EPON、GPON、10G_EPON技術(shù)及成本對(duì)比

1、 PON技術(shù)、成本分析武漢烽火網(wǎng)絡(luò)有限責(zé)任公司2015年3月 第 11 頁(yè)目錄一、 PON技術(shù)簡(jiǎn)介3二、 EPON、GPON技術(shù)對(duì)比4三、 EPON、GPON、10G EPON應(yīng)用場(chǎng)景63.1 GPON技術(shù)較EPON技術(shù)更適用于FTTH場(chǎng)景63.2 目前10G EPON技術(shù)適用于FTTB場(chǎng)景63.3 電信運(yùn)營(yíng)商對(duì)PON技術(shù)的選擇8四、 FTTH建設(shè)中EPON和GPON成本分析94.1 成本分析模型94.2 成本對(duì)比10一、 PON技術(shù)簡(jiǎn)介 PON（無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)）是指（光配線網(wǎng)）中不含有任何電子器件及電子電源，ODN全部由光分路器（Splitter）等無(wú)源器件組成，不需要貴重的有源電子設(shè)

2、備。一個(gè)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)包括一個(gè)安裝于中心控制站的光線路終端（OLT），以及一批配套的安裝于用戶場(chǎng)所的光網(wǎng)絡(luò)單元（ONUs）。在OLT與ONU之間的光配線網(wǎng)（ODN）包含了光纖以及無(wú)源分光器或者耦合器。PON系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由中心局的光線路終端(OLT: Optical Line Terminal)、包含無(wú)源光器件的光分配網(wǎng)(ODN: Optical Distribution Network)、用戶端的光網(wǎng)絡(luò)單元/光網(wǎng)絡(luò)終端(ONU/ONT Optical Network Unit / Optical Network Terminal)組成，其區(qū)別為ONU直接位于用戶端，而ONU與用戶之間還有其它網(wǎng)絡(luò)，

3、如以太網(wǎng)以及網(wǎng)元管理系統(tǒng)(EMS)組成，通常采用點(diǎn)到多點(diǎn)的樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在下行方向，IP數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、視頻等多種業(yè)務(wù)由位于中心局的OLT，采用廣播方式，通過ODN中的1：N無(wú)源光分配器分配到PON上的所有ONU單元。在上行方向，來(lái)自各個(gè)ONU的多種業(yè)務(wù)信息互不干擾地通過ODN中的1：N無(wú)源光合路器耦合到同一根光纖，最終送到位于局端OLT接收端，類似于點(diǎn)到點(diǎn)的結(jié)構(gòu)。目前主流的應(yīng)用于FTTH的PON技術(shù)為EPON技術(shù)和GPON技術(shù)，10G EPON技術(shù)主要應(yīng)用于FTTB場(chǎng)景并且目前尚在試商用階段。EPON技術(shù)和GPON技術(shù)均屬于TDM-PON，TDM-PON的原理圖 如下圖所示。下行方向，發(fā)送給各個(gè)

4、ONU的數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)分復(fù)用（TDM），承載在下行波長(zhǎng)上（一般采用1490nm），連續(xù)的光信號(hào)廣播到每個(gè)ONU上，ONU根據(jù)一定的標(biāo)識(shí)，選取自己所需的數(shù)據(jù)。上行方向，OLT通過多點(diǎn)控制協(xié)議（MPCP）控制每個(gè)ONU在指定的時(shí)間起始點(diǎn)發(fā)送指定時(shí)間長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)，這就是時(shí)分多址接入（TDMA）協(xié)議。通過TMDA，使多個(gè)ONU能夠共享上行波長(zhǎng)（一般為1310nm）的帶寬。二、 EPON、GPON技術(shù)對(duì)比EPON和GPON是目前業(yè)界主流的FTTH技術(shù)，這兩種技術(shù)的主要技術(shù)指標(biāo)參見下表：EPON（IEEE 802.3）GPON （ITU-T G.984）實(shí)用上下行速率1250 Mbps/1250 Mbps124

