在通信行業(yè)中，無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）技術(shù)一直是光纖接入網(wǎng)的核心。隨著帶寬需求的不斷增長，PON技術(shù)也在不斷演進，從最初的EPON、GPON，到如今的10G EPON和50G PON，每一次技術(shù)升級都伴隨著波長選擇的優(yōu)化與調(diào)整。本文將深入探討PON系統(tǒng)波長選擇的考慮因素及其演進過程，特別是EPON波長選擇的經(jīng)驗教訓(xùn)及其對未來的啟示。
EPON波長選擇的初衷與局限
EPON（以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)起步較早，其國際標(biāo)準(zhǔn)于2004年完成制定。在當(dāng)時，PON技術(shù)尚處于初期階段，EPON的設(shè)計特別注重突出點對多點（P2MP）架構(gòu)的低成本優(yōu)勢。為了滿足這一需求，EPON在波長選擇上優(yōu)先考慮了低成本FP（Fabry-Perot）激光器的使用。
圖1：FP激光器的光譜示意圖
FP激光器具有成本低廉的優(yōu)勢，但其多縱模和波長漂移的特性決定了需要占用較寬的頻譜資源。因此，EPON的上行波長占用了1260nm~1360nm的范圍，波長跨度高達100nm。
圖2：EPON（FP寬頻）波長以及光纖水峰和低色散區(qū)
從光纖特性來看，這一波長范圍占據(jù)了從光纖截止頻率到水峰之間的所有低色散窗口。盡管這種設(shè)計在當(dāng)時滿足了低成本的需求，但也為后續(xù)的技術(shù)演進埋下了隱患。EPON在波長選擇上缺乏對長期演進的考慮，導(dǎo)致了諸多限制。因此，在PON技術(shù)發(fā)展的初期階段，大多數(shù)運營商更傾向于部署GPON網(wǎng)絡(luò)。盡管GPON初期的估計成本較高，但隨著大規(guī)模部署以及光電技術(shù)的快速發(fā)展，GPON的成本迅速與EPON持平，并讓運營商額外獲得了高品質(zhì)網(wǎng)絡(luò)及長期演進的便利性。
10G EPON階段的波長約束與解決方案
隨著PON技術(shù)的代際演進需求逐步顯現(xiàn)，DFB（分布式反饋）激光器技術(shù)的快速發(fā)展和成本下降引發(fā)了業(yè)界對EPON波長約束的關(guān)注。產(chǎn)業(yè)開始考慮EPON標(biāo)準(zhǔn)及波長的修訂方案。在10G-EPON規(guī)模應(yīng)用初期，2017年，運營商通過制定企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，將EPON上行波長從1260nm-1360nm的寬頻范圍收窄至1290nm-1330nm的窄頻范圍。
然而，在10G EPON階段，波長約束成為技術(shù)演進的瓶頸。由于標(biāo)準(zhǔn)定義上無法避開存量FP激光器的波長范圍進行獨立的上行波長選擇（下行波長選擇了色散較大的1577nm波長），最終產(chǎn)業(yè)界通過協(xié)同創(chuàng)新，采用上行時分方案對波長約束進行了適當(dāng)規(guī)避。這一方案犧牲了上行效率，性能上做出了一定的妥協(xié)，但實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的平滑部署。與此同時，運營商開始部署窄帶EPON終端，通過部署周期自然淘汰掉寬頻FP EPON終端，從而為未來PON網(wǎng)絡(luò)的升級換代掃清障礙。
圖3：EPON窄帶+10G EPON+50G PON波長示意圖
50G PON的波長選擇與歸一化演進
隨著50G PON技術(shù)的到來，EPON FP波長的問題再次引起了關(guān)注。50G速率的波長需要部署在低色散區(qū)域，但由于1360~1490nm區(qū)間內(nèi)色散顯著增加且光纖水峰對現(xiàn)網(wǎng)部署造成了限制，同時考慮到EPON窄頻標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)執(zhí)行多年，產(chǎn)業(yè)界在國際標(biāo)準(zhǔn)定義時經(jīng)過慎重考慮達成一致共識，從技術(shù)指標(biāo)要求和產(chǎn)業(yè)發(fā)展角度，僅考慮EPON窄頻共存。50G PON標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)了EPON/GPON共存演進的歸一化，這是PON產(chǎn)業(yè)演進的一個重要節(jié)點。
50G PON的波長選擇不僅考慮了技術(shù)指標(biāo)，還充分考慮了現(xiàn)網(wǎng)部署的實際情況。通過窄頻共存，50G PON在技術(shù)上實現(xiàn)了與現(xiàn)有EPON/GPON網(wǎng)絡(luò)的平滑過渡，為運營商提供了更大的靈活性和可擴展性。這一演進過程充分體現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)界在波長選擇上的成熟與智慧。
經(jīng)驗教訓(xùn)與未來展望
EPON波長的歷史經(jīng)驗告訴我們，不能一味追求短期低成本，需要相信技術(shù)和需求的快速發(fā)展，要考慮網(wǎng)絡(luò)的長期演進。50G PON商用已經(jīng)到來，EPON當(dāng)前的重點工作應(yīng)放在現(xiàn)網(wǎng)中FP波長的排查和整治上，為現(xiàn)網(wǎng)部署50G PON做好準(zhǔn)備，提升網(wǎng)絡(luò)競爭力。
未來，隨著PON技術(shù)的進一步發(fā)展，波長選擇將繼續(xù)扮演關(guān)鍵角色。產(chǎn)業(yè)界需要在技術(shù)創(chuàng)新與成本控制之間找到平衡，確保網(wǎng)絡(luò)的長期演進和可持續(xù)發(fā)展。同時，運營商應(yīng)積極參與標(biāo)準(zhǔn)制定，推動產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同創(chuàng)新，共同迎接下一代PON技術(shù)的挑戰(zhàn)與機遇。 
