多種PON 技術(shù)之研究與分析

□常 娟

(山西工程職業(yè)技術(shù)學院，山西 太原 030009)

現(xiàn)有的光通信網(wǎng)絡(luò)中，接入網(wǎng)已經(jīng)成為整個通信網(wǎng)絡(luò)的“瓶頸”。如何解決這個"瓶頸"問題已經(jīng)成為專家學者們以及各大設(shè)備商和運營商關(guān)注的焦點。在這種情況下，無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)技術(shù)開始浮出水面，并以其優(yōu)勢給人們解決這一問題帶來了很多的便利。

進入2009年，運營商的重組使得國內(nèi)三大運營商開始進入全業(yè)務(wù)運營時代，運營商之間寬帶的競爭也更加激烈。3G 網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，使得高速無線寬帶給有線寬帶帶來了前所未有的沖擊，也進一步促進了傳統(tǒng)固網(wǎng)寬帶接入的提速和“光進銅退”戰(zhàn)略的實施。

近些年來，互聯(lián)網(wǎng)和多媒體新興業(yè)務(wù)的不斷涌現(xiàn)以及寬帶用戶的持續(xù)增長，對運營商承載網(wǎng)特別是最后一公里接入網(wǎng)提出了更高的要求，“光進銅退”已經(jīng)成為運營商的共識，作為下一代接入技術(shù)的PON 已經(jīng)成為實現(xiàn)FTTx 的主流選擇。為實現(xiàn)全業(yè)務(wù)運營，打造一個有市場競爭力，可運營、可管理、可盈利，具有可持續(xù)發(fā)展能力的全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)，國內(nèi)三大運營商對PON 的建設(shè)步伐全面提速。以EPON/GPON 為代表的PON 技術(shù)是運營商進入全業(yè)務(wù)運營時代的最佳寬帶光接入技術(shù)。

1 PON 簡介

PON 主要有兩種技術(shù):EPON、GPON。本文將對這兩種主流技術(shù)進行詳細的研究與分析。

PON(Passive Optical Network)無源光網(wǎng)絡(luò)是一種在接入網(wǎng)側(cè)OLT 與ONU 之間全部采用光網(wǎng)絡(luò)的一種組織架構(gòu)。無源即“無電源”。原先的網(wǎng)絡(luò)都是采用銅纜，三層/二層交換機做匯聚的一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由此帶來的是電的損耗，機房的租賃、建設(shè)，中間承載設(shè)備的維護、管理等等。

光纜與銅纜各有優(yōu)點，但是隨著光纜價格的降低以及用戶對帶寬要求的成倍增長，光纜獲得了前所未有的廣闊市場應(yīng)用前景。在某些特定的環(huán)境里，與銅線相比，光纖有一些獨到的優(yōu)點，其中之一就是光纖傳輸可以抵抗電磁干擾。出于對安全性的考慮，有些機構(gòu)團體也會選擇光纖。光纖是一種非常安全的傳輸介質(zhì)，光纖傳輸不會有電磁泄漏問題，但是銅線傳輸時會泄漏。正因為有了光纖技術(shù)的普及發(fā)展，才有了PON 的推出。PON 技術(shù)的出現(xiàn)，又一次將接入網(wǎng)技術(shù)帶入一個新的高潮。

PON 是APON/BPON、EPON、GPON 等多種技術(shù)的統(tǒng)稱，各種PON 技術(shù)的主要差異在于采用了不同的技術(shù)，另外還有幾種新的PON 技術(shù)，如WDMPON 和Long Reach PONLR－PON)，WDM－PON 目前主要在韓國KT 有部分應(yīng)用(10 萬線規(guī)模，不到5萬用戶)，Long Reach PON 目前還出于預(yù)研和理論探索階段。APON/BPON 基本上屬于一種過渡性技術(shù)，EPON/GPON 是目前的主流技術(shù)。

2 EPON、GPON 之對比

EPON(Ethernet PON)以太無源光網(wǎng)絡(luò)，GPON(Gigabit－Capable PON)吉比特無源光網(wǎng)絡(luò)。EPON是IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers，美國電氣和電子工程師協(xié)會)定義的一種標準;GPON 是ITU(International Telegraph Union，國際電報聯(lián)盟)和FSAN(Full Service Access Networks，全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)論壇)組織定義的一種標準。GPON 是基于ATM 技術(shù)之上發(fā)展而來，EPON 是基于以太網(wǎng)、IP 技術(shù)之上發(fā)展而來。我們先將ATM 與IP 技術(shù)進行一個簡短的分析:ATM 技術(shù)是電信思想的體現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)可靠、可管理、以路為中心;IP 技術(shù)是計算機思想的體現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)可用、盡力而為(Besteffort)、以端為中心。這兩種技術(shù)都得到了電信行業(yè)、IT 行業(yè)的廣泛重視。但由于ATM 技術(shù)的復(fù)雜性，逐漸被IP 技術(shù)所取而代之。

2.1 EPON

EPON:共享帶寬，不在線的用戶不占有資源;所有在線用戶共享資源。資源利用率更高。GPON:固定帶寬，有QOS 保證，但不在線用戶仍占有資源，資源利用率低。GPON:OLT 上行仍要連接到基于IP的數(shù)據(jù)設(shè)備，增加了ATM－IP 的轉(zhuǎn)換過程，效率低。

選擇EPON 還是選擇GPON，是運營商頗具爭議的一個話題，我們還是用事實來說話:EPON 在全球已經(jīng)得到規(guī)模應(yīng)用，截至2012年1 月，總量超過9000 萬線。GPON 僅分布在北美和西歐，占PON比例不到10%。北美、西歐之所以選擇GPON，是考慮到其原有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，是為了兼容現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中的ATM 設(shè)備，因為北美、西歐寬帶起步較早，大都采用ATM 技術(shù)。中、日、韓等新興地區(qū)，沒有原有網(wǎng)絡(luò)的負擔，均選擇EPON。