5、4 Mbps/ 2488 Mbps線路編碼8B/10BNRZ(不歸零編碼)帶寬利用率72%92%FTTH分光比1:641:64/128光功率衰耗26dB(CLASSB+)28dB/(CLASSC+)30dB距離/差分距離20KM/20KM20KM/20KM 業(yè)務(wù)封裝Anything over EthernetAnything Over GEM加密算法三重?cái)噭?dòng)（行標(biāo)）、AES-128（美標(biāo)）AES-128（美標(biāo)）DBAfixed、assured、best effort Fixed assured、Non_assured、best effortQoSLLID+IEEE 802.1PGEM_PORT

6、/T-ContTDM 承載方式CES國(guó)際標(biāo)準(zhǔn):PWE3/MEF8G.984.3（Native） 或 CESTDM 性能專線與基站承載專線與基站承載運(yùn)營(yíng)、維護(hù) CCSA行標(biāo)以太網(wǎng)OAMG.984.4（OMCI）光纖線路檢測(cè)支持支持二者相比，GPON主要有以下技術(shù)優(yōu)勢(shì)：1、更高帶寬，更大分光比，更高光功率衰耗：EPON使用8B/10B編碼，本身就引入了20%的帶寬損失，1.25Gb/s的線路速率在處理協(xié)議本身之前就只有1Gb/s，GPON使用擾碼作為線路碼，至改變碼，不增加碼，所以沒有帶寬損失；因此GPON的帶寬利用率高于EPON，同時(shí)GPON每PON口下行帶寬可達(dá)2.5G，F(xiàn)TTH網(wǎng)絡(luò)中每PON

7、口最大覆蓋128戶，平均每戶帶寬可高達(dá)20M，滿足寬帶業(yè)務(wù)中短期要求。由于發(fā)射光功率和接收靈敏度的差異，采用CLASS B+光模塊， GPON鏈路光功率衰耗比EPON高2 dB。采用CLASS C+光模塊，GPON鏈路光功率衰耗可達(dá)30dB，比EPON高4dB。2、更高的QoS和時(shí)鐘同步能力：GPON是全同步系統(tǒng)，傳輸窄帶業(yè)務(wù)時(shí)延小，時(shí)鐘精度非常高，GPON的QoS帶寬分配機(jī)制更靈活，保護(hù)倒換和維護(hù)管理等標(biāo)準(zhǔn)定義清晰完善。3、更高效的承載IP業(yè)務(wù)能力：GEM幀的凈荷去范圍為04095字節(jié)，解決了APON中ATM信元帶來(lái)的承載IP業(yè)務(wù)效率低的弊??；而以太網(wǎng)MAC幀中凈負(fù)荷區(qū)的范圍僅為461500

8、個(gè)字節(jié)，因此GPON對(duì)于IP業(yè)務(wù)的承載能力是相當(dāng)強(qiáng)的。4、更全面的OAM標(biāo)準(zhǔn)：EPON在OAM標(biāo)準(zhǔn)方面定義了遠(yuǎn)端故障指示、遠(yuǎn)端環(huán)回控制和鏈路監(jiān)測(cè)等基本功能，對(duì)于其他高級(jí)的OAM功能，則定義了豐富的廠商擴(kuò)展機(jī)制，讓廠商在具體的設(shè)備中自主增加各種OAM功能。GPON的OAM包括帶寬授權(quán)分配、DBA、鏈路監(jiān)視、保護(hù)倒換、密鑰交換及各種警告功能，從標(biāo)準(zhǔn)上看，GPON標(biāo)準(zhǔn)定義的OAM信息比EPON的豐富。5、更強(qiáng)大的支持實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)能力：GPON所采用的125微秒周期的幀結(jié)構(gòu)能對(duì)TDM語(yǔ)音業(yè)務(wù)提供直接支持，無(wú)論是低速的E1，還是高速的STM-1，都能以它們?cè)懈袷絺鬏敚@極大減少了執(zhí)行語(yǔ)音業(yè)務(wù)的時(shí)延及抖動(dòng)。

