對(duì)比分析EPON及GPON的關(guān)鍵技術(shù)與建設(shè)優(yōu)勢(shì)

1、對(duì)比分析EPON及GPON的關(guān)鍵技術(shù)與建設(shè)優(yōu)勢(shì)摘要：文章介紹了EPON及GPON的特點(diǎn)、關(guān)鍵技術(shù)及建設(shè)優(yōu)勢(shì)，并對(duì)EPON及GPON技術(shù)進(jìn)行了比較，為EPON及GPON的大規(guī)模建設(shè)提供參考。關(guān)鍵詞：EPON；GPON；關(guān)鍵技術(shù)；建設(shè)優(yōu)勢(shì)一、EPON技術(shù) (1)EPON技術(shù)特點(diǎn) EPON技術(shù)主要采用單纖波分復(fù)用技術(shù)，下行利用1490nm波長(zhǎng)，采用TDM廣播方式進(jìn)行傳輸，上行利用1310nm波長(zhǎng)，采用TDMA方式進(jìn)行傳輸。一套典型 EPON系統(tǒng)主要由OLT、ONU和 ODN等構(gòu)成。OLT位于中心局，提供 EPON系統(tǒng)與服務(wù)提供商核心數(shù)據(jù)、視頻和電話網(wǎng)絡(luò)之間的接口。ONU 位于用戶端，提供用戶的數(shù)據(jù)、

2、視頻和電話網(wǎng)絡(luò)與 EPON 之間的接口?？梢造`活地組 成樹型、星型、總線型等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。所謂“無源”，是指 ODN 中不含有任何有源電子器件及電子電源，全部由光分路器等無源器件組成，因此其管理維護(hù)的成本較低，PON技術(shù)示意圖如圖1所示。 圖1 PON技術(shù)示意圖 ODN主要由一個(gè)或數(shù)個(gè)光分路器來連接OLT和ONU，它的功能是分發(fā)下行數(shù)據(jù)并集中上行數(shù)據(jù)。OLT既是一個(gè)交換機(jī)或路由器，又是一個(gè)多業(yè)務(wù)提供平臺(tái)，提供 面向無源光纖網(wǎng)絡(luò)的光纖接口。OLT除了提供網(wǎng)絡(luò)集中和接入的功能外，還可以針對(duì)用戶的QoS/SLA的不同要求進(jìn)行帶寬分配，網(wǎng)絡(luò)安全和管理配置。Splitter是一個(gè)簡(jiǎn)單設(shè)備，它不需要電源，可以

3、置于全天候的環(huán)境中，一般一個(gè) Splitter的分線率為2、4或8，并可以多級(jí)連接。在 EPON中，OLT到ONU間的距離最大可達(dá)20km，如果使用光纖放大器(有源中繼器)，距離還可以延長(zhǎng)。 EPON中的ONU采用了技術(shù)成熟而又經(jīng)濟(jì)的以太網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，在中帶寬和高帶寬的 ONU中實(shí)現(xiàn)了成本低廉的以太網(wǎng)第二層或第三層交換功能。這種類型的ONU可以通過層疊來為多個(gè)最終用戶提供相當(dāng)高的共享帶寬。因?yàn)槎际褂靡蕴W(wǎng)協(xié)議，在通信的過程中，就 無需協(xié)議轉(zhuǎn)換，而實(shí)現(xiàn) ONU對(duì)用戶數(shù)據(jù)的透明傳送。當(dāng)然，對(duì)于光纖到家(FTTH)的接入方式，ONU可以不需要交換功能，從而能在極低的成本下為終端用戶分配所需的帶寬。遠(yuǎn)程業(yè)

