EPON與GPON的技術(shù)比較分析

EPON與GPON的技術(shù)比較分析EPON與GPON的技術(shù)比較分析烽火通信高鵬內(nèi)容提要：GPON和EPON是兩種不同的PON技術(shù)，針對(duì)其技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用定位業(yè)界有著不同的認(rèn)識(shí)，尤其是近來一些廠家的惡意宣傳言論甚囂塵上，給業(yè)界帶來了認(rèn)識(shí)上的混亂。本文通過對(duì)兩種技術(shù)的比較尤其是對(duì)常見的一些認(rèn)識(shí)偏差的分析，得出：GPON和EPON是兩種互補(bǔ)性的技術(shù)，GPON適合大客戶接入，EPON適合實(shí)現(xiàn)FTTH和小型商業(yè)用戶接入。1基本情況比較PON主要分為APON/BPON（ATMPON/寬帶PON）、EPON（以太網(wǎng)PON）和GPON（千兆比特PON）幾種，其中，EPON由于非常適合IP業(yè)務(wù)的寬帶接入，得到了更大程度的發(fā)展和商用，業(yè)界把千兆比特的EPON系統(tǒng)又稱為GEPON；GPON在高速率和多業(yè)務(wù)支持（尤其是對(duì)TDM業(yè)務(wù)的支持）方面則有一定優(yōu)勢(shì)。EPON和GPON是當(dāng)前業(yè)界重點(diǎn)關(guān)注的PON技術(shù)。幾種主要的PON技術(shù)之間的比較見表1。

表1-1主要PON技朮比較APON>BPONEPONGPON封裝格式ATMEthernetATMand/or(?EM標(biāo)準(zhǔn)化(1)1999年被園陥電聯(lián)QT3采納対標(biāo)準(zhǔn)'<3.981；H?)菽國聞、、網(wǎng)測(cè)試方法—基于ATM的無游光網(wǎng)CAPON)》已發(fā)布-'004年下半年iEEE批淮対80Z3ah；詛)我國冬接汰.網(wǎng)技術(shù)斐求一墓于以;尢網(wǎng)方式的無源光網(wǎng)谿(EPON3%已經(jīng)撞批>相關(guān)測(cè)試規(guī)范正在討論當(dāng)中-<1)2003年被國陥電｝.0丁3采當(dāng)肋標(biāo)淮凳9②五內(nèi)尚無相關(guān)標(biāo)范下行線路速率<Mb/s)155.52-^622.05^1244.1512501244.16或勺4關(guān).2丁上行線路速率(Mb/s)155.52或E22.OS1=25(?-155.52;^622.08或1^44.16或2488.32揚(yáng)丈分酩比(onTClevel)64 ..64?138TDM業(yè)務(wù)TDMaverATMTDMoETDMo.v^rGEM憂占.支持話音s視頻警實(shí)時(shí)業(yè)傍；服鑄質(zhì)星俁證和服務(wù)等級(jí)保證；完善的排作錐護(hù)管理殺統(tǒng).以太阿技術(shù)成熟、設(shè)備成本低；靈活吏持基于IP的綜骨業(yè)務(wù)和多種服芻塡量管蛙:設(shè)備價(jià)格低.通用性好；際去了F數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)詡和皓式轉(zhuǎn)換，效率高、管理簡單口承載快速以太網(wǎng)(10/100hlbps)^T電路，不需額外開銷不會(huì)増加復(fù)雜性：還支持”LAN交換談.新的臥去網(wǎng)業(yè)勞-綜備業(yè)務(wù)立持能巧強(qiáng)苴星對(duì)TDM業(yè)務(wù)的H與讎重.帶寬擴(kuò)展受限；用APON傳譴數(shù)編還需在iP包和SONET^SDH格式之間來回轉(zhuǎn)換，皴率低、技術(shù)復(fù)束、成本高、不適合向所有甬尸搶廣應(yīng)用nQoS問題和流量桎制待加強(qiáng)■尤苴是針對(duì)數(shù)據(jù)E1業(yè)務(wù)需求；崔送高質(zhì)星保證的實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)比犢復(fù)雜；新技術(shù)，目前只有歩家與供相關(guān)產(chǎn)品：魅旺EPON比蓉在僅承載歸網(wǎng)業(yè)務(wù)音業(yè)務(wù)河無明顯憂醉支持廠家數(shù)量?較少上述表格摘自《中國網(wǎng)通無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）技術(shù)應(yīng)用指導(dǎo)意見》（2006年2月），應(yīng)該講是相對(duì)比較客觀的一個(gè)基本比較。網(wǎng)通集團(tuán)公司在這份文件中就指出，兩種技術(shù)各擅勝場，有著不同的應(yīng)用定位。針對(duì)業(yè)界大多數(shù)未明就理的技術(shù)人員而言，對(duì)EPON和GPON的認(rèn)識(shí)就不見得這么客觀了。