摘要：本文简要介绍了PON接入技术以及作了对EPON，GPON两个主要PON技术的比较

　　Abstract: This article simply introduces PON technology and makes a comparison between EPON and GPON

　　Key words:
　　PON(Passive Optical Network )
　　FTTH(Fiber To The Home);
　　ONU (Optical Network Unit)
　　OLT (Optical Line Terminal)
　　ONU (ONT Optical Network Termination)
　　OMCI (ONT Management and Control Interface)
　　MPCP (Multi-Point Control Protocol)
　　GFP (Generic Framing Protocol)
　　DBA(Dynamic Bandwidth Allocation)
　　ATM(Asynchronous Transfer Mode);
　　FSAN(Full Service Access Networks)

什么是PON

　　宽带接入技术风起云涌,注定成为一块硝烟永远不会散去的战场.目前国内占主流仍然是ADSL技术,不过越来越多的设备厂商及运营商已经把目光投向了光网络接入技术。

　　铜价不断攀升,光缆价格不断下降,不断增长的IPTV, 视频游戏业务对带宽的巨大需求推动着FTTH的发展.由光缆取代铜缆及有线同轴电缆,电话,有线电视,宽带数据三网合一的美好前景变的清晰起来。

　　
　　图一:PON拓扑结构

　　EPON 与 GPON 标准简介

　　PON(Passive Optical Network)无源光网络是实现FTTH光纤到户的主要技术,提供点到多点的光纤接入，如图一所示,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，组成点到多点树形拓扑结构。PON作为光接入技术最大的亮点是“无源”，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，管理维护运营成本较低。

　　PON发展史

　　PON技术研究起源于1995年, 1998年10月，ITU通过了FSAN组织(全业务接入网)所倡导的基于ATM的PON技术标准——G.983。也被称为BPON ( Broadband PON). 速率为155 Mbps,可选择支持622 Mbps速率。

　　EFMA（Ethernet in the First Mile Alliance，第一英里以太网联盟）于2000年底提出了Ethernet-PON（EPON）的概念，传输速率达1Gbps,链路层基于简单的Ethernet封装。

　　GPON(Gigabit-Capable PON) 由FSAN组织于2002年9月提出,2003年3月ITU通过了 G.984.1 和G.984.2协议。G.984.1对GPON接入系统的总体特性进行了规定；G.984.2对GPON的ODN(Optical Distribution Network )物理媒质相关子层进行了规定；2004年6月ITU又通过了G.984.3,它对传输汇聚（TC）层的相关要求进行了规定。

　　EPON和GPON产品比较

　　EPON和GPON作为光网络接入的两个主力成员,各有千秋,互有竞争,互有补充,互有借鉴,下面在各个方面对它们作个比较:

* 速率

　　EPON 提供固定上下行1.25 Gbps,采用8b/10b线路编码,实际速率为1Gbps。

　　GPON支持多种速率等级，可以支持上下行不对称速率，下行2.5Gbps 或 1.25Gbps，上行1.25Gbps 或 622 Mbps，根据实际需求来决定上下行速率，选择相对应光模块,提高光器件速率价格比。

　　本项结论：GPON优于EPON

* 分路比

　　分路比即一个OLT端口(局端)带多少个ONU(用户端)

　　EPON 标准定义分路比1：32。

　　GPON标准定义分路比下列几种 1:32； 1:64；1:128。

　　其实，技术上EPON系统也可以做到更高的分路比,如1：64，1:128，EPON的控制协议可以支持更多的ONU。分路比主要是受光模块性能指标的限制,大的分路比会造成光模块成本大幅度上升; 另外,PON插入损失15～18dB，大的分路比会降低传输距离; 过多的用户分享带宽也是大分路比的代价。

　　本项结论：GPON提供多选择性,但是成本上考虑优势并不明显

* 最大传送距离

　　GPON系统可支持的最大物理距离，当光分路比为1:16时，应支持20km的最大物理距离；当光分路比为1:32时，应支持10km的最大物理距离。

　　EPON与此相同

　　本项结论：相等

* QOS (Quality of Service)

　　EPON在MAC层Ethernet包头增加了64字节的MPCP多点控制协议（multipointcontrolprotocol），MPCP通过消息、状态机和定时器来控制访问P2MP点到多点的拓扑结构,实现DBA动态带宽分配。MPCP涉及的内容包括ONU发送时隙的分配、ONU的自动发现和加入、向高层报告拥塞情况以便动态分配带宽。MPCP提供了对P2MP拓扑架构的基本支持,但是协议中并没有对业务的优先级进行分类处理,所有的业务随机的竞争着带宽。