9、6、運(yùn)行、管理、維護(hù)和指配功能強(qiáng)大：GPON借鑒APON中PLOAM信元的概念，實(shí)現(xiàn)全面的運(yùn)行維護(hù)管理功能，使GPON作為帶寬綜合接入的解決方案可運(yùn)營(yíng)性更好。綜上所述，GPON技術(shù)承載IP業(yè)務(wù)的能力并不遜色于EPON技術(shù)，同時(shí)，GPON的OAM、QoS等能力要優(yōu)于EPON技術(shù)。三、 EPON、GPON、10G EPON應(yīng)用場(chǎng)景EPON和GPON技術(shù)主要應(yīng)用于FTTH場(chǎng)景，10G EPON技術(shù)主要應(yīng)用于FTTB場(chǎng)景，通過升級(jí)原有EPON主控和替換EPON PON板，提升OLT覆蓋用戶容量及用戶帶寬，進(jìn)一步做到“大容量、少局所”，下文通過詳細(xì)的案例分析GPON技術(shù)在FTTH應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)以及10G

10、EPON技術(shù)在FTTB應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)。3.1 GPON技術(shù)較EPON技術(shù)更適用于FTTH場(chǎng)景假設(shè)FTTH以下場(chǎng)景：每PON口用戶滿覆蓋，收斂比按照25%考慮。EPON每PON口可覆蓋64戶，每PON口帶寬=1250M*0.72=900M，戶均帶寬=900M/25%/64=56.25M；GPON每PON口可覆蓋128戶，每PON口帶寬=2500M*0.92=2300M，戶均帶寬=2300M/25%/128=71.875M；通過以上對(duì)比可知，GPON每PON口覆蓋用戶數(shù)大于EPON每PON口覆蓋用戶數(shù)，且戶均帶寬高于EPON。收斂比可按實(shí)際情況調(diào)整計(jì)算。3.2 目前10G EPON技術(shù)適用于FTTB

11、場(chǎng)景假設(shè)FTTB以下場(chǎng)景：采用24口MDU型設(shè)備進(jìn)行FTTB建設(shè)，收斂比按照25%考慮，基于分光比1:32起始計(jì)算。用戶帶寬需求5M，則每臺(tái)ONU上行帶寬=5M*24*25%=30M，每PON口下行帶寬=30M*32=960MEPONGPON10G EPON是否滿足PON口下行帶寬要求滿足滿足滿足滿足帶寬的最大分光比1:321:641:256每PON口可覆蓋用戶數(shù)768戶1536戶6144戶用戶帶寬需求10M，則每臺(tái)ONU上行帶寬=10M*24*25%=60M，每PON口下行帶寬=60M*32=1920MEPONGPON10G EPON是否滿足PON口下行帶寬要求不滿足滿足滿足滿足帶寬的最大分

12、光比 1:321:128每PON口可覆蓋用戶數(shù) 768戶3072戶用戶帶寬需求20M，則每臺(tái)ONU上行帶寬=20M*24*25%=120M，每PON口下行帶寬=120M*32=3840MEPONGPON10G EPON是否滿足PON口下行帶寬要求不滿足不滿足滿足滿足帶寬的最大分光比 1:64每PON口可覆蓋用戶數(shù) 1536戶用戶帶寬需求50M，則每臺(tái)ONU上行帶寬=50M*24*25%=300M，每PON口下行帶寬=300M*32=9600MEPONGPON10G EPON是否滿足PON口下行帶寬要求不滿足不滿足滿足滿足帶寬的最大分光比 1:32每PON口可覆蓋用戶數(shù) 768戶通過以上分析比較

