天津联通采用10GEPON技术打造千兆宽带网络

2024年3月27日发(作者：向前一步走)

天津联通采用10G EPON技术打造千兆宽

带网络

摘要：

本文探讨了目前主流光纤接入技术EPON网络的带宽提升技术以及演进路线，并

介绍了天津联通利用10G-EPON技术实现FTTx光接入网络的演进，满足千兆超高带宽接入带

宽需求，助力天津市“智慧城市”、“数字乡村”建设。

关键词：FTTH、10G-EPON、千兆接入

1、引言

2015年底天津联通实现全市光纤全覆盖，成为全国首个实现全光网络的直辖市。全光

网接入促进了网络大提速、IPTV大发展，更让社会各界真切感受到信息基础设施升级在推动

传统产业升级、提升民众生活品质中发挥的重要作用。随着国务院最新的《关于加快高速宽

带网络建设 推进网络提速降费的指导意见》要求，以及高清视频、智慧家庭、云存储、可

视通信等高带宽应用的迅速发展，用户上下行带宽要求越来越高，作为业务承载通道，多样

化的接入网络是其中最为复杂也是带宽速率和网络质量容易出现瓶颈的环节。

2、基于

EPON

网络架构关键技术及实现原理

2.1 EPON光接入网技术

EPON（以太网无源光网络）是光纤接入网最重要的一项核心技术，采用点到多点结构、

无源光纤传输，将以太网技术和高速光传输技术结合起来，可以实现语音、数据、视频多业

务的综合接入。作为光纤接入网的承载技术之一，在物理层采用了PON技术，在链路层使用

以太网协议，利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。因此EPON具备了低成本、高带宽、

扩展性强、简便性等优点。同时提供多重搅动的数据加密技术，配合无源化的ODN网络，具

备可靠的数据安全性和网络承载质量。

EPON网络结构上由局端设备（光线路终端OLT）、无源光分配网络ODN和用户端设备

（包括光网络单元ONU、光网络终端ONT）组成，如图1所示。其中O LT提供各种广域网接

口，通过万兆兆以太网接口与上连网络设备连接，并能提供IP网络L2/L3层的交换与路由

功能；O N U提供给用户数据、视频和电话网络接口。

图1 EPON网络结构

2.2 EPON的传输原理

EPON网络架构中OLT与ONU之间数据传输是基于IEEE 802.3以太网帧，采用WDM技术

实现单纤双向传输，也就是说在一根芯上通过上下行不同的波长（上行波长：1310nm，下行

波长：1490nm）所采取的数据传输技术是不同的。

下行传输方式采用时分复用技术（TMD），数据从OLT到多个ONU以广播方式发送，

每个ONU根据下行数据的标识信息接收属于自己的数据，丢弃其他用户的数据。

上行传输方式采用时分多址接入技术（TDMA）分时隙给ONU

传输上行流量，每一个

ONU通过时隙分配和时延补偿，确保多个ONU的数据信号耦合到一根光纤时，各个ONU的上

行包不会互相干扰。如图2所示

图2 EPON传输方式

3、基于

EPON

网络架构的

10G PON

技术演进

基于EPON技术的1G-PON光接入网络能够满足多用户20~100Mbit/s的业务应用，但随

着用户实际接入率的提升以及用户对接入高带宽的需求剧增，特别是4K超高清视频、大数

据、云存储、可视通信、视频监控、互动游戏、远程医疗等高带宽应用的不断出现，1G-

EPON

技术已经不能满足人们对高带宽的需求。如何在原有的

EPON

网络架构下，低成本迅

速实现网络能力升级，满足人们

1Gbit/s

高带宽业务规模发展需求，已经成为天津联通光

接入亟需解决的问题。

3.1 10G-EPON技术

国际标准组织IEEE于2009年9月正式颁布10G EPON标准IEEE802.3av，该标准的核

心是将IEEE802.3ah标准的上下行带宽扩大到10Gbit/s速率和协商机制，同时论述了10G

EPON的ONU可以与EPON的ONU共存于1个ODN下，最大限度保护运营商投资。

在网络架构上10G EPON与1G EPON完全相同，为了实现10G EPON与1G EPON的兼容，

在波长分配方面有专门的考虑，对于1G-PON/10G-EPON接口共存同一ODN时，10G-EPON PON

口通过不同的波长同时接收10G-EPON ONU和1G-EPON ONU的数据。在下行方向，10Gb/s波

