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| EPON与GPON标准的综合比较 [网络技术] |
| 通信世界网 |
| 2005-12-21 11:02:00 文/ |
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1、xPON概述
1987年英国电信公司的研究人员最早提出了PON的概念。1995年，FSAN联盟成立，目的是要共同定义一个通用的PON标准。1998年，ITU-T以155Mbit/sATM技术为基础，发布了G.983系列APON（ATMPON）标准。同时各电信设备制造商也研发出了APON产品，目前在北美、日本和欧洲都有APON产品的实际应用。但在我国由于价格较高，又受到ATM推广受阻的影响，所以APON在我国几乎没有什么应用。
2000年底一些设备制造商成立了第一英里以太网联盟（EFMA），提出基于以太网的PON概念－EPON。并促成IEEE在2001年成立第一英里以太网（EFM）小组，开始正式研究包括1.25Gbit/s的EPON在内的EFM相关标准。EPON标准IEEE802.3ah已于2004年6月正式颁布。我国在“十五”863计划中也设立了吉比特EPON的相应课题。
2001年底，FSAN更新网页把APON更名为BPON，即“宽带PON”。实际上，在2001年1月左右EFMA提出EPON概念的同时，FSAN也开始进行1Gbit/s以上的PON－GPON标准的研究，2003年3月ITU-T颁布了描述GPON总体特性的G.984.1和ODN物理媒质相关（PMD）子层的G.984.2GPON标准，2004年3月和6月发布了规范传输汇聚（TC）层的G.984.3和运行管理通信接口的G.984.4标准。
从应用情况来看，GPON由于技术实现复杂，成熟的商业产品还很少，目前还没有规模的商用系统应用；BPON在欧美等ATM原有设备较多的国家和地区使用较多；EPON在亚洲地区，尤其是日本使用较多。值得注意的是，今年我国在武汉、杭州、北京、绵阳等许多城市已经开始大量使用EPON系统。
下面将对GPON和EPON这两种PON技术和产品进行详细比较。
2、成熟度
2.1 上行可用带宽
可用带宽的计算由于要涉及到网络业务分布模型、ONU数目以及上行周期等诸多因素，因此不同的假设和算法得出的结论也会有较大的出入。
为了简化计算模型，并考虑到将来全分组/全IP的趋势，这里给出的计算结果仅仅针对单一的以太网业务，不包含传输TDM等其他业务带来的开销。基于这样的假设，把PON的开销分成三类：线路编码开销、封装开销以及PON调度开销。
对于IP数据业务，EPON的上行可用带宽约为820Mbit/s，1.244Gbit/s速率的GPON大约为1Gbit/s。
2.2 EPON 标准
EPON的标准是IEEE的802.3ah，IEEE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，最小程度地扩充标准以太网的MAC协议。
提供EPON系统的最初都是一些新兴专业厂商，如Alloptic和Salira。现在传统的主流电信大厂也开始进入该领域：如富士通、UTStarcom和烽火，极大地带动了EPON的产业化发展。
我国从EPON国际标准制订一开始就把EPON列入国家的863重大项目，支持格林威尔等国内厂商对EPON的关键技术进行攻关，2004年初完成863项目的验收，之后滚动投入二期资金支持优秀厂商进行EPON系统的商业化推广。
现在，能够提供商用EPON系统的厂商也已将近十家，从技术水平上看，因为几乎同步开发，国内外厂商的差别很小。而价格方面，国内厂商占优。
2.3 GPON标准
GPON的标准是ITU-TG.984系列标准，GPON标准的制订考虑了对传统TDM业务的支持，继续采用125ms固定帧结构，以保持8K定时延续。为了支持ATM等多协议，GPON定义了一种全新的封装结构GEM：GPONEncapsulationMethod。可以把ATM和其他协议的数据混合封装成帧。
目前提供GPON系统的还只有一两家新兴专业厂商，如FlexLight。其生产供货、技术支持和服务能力还有待提高，难以独立支撑GPON的大规模部署。
