络接入带宽能力有要求。当营销带宽高于20M时，基于ADSL2+的FTTx就需要升级改造，而基于LAN的FTTB以及基于VDSL的FTTB网络则可以满足100Mbps的营销带宽需求（其中VDSL2带宽能力易受串扰噪声干扰，需要启动Vector技术方能稳定支持100Mbps的接入）。
然而，这种营销带宽在网络适应较高的收敛比。在FTTB/C组网中，相对于业务需求带宽，营销带宽并不会首先使xPON口产生带宽瓶颈。因而，我们从10G PON网络规划角度来看，关键是分析业务需求带宽对网络带来的压力。
2.3技术产业链准备度
产业链的准备度是选择技术方案方向以及判断部署节奏的关键依据。10G PON的上游产业链中，芯片及光模块环节尤为关键。
10G PON芯片产业的发展呈现了清晰的三个阶段：产业发展初期、产业整合期、融合发展期。产业发展初期从2009至2011，这两年出现一拨10G PON芯片先行者，芯片厂家推出第一批10G PON芯片。然而，产业链很快也就因而迎来整合期，收购整合使得10G PON芯片的商用进程延后，但好处是让关键芯片厂家都具备了xPON及10G xPON的能力。芯片厂家完成整合之后，主流芯片厂家如博通、高通等，其路标中的芯片方案都是具备xPON及10G xPON的能力。
在光模块产业方面，经过2年的准备，已经有多家光模块厂家具备10G PON光模块的量产能力。但是受限于上游的10G PON光芯片、激光器等核心部件的供给，以及10G PON光模块用量较少等因素，目前及可预见的一段时间之内，10G PON光模块的价格将在xPON光模块的5至10倍。在10G PON规模部署启动之后，10G PON光模块有较强的降价预期和较大的降幅空间。
3困境与破局
综合来看，一方面，10G PON方案成本高，商用困难；另一方面，EPON FTTB网络存在潜在的带宽瓶颈，新建设或未来存量提速改造有采用10G PON的需求。
怎样才能够以最合理的方式来破解这一困局？笔者认为，设备商及运营商应该充分利用产业链呈现的关键特点，开发和部署具备良好前后向兼容的10G PON网络。具体为利用融合芯片的能力，开发光模块可插拔的FTTB设备，通过装备不同的光模块实现EPON、GPON、10G EPON、10G GPON上行接口的切换，保证系统能够灵活、平滑的从xPON升级到10G xPON。
这种方案有业界主流芯片厂家支撑，是未来解决方案的主流。同时，运营商可以先行部署xPON FTTB，规避了技术路线的选择风险，未来可根据需要升级至10G GPON或者10G EPON。同时，从前面的分析可以知道xPON出现业务带宽瓶颈时，10G PON光模块因产业成熟而有大幅的成本下降，运营商因而可以节约10G PON建网投资。这种具备良好前后向兼容的10G PON技术方案在帮助运营商在技术方案选择和部署投资上，都有一举多得之处。
表1IPTV用户带宽需求分析
【关键词】技术经济性PON宽带
1需求
宽带接入产业过去20年的发展表明，推动接入网技术及网络架构发展的核心驱动力来自两大方面，其一是持续增强的用户带宽需求，其二是来自运营商间日益激烈的竞争所需的营销带宽需求。客户的网络业务发展异常迅速，从普通上网、视频、高清到现在无所不在的各种多媒体应用，把业务带宽需求从K级别迅速推高至M级别甚至更高。而运营商之间的竞争更是带宽发展的催化剂，运营商所需的营销带宽需求也极大的超前了用户业务带宽需求，需要提供10M甚至100M带宽能力需求。
2解决方案
接入网是运营商提供业务带宽及营销带宽的能力关键环节。10G PON技术用于FTTx接入网的建设，它包括10G GPON以及10G EPON。本文不探讨两种技术制式的差别，仅从运营商的建网需求以及产业链的发展情况来研究10G PON解决方案的需求以及建设节奏。10G PON相对于GPON或者EPON，可以提供4倍或者10倍的下行带宽能力，那么，它是否就是运营商接入网络的最佳方案呢？
2.1技术必要性
解决方案的技术方向是否正确及部署节奏是否合理跟其具体的应用场景强相关。作为接入网的一种技术，10G PON可应用于FTTH或者FTTB/C。当前，国内FTTH主流建网技术为GPON，分光比一般在1:64，考虑FTTH的实装率以及带宽收敛模型，FTTH网络可以满足相当长时间的业务需求。根据德国电信的测算，假设Triple Play业务以50%复合年度增长率发展，GPON FTTH网络也能够满足到2017的业务带宽需求。
2.2带宽需求性
而国内FTTB/C则采用EPON作为上行，用户侧接口则为LAN或者ADSL；在一个EPON端口下，一般规划128至512个用户。这样的组网模型什么情况下在网络的哪个部分会产生带宽瓶颈？让我们从业务带宽以及营销带宽两个角度来进行分析。
2.2.1宽带上网的带宽需求
