EPON與GPON的介紹及主要區(qū)別比較

　　ICCSZ訊  什么是 PON ？寬帶接入技術風起云涌,注定成為一塊硝煙永遠不會散去的戰(zhàn)場.目前國內占主流仍然是 ADSL 技術,不過越來越多的設備廠商及運營商已經把目光投向了光網絡接入技術。

　　銅價不斷攀升,光纜價格不斷下降,不斷增長的 IPTV, 視頻游戲業(yè)務對帶寬的巨大需求推動著 FTTH 的發(fā)展.由光纜取代銅纜及有線同軸電纜,電話,有線電視,寬帶數(shù)據(jù)三網合一的美好前景變的清晰起來。

　　圖一:PON 拓撲結構

　　PON(Passive Optical Network)無源光網絡是實現(xiàn) FTTH 光纖到戶的主要技術, 提供點到多點的光纖接入，如圖一所示,它由局側的 OLT(光線路終端)、用戶側的 ONU(光網絡單元)以及 ODN(光分配網絡)組成。一般其下行采用 TDM 廣播方式、上行采用 TDMA(時分多址接入)方式，組成點到多點樹形拓撲結構. PON 作為光接入技術最大的亮點是“無源”，ODN 中不含有任何有源電子器件及電子 電源，全部由光分路器(Splitter)等無源器件組成，管理維護運營成本較低。

　　PON 發(fā)展史

　　PON 技術研究起源于 1995 年, 1998 年 10 月，ITU 通過了 FSAN 組織(全業(yè)務接入網)所倡導的基于ATM 的 PON 技術標準——G.983。也被稱為 BPON ( Broadband PON). 速率為 155 Mbps,可選擇支持 622 Mbps 速率.

　　EFMA(Ethernet in the First Mile Alliance，第一英里以太網聯(lián)盟)于 2000 年底提出了 Ethernet-PON(EPON)的概念，傳輸速率達 1Gbps,鏈路層基于簡單 的 Ethernet 封裝.

　　GPON(Gigabit-Capable PON) 由 FSAN 組織于 2002 年 9 月提出,2003年3月 ITU 通過了 G.984.1 和 G.984.2 協(xié)議。G.984.1 對 GPON 接入系統(tǒng)的總體特性進行了規(guī)定;G.984.2 對 GPON 的 ODN(Optical Distribution Network )物理媒質相關子層進行了規(guī)定;2004年6月 ITU又通過了G.984.3,它對傳輸匯聚(TC)層的 相關要求進行了規(guī)定。

　　EPON 和 GPON 產品比較

　　EPON 和 GPON 作為光網絡接入的兩個主力成員,各有千秋,互有競爭,互有補充,互有借鑒,下面在各個方面對它們作個比較:

　　速率

　　EPON 提供固定上下行 1.25 Gbps,采用 8b/10b 線路編碼,實際速率為 1Gbps。

　　GPON 支持多種速率等級，可以支持上下行不對稱速率，下行 2.5Gbps 或1.25Gbps，上行 1.25Gbps 或 622 Mbps，根據(jù)實際需求來決定上下行速率，選擇相對應光模塊,提高光器件速率價格比。

　　本項結論：GPON 優(yōu)于EPON。

　　分路比

　　分路比即一個 OLT 端口(局端)帶多少個 ONU(用戶端) 。

　　EPON 標準定義分路比 1：32。

　　GPON 標準定義分路比下列幾種 1:32; 1:64;1:128

　　其實，技術上 EPON 系統(tǒng)也可以做到更高的分路比,如 1：64，1:128，EPON 的控制協(xié)議可以支持更多的 ONU。分路比主要是受光模塊性能指標的限制,大的分路比會造成光模塊成本大幅度上升; 另外,PON 插入損失 15～18dB，大的分路比會 降低傳輸距離; 過多的用戶分享帶寬也是大分路比的代價。

　　本項結論：GPON 提供多選擇性,但是成本上考慮優(yōu)勢并不明顯 最大傳送距離GPON 系統(tǒng)可支持的最大物理距離，當光分路比為 1:16 時，應支持 20km 的最大物理距離;當光分路比為 1:32 時，應支持 10km 的最大物理距離。 EPON 與此相同，本項結論：相等。

　　QOS (Quality of Service)

　　EPON 在 MAC 層 Ethernet 包頭增加了 64 字節(jié)的 MPCP 多點控制協(xié)議

　　(multipointcontrolprotocol)，MPCP 通過消息、狀態(tài)機和定時器來控制訪問 P2MP 點到多點的拓撲結構,實現(xiàn) DBA 動態(tài)帶寬分配。MPCP 涉及的內容包括 ONU 發(fā)送時隙的分配、ONU 的自動發(fā)現(xiàn)和加入、向高層報告擁塞情況以便動態(tài)分配帶 寬。MPCP 提供了對 P2MP 拓撲架構的基本支持,但是協(xié)議中并沒有對業(yè)務的優(yōu)先級進行分類處理,所有的業(yè)務隨機的競爭著帶寬，GPON 則擁有更加完善的 DBA,具有優(yōu)秀 QoS 服務能力。

