1、引言

    完成G-PON技术标准之后，FSAN/ITU-T即以“低成本、高容量、广覆盖、全业务、高互通”为演进目标，迅速铺开下一代PON的技术标准工作。

    从运营的角度来看，“超宽带、可共存”被认为是G-PON继续演进的第一原则：一方面，运营商要实施以增加营业收入为目的从而拓展新业务的战略目标，以引发带宽消耗的强劲增长；另一方面，运营商顾虑到PON系统整体的巨大投资、漫长的回报周期（PON ODN和终端投资是整网投资中的关键部分），尽全力保护其ODN投资，最大化用户终端价值。

    鉴于此，FSAN/ITU将G-PON之后的下一代系统定义为一个与G-PON共存并能由原G-PON平滑升级而成的新系统，着眼于研究和制定出既能兼顾现有G-PON ODN敷设和继承现有G-PON协议基本机制，又能全面提升系统容量和协议效率的“后G-PON时代”标准：这就是本文所描述的10G-PON标准系列——基于共存的平滑演进和全面提升。

    2、10G-PON基本形态 – 通过WDM堆叠与G-PON轻松共存

    如前所述，考虑到对运营商已布放光纤系统的充分保护，10G-PON的ODN必须完全沿用G-PON的网络拓扑，重利用现有G-PON网络已投放的光纤、分路器等：首先保障与G-PON的共存，进一步通过在OLT侧增加支持10G的接口板并替换ONT/ONU以完成从G-PON向10G-PON的平滑演进。

    为实现与G-PON在同一ODN上的共存，10G-PON采用了不同于G-PON的上/下行波长规划，借此通过波分堆叠的方式（通过在局端放置WDM1r器件，结合终端前置或嵌入的WBF器件，在上/下行方向分别对多个工作信号进行合波/分波）实现10G-PON和G-PON的兼容。如图 1所示：   

在共存基础上，10G-PON进一步提供了平滑演进的实现：升级时，运营商可选择仅对本ODN上的部分用户设备逐批次升级或将全部用户设备一次性更换为下一代设备。两种升级方式的不同之处在于G-PON与10G-PON系统共同存在的时间长短。为实现从G-PON到10G-PON的升级，所有ONU以及OLT须严格遵循ITU-T G.984.5amd1（扩展波段）所规范的波长计划。

    3、10G-PON物理层 - 整体扩容

    业界对“后G-PON时代”系统的最基本需求是要提供比G-PON更高的数据传输速率。因此，10G-PON的标准规格是下行10G，上行2.5G，上下行平均带宽比G-PON分别提升4倍和2倍。除此之外，相比于G-PON，10G-PON在分支比、光功率预算以及传输距离等物理规格方面也均有明显提升，如图 2所示。  

    4、10G-PON传输汇聚层 – 沿用基本机制，功能强化，效率提升

    TC层是TDM PON系统的核心构成部分。通过三大关键技术点（成帧、动态带宽分配和激活），它全面保障了多点接入的有效实现。10G-PON的TC层尽量沿用了原G-PON TC层的基本机制，并以此为基础进行了必要的改良和充分的完善。

    为适配10G速率以及方便芯片实现和提升处理效率，10G-PON对成帧结构进行了较多细节改进，使数据分片更少拼接，更易对齐；DBA基本机制保持不变，分配灵活度进一步提升；激活过程与G-PON保持一致；物理层管理消息系统进一步简化，健壮性等有所增强。并且，随着运营商需求的逐步明确，相比于G-PON，10G-PON在安全和节能方面都有明显扩充。

    安全性方面，10G-PON不仅在TC层激活过程中就完成了对终端设备的认证，同时也完善了正常工作状态下的密钥切换流程，并提升了密钥切换流程的健壮性。除此之外，10G-PON还提供了上行加密、下行组播加密等新的可选的额外安全保障机制。
 节能历来是个争议话题。在G-PON时期，ITU-T开发了G.sup45（即G-PON节能白皮书）作为PON节能指导资料。该白皮书以由不同程度的节能模式构成的ONU节能状态机为核心描述了芯片级节能技术。随着世界范围内节能呼声的渐渐高涨，以G-PON节能白皮书为蓝本再加以筛选和改善，10G-PON选择了“假寐”（doze mode）和“周期性睡眠”（cyclic sleep）两种作为标准的节能模式。其中，假寐模式为必选实现，周期性睡眠为可选实现；两者的区别在于，前者仅关闭了ONU的发射机，而后者则同时关闭了发射机和接收机，是更深层次的睡眠技术。