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(shù)風(fēng)起云涌,注定成為一塊硝煙永遠(yuǎn)不會(huì)散去的戰(zhàn)場(chǎng).目前國(guó)內(nèi)占主流仍然是 ADSL 技術(shù),不過越來越多的設(shè)備廠商及運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)把目光投向了光網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)。

　　銅價(jià)不斷攀升,光纜價(jià)格不斷下降,不斷增長(zhǎng)的 IPTV, 視頻游戲業(yè)務(wù)對(duì)帶寬的巨大需求推動(dòng)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(wǎng)合一的美好前景變的清晰起來。

　　圖一:PON 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

　　PON(Passive Optical Network)無源光網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn) FTTH 光纖到戶的主要技術(shù), 提供點(diǎn)到多點(diǎn)的光纖接入，如圖一所示,它由局側(cè)的 OLT(光線路終端)、用戶側(cè)的 ONU(光網(wǎng)絡(luò)單元)以及 ODN(光分配網(wǎng)絡(luò))組成。一般其下行采用 TDM 廣播方式、上行采用 TDMA(時(shí)分多址接入)方式，組成點(diǎn)到多點(diǎn)樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu). PON 作為光接入技術(shù)最大的亮點(diǎn)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(hù)運(yùn)營(yíng)成本較低。

　　PON 發(fā)展史

　　PON 技術(shù)研究起源于 1995 年, 1998 年 10 月，ITU 通過了 FSAN 組織(全業(yè)務(wù)接入網(wǎng))所倡導(dǎo)的基于ATM 的 PON 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)——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(wǎng)聯(lián)盟)于 2000 年底提出了 Ethernet-PON(EPON)的概念，傳輸速率達(dá) 1Gbps,鏈路層基于簡(jiǎn)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(duì) GPON 接入系統(tǒng)的總體特性進(jìn)行了規(guī)定;G.984.2 對(duì) GPON 的 ODN(Optical Distribution Network )物理媒質(zhì)相關(guān)子層進(jìn)行了規(guī)定;2004年6月 ITU又通過了G.984.3,它對(duì)傳輸匯聚(TC)層的 相關(guān)要求進(jìn)行了規(guī)定。

　　EPON 和 GPON 產(chǎn)品比較

　　EPON 和 GPON 作為光網(wǎng)絡(luò)接入的兩個(gè)主力成員,各有千秋,互有競(jìng)爭(zhēng),互有補(bǔ)充,互有借鑒,下面在各個(gè)方面對(duì)它們作個(gè)比較:

　　速率

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

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

　　本項(xiàng)結(jié)論：GPON 優(yōu)于EPON。

　　分路比

　　分路比即一個(gè) OLT 端口(局端)帶多少個(gè) ONU(用戶端) 。

　　EPON 標(biāo)準(zhǔn)定義分路比 1：32。

　　GPON 標(biāo)準(zhǔn)定義分路比下列幾種 1:32; 1:64;1:128

　　其實(shí)，技術(shù)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(biāo)的限制,大的分路比會(huì)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(huì) 降低傳輸距離; 過多的用戶分享帶寬也是大分路比的代價(jià)。

　　本項(xiàng)結(jié)論：GPON 提供多選擇性,但是成本上考慮優(yōu)勢(shì)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(dāng)光分路比為 1:16 時(shí)，應(yīng)支持 20km 的最大物理距離;當(dāng)光分路比為 1:32 時(shí)，應(yīng)支持 10km 的最大物理距離。 EPON 與此相同，本項(xiàng)結(jié)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(diǎn)控制協(xié)議

　　(multipointcontrolprotocol)，MPCP 通過消息、狀態(tài)機(jī)和定時(shí)器來控制訪問 P2MP 點(diǎn)到多點(diǎn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn) DBA 動(dòng)態(tài)帶寬分配。MPCP 涉及的內(nèi)容包括 ONU 發(fā)送時(shí)隙的分配、ONU 的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)和加入、向高層報(bào)告擁塞情況以便動(dòng)態(tài)分配帶 寬。MPCP 提供了對(duì) P2MP 拓?fù)浼軜?gòu)的基本支持,但是協(xié)議中并沒有對(duì)業(yè)務(wù)的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行分類處理,所有的業(yè)務(wù)隨機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)著帶寬，GPON 則擁有更加完善的 DBA,具有優(yōu)秀 QoS 服務(wù)能力。