　　GPON 將業(yè)務帶寬分配方 式分成 4 種類型，優(yōu)先級從高到低分別是固定帶寬(Fixed)、保證帶寬(Assured) 、非保證帶寬(Non-Assured)和盡力而為帶寬(BestEffort). DBA 又定義了業(yè)務容器(traffic container, T-CONT)作為上行流量調度單位, 每個 T-CONT由 Alloc-ID 標識。每個 T-CONT 可包含一個或多個 GEM Port-ID. T-CONT 分為 5 種業(yè)務類型，不同類型的 T-CONT 具有不同的帶寬分配方式，可以滿足不同業(yè)務流對時延、抖動、丟包率等不同的 QoS 要求。T-CONT 類型 1 的特點是固定帶寬固定時隙，對應固定帶寬(Fixed)分配,適合對時延敏感的業(yè)務，如話音業(yè)務; 類型 2 的特點是固定帶寬但時隙不確定，對應保證帶寬(Assured)分配,適合對抖動要求不高的固定帶寬業(yè)務，如視頻點播業(yè)務;類型 3 的特點是有最小帶寬保 證又能夠動態(tài)共享富余帶寬，并有最大帶寬的約束，對應非保證帶寬(Non-Assured)分配,適合于有服務保證要求而又突發(fā)流量較大的業(yè)務，如下載業(yè)務;類型 4 的特點是盡力而為(BestEffort)，無帶寬保證，適合于時延和抖動要求不高的業(yè)務，如 WEB 瀏覽業(yè)務;類型 5 是組合類型，在分配完保證和非保證帶寬后，額外的帶寬需求盡力而為進行分配。

　　本項結論：GPON 優(yōu)于 EPON

　　運營、維護 OAM

　　EPON 沒有對 OAM 進行過多的考慮,只是簡單的定義了對 ONT 遠端故障指示、環(huán)回 和鏈路監(jiān)測. 并且是可選支持。

　　GPON 在物理層定義了PLOAM(Physical Layer OAM),高層定義了 OMCI(ONT Management and Control Interface),在多個層面進行 OAM 管理. PLOAM 用于 實現(xiàn)數(shù)據(jù)加密、狀態(tài)檢測、誤碼監(jiān)視等功能. OMCI信道協(xié)議用來管理高層定義 的業(yè)務，包括ONU的功能參數(shù)集、T-CONT業(yè)務種類與數(shù)量、QoS參數(shù)，請求配置信息和性能統(tǒng)計，自動通知系統(tǒng)的運行事件,實現(xiàn)OLT對ONT的配置、故障診斷、性能和安全的管理。

　　本項結論：GPON 優(yōu)于 EPON

　　鏈路層封裝和多業(yè)務支持

　　如圖二所示，EPON沿用了簡單的以太網數(shù)據(jù)格式,只是在以太網包頭增加了64字節(jié)的MPCP點到多點控制協(xié)議來實現(xiàn)EPON系統(tǒng)中的帶寬分配,帶寬輪訊,自動發(fā) 現(xiàn),測距等工作。對于數(shù)據(jù)業(yè)務以外的業(yè)務(如 TDM 同步業(yè)務)的支持沒有作過多研究，很多 EPON 廠家開發(fā)了一些非標準的產品來解決這個問題，但是都不理想, 很難滿足電信級的 QoS 要求。

　　GPON 基于完全新的傳輸融合(TC)層，該子層能夠完成對高層多樣性業(yè)務的適 配，如圖二所示，定義了 ATM 封裝和 GFP 封裝(通用成幀協(xié)議)，可以選擇二者 之一進行業(yè)務封裝.鑒于目前 ATM 應用并不普及,于是一種只支持 GFP 封裝的 GPON.lite 設備應運而生,它把 ATM 從協(xié)議棧中去除以降低成本。

　　GFP 是一種通用的適用于多種業(yè)務的鏈路層規(guī)程, ITU 定義為 G.7041.GPON 中對GFP作了少量的修改, 在 GFP 幀的頭部引入了 Port ID，用于支持多端口復用; 還引入了 Frag(Fragment)分段指示以提高系統(tǒng)的有效帶寬.并且只支持面向變長數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理模式而不支持面向數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)透明處理模式，GPON 具有強大的多業(yè)務承載能力。GPON 的 TC 層本質上是同步的，使用了標準的8kHz(125μm)定長幀，這使 GPON 可以支持端到端的定時和其他準同步業(yè)務， 特別是可以直接支持TDM業(yè)務，就是所謂的NativeTDM，GPON 對 TDM 業(yè)務具備“天然”的支持。

　　本項結論：對多業(yè)務的支持 GPON 的 TC 層要比 EPON 的 MPCP 強大。

　　圖二:GPON與EPON 協(xié)議棧比較

　　網絡層次GPONEPON

　　L3ATMTDMIPTDMIP

　　L2ETHERNETETHERNET WITH MPCP

　　GFP

　　L1PON-PHYPON-PHY

　　結語

　　EPON 和 GPON 各有千秋，從性能指標上 GPON 要優(yōu)于 EPON,但是 EPON 擁有了時間和成本上的優(yōu)勢,GPON 正在迎頭趕上,展望未來的寬帶接入市場也許并非誰替代誰, 應該是共存互補。對于帶寬、多業(yè)務,QoS 和安全性要求較高以及 ATM 技術 作為骨干網的客戶，GPON 會更加適合。而對于成本敏感,QoS,安全性要求不高的客戶群，EPON 成為主導。