EPON与GPON比较分析

1、1、 EPON 和 GPON 的技术、设备现状1.1 EPON自从2004年IEEE802.3ah 定稿后，EPON技术获得了快速发展。目前，EPON 技术已经基本成熟：EPON芯片和设备初步成熟。具备基本的EPON功能，如MPCP、DBA、OAM 、VLAN ， SCB 等；市场上已有多款芯片供选择，也有较多的厂 家提供 EPON 设备； 设备成本迅速下降。 目前 EPON 设备的市场价格已降至 2000 元/ 线左 右； 商用初具规模。在国内外也有了较多应用，从应用情况来看， EPON 系统能够满足开展各种宽带业务对系统功能和性能的要求。 特别是在日 本已经达到了百万线量级的规模商用。当然

2、， EPON 技术和设备也还有待进一步完善，阻碍 EPON 规模应用的重 要因素互通性尚未解决，中国电信正在推动 EPON 芯片、设备的互通；设备管 理和运行维护能力、 ONU 的远程管理能力不足等问题仍需进一步解决。1.2 GPON2004 年，在 GPON 的主体标准，能提供设备的只有 Flexlight 、Optical Solutions 等少数几家新兴公司，华为、阿尔卡特等大厂商均处于预研阶段。 2005 年中，标志着整个 G.984 标准体系已经制定完成，更多厂家开始介入 GPON 领域。主流的大型芯片厂商，如 Freescale 、Broadlight 、Broadcom 、 C

3、onexant 等均已开始开发 GPON ASIC 。基于对 GPON 前景的看好和重视， 一些设备厂商也开始研发 GPON 专用芯片，以用于设备研发。由于 GPON 标准复杂且制定的较晚，技术尚不成熟，只有极少数厂家能提 供 GPON 解决方案，尚无专用核心 TC 芯片， GPON 的光收发模块成本也有待 进一步下降。目前市场上的 GPON 产品比较少，产品也不够成熟，功能有限， 还不能满足电信级应用的需要。总体上，目前的 GPON标准化基本完成，但技术尚不成熟，尚无完整的ASIC解决方案，市场上现有的 GPON设备功能也存在很多不足。业界正在加 快GPON芯片和设备的开发进程，预计2006

4、年中后期将有几款GPON商用设 备推出。但总体上，GPON的真正成熟预计要到2008年以后。2、EPON和GPON的技术比较2.1EPON 与GPON 特点概览根据标准定义和目前大部分设备的实现情况， EPON和GPON从总体角度 比较如下表。表1 EPON与GPON特点一览表EPONGPON标准化标准机构IEEE (EMFA)ITU-T (FSAN)标准时间2004.62004.6标准系列802.3ahG.984.X性能线路编码8B/10B扰码型NRZ成帧长度可变长125ms上行速率1.25G1.25/2.5G下行速率1.25G155/622M、1.25/2.5G传输距离最大20km最大60

5、km光分路比1:16,1:321:16,1:32,1:64,1:128业务基础协议以太网GFP( GEM)/ATM业务类型IP、TDMATM、TDM、IP语音业务PWE3或VoIP，差直接适配，较好数据业务直接适配，简单GEM适配，效率高QoS支持802.1P，IP QoSTDM QoS， T-CONT2.2EPON 与GPON 协议比较下图是EPON和GPON业务协议栈比较。EPON则以Ethernet协议为基 础，效率较低，但能直接支持IP协议；而GPON则同时以GEM、ATM协议为 基础，提供高效率、多业务封装模式，但协议较复杂。2EPONGPONL7L6L5DataE1/T1TCP+U

6、DPIPEthernetL4L3PWE3EthernetMPCPIEEE 802.3DataATMPTCP+UDPEthernetPON-PHY图1 EPON和GPON业务协议栈比较2.3关键技术特点比较2.3.1突发模式光收发器技术由于上行传输采用TDMA的方式，EPON和GPON均要求支持突发模式 光收发器技术，要求OLT的接收机和ONU的发射器工作在突发模式：OLT光接收机的快速功率恢复：要求OLT在每个接收时隙的开始处迅 速调整0-1判决门限ONU光发射机的突发发射和关断：为抑制自发散射噪声，要求ONU的激光器能够快速的冷却和回暖OLT光接收机的突发同步技术：上行接收数据相位的突变要求

