EPON 与GPON技术及产品比较

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Cww.net.cn 2004年11月2日 16:13 通信世界网
信息产业部电信研究院通信标准研究所  敖立

    一、 前言

    宽带网络的飞速发展以及各种高带宽业务和应用的不断出现使宽带光纤接入网技术的引入摆上了议事日程，目前北美和日本光纤到户（FTTH）的建设已经规模展开，而国内FTTH的实验已经在一些地方开始实施，业内对这方面的讨论也不绝于耳。目前应用于宽带光纤接入网的技术主要有三种，它们分别是基于SDH的多业务传送技术（MSTP）、多业务的无源光网络技术（PON）和多业务点对点光端机（P2P或称MC），具有以下特点。

    1．MSTP有很高的服务质量，但成本较高，适合对业务质量和安全性等要求非常高的大用户，不适合普通家庭用户。

    2．多业务点对点网络光端机的星状网络拓扑与环形骨干网络配合非常有利，成本优势突出，但需要占用大量光纤，适合大多数用户的普遍接入。在某些应用情况下比PON成本更低，应该结合具体情况因地制宜采用。

    3．PON的树状网络拓扑与环形骨干网络配合非常有利，是光纤进入用户驻地（FTTP）最有效的网络解决方案，由于节省大量骨干光纤资源，长远看是光纤化接入的理想选择之一，适合大多数用户的普遍接入，未来潜在市场很大。

    其中，前两种技术在国内得到普遍应用，而PON技术作为理想的光纤化接入手段，被认为是实现FTTH的主要技术，具有非常大的发展潜力。

    二、无源光网络PON技术的特点

    无源光网络（PON）技术是一种点到多点的光纤接入技术，它由局侧的OLT（光线路终端）、用户侧的ONU（光网络单元）以及ODN（光分配网络）组成。一般其下行采用TDM广播方式、上行采用TDMA（时分多址接入）方式，而且可以灵活地组成树型、星型、总线型等拓扑结构（典型结构为树形结构）。所谓“无源”，是指ODN中不含有任何有源电子器件及电子电源，全部由光分路器（Splitter）等无源器件组成，因此其管理维护的成本较低。

    EPON的标准化工作主要由IEEE的802.3ah即EFM（EthernetFortheFirst Mile，第一英里以太网）工作组来完成，其制定EPON标准的基本原则是尽量在802.3体系结构内进行EPON的标准化工作，工作重点放在EPON的MAC协议上，最小程度地扩充以太网MAC协议。该标准目前还是草案，EFM计划在2004年正式发布EPON的相关标准。我国目前正在积极进行EPON的标准化工作，通信行业标准《接入网技术要求－基于Ethernet的无源光网络（EPON）》正在制订中。

    GPON是ITU提出的G比特级的无源光网络。ITU在2003年正式通过并颁布了GPON标准系列中的三个标准：G.984.1、G.984.2和G.984.3。由于GPON标准是ITU在APON标准之后推出的，因此G.984标准系列不可避免的沿用了G.983标准的很多思路。GPON与EPON都是千兆比特级的PON系统，与EPON力求简单的原则相比，GPON更注重多业务和QoS保证，因此更受运营商的青睐。但由于GPON标准复杂且开发较晚，技术尚不成熟，因此目前GPON产品还未到商品化阶段。

    目前IEEE提出的EPON实现方案是：在与APON类似的结构和G．983的基础上，设法保留APON的物理层PON，而以Ethernet技术代替ATM技术作为数据链路层协议，构成一个可以提供更大带宽、更低成本和更强业务能力的新的结合体EPON。而ITU提出的GPON技术的主要目标是实现Gbit速率，并能支撑多种业务，对所有业务最优化。