　　GPON 將業(yè)務(wù)帶寬分配方 式分成 4 種類型，優(yōu)先級(jí)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(wù)容器(traffic container, T-CONT)作為上行流量調(diào)度單位, 每個(gè) T-CONT由 Alloc-ID 標(biāo)識(shí)。每個(gè) T-CONT 可包含一個(gè)或多個(gè) GEM Port-ID. T-CONT 分為 5 種業(yè)務(wù)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(wù)流對(duì)時(shí)延、抖動(dòng)、丟包率等不同的 QoS 要求。T-CONT 類型 1 的特點(diǎn)是固定帶寬固定時(shí)隙，對(duì)應(yīng)固定帶寬(Fixed)分配,適合對(duì)時(shí)延敏感的業(yè)務(wù)，如話音業(yè)務(wù); 類型 2 的特點(diǎn)是固定帶寬但時(shí)隙不確定，對(duì)應(yīng)保證帶寬(Assured)分配,適合對(duì)抖動(dòng)要求不高的固定帶寬業(yè)務(wù)，如視頻點(diǎn)播業(yè)務(wù);類型 3 的特點(diǎn)是有最小帶寬保 證又能夠動(dòng)態(tài)共享富余帶寬，并有最大帶寬的約束，對(duì)應(yīng)非保證帶寬(Non-Assured)分配,適合于有服務(wù)保證要求而又突發(fā)流量較大的業(yè)務(wù)，如下載業(yè)務(wù);類型 4 的特點(diǎn)是盡力而為(BestEffort)，無帶寬保證，適合于時(shí)延和抖動(dòng)要求不高的業(yè)務(wù)，如 WEB 瀏覽業(yè)務(wù);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(jìn)行分配。

　　本項(xiàng)結(jié)論：GPON 優(yōu)于 EPON

　　運(yùn)營(yíng)、維護(hù) OAM

　　EPON 沒有對(duì) OAM 進(jìn)行過多的考慮,只是簡(jiǎn)單的定義了對(duì) ONT 遠(yuǎn)端故障指示、環(huán)回 和鏈路監(jiān)測(cè). 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(gè)層面進(jìn)行 OAM 管理. PLOAM 用于 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加密、狀態(tài)檢測(cè)、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(wù)，包括ONU的功能參數(shù)集、T-CONT業(yè)務(wù)種類與數(shù)量、QoS參數(shù)，請(qǐng)求配置信息和性能統(tǒng)計(jì)，自動(dòng)通知系統(tǒng)的運(yùn)行事件,實(shí)現(xiàn)OLT對(duì)ONT的配置、故障診斷、性能和安全的管理。

　　本項(xiàng)結(jié)論：GPON 優(yōu)于 EPON

　　鏈路層封裝和多業(yè)務(wù)支持

　　如圖二所示，EPON沿用了簡(jiǎn)單的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)格式,只是在以太網(wǎng)包頭增加了64字節(jié)的MPCP點(diǎn)到多點(diǎn)控制協(xié)議來實(shí)現(xiàn)EPON系統(tǒng)中的帶寬分配,帶寬輪訊,自動(dòng)發(fā) 現(xiàn),測(cè)距等工作。對(duì)于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)以外的業(yè)務(wù)(如 TDM 同步業(yè)務(wù))的支持沒有作過多研究，很多 EPON 廠家開發(fā)了一些非標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品來解決這個(gè)問題，但是都不理想, 很難滿足電信級(jí)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(duì)高層多樣性業(yè)務(wù)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(jìn)行業(yè)務(wù)封裝.鑒于目前 ATM 應(yīng)用并不普及,于是一種只支持 GFP 封裝的 GPON.lite 設(shè)備應(yīng)運(yùn)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(wù)的鏈路層規(guī)程, ITU 定義為 G.7041.GPON 中對(duì)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(fù)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(zhǎng)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(qiáng)大的多業(yè)務(wù)承載能力。GPON 的 TC 層本質(zhì)上是同步的，使用了標(biāo)準(zhǔn)的8kHz(125μm)定長(zhǎng)幀，這使 GPON 可以支持端到端的定時(shí)和其他準(zhǔn)同步業(yè)務(wù)， 特別是可以直接支持TDM業(yè)務(wù)，就是所謂的NativeTDM，GPON 對(duì) TDM 業(yè)務(wù)具備“天然”的支持。

　　本項(xiàng)結(jié)論：對(duì)多業(yè)務(wù)的支持 GPON 的 TC 層要比 EPON 的 MPCP 強(qiáng)大。

　　圖二:GPON與EPON 協(xié)議棧比較

　　網(wǎng)絡(luò)層次GPONEPON

　　L3ATMTDMIPTDMIP

　　L2ETHERNETETHERNET WITH MPCP

　　GFP

　　L1PON-PHYPON-PHY

　　結(jié)語

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