很多人普遍認(rèn)為GPON的優(yōu)勢(shì)存在于下列幾個(gè)方面：1、 由于采用了GEM封裝，GPON對(duì)TDM業(yè)務(wù)支持的QoS表現(xiàn)好，支持語音的效果也好；2、 封裝效率高，甚至高于EPON一倍；3、 光層指標(biāo)優(yōu)于EPON。下面我們就逐一分析一下這些情況。2如何看待EPON和GPON的光層參數(shù)2.1GPON的光層指標(biāo)要求苛刻，但不等于GPON優(yōu)于EPON很多人直觀地認(rèn)為GPON的光層參數(shù)要好于EPON,比如：最遠(yuǎn)傳輸距離可達(dá)60km,最大光分路比可達(dá)1:128，支持A/B/C三類ODN等。在ITU-T的G.984規(guī)范中，明確定義GPON有兩種傳輸距離指標(biāo)，一個(gè)是邏輯傳輸距離，最大可達(dá)60km,但是這個(gè)邏輯傳輸距離是按照常規(guī)的最小光纖衰耗來折算的，沒有考慮ODN中分路器等引入的額外衰耗；另一個(gè)指標(biāo)是物理傳輸距離，最大20km，這是指在考慮了ODN的衰耗之后實(shí)際可實(shí)現(xiàn)的傳輸距離。也就是說，GPON在傳輸距離方面，實(shí)際和EPON是一樣的，并沒有優(yōu)勢(shì)。ITU-TG.984.1中明確指出：“GPON當(dāng)前定義的最大分光比是1：64；但是考慮到器件技術(shù)的進(jìn)步，未來必須考慮支持1：128的分光比?！绷硗猓畲蠊夥致繁?:128這個(gè)指標(biāo)僅僅并非所有GPON都能達(dá)到，更不是現(xiàn)有的器件技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)的，這個(gè)在G.984中是明確指出的。還有，支持A/B/C類ODN的說法似乎說明GPON的光層指標(biāo)比較好一些。實(shí)際上，這是說明GPON對(duì)物理器件的選擇更加苛刻，而不是說GPON技術(shù)本身更優(yōu)。換句話說，EPON對(duì)物理器件要求相對(duì)寬松一些，更加易于實(shí)現(xiàn)，成本方面的優(yōu)勢(shì)也更加明顯。分析了這些，我們的中心思想是說GPON的光層指標(biāo)要求相對(duì)比較苛刻，EPON的要求比較寬松，這并不等同于GPON的技術(shù)優(yōu)于EPON，這是我們?cè)谶@里力圖澄清的第一個(gè)問題。對(duì)于實(shí)際應(yīng)用來說，苛刻的參數(shù)要求會(huì)造成實(shí)現(xiàn)上的困難，并直接導(dǎo)致成本急劇上升。2.2各種PON的ODN建設(shè)趨同這里還要指出，GPON能夠支持ODN的兩種保護(hù)方式，EPON也可以。兩者在這個(gè)方面并無技術(shù)差異，均采用ITU-TG.983.5的標(biāo)準(zhǔn)。于是我們發(fā)現(xiàn)，各種PON技術(shù)的實(shí)質(zhì)性差異并不在于光層，而且有著類似甚至是趨同的光分配網(wǎng)（ODN）。探索符合中國國情的ODN建設(shè)模式是推進(jìn)FTTH發(fā)展的一個(gè)現(xiàn)實(shí)問題。這是個(gè)涉及多個(gè)領(lǐng)域的復(fù)雜命題，需要長久的技術(shù)積累來逐步形成一套適合特定運(yùn)營商的模式，EPON要面臨這個(gè)問題，GPON也避不開。通過成熟的EPON技術(shù)盡早切入ODN規(guī)模建設(shè)模式的探索將是一個(gè)富有戰(zhàn)略意義的舉措。3GPON在TDM的支持上有優(yōu)勢(shì)，可惜家庭用戶不需要3.1電信業(yè)務(wù)IP化正在成為現(xiàn)實(shí)GPON的固定周期幀結(jié)構(gòu)使其確實(shí)在承載TDM業(yè)務(wù)的時(shí)候可以較高的效率提供良好的質(zhì)量保障。但是TDM業(yè)務(wù)不等同于語音業(yè)務(wù)，也不等同于視頻業(yè)務(wù)。眾所周知，當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)向下一代網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的一個(gè)重要標(biāo)志就是分組化，軟交換、IMS等技術(shù)逐步走向成熟，國內(nèi)各個(gè)運(yùn)營商也陸續(xù)出臺(tái)了停止程控交換機(jī)建設(shè)的時(shí)間表。也就是說，今后的語音業(yè)務(wù)將不再需要匯集成為T1/E1甚至更高的TDM接口，而是直接在用戶端使用IAD或者集中使用AMG轉(zhuǎn)化為IP分組。這明確告訴我們，TDM語音將迅速走向消亡，分組語音正迅速占據(jù)主流的位置。也有一些人認(rèn)為，即便如此，接入側(cè)采用TDM,然后再使用AMG集中進(jìn)行分組轉(zhuǎn)換可以更好地保障QoS。