长采用1577nm（1575nm～1580nm）和1Gb/s波长为1490nm（1480nm～1500nm）为WDM方式。

在上行方向，1Gbit/s信号的波长1310nm（1260~1360 nm）和

10Gbit/s

信号的上行波长

1270nm（1260~1280nm）二者有重叠，因此只能采用双速率TDMA方式对10G-EPON ONU和1G-

EPON ONU的数据发送进行仲裁，如图3所示。

图3 10G-EPON波长分配

在10G EPON光链路功率预算上，除沿用了与EPON相同的20dB和24dB光功率预算外，

还根据实际组网的需要增加了

29dB的光信道插入损耗预算。

3.2 EPON到10G EPON 平滑演进方案

根据10G EPON良好的向下兼容性，可灵活适配PON网络演进的需要进行设备的升级和

扩容。在网络架构上10G EPON可继续沿用原有的EPON拓扑结构，保持原有的ODN网络不变，

OLT和ONU设备按需进行升级扩容，如图4所示。通过1G EPON OLT升级为10G EPON OLT，

对于有高带宽用户把1G EPON ONU更换10G EPON ONU；而没有带宽升级需求的用户保留原有

的1G PON ONU设备，仍可在10G EPON OLT下正常使用，从而实现1G EPON OLT到10G EPON

OLT的平滑升级。这样10G EPON和1G EPON的ONU可共用一个ODN，而10G EPON OLT可以

同时承载10G/10G、10G/1G和1G/1G三种不同模式的ONU共存。

图4 EPON到 10G EPON平滑升级

3.3 10G-EPON演进的优势

在经济性方面，10G-EPON OLT升级主要包括板卡和光模块，而10G-EPON终端设备虽然

目前价格相对较高，但在规模应用后成本有望迅速降低。在网络改造方面，由于无源ODN网

络无需改动，只要升级部分设备及网管软件，运营支撑系统增加10G-EPON设备识别和相关

配置，监测和诊断方面稍作升级，因此总体部署CAPEX的成本提高不大，可以很好地保护运

营商已有的投资，迅速发放业务。在设备维护和用户服务方面，10G-EPON与原有EPON网络

流程相同，维护人员可以迅速适应，维护成本基本不变，保持了低OPEX运营的优势。

4、天津联通10G EPON千兆光接入网络部署

4.1 10G EPON改造升级实施

为落地国家工信部《“双千兆”网络协同发展行动计划》要求，支撑数字天津建设，助

推天津成为首批“千兆城市”。天津联通作为本地主导运营商依托丰富的ODN光网优势和强

大的技术支撑实力，积极推进10G-EPON的研究和试验，2020年6月完成了多种OLT设备和

终端的解耦，实现现网多厂商1G-EPON网关与10G-EPON网络系统互通性，优化了PON口割

接自动施工流程，解决高峰时段压单OLT专业网管性能优化，同时验证了非对称和对称型

10G-EPON OLT与终端设备的平滑升级割接方案的可行性。在以上各种试验的基础上开始了小

批量EPON向10G-EPON平滑升级的实施，并于2021年12月完成了天津联通全网186976个

10G-EPON的升级改造工作，包括全市小区、政企商务楼和校园等，万兆网络端口覆盖率达到

109%，在全国率先实现万兆网络全覆盖，以万兆网络提供千兆服务。

4.2 10G EPON实现效果

在实现万兆宽带网络全域覆盖的同时，天津联通进一步升级产品和服务标准，发布全新

的“联通智家”品牌，实现“全屋Wi-Fi覆盖”+“全屋智能应用”+“专业上门服务”的全

新组合，从而实现家庭网络向千兆跨越，真正为津城百姓带来千兆宽带+千兆WiFi的一站式

高速体验，目前天津联通的千兆用户数占比已达到26.75%。

5、结束语

天津联通借助10G-EPON接入的技术领先、性能优越、互通性强等优点，结合优质的基

础网络资源，完成了千兆宽带网络的升级改造，满足不同场景多用户接入的应用，积极对接

政府和社会各行业，形成上下游一体化的超宽带产业链和宽带应用生态圈。

作者简介：

王晓龙：工程师 南开大学 硕士 现工作与中国联通天津市分公司云网运营中心

黄荣誉：高级工程师 南开大学 硕士 现工作与中国联通天津市分公司云网运营中心

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