    二、GPON和EPON技术的比较

    表1对EPON和GPON两种千兆比无源光网络技术的主要参数进行了比较，为更加全面，同时也将BPON列入其中。


表1EPON和GPON技术主要参数的比较



    注：该带宽是根据不同大小的IP包分布模型算出的平均值，仅供参考。

    针对GPON和EPON技术的不同特点，可以对这两种技术做出以下分析。

    1．GPON支撑多种速率等级，可以支撑上下行不对称速率，上行不一定要支撑1 Gbit以上的速率，因此与EPON只能支撑对称1 Gbit的单一速率相比，GPON在光器件的选择上余度更大，从而可降低成本。

    2．EPON只支撑Class A和B的ODN等级，而GPON可支撑Class A、B和C，因此GPON可支撑高达128的分路比和长达20km的传输距离。

    3．单从协议上比较，因为EPON标准是以802.3体系结构为基础，因此与GPON标准相比其协议分层更简单，系统实现更容易。更鉴于目前以太网芯片的成熟性，其系统成本更低。

    4．ITU在制定GPON标准过程中沿用了APON标准G.983的很多概念，与EFM制定的EPON标准相比其标准更完善。但由于其增加了TC子层，因此也相应增加了一定的开销，这在一定程度上违背了希翼能够借助Ethernet技术简单、经济的特点这一初衷。因此规定一个高效率的TC层机制将成为ITU在制定GPON标准中的一个关键。

    5．GPON标准规定TC子层可以采用ATM和GFP两种封装方式，其中GFP封装方式适于承载IP/PPP等基于包的高层协议，但对于为了支撑ATM业务而定义的ATM封装方式在以Ethernet为基础的GPON系统中是否合适，还有待商榷。

    6．在Ethernet上承载TDM业务的技术并不成熟，很难满足电信级的QoS要求。因此EPON为了能够承载TDM业务和话音业务必须设计新的MAC机制并增加新的软硬件。而GPON由于其设计的TC子层结构和ATM封装方式，并采用了125us的帧长及定时机制，能够比较容易的支撑TDM业务和话音业务。

    三、EPON和GPON产品比较

    由于IEEE的EPON标准化工作比ITU-T的GPON标准化工作开展得早，而且IEEE的关于Ethernet的802.3标准系列已经成为业界的最重要的标准，因此目前市场上已有的G比特级PON产品更多的是遵循EPON标准，严格遵循GPON标准的产品目前基本上还没有。EPON产品较GPON产品更广泛的另一个重要原因是因为EPON标准制定得更宽松，制造商在开发自己的产品时有更大的灵活性。

    从产业链的角度看，EPON系统最核心部分—PON光发送/接收模块已经较成熟，核心TC控制模块已经规模生产（ASIC化），而GPON系统的相应核心模块还不太成熟，其核心TC控制模块目前仅处于FPGA阶段，还难于实现规模商用。

    目前EPON产品支撑的PON端口速率等级一般为1250kbit/s，也有少数产品PON端口仅支撑100Mbit/s。虽然IEEE在制定EPON标准时主要考虑数据业务，基本上未考虑语音业务，但是鉴于目前运营商在布网规划时更注重要求接入网络应能同时提供数据和语音业务，因此除了少数EPON产品仅支撑数据业务外，许多EPON产品在IEEE标准基础上，在提供数据业务的同时采用预留带宽的方式提供语音业务。

    四、总结

    1．目前业内关于EPON和GPON孰优孰劣还存在很大争议，但接入网存在技术多样化的鲜明特点，因此如果EPON/GPON能达到技术成熟、成本低廉的目标，将来都应该会得到应用，但未来1~2年，EPON将会走在GPON的前面，北美和日本的很多运营商都开始采用EPON技术装备其FTTP/FTTH网络。

    2．要实现FTTP/FTTH，除了关注宽带光接入网的系统技术之外，还应重点研究以下技术：开发适应FTTH特点的新型器件和核心控制芯片，降低光电器件和无源器件的成本；开发低成本易安装的室内光纤、光缆和连接器及相配合的施工仪器、工具；开发高密度易操作的光纤配线架；开发集中的远程监视和管理技术及系统等。

    总之，大规模使用FTTH还需要时间，大家既要有信心也要有耐心。