EPON與GPON技術分析比較

嚴 華 中國鐵通杭州分公司

1 PON技術概述

PON是一種點到多點結構的光接入技術，由無源分光器OLT的光信號分到樹形網(wǎng)絡的各個ONU。PON技術的產生，打破了傳統(tǒng)光接入點到點的解決方法，在解決寬帶接入問題上提供了一種經濟的、面向未來的、多業(yè)務的用戶接入技術。而PON作為接入網(wǎng)的最新技術，一直被業(yè)界認為是接入網(wǎng)未來發(fā)展的方向，其原因一是它提供的寬帶可以滿足未來各種寬帶業(yè)務的需要，二是無論在設備成本還是運維管理開銷方面，其費用相對較低。

目前，有兩個PON標準已正式發(fā)布，一個是由IEEE 802.3ah工作組制定的EPON標準，另一個是由ITU/FSAN制定的GPON標準。而EPON和GPON誰將主導FTTX也是當前爭論的熱點。

1.1 EPON技術簡介

EPON是基于以太網(wǎng)方式的無源光網(wǎng)絡，上下行速率均為1.25 Gbit/s。EPON 由光纖線路終端（OLT）、光分配網(wǎng)絡（ODN）和光網(wǎng)絡單元（ONU）組成，由無源網(wǎng)絡設備代替了傳統(tǒng)的ATM/SONET寬帶接入系統(tǒng)中的中繼器、放大器和激光器，減少了中心局端所需的激光器數(shù)目，并且OLT有許多ONU用戶分擔。

EPON網(wǎng)絡采用一點至多點的拓撲結構，取代點到點結構，極大節(jié)省了光纖的用量和管理成本。此外EPON利用以太網(wǎng)技術，采用標準以太幀，無須任何轉換就可以承載目前的IP業(yè)務。因此EPON能與現(xiàn)有的以太網(wǎng)設備相兼容，十分簡單、高效、建設費用低，適合寬帶接入網(wǎng)需求。

1.2 GPON技術簡介

GPON技術是基于ITU-TG.984x標準的最新一代寬帶無光源綜合接入標準，采用與EPON相同的一點到多點，無源光纖傳輸方式的網(wǎng)絡拓撲結構，主要由OLT、ODN和ONU三部分組成，由無源光分路器件將OLT的光信號分到各個ONU。

對于其他的PON標準而言，GPON標準提供了前所未有的高寬帶、大覆蓋范圍，用戶接口豐富，下行速率高達2.5 Gbit/s，其非對稱特性更能適應寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務市場等優(yōu)勢，因而被大多數(shù)運營商視為實現(xiàn)接入網(wǎng)業(yè)務寬帶化、綜合化改造的理想技術。

1.3 兩者的關系和區(qū)別

PON最早是以GPON為源頭的電信公司提出的，而EFMA（以太網(wǎng)聯(lián)盟）將其中的一段為電信范圍的ATM換成以太網(wǎng)，就變成了現(xiàn)在的EPON。因此，現(xiàn)在的GPON標準還涵蓋EPON的一部分內容。

兩者的相同點就是都采用了PON作為技術基礎，在物理層接口上包括光器件、光功率和波長上均基本相似。

兩者明顯的區(qū)別在傳輸層上，EPON是完全基于以太網(wǎng)為基礎發(fā)展起來的，包括可變幀長結構等，完全以IP為承載內容。GPON是以ATM為基礎發(fā)展起來的基于幀傳輸協(xié)議，固定幀長結構，以支持ATM、TDM和數(shù)據(jù)等多業(yè)務能力。

2 EPON與GPON的比較

2.1 技術參數(shù)比較

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2.2 寬帶利用率比較

承載以太網(wǎng)，不承載TDM業(yè)務時，EPON開銷主要由封裝開銷，物理層開銷，上報開銷和8 b/10 b編碼組成；而GPON開銷主要由封裝開銷，切割開銷，物理層開銷和上報開銷組成。GPON和EPON的效率差異主要由EPON的8 b/10 b編碼造成。