7、 OLT的 接收机工作在突发模式接收状态相比较而言，由于GPON的光模块要满足很高的突发同步指标，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EPON系统可以使用的传统FP发射机和PIN接收机，所以，GPON 光模块的成本显然要高于 EPON光模块，但据估计在两者同样大规模（100万 量级）使用后这个差异可以逐渐忽略。32.3.2 速率、带宽与带宽效率EPON 系统标准定义上下行对称 1.25G ，设备已经完全实现；理论上， EPON 系统由于线路采用 8B10B 编

8、码，并且固有以太网帧的帧间空隙， 传输效 率相对较低；可实现 1 ： 64 分支的标准， EPON 芯片主流厂商将在 2006 年中 期提供商用芯片。GPON 系 统 标 准 定 义 下 行 2.5G/1.25G 可 选 ， 上 行 2.5G/1.25G/622M/155M 可选，目前设备大多实现下行 1. 25G/2.5G ，上 行 1.25G ，理论计算带宽效率更高：下行可达 1.2G/2.4G ，上行可达 960M 。2.3.3 ODN 网络要求EPON 只支持 Class A 和 B 的 ODN 等级，而 GPON 可支持 Class A 、 B 和 C ，因此 GPON 可支持高达

9、128 的分路比和长达 20km 的传输距离。注：TU-TG.982 中规定的3类ODN网络的功率范围：Class A: 5-20; Class B: 10-25Class C: 15-302.3.4 安全与加密因为 PON 的多点广播特性，所有的下行数据都会被广播到 PON 系统中所 有的 ONU 上。如果有一个匿名用户将它的 ONU 接收限制功能去掉，那么它就 可以监听到所有用户的下行数据，这在 PON 系统中称为“监听威胁” ；PON 网 络的另一个特点是，网络中 ONU 不可能监测到其它 ONU 的上行数据。在 PON 上解决安全性的措施是 ONU 通过上行信道传送一些保密信息（如 数

10、据加密密钥），OLT使用该密钥对下行信息加密，因为其它 ONU无法获知该 密钥，接收到下行广播数据后，仍然无法解密获得原始数据。从标准定义来看， IEEE 802.3ah 并未强制规定加密要求，但是中国通信 行业标准作了规定；而 G.984 明确要求 GPON 系统采用 AES128 的加密。2.3.5 动态带宽分配（ DBA ）相对于静态带宽分配（SBA），DBA是指实时地（ms级）改变PON中各 ONU 上行带宽的机制。 EPON 和 GPON 规范均未定义下行通道的 DBA 要求， 主要采用SBA，对于上行通道均要求支持DBA功能，以提高上行通道带宽利用率和服务质量保证能力DBA 实现的

11、重点和难点在于 DBA 算法，一般要求 DBA 的实现具有业务 透明、低时延和低时延抖动、 公平带宽分配、健壮性好、实时性强的特点。 GPON 系统的 DBA 功能从控制颗粒、精度等方面具有一定的技术优势。2.3.6 业务 QoS 能力EPON 系统支持 IEEE802.1p ，采用 SP、WRR 、SP+WRR 队列调度算法， 支持端口 CAR 。在应用中， 802.1p 端口 CAR 适应 IP 城域网 QoS 要求（第 2 层的 QoS 技术），满足目前业务需求。GPON 系统提供 基于 T-CONT 的四种服务质量的 传送业 务： fixed bandwidth （固定带宽） 、 as

12、sured bandwidth （保证带宽） 、 non-assured bandwidth （非保证带宽）、 best effort bandwidth（尽力而为带宽）；也支持端口 CAR ，理论上，可看作 1.5 层的 QoS 技术，比 EPON 更具优势。同时， GPON 可以通过 T-CONT 、Port ID 以及 802.1p 等各种丰富的标识实现对用户 和业务的控制和管理。2.3.7 TDM 业务支持能力对于 EPON 系统而言， TDM 业务的封装和传输由高层协议支持，目前可 选采用以下几种协议：PWE3 （ Pseudo Wire Emulation Edge to Edge）：效率较低TDM over Ethernet ：标准不成熟，效率较低 源模式：完全无标准，会影响 EPON 系统本身的互通性，效率高GPON 系统对 TDM 业务采用源模式传输，以 TDM over GEM 的方式承 载。由于系统传输采用125卩s固定长度的帧结构，TDM信号的时延、时延抖 动指标较容易控制，承载 TDM 业务具有天然的优势。2.3.8 运行维护管理（ OAM ）功能EPON 系统支持 Remote Failure Indication （远端故障指示） 、 Remote Loopbak （远端环回）、 Link Monitoring （链路监视）；不定义支持和单条