13、得知，相同用戶帶寬需求的前提下，10G EPON每PON口可覆蓋更多的用戶數(shù)。覆蓋相同用戶數(shù)，10G EPON技術(shù)能提供更高的帶寬。因此，10G EPON主要用戶FTTB升級(jí)場(chǎng)景。由于芯片成本的限制，10G EPON技術(shù)暫時(shí)不適用于FTTH技術(shù)，終端ONU成本為EPON終端ONU成本的5倍。3.3 電信運(yùn)營(yíng)商對(duì)PON技術(shù)的選擇中國(guó)電信集團(tuán)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展指導(dǎo)意見（2012年-2013年）中，明確FTTH/O采用GPON技術(shù)，GPON互通是推進(jìn)FTTH/O建設(shè)和用戶發(fā)展的基礎(chǔ)工作之一；中國(guó)聯(lián)通2013年寬帶接入網(wǎng)建設(shè)指導(dǎo)意見中，明確各省的FTTH建設(shè)應(yīng)采用EPON和GPON技術(shù)，考慮到速率分光比等因素，

14、在新建項(xiàng)目中應(yīng)優(yōu)先選擇GPON技術(shù)；由于10G PON產(chǎn)業(yè)鏈尚未完全成熟，并考慮目前用戶帶寬需求，在2013年建設(shè)中暫不采用10G PON技術(shù)進(jìn)行建設(shè)。2013年中國(guó)電信集采規(guī)模如下表所示：標(biāo)包OLT（端口）MDU（端口）單FE/GE口SFUGPON43萬(wàn)89萬(wàn)線1456070臺(tái)EPON37萬(wàn)290萬(wàn)線254600臺(tái)10G EPON4萬(wàn)70萬(wàn)線2014年中國(guó)電信終端集采規(guī)模如下表所示：標(biāo)包標(biāo)包名稱采購(gòu)規(guī)模終端合計(jì)標(biāo)包3EPON上行e8-C1660000臺(tái)2830000臺(tái)標(biāo)包4、5AP外置型EPON上行e8-C1170000臺(tái)標(biāo)包6GPON上行e8-C530000臺(tái)3080000臺(tái)標(biāo)包7、8AP

15、外置型GPON上行e8-C1370000臺(tái)標(biāo)包9GPON上行單FE/GE口SFU1180000臺(tái)2010年、2011年及2013年各大電信運(yùn)營(yíng)商PON技術(shù)選擇：聯(lián)通移動(dòng)電信2010年聯(lián)通集團(tuán)第二次PON集采，EPON/GPON各占一半立足GPON/EPON并重，推動(dòng)10G EPON/10G GPON成熟并逐步引入開始FTTH規(guī)模部署探索、研究和準(zhǔn)備，制定北向接口規(guī)范，東部地區(qū)FTTH部署2011年聯(lián)通集團(tuán)啟動(dòng)全球最大規(guī)模PON集采（2500萬(wàn)線），G/EPON并重2011年第二次集采，G/EPON并重，傾向GPONFTTH開始規(guī)模部署，10G EPON現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，提出寬帶戰(zhàn)略計(jì)劃，實(shí)施光網(wǎng)城市工

16、程，全面提升寬帶接入能力2013年聯(lián)通集團(tuán)啟動(dòng)第四次集采，GPON超過EPON2013年第三次集采，新建全部采用GPON10G EPON集采，明確FTTH采用GPON技術(shù)，集采GPON終端146萬(wàn)端綜上，電信運(yùn)營(yíng)商FTTH建設(shè)中，已明確采用GPON技術(shù)。四、 FTTH建設(shè)中EPON和GPON成本分析4.1 成本分析模型本模型考慮2000戶用戶FTTH覆蓋，分別采用EPON和GPON進(jìn)行成本對(duì)比。2000戶單價(jià)（元）EPON FTTH（1:64分光）GPON FTTH（1:128分光）數(shù)量總價(jià)（元）數(shù)量總價(jià)（元）機(jī)房設(shè)備EPON PON口32GPON PON口16樓道設(shè)備光分路器端口20002000光纜分纖盒（個(gè)/50線）4040入戶皮線光纜（每戶30米）20002000