從產(chǎn)業(yè)成熟度來講，EPON 國際標準完善，國內(nèi)已有統(tǒng)一行業(yè)標準。GPON 國際標準不完善，國內(nèi)無企業(yè)、行業(yè)標準，設(shè)備成熟度有待考驗。EPON 具有規(guī)?；瘍?yōu)勢，GPON 目前面臨兩個問題:一個是互通性的測試，一個是成本。

2.2 GPON

GPON 不符合全IP 發(fā)展方向、產(chǎn)業(yè)鏈不健全、演進路線不確定，主流西歐北美運營商FT、Telefonica、TI 等已停止試點，轉(zhuǎn)而考慮下一代PON 技術(shù)。國內(nèi)主要的固網(wǎng)運營商也不約而同的將EPON 技術(shù)作為當前最為主要的FTTX(光纖接入)的主要技術(shù)，對GPON 則進行謹慎的試點和測試。

但同時我們也應(yīng)該看到GPON 本身具有的三大優(yōu)勢:傳輸距離遠、分光比大、帶寬高。EPON 為了彌補這方面的不足，推出了10G EPON。從技術(shù)演進方向來看，EPON 的下一代技術(shù)10G EPON 已經(jīng)有了標準，并在某些地區(qū)有了商用網(wǎng)絡(luò)，EPON 可以平滑演進到10G EPON，從而為運營商節(jié)省投資，降低CAPAX，OPEX，而GPON 的演進方向還不明朗。10G EPON 和EPON 具有一脈相承的標準定義。IEEE 802.3av 在波長規(guī)劃、控制協(xié)議和管理機制等方面都進行了完善的考慮，10G EPON 幾乎完全繼承了現(xiàn)有的EPON 標準。

現(xiàn)今的傳統(tǒng)固網(wǎng)運營商可將GPON 定位于FTTH 技術(shù);在FTTB 領(lǐng)域，基于成本考慮，更傾向于EPON 技術(shù)。

2.3 10G－EPON

10G EPON 標準有兩種，其一1Gbit/s 上行、10Gbit/s 下行，其二上下行均為10Gbit/s，前者由于上下帶寬偏差太大，業(yè)務(wù)發(fā)展模式模糊，而沒有得到運營商的重點發(fā)展。后者由于光模塊價格昂貴，遠遠超過市場承受，所以10G EPON 離真正的商用還是有一段距離。

2011年電信運營商和廣電PON 招標，EPON 依然處于市場領(lǐng)先地位。

從2009年中國電信大規(guī)模EPON 招標，到現(xiàn)在中國聯(lián)通和中國移動2012年集采，EPON 在市場上占有的位置依然十分牢固。EPON 地位堅固，主要是由于集中成熟的產(chǎn)業(yè)鏈和更廣泛的應(yīng)用環(huán)境。EPON 產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢明顯體現(xiàn)在有FTTx 產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟為主導(dǎo)的產(chǎn)業(yè)集群，2011年，在EPON 市場需求幾倍增長的時候，EPON 供貨依然十分穩(wěn)定，EPON 產(chǎn)業(yè)實力可見一斑。

在國家啟動三網(wǎng)融合業(yè)務(wù)之際，利用PON 實施的三網(wǎng)融合又創(chuàng)造了很大市場。從技術(shù)角度來講，EPON，GPON 在與EOC 的融合上并無異議，但是廣電產(chǎn)業(yè)鏈上的廠商目前都以生產(chǎn)EPON 設(shè)備為主，未來GPON 打入廣電產(chǎn)業(yè)鏈還需要市場和政策的進一步推動，也就是說，廣電產(chǎn)業(yè)鏈的特殊性使EPON占領(lǐng)了先機。

3 下一代PON 技術(shù)

本文主要介紹的兩種技術(shù)EPON、GPON 實際上都可以歸類為功率分割型無源光網(wǎng)絡(luò)(PSPON)，還有一種波分復(fù)用型無源光網(wǎng)絡(luò)(WDM－PON)在這里也簡單介紹一下。

目前的PON 技術(shù)主要分為兩大類:無源光網(wǎng)絡(luò)(TDM－PON)和基于波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)(WDMPON)，其中，TDM－PON 的帶寬為用戶共享，實質(zhì)上限制了每個用戶的可用帶寬。WDM－PON 技術(shù)實際是虛擬的點對點的通信，能充分利用光纖巨大的帶寬資源。

WDM－ PON 是將波分復(fù)用技術(shù)運用在PON中，光分路器通過識別OLT 發(fā)出各種波長，將信號分配到各路ONU。WDM－PON 結(jié)合了WDM 技術(shù)和PON 拓撲結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，日益成為一種高性能的接入方式。目前，WDM－PON 系統(tǒng)面臨的最大困難是器件成本過高，多數(shù)仍處于實驗室的理論研究階段。雖然WDM－PON 技術(shù)還不穩(wěn)定，但隨著相關(guān)器件技術(shù)的成熟和用戶帶寬需求的增長，將推動業(yè)界和市場對WDM－PON 技術(shù)的持續(xù)關(guān)注。

4 編后話

如今，EPON、GPON 其實不是一對競爭對手，運營商需要根據(jù)自己的實際情況進行選擇。更何況現(xiàn)在好多設(shè)備廠家都已經(jīng)推出EPON、GPON 共平臺設(shè)備，從而使組網(wǎng)更靈活。相信在不久的將來，隨著10G EPON，10G GPON 的推出，市場的演進，讀者對EPON，GPON 會有一種更加深刻的理解。

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