与EPON相比，GPON的产业链还不完整，更谈不上成熟，乃至进入良性循环。
3、成本因素
在芯片方面，EPON继承了以太网“简单即是美”的优良传统，尽量只做最小的改动来提供增加的功能。EPON从技术角度“进入门槛”很低，容易吸引大批厂商加入EPON产业联盟。目前EPON的第三代芯片其价格并不比前两代芯片价格高（甚至还有下降的趋势），功能却不可同日而语。GPON芯片功能比较复杂，需要全新设计封装格式，GPON芯片厂商数量太少，芯片价格也难以下降。在这方面，ATM就是一个前车之鉴。
在模块方面，从技术角度来看，由于GPON的光模块要满足很高的突发同步指标（在1.244Gbit/s速率下，GPON标准规定突发同步物理层开销只有12字节），对模块中的驱动和前后放大器芯片的要求很高；还要满足三类ODN的功率预算，对ONU发射机功率和OLT接收机的灵敏度也有很高要求，只能采用DFB发射机和APD的接收机，而它们的成本几乎是EPON模块中使用的传统FP发射机和PIN接收机的6倍（该数据来自光模块厂商）！所以，GPON光模块的成本显然要高于EPON光模块。
另外，从产量规模角度看，EPON系统厂商在标准制订的过程中就已经开发了早期的系统，开始进行小规模现场试验。日本YahooBB之所以能在EPON标准刚正式颁布不久即大规模采用EPON部署FTTH就是因为EPON的工程技术成熟。实际上，EPON一开始就把竞争对手定位在传统的光纤收发器和ADSL上，致力于用与其相当的部署成本，提供更大的带宽、更多的业务和更好的服务质量。现在，随着EPON部署规模的增大，二者的价格差距正在逐步缩小。而GPON目前的部署规模还很小，模块价格很难快速下降。
现在EPON的成本比GPON低，根据从日本市场获得的数据，目前YahooBB部署的EPON系统，每用户（或每线）设备成本（包括ONU和分摊的OLT成本）已降到了200美元。GPON还未见有大规模商用的市场报道，而且从长远来看，EPON的成本下降速度也会比GPON更快。所以无论现在还是将来，GPON在成本上将始终难以和EPON竞争。
4、多业务和安全性
目前对EPON多业务能力质疑最多的就是它传输传统TDM业务的能力。且不说目前EPON设备厂商采用的各种TDMoverEthernet的专利技术提供了EPON单一网段的TDM业务传输通道，从测试结果来看，其性能完全满足1.5ms时延等指标要求，完全符合传统TDM业务的应用标准。就是在普通的以太网设备上，现在也可以使用各种标准的PWE3（Pseudo Wire Emulation Edge to Edge）设备提供跨网段、端到端的透明的传统点对点TDM通道。而且，随着传统TDM业务量所占比例的日趋减少，使用分组交换技术，把TDM业务收容到日益扩大的分组网络中来，无疑将是一种更为经济的手段。即使是现在部署的G/EPON系统，也会更看重其对各种以太网数据业务的支持能力。
对于IPTV，VoIP等IP/以太网基础上的多业务，EPON更是可以很好地承载。
对模拟的CATV业务，EPON也可以采用和GPON一样的方式承载：增加一个波长。（其实这属于WDM技术，跟EPON和GPON本身无关）。
在安全性方面，EPON也使用标准的基于AES的加密技术，其安全性和GPON没有区别。
5、总结
综上所述，在OAM、QoS、多业务承载、安全性等方面，目前的EPON产品与GPON标准规范相当，而每单位带宽成本则要比GPON低得多，而且EPON的技术更成熟，更早被市场接受，更早进入大规模商用的阶段。
下一代网络将是基于分组的网络，目前以太网作为分组网络的绝对主流承载平台，已经是一个不争的事实。将来用户侧的网络接口肯定是一个以太网的接口，城域网上的以太网接口肯定也会随处可见，使用以太网技术把两侧的以太网接口连接起来将会是一件很自然的事情。试想，光纤带宽资源无限，是舍易求难，为提高一点传输效率而非要把两侧的以太网数据进行复杂的“背对背”GEM协议转换，再在PON上传输？还是简单地增加波长和速率，平滑地扩展网络容量？以太网从10M、100M、1000M到10G的发展历史可以告诉我们正确的选择。
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