　　GPON则拥有更加完善的DBA,具有优秀QoS服务能力。 GPON将业务带宽分配方式分成4种类型，优先级从高到低分别是固定带宽（Fixed）、保证带宽（Assured）、非保证带宽（Non-Assured）和尽力而为带宽（BestEffort）. DBA又定义了业务容器（traffic container, T-CONT）作为上行流量调度单位, 每个T-CONT由Alloc-ID标识。每个T-CONT可包含一个或多个GEM Port-ID. T-CONT分为5种业务类型，不同类型的T-CONT具有不同的带宽分配方式，可以满足不同业务流对时延、抖动、丢包率等不同的QoS要求。T-CONT类型1的特点是固定带宽固定时隙，对应固定带宽（Fixed）分配,适合对时延敏感的业务，如话音业务；类型2的特点是固定带宽但时隙不确定，对应保证带宽（Assured）分配,适合对抖动要求不高的固定带宽业务，如视频点播业务；类型3的特点是有最小带宽保证又能够动态共享富余带宽，并有最大带宽的约束，对应非保证带宽（Non-Assured）分配,适合于有服务保证要求而又突发流量较大的业务，如下载业务；类型4的特点是尽力而为（BestEffort），无带宽保证，适合于时延和抖动要求不高的业务，如WEB浏览业务；类型5是组合类型，在分配完保证和非保证带宽后，额外的带宽需求尽力而为进行分配。

　　本项结论：GPON优于EPON

* 运营、维护 OAM

　　EPON 没有对OAM进行过多的考虑,只是简单的定义了对ONT远端故障指示、环回和链路监测. 并且是可选支持.
GPON在物理层定义了PLOAM（Physical Layer OAM）,高层定义了OMCI（ONT Management and Control Interface）,在多个层面进行OAM管理. PLOAM用于实现数据加密、状态检测、误码监视等功能. OMCI信道协议用来管理高层定义的业务，包括ONU的功能参数集、T-CONT业务种类与数量、QoS参数，请求配置信息和性能统计，自动通知系统的运行事件,实现OLT对ONT的配置、故障诊断、性能和安全的管理。

　　本项结论：GPON优于EPON

* 链路层封装和多业务支持

　　如图二所示，EPON沿用了简单的以太网数据格式,只是在以太网包头增加了64字节的MPCP点到多点控制协议来实现EPON系统中的带宽分配,带宽轮讯,自动发现,测距等工作。对于数据业务以外的业务（如TDM同步业务）的支持没有作过多研究，。很多EPON厂家开发了一些非标准的产品来解决这个问题，但是都不理想, 很难满足电信级的QoS要求。

　　GPON基于完全新的传输融合（TC）层，该子层能够完成对高层多样性业务的适配，如图二所示，定义了ATM封装和GFP封装（通用成帧协议），可以选择二者之一进行业务封装．鉴于目前ATM应用并不普及,于是一种只支持GFP封装的GPON.lite设备应运而生,它把ATM从协议栈中去除以降低成本。

　　GFP是一种通用的适用于多种业务的链路层规程, ITU定义为G.7041.GPON中对GFP作了少量的修改, 在GFP帧的头部引入了Port ID，用于支持多端口复用；还引入了Frag（Fragment）分段指示以提高系统的有效带宽.并且只支持面向变长数据的数据处理模式而不支持面向数据块的数据透明处理模式。

　　GPON具有强大的多业务承载能力。GPON的TC层本质上是同步的，使用了标准的8kHz（125μm）定长帧，这使GPON可以支持端到端的定时和其他准同步业务，特别是可以直接支持TDM业务，就是所谓的NativeTDM，GPON对TDM业务具备“天然”的支持。

　　本项结论：对多业务的支持GPON的TC层要比EPON的MPCP强大

　　

　　五、结语

　　EPON和GPON各有千秋，从性能指标上GPON要优于EPON,但是EPON拥有了时间和成本上的优势,GPON正在迎头赶上,展望未来的宽带接入市场也许并非谁替代谁, 应该是共存互补。对于带宽、多业务,QoS和安全性要求较高以及ATM技术作为骨干网的客户，GPON会更加适合。而对于成本敏感,QoS,安全性要求不高的客户群，EPON成为主导。

　　参考文献：

* 《接入网技术要求——吉比特的无源光网络（GPON）》，2006年10月，中华人民共和国信息产业部
* 《G.984.1》，《G.984.2》，2003年3月，ITU
* 《GPON FTTH Market and Technology Overview White Paper》，2006年4月， PMC-Sierra
* 《EPON Ushers In a New Generation of Bandwidth-Intensive Applications white paper》，2006年4月， PMC-Sierra
* 《接入网技术要求——基于以太网方式的无源光网络（EPON）》，2006年10月，中华人民共和国信息产业部