這種認(rèn)識(shí)明顯忽略了兩個(gè)事實(shí)：首先，分組語音的QoS保障需要端到端的保障，接入網(wǎng)側(cè)的QoS并不是問題的關(guān)鍵，分組語音的QoS更主要地受到互聯(lián)網(wǎng)全程的影響；其次，釆用AMG而不采用IAD或者SIP終端是為了經(jīng)濟(jì)形而考慮的。另外，從視頻業(yè)務(wù)的角度而言，IPTV是下一個(gè)階段的發(fā)展方向。分組化的視頻，而不是TDM化的視頻將成為無可爭議的主流。3.2什么樣的客戶需要TDM業(yè)務(wù)對(duì)于最終的用戶而言，比如居民用戶、小型商業(yè)企業(yè)用戶（SMB）均不會(huì)有TDM的需求，TDM業(yè)務(wù)僅對(duì)于部分大型商業(yè)企業(yè)客戶有價(jià)值。綜上所述，TDM業(yè)務(wù)的支持能力對(duì)于FTTH（光纖到家庭）的應(yīng)用而言，并無實(shí)際意義。即使個(gè)別用戶需要這項(xiàng)業(yè)務(wù)，EPON已經(jīng)可以通過一些技術(shù)來提供符合要求的TDM業(yè)務(wù)接口，滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。故而，從實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的角度出發(fā)，TDM支持能力不應(yīng)在EPON和GPON的比較當(dāng)中占據(jù)重要的評(píng)價(jià)權(quán)重。3.3EPON系統(tǒng)可以提供有QoS保障的多業(yè)務(wù)承載EPON系統(tǒng)可以提供1000M速率的接入能力，結(jié)合其物理分路指標(biāo)，能夠非常圓滿地滿足各種寬帶業(yè)務(wù)組合的應(yīng)用需求。隨著技術(shù)的進(jìn)步，EPON不但能夠非常便捷地提供包括視頻、語音、數(shù)據(jù)甚至數(shù)據(jù)專線在內(nèi)的綜合業(yè)務(wù)，而且能夠有力地保障這些業(yè)務(wù)的QoS，這些在中國國內(nèi)的大量FTTH工程中得到了反復(fù)的驗(yàn)證。今年三月，中國移動(dòng)組織了XPON的摸底測(cè)試，從測(cè)試現(xiàn)場了解到的信息，他們認(rèn)為現(xiàn)有測(cè)試數(shù)據(jù)表明GPON傳輸E1業(yè)務(wù)時(shí)的性能沒有他們?cè)认胂蟮暮茫鄬?duì)EPON沒有體現(xiàn)出太多優(yōu)勢(shì)。4封裝效率是EPON和GPON的差距嗎業(yè)界對(duì)于GPON的封裝效率比較津津樂道，有數(shù)據(jù)說是97%；與此同時(shí)則總是說EPON的封裝效率低下,僅有不到50%。很多人樂于接受這個(gè)數(shù)據(jù)并加以傳播，下面就這個(gè)問題簡單地分析一番。任何數(shù)據(jù)的有效性都有其前提。在引用上述數(shù)據(jù)的時(shí)候很少有人考慮前提到底是什么。這就至少讓我們懷疑這個(gè)數(shù)據(jù)到底在什么情況下有效。從我們的分析結(jié)果來看，這種效率的比較應(yīng)該是針對(duì)TDM業(yè)務(wù)封裝的。在這種業(yè)務(wù)承載的時(shí)候，EPON需要采用復(fù)雜的封裝技術(shù)來保障QoS，GPON則直接明了，兩者差異很大。如果是其它業(yè)務(wù)呢，會(huì)不會(huì)有這個(gè)差別呢？對(duì)于以太網(wǎng)業(yè)務(wù)而言，EPON并未增加任何的開銷封裝（其LLID僅僅是替換了前導(dǎo)符的一部分，沒有增加幀的長度），封裝效率可謂100%。而對(duì)于GPON而言，封裝過程中還需要增加GEM開銷，會(huì)引起效率的下降。上述分析說明，GPON的效率不是一定高于以太網(wǎng)的。應(yīng)該將，在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)吞噬帶寬的大環(huán)境之下，最佳的選擇是提高以太網(wǎng)的封裝效率，在這個(gè)方面EPON做到了無縫適配，GPON對(duì)TDM的封裝效率優(yōu)勢(shì)在大多數(shù)情況下可謂“英雄無用武之地”。5EPON和GPON的成熟性比較就成熟性而言，EPON毫無疑問占據(jù)了比較明顯的優(yōu)勢(shì)，這已經(jīng)是業(yè)界的共識(shí)了。標(biāo)準(zhǔn)化從信息產(chǎn)業(yè)部以及國內(nèi)各個(gè)主要運(yùn)營商對(duì)制定我國EPON標(biāo)準(zhǔn)的重視程度和速度來看，EPON技術(shù)在國內(nèi)也已經(jīng)得到了相當(dāng)?shù)恼J(rèn)可。