EPON與GPON的介紹及主要區(qū)別比較

 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(yīng)該是共存互補。對于帶寬、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會更加適合。

什么是PON?寬帶接入技術(shù)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(nèi)占主流仍然是ADSL技術(shù)，不過越來越多的設(shè)備廠商及運營商已經(jīng)把目光投向了光網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)。

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(wù)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(wǎng)合一的美好前景變的清晰起來。

圖一：PON拓撲結(jié)構(gòu)

PON(Passive Optical Network)無源光網(wǎng)絡(luò)是實現(xiàn)FTTH光纖到戶的主要技術(shù)，提供點到多點的光纖接入，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(時分多址接入)方式，組成點到多點樹形拓撲結(jié)構(gòu)。PON作為光接入技術(shù)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(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)標準——G.983.也被稱為BPON(BroadbandPON)。速率為155Mbps，可選擇支持622Mbps速率。

EFMA(Ethernetin 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1Gbps，鏈路層基于簡單的Ethernet封裝。

GPON(Gigabit-CapablePON)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(zhì)相關(guān)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(guān)要求進行了規(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1.25Gbps，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622Mbps，根據(jù)實際需求來決定上下行速率，選擇相對應(yīng)光模塊，提高光器件速率價格比。

本項結(jié)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(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(jié)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(yīng)支持20km的最大物理距離;當光分路比為1：32時，應(yīng)支持10km的最大物理距離。EPON與此相同，本項結(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(jié)構(gòu)，實現(xiàn)DBA動態(tài)帶寬分配。MPCP涉及的內(nèi)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(gòu)的基本支持，但是協(xié)議中并沒有對業(yè)務(wù)的優(yōu)先級進行分類處理，所有的業(yè)務(wù)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(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(trafficcontainer，T-CONT)作為上行流量調(diào)度單位，每個T-CONT由Alloc-ID標識。每個T-CONT可包含一個或多個GEMPort-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(yīng)固定帶寬(Fixed)分配，適合對時延敏感的業(yè)務(wù)，如話音業(yè)務(wù);類型2的特點是固定帶寬但時隙不確定，對應(yīng)保證帶寬(Assured)分配，適合對抖動要求不高的固定帶寬業(yè)務(wù)，如視頻點播業(yè)務(wù);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(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(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行分配。

本項結(jié)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(PhysicalLayerOAM)，高層定義了OMCI(ONTManagementandControlInterface)，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(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(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(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)了一些非標準的產(chǎn)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(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GFP作了少量的修改，在GFP幀的頭部引入了PortID，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(wù)承載能力。GPON的TC層本質(zhì)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(wù)，特別是可以直接支持TDM業(yè)務(wù)，就是所謂的NativeTDM，GPON對TDM業(yè)務(wù)具備“天然”的支持。

本項結(jié)論：對多業(yè)務(wù)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(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(yīng)該是共存互補。對于帶寬、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(dǎo)。