用户上网的带宽需求关乎用户体验，用户体验的一个核心标准就是“快”，业界对此已经有较深入的研究。比如，华为公司提出未来超宽带网络应该是一个“零等待”网络，速度快到让用户感觉不到有网络的存在。而受限于端到端系统的制约，当前及未来一段时期，宽带上网需要多大带宽才能较好的满足用户体验？对此，Google SPDY项目做了详细的研究，其结果表明，受限于Internet主要协议的性能限制、服务器的排队机制等因素，当接入带宽达到8Mbps之后，再增加带宽，对于用户的上网速度体验改善基本是微乎其微。
2.2.2视频业务的带宽需求
视频业务主要包括OTT以及IPTV两类。OTT所占业务带宽一般已在宽带上网的带宽中考虑，运营商网络需要重点保证的是其经营的IPTV视频业务带宽。根据技术及产业链发展，IPTV视频将从当前标清＋高清频道逐步过渡至全高清，以及未来逐步引入3D频道。按表1假设计算，2012年至2016年IPTV用户平均视频带宽需求将从3.25Mbps逐步提高到12Mbps。
2.2.3接入网络的带宽瓶颈
以EPON FTTB网络为蓝本分析，假设一个PON口下挂256个用户，在2012至2016的时间区间内，宽带实装率从35%逐步提升至65%，宽带上网的带宽需求从4M逐步提升到8M；在宽带用户中开通IPTV业务套餐的用户比例从30%提升至70%。话音业务所占带宽较小，因而总体带宽计算中将其忽略。基于以上假设，得出FTTB网络用户峰值带宽需求（不计算用户并发收敛比）趋势，在用户实装率达到55%，IPTV套餐比例达50%时，会出现EPON带宽瓶颈。
2.2.4运营商营销带宽需求驱动ADSL2+升级改造
运营商的营销带宽需求取决于其所在的市场环境，各不相同。最近的一个例子是Google Fiber项目，它既提供1G的宽带套餐，也有5M的基本连接业务。在国内，宽带提速也是普遍的市场趋势，特别是东部沿海省份，市场营销带宽一浪高过一浪。营销带宽对于网络接入带宽能力有要求。当营销带宽高于20M时，基于ADSL2+的FTTx就需要升级改造，而基于LAN的FTTB以及基于VDSL的FTTB网络则可以满足100Mbps的营销带宽需求（其中VDSL2带宽能力易受串扰噪声干扰，需要启动Vector技术方能稳定支持100Mbps的接入）。
然而，这种营销带宽在网络适应较高的收敛比。在FTTB/C组网中，相对于业务需求带宽，营销带宽并不会首先使xPON口产生带宽瓶颈。因而，我们从10G PON网络规划角度来看，关键是分析业务需求带宽对网络带来的压力。
2.3技术产业链准备度
产业链的准备度是选择技术方案方向以及判断部署节奏的关键依据。10G PON的上游产业链中，芯片及光模块环节尤为关键。
10G PON芯片产业的发展呈现了清晰的三个阶段：产业发展初期、产业整合期、融合发展期。产业发展初期从2009至2011，这两年出现一拨10G PON芯片先行者，芯片厂家推出第一批10G PON芯片。然而，产业链很快也就因而迎来整合期，收购整合使得10G PON芯片的商用进程延后，但好处是让关键芯片厂家都具备了xPON及10G xPON的能力。芯片厂家完成整合之后，主流芯片厂家如博通、高通等，其路标中的芯片方案都是具备xPON及10G xPON的能力。
在光模块产业方面，经过2年的准备，已经有多家光模块厂家具备10G PON光模块的量产能力。但是受限于上游的10G PON光芯片、激光器等核心部件的供给，以及10G PON光模块用量较少等因素，目前及可预见的一段时间之内，10G PON光模块的价格将在xPON光模块的5至10倍。在10G PON规模部署启动之后，10G PON光模块有较强的降价预期和较大的降幅空间。
3困境与破局
综合来看，一方面，10G PON方案成本高，商用困难；另一方面，EPON FTTB网络存在潜在的带宽瓶颈，新建设或未来存量提速改造有采用10G PON的需求。
怎样才能够以最合理的方式来破解这一困局？笔者认为，设备商及运营商应该充分利用产业链呈现的关键特点，开发和部署具备良好前后向兼容的10G PON网络。具体为利用融合芯片的能力，开发光模块可插拔的FTTB设备，通过装备不同的光模块实现EPON、GPON、10G EPON、10G GPON上行接口的切换，保证系统能够灵活、平滑的从xPON升级到10G xPON。
这种方案有业界主流芯片厂家支撑，是未来解决方案的主流。同时，运营商可以先行部署xPON FTTB，规避了技术路线的选择风险，未来可根据需要升级至10G GPON或者10G EPON。同时，从前面的分析可以知道xPON出现业务带宽瓶颈时，10G PON光模块因产业成熟而有大幅的成本下降，运营商因而可以节约10G PON建网投资。这种具备良好前后向兼容的10G PON技术方案在帮助运营商在技术方案选择和部署投资上，都有一举多得之处。
表1IPTV用户带宽需求分析