4、務(wù)分配控制管理可以讓運(yùn)營(yíng)商通過對(duì)用戶不同時(shí)段的不同業(yè)務(wù)需求做出響應(yīng)，這樣可以提高用戶滿意度。運(yùn)營(yíng)商可以通過中心管理系統(tǒng)對(duì) OLT、ONU 等所有網(wǎng)絡(luò)單元設(shè)備進(jìn)行管理，同時(shí)可以很靈活地根據(jù)用戶的需要來動(dòng)態(tài)分配帶寬。EPON的技術(shù)特點(diǎn)主要表現(xiàn)在：EPON網(wǎng)絡(luò)可以在同一個(gè)平臺(tái)上提供數(shù)據(jù)、語(yǔ)音和視頻應(yīng)用，能綜合現(xiàn)有的語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和視頻應(yīng)用，并能兼容未來的數(shù)字電視、VoIP和VOD等業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展性強(qiáng)的綜合業(yè)務(wù)接入；由于無源光器件無需供電，無需建設(shè)專門的小區(qū)機(jī)房，加快建網(wǎng)速度，節(jié)省建網(wǎng)成本。無源光器件壽命長(zhǎng)、可靠性高，也大大降低了長(zhǎng)期的網(wǎng)絡(luò)管理和維護(hù)的成本，EPON的無源和點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)使得網(wǎng)絡(luò)升級(jí)擴(kuò)容更方

5、便靈活；利用單纖組網(wǎng)，采用波分復(fù)用技術(shù)就可以完成上下行數(shù)據(jù)的傳輸，可大量節(jié)省光纖和中心局端所需的激光器數(shù)目，可以充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源；EPON網(wǎng)絡(luò)能夠提供非常高的帶寬，物理層編碼方式采用SB/IOB碼，能夠提供上下行對(duì)稱的1.25Gbit/s帶寬，基本能適應(yīng)現(xiàn)在及將來幾年內(nèi)用戶對(duì)帶寬的需求；使用以太網(wǎng)技術(shù)，幀格式與現(xiàn)有的以太網(wǎng)相兼容，無需傳輸協(xié)議轉(zhuǎn)換即可承載IP業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)ONU對(duì)用戶數(shù)據(jù)的透明傳送，大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；EPON提供了全新的OAM網(wǎng)絡(luò)管理機(jī)制，在中心局可以實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)末端設(shè)備的統(tǒng)一管理，提高維護(hù)效率，降低運(yùn)營(yíng)成本。同時(shí)可以對(duì)每個(gè)用戶的帶寬實(shí)現(xiàn)集中分配，提供差異化服務(wù)。 (2)EPO

6、N的關(guān)鍵技術(shù) EPON系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要在以太網(wǎng)模型的物理層和MAC層，其關(guān)鍵技術(shù)都在MAC 控制層上完成，即一般而言的PON傳輸層。傳輸匯聚層負(fù)責(zé)OLT和多個(gè)ONU之間在下行方向和上行方向以太網(wǎng)信元的正確傳輸，保證OLT和ONU的發(fā)送和接收機(jī)調(diào)準(zhǔn)在正確的光功率電平上；并控制每個(gè)ONU的上行傳輸，避免上行以太網(wǎng)信元的碰撞。其包含如下幾個(gè)主要關(guān)鍵技術(shù)： 測(cè)距：EPON為點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用TDMA技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息傳送。各個(gè)ONU 與OLT之間的邏輯距離是不相等的。OLT需要有一套測(cè)距功能來測(cè)試每一個(gè)ONU 與OLT之間的邏輯距離，并據(jù)此來指揮ONU調(diào)整其信號(hào)發(fā)送延時(shí)，使不同距離的 ONU所發(fā)送的信號(hào)能