目前信息產(chǎn)業(yè)部將于今年發(fā)布我國關(guān)于EPON的第一部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“接入網(wǎng)技術(shù)要求一基于以太網(wǎng)方式的無源光網(wǎng)絡(luò)（EPON）”，關(guān)于EPON測(cè)試的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定也已經(jīng)進(jìn)入了第二階段（即對(duì)征求意見稿的反饋意見的討論及修改征求意見稿的階段）。中國電信已經(jīng)在國內(nèi)多處地方開展了EPON試點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上，召集了國內(nèi)主要的EPON設(shè)備供應(yīng)商共同起草了一份中國電信關(guān)于EPON的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)范了中國電信對(duì)EPON設(shè)備的技術(shù)要求。從這些關(guān)于EPON的標(biāo)準(zhǔn)的陸續(xù)制定和推出可以看出信息產(chǎn)業(yè)部和各大運(yùn)營商對(duì)在國內(nèi)釆用EPON技術(shù)的堅(jiān)定決心。芯片和儀表的產(chǎn)業(yè)鏈目前除了已知的Passave，Teknovus，Centillium等公司外，Immenstar等公司也將推出自己的EPON芯片。一些測(cè)試儀表廠家也都看好EPON市場，陸續(xù)推出EPON專用的測(cè)試儀表。如EXFO推出了PON專用的光功率計(jì)，以及OTDR。安捷倫新推出了N2XEPON性能分析系統(tǒng)。由此可見，一個(gè)成熟的EPON產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)逐漸形成。相比之下，GPON在標(biāo)準(zhǔn)制定頒布后，遲遲沒有廠家能夠提供商用芯片，抑制了產(chǎn)品的研發(fā)、推廣與應(yīng)用。目前能夠提供GPON產(chǎn)品的廠家或公司鳳毛麟角（只有Flexlight宣稱有支持GPON的產(chǎn)品推出），而且現(xiàn)有的GPON產(chǎn)品多是針對(duì)北美市場的需求，對(duì)中國市場沒有做過深入調(diào)査，因此符合中國市場需求的GPON產(chǎn)品更是少之又少?；ネㄐ赃€有一些人認(rèn)為GPON的互通性要好于EPON。這種認(rèn)識(shí)是毫無根據(jù)的技術(shù)盲從。歷史經(jīng)驗(yàn)證明，任何一種技術(shù)的互通性都是經(jīng)歷了反復(fù)的磨合之后才能實(shí)現(xiàn)的，接入網(wǎng)的典型例子就是ADSL,還有Wi-Fi,其它領(lǐng)域的例子更是不勝枚舉。當(dāng)前階段，EPON的互通性問題已經(jīng)在解決之中，中國電信集團(tuán)公司組織業(yè)內(nèi)十多個(gè)EPON廠家的互通性測(cè)試工作正在上海研究院進(jìn)行之中，其結(jié)果非常樂觀。反之，GPON在沒有成熟的芯片和設(shè)備的情況下，妄言互通性好于EPON是一種不負(fù)責(zé)任的態(tài)度。6成本問題是接入網(wǎng)技術(shù)選擇的首要因素EPON不但集成了無源光網(wǎng)絡(luò)的低成本優(yōu)勢(shì),而且與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中占據(jù)絕對(duì)主導(dǎo)地位的以太網(wǎng)技術(shù)無縫融合，不論是當(dāng)前的可實(shí)現(xiàn)成本還是未來的預(yù)期成本，都是各種PON技術(shù)中無可比擬的。當(dāng)前，提供純數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的EPON設(shè)備每線成本不足2000元，而且在繼續(xù)快速下降。相對(duì)而言，GPON的光層指標(biāo)苛刻，僅僅是光器件成本就遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于EPON。在同等或者相似的用量之下，GPON的成本將遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于EPON。目前的測(cè)算結(jié)論，EPON的單線成本僅僅在GPON的三分之一左右。這對(duì)于接入網(wǎng)而言是極其重要的。7EPON和GPON技術(shù)定位的客觀評(píng)價(jià)上述的分析中，我們較多地下功夫來澄清業(yè)界對(duì)于GPON的一些近乎迷信的看法，比如光層指標(biāo)、封裝效率、TDM業(yè)務(wù)支持能力、互通性、成熟性