承載E1業(yè)務時，EPON的開銷由封裝開銷，物理層開銷和8b/10b編碼開銷組成；GPON的開銷由封裝開銷和物理層開銷組成。

承載TDM業(yè)務時，GPON和EPON的效率差異主要由EPON的8 b/10 b編碼和封裝TDM業(yè)務的開銷造成。在EPON系統(tǒng)500 us封裝一次E1幀，系統(tǒng)有16個ONU的條件下，GPON比EPON的效率高20%～25%。

2.3 OAM功能比較

EPON是把以太網(wǎng)技術直接運用到接入網(wǎng)，不但將以太網(wǎng)協(xié)議作為IP數(shù)據(jù)的封裝格式，而且控制信息和管理信息也與原有的IEEE802.3幀結構完全相同。而GPON是基于通用成幀協(xié)議（GFP），可以將數(shù)據(jù)、控制信息、管理信息融合在一起，它包含了管理信息和控制信息。

EPON把管理層面和控制層面分得非常清楚，管理上單獨設定了OAM子層，定義了和上下層的標準接口，把OAM子層的位置定義在MAC子層和LIC子層之間。EPON的基本OAM概念包括自動發(fā)現(xiàn)、鏈路監(jiān)視、遠端故障檢測、遠端環(huán)回、MIB變量的獲取，另有大量與業(yè)務相關的功能在擴展中實現(xiàn)。

GPON沒有單獨的管理層面，沒有單獨的子層，并沒有把管理和控制功能分開，而是將數(shù)據(jù)、控制信息、管理信息融合在一起，所有幀的跨度都是125 us，其中都包含了管理信息和控制信息。GPON的管理非常豐富，除了包含EPON中的OAM功能外，還包括規(guī)定了設備管理、保護倒換管理機制、帶寬分配、速率適配和速度雙工協(xié)商、數(shù)據(jù)的安全性保證和OAM實體的認證管理等功能。

相比之下，EPON實現(xiàn)的管理功能更具體，與控制信息的區(qū)分更明確。但從技術上GPON從標準定義開始就考慮了運營商的要求，在OAM上較EPON有一定的優(yōu)勢。從網(wǎng)絡維護人力成本上，EPON系統(tǒng)基于以太網(wǎng)絡，技術較為成熟，技術門檻較低；而GPON系統(tǒng)由于包含了大量復雜的功能，技術門檻較高。

2.4 系統(tǒng)互通性比較

互通性指不同公司、不同型號、采取不同芯片的設備間的兼容性?；ネㄐ詼y試實際上是EPON和GPON網(wǎng)絡測量的重要基礎部分，只有系統(tǒng)中的設備能夠互通，才能進一步進行各種參數(shù)的測量。

從FEC、幀的不同起始位置、注冊過程、ONU內的調度、DBA、ONU認證方式、業(yè)務QoS保證和OAM等多個方面看，GPON從協(xié)議上就對各方面有著嚴格和明確的規(guī)定，基本上互通性問題并不多。相對而言，EPON對系統(tǒng)的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層制定了相關規(guī)范，但對動態(tài)寬帶分配、終端設備認證、服務質量保證、業(yè)務層功能等，指配和管理等方面均未描述，由于EPON協(xié)議有著很多未詳細定義，在為廠商帶來巨大的開發(fā)靈活性的同時，也給互通帶來了很多困難。從技術角度來說，GPON在互通性上是要優(yōu)于EPON系統(tǒng)。

2.5 成本比較

從技術角度看，由于GPON的光模塊要滿足很高的突發(fā)同步指標，對模塊中的驅動和前后放大器芯片要求很高，還要滿足三類ODN的功率預算，只能采用DFB發(fā)射機和APD的接收機，因此GPON技術實現(xiàn)復雜，目前還沒有規(guī)模的商用系統(tǒng)應用；EPON在亞洲地區(qū)，尤其是日本使用較多。在芯片方面，EPON繼承了以太網(wǎng)“簡單方便”的原則。EPON進入門檻很低，容易吸引大批廠商加入EPON產業(yè)聯(lián)盟。GPON芯片功能比較復雜，需要全新設計封裝格式，此外，GPON芯片廠商數(shù)量太少，芯片價格也難以下降。