7、在OLT處準(zhǔn)確地復(fù)用在一起。目前采用比較成熟的數(shù)字計(jì)時(shí)技術(shù)的帶內(nèi)開窗測(cè)距法被大部分設(shè)備制造商所采納；帶寬分配：上行方向信道中的傳輸是采用時(shí)分復(fù)用接入方式來共享光纖的，各個(gè)ONU收集來自用戶的信息并以1.25Gbit/s以上的高速向OLT發(fā)送數(shù)據(jù)，不同的ONU發(fā)送的數(shù)據(jù)占用不同的時(shí)隙。隨著各種寬帶業(yè)務(wù)的發(fā)展，用戶對(duì)帶寬的需求肯定越來越大，如何根據(jù)不同用戶的業(yè)務(wù)類型與業(yè)務(wù)特點(diǎn)合理分配信道帶寬，使網(wǎng)絡(luò)提供者以一套最有效的手段利用網(wǎng)絡(luò)資源，是決定 EPON 系統(tǒng)性能的關(guān)鍵技術(shù)之一；時(shí)鐘提?。簩?duì)于系統(tǒng)的高速率，快速同步是必須解決的核心問題。而其中ONU和OLT以及上下行比特碼的時(shí)鐘一致是其中的關(guān)鍵，目前

8、一般都采用 PLL(鎖相環(huán)從下行信號(hào)中提取時(shí)鐘，利用幀同步字檢測(cè)方式實(shí)現(xiàn)幀同步；攪動(dòng)：由于PON固有的組播特性，為了保證信息有起碼的保密性，系統(tǒng)必須采用所謂攪動(dòng)的保護(hù)措施。該措施介于傳輸系統(tǒng)擾碼和高層編碼之間，這種攪動(dòng)功能實(shí)施 信息擾碼并能為信息保密提供低水平的保護(hù)；同步接收：EPON是一個(gè)網(wǎng)同步系統(tǒng)，需要實(shí)現(xiàn)OLT與ONU之間的快速同步。各個(gè)ONU與OLT都需要有一個(gè)同步接收的問題，否則一旦發(fā)生bit錯(cuò)位或者相位突變，數(shù)據(jù)接收錯(cuò)誤不但影響到數(shù)據(jù)嚴(yán)重丟失，不斷重傳，還有可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞和網(wǎng)絡(luò)癱瘓。 (3)EPON的建設(shè)優(yōu)勢(shì) 基于FTTH/FTTB網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，EPON 系統(tǒng)可以帶來多方面的好處。由

9、于EPON系統(tǒng)的ODN部分沒有電子部件，無需電源供應(yīng)，因此容易鋪設(shè)，建設(shè)成本低。EPON系統(tǒng)對(duì)局端資源占用很少，模塊化程度高，擴(kuò)展容易，投資回報(bào)率高。同時(shí)大多數(shù)EPON系統(tǒng)都是一個(gè)多業(yè)務(wù)平臺(tái)，對(duì)于向全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)過渡是一個(gè)很好的選擇；EPON目前可以提供上下行對(duì)稱的 1.25Gbit/s 的帶寬，并且隨著以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展可以升級(jí)到 10Gbit/s，能滿足對(duì)于未來高寬帶 Internet需求；EPON作為一種點(diǎn)到多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，以一種扇出的結(jié)構(gòu)既節(jié)省光纖的資源，同時(shí)這種共享帶寬的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能夠提供靈活的帶寬分配；EPON可以通過在 OLT與ONU之間的單元開銷，通過DiffServ來實(shí)現(xiàn)和保證不同用戶的Q

10、oS。 二、GPON技術(shù) (1)GPON技術(shù)特點(diǎn) 基于GPON技術(shù)的設(shè)備基本結(jié)構(gòu)與已有的PON類似，也是由局端的OLT，用戶端的ONT/ONU，連接前兩種設(shè)備由單模光纖和無源分光器組成的 ODN以及網(wǎng)管系統(tǒng)組成。對(duì)于其他的PON標(biāo)準(zhǔn)而言，GPON標(biāo)準(zhǔn)提供了前所未有的高帶寬，下行速率高達(dá)2.5Gbit/s，其非對(duì)稱特性更能適應(yīng)寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)市場(chǎng)。提供QoS的全業(yè)務(wù)保障，同時(shí)承載ATM 信元和(或)GEM幀，有很好的提供服務(wù)等級(jí)、支持QoS保證和全業(yè)務(wù)接入的能力。承載 GEM幀時(shí)，可以將TDM業(yè)務(wù)映射到GEM幀中，使用標(biāo)準(zhǔn)的 8kHz(125s)幀能夠直接支持TDM業(yè)務(wù)。作為電信級(jí)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)， GP

11、ON還規(guī)定了在接入網(wǎng)層面上的保護(hù)機(jī)制和完整的OAM功能。在GPON標(biāo)準(zhǔn)中，明確規(guī)定需要支持的業(yè)務(wù)類型包括數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(Ethernet業(yè)務(wù)，包括IP業(yè)務(wù)和MPEG視頻流)、PSTN業(yè)務(wù)(POTS，ISDN業(yè)務(wù)) 、專用線(T1，E1，DS3， E3和ATM業(yè)務(wù))和視頻業(yè)務(wù)( 數(shù)字視頻)。GPON中的多業(yè)務(wù)映射到ATM信元或GEM幀中進(jìn)行傳送，對(duì)各種業(yè)務(wù)類型都能提供相應(yīng)的QoS保證。 (2)GPON 的關(guān)鍵技術(shù) GPON技術(shù)具備向10G EPON技術(shù)和10G GPON技術(shù)演進(jìn)的能力。自2007年以來，F(xiàn)SAN制定了分兩步研究NG-PON技術(shù)的計(jì)劃NGA1和NGA2。NGA1主要研究與GPON共存的下

12、一代光接入技術(shù)；在充分考慮當(dāng)前波長(zhǎng)和未來波長(zhǎng)的可持續(xù)演進(jìn)能力方面，NGA1確定采用波分方式實(shí)現(xiàn)當(dāng)前GPON和下一代10G GPON的演進(jìn)，10G GPON的上下行波長(zhǎng)與當(dāng)前GPON的波長(zhǎng)獨(dú)立，并且和10G EPON的波長(zhǎng)劃分保持一致，下行中心波長(zhǎng)為1577nm，上行為1270nm。因此采用波分復(fù)用技術(shù)WDM能夠?qū)崿F(xiàn)當(dāng)前GPON與下一代的10G EPON和10G GPON的平滑演進(jìn)。 (3)GPON的建設(shè)優(yōu)勢(shì) 從技術(shù)上看，GPON擁有更大帶寬、更遠(yuǎn)傳輸距離、更高分路比，更加滿足扁平化接入網(wǎng)建設(shè)需求；從產(chǎn)業(yè)鏈看，GPON的系統(tǒng)、芯片和光模塊廠家規(guī)模及實(shí)力均超過EPON，所有大的系統(tǒng)廠家都支持GPO

13、N，7家芯片廠家支持GPON，只有3家支持EPON，并且GPON芯片廠家的規(guī)模和實(shí)力更強(qiáng)；從運(yùn)營(yíng)商選擇來看，大部分運(yùn)營(yíng)商選擇GPON；從成本來看，單用戶接入成本GPON和EPON相當(dāng)，單位帶寬成本GPON較低；從技術(shù)演進(jìn)來看，10GEPON規(guī)模商用至少需要3年時(shí)間，10GGPON的研究與開發(fā)已經(jīng)提上日程。GPON因?yàn)樗俣雀?、性價(jià)比更高，被不少人看好。 三、EPON技術(shù)與GPON 技術(shù)比較分析 從上表可以看出 FTTH的EPON傳輸距離只有510KM，但GPON更可以達(dá)到20KM，可以大大節(jié)省接入點(diǎn)機(jī)房數(shù)量及機(jī)房配套設(shè)施需求，并且還可以滿足真正意義“三網(wǎng)融合”的帶寬需求。目前基于EPON的FTTB建網(wǎng)，在實(shí)現(xiàn)電話和互聯(lián)網(wǎng)兩項(xiàng)業(yè)務(wù)的情況下，每線用戶的建設(shè)價(jià)格已經(jīng)降到700元左右。這對(duì)于剛要跨入市場(chǎng)的GPON無疑是一個(gè)難以超越的界限。所以，目前運(yùn)營(yíng)GPON策略的