因此，無論從技術復雜度、規(guī)模產量以及市場應用規(guī)模來看，現(xiàn)在EPON的技術成本肯定比GPON的成本低，從長遠看，EPON的成本下降速度將會比GPON更快。

3 市場環(huán)境

3.1 國內環(huán)境

2008年，在中國電信和原中國網(wǎng)通兩個批次的招標和采購中，國內EPON廠商占據(jù)了絕大部分份額。最重要的一點是以中國電信為主導起草并完成的EPON的CTC 2.0標準，對芯片級互聯(lián)互通做了詳細的規(guī)定，這份標準也已經影響到了日韓兩國的EPON設備采購。

從2008年下半年開始，作為傳統(tǒng)的電信運營商，中國電信又開始了GPON試點測試，很明顯不想放棄語音業(yè)務這塊領地。因此，一些運營商的未來方向是兩條腿走路，一方面IP和數(shù)據(jù)業(yè)務依靠EPON，另一方面其他TDM業(yè)務走GPON這條路。

3.2 國際環(huán)境

從國際環(huán)境上看，越是新興的市場越愿意和快速地接受EPON，越是原先發(fā)達、成熟的市場越容易傾向于GPON。

目前，對于多業(yè)務的支持，GPON是沒有問題，而EPON為了解決這個問題，提出了全業(yè)務IP化的方案，如VOIP、TDM over Ethemet等技術。與此同時，GPON在芯片成熟度和商用化上也了有很大的進步。但是目前數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的實際標準是以太網(wǎng)，因此從以太網(wǎng)標準上發(fā)展的EPON比GPON相對來說更有競爭力。

4 發(fā)展方向

4.1 EPON

2008年，IEEE開始進行2.5 Gb/s和10 Gb/s的EPON討論，技術標準是802.3 av。在設備方面，已經有中興、華為推出10 G EPON產品。在芯片方，兩大主流EPON芯片廠商Teknovus和PMC都已經推出10 G EPON芯片。

4.2 GPON

2008年，F(xiàn)SAN開始提出10 Gb/s速率的討論，目前ITU-T還沒有標準出臺，但技術演進方向是NGN1和NGN2。其中NGN1是兼容現(xiàn)有GPON的標準，速率提高到10 Gb/s，NGN2是40 Gb/s速率，支持WDM，但須改造現(xiàn)有的ODN網(wǎng)絡。在設備方面，愛立信和華為推出了10 G GPON的產品，在芯片方面，有BroadLight和PMC。

4.3 兩者發(fā)展分析

盡管EPON和GPON在速率發(fā)展上不相上下，但目前在世界范圍內實際用戶線數(shù)EPON明顯大于GPON，其中日本、韓國、中國以及其他東南亞地區(qū)的EPON數(shù)量更是占絕對多數(shù)。GPON則主要集中在歐洲、北美部分及西亞地區(qū)。

目前，GPON價格仍然一直高于EPON，而EPON在中國電信的牽頭下，實現(xiàn)了各廠商的互聯(lián)互通，大量設備廠商的進入，使設備成本又降低了一步。

5 結束語

EPON和GPON有著各自的優(yōu)勢。EPON是作為解決用戶接入而誕生的標準，在IP業(yè)務上的完美支持，適用于互聯(lián)網(wǎng)運營商或基于IP業(yè)務運營的服務商。而GPON是由運營商主導推薦的標準，適合于傳統(tǒng)的電信運營商作為全業(yè)務綜合接入和概念上的三網(wǎng)融合的應用。但不管是哪種技術，對用戶來說看到的只是一個個以太網(wǎng)或光纖的接口，而享受的是同樣高速的網(wǎng)絡。

對各國的運營商而言，無論是由于政府政策、經濟背景、客戶需求等不同原因選擇支持EPON或GPON，兩者都將在不同的支持下促進各自的產業(yè)鏈的發(fā)展和成熟。而在全世界范圍內，EPON與GPON兩種技術將彼此共存一段比較長的時間。