EPON与GPON的比较.docx

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EPON与GPON的比较

PON区别

APON/BPON基于ATM

EPON/GEPON基于以太网

GPON基于GEM和ATM

PON是PassiveOpticalNetworkde无源光网络的缩写.多年来，业界一直认为PON是接入网未来发展的方向，这一方面是由于它提供的带宽可以满足现在和未来各种宽带业务的需要.另一方面，无论在设备成本还是运维管理开销方面，其费用也相对较低。

PON的网络结构非常简单，其技术上的复杂性主要在于信号处理技术。

在下行方向，局端设备/OLT发出的信号是广播式发给所有的远端用户/ONU（单点发送，多点接收），各用户需要从中取出发给自己的数据。

在上行方向，由于各用户/ONU共享一根干路光纤（多点发送，单点接收），就必须采用某种多址接入协议，如:

TDMA（timedivisionmultipleaccess，时分多址访问）协议，来避免发生信号冲突，实现多用户对共享传输通道的访问。

　　目前，EPON和GPON是两个主要的PON标准，其中一个是由ITU/FSAN制定的GigabitPON（GPON）（千兆bitPON）标准，另一个是由IEEE工作组制定的EthernetPON（EPON）标准。

GPON是原来ITU-T以155Mbit/sATM技术为基础的APON（ATMPON）标准（）APON后来更名为BPON（宽带PON）发展来的,,..千兆EPON又叫GEPON.

　　依据相关标准规范,下表给出　BPON、GPON和EPON的技术参数

　　BPONGPONEPON

下行线路速率（Mbit/s）155/622/12441244/24881250

上行线路速率（Mbit/s）155/622155/622/1244/24881250

线路编码NRZNRZ8B/10B

分路比3264-12832-64

最大传输距离（km）206020

TDM支持能力TDMoverATMTDMoverATM或TDMoverPacketTDMoverEthernet

上行可用带宽（Mbit/s）500（在上行622Mbit/s1100（在上行s760-860

（传输IP业务）速率情况下）速率情况下）

OAM（运营管理和维护）有有有

下行数据加密搅动或AES加密AES加密没有定义

　　详细比较牵涉到很多技术问题,这里不多介绍.但现在多数人认为,在OAM、QoS、多业务承载、安全性等方面，目前的EPON产品与GPON标准规范的相当，但每单位带宽成本则要比GPON低得多，而且EPON的技术更成熟，更早被市场接受，更早进入大规模商用的阶段。

EPON与GPON的比较

一、EPON的技术标准、EPON与GPON比较

随着宽带业务的飞速发展，IPTV等新型宽带业务逐渐被大家所重视和期待，这些宽带业务的大规模应用无疑离不开宽带接入网技术的支持。

作为向FTTH过渡的一种宽带光接入技术，PON从它一被提出就得到了市场极大的关注。

目前市场上主流的PON技术以及标准化情况如表1所示。

EPON技术的标准化

EPON技术首先是由项目组，即EFM（EthernetinFirstMile，第一英里以太网）提出并进行标准化，EFM的主要目标是为了推动以太网技术在用户接入网络中的应用。

该标准是对IEEE标准的增补，并尽可能的沿用IEEE原有的MAC子层、MAC控制子层以及相关的各物理子层。

另外，该标准还包括了网络操作、管理和维护（OAM）机制的内容，以便于网络的运维和故障处理。

EFM定义了两种EPON接口，即1000BASE-PX10和1000BASE-PX20，两种接口的基本特性见表2。

1000BASE-PX20-D可以和1000BASE-PX10-U互通，以支持从10km的P2MP网络升级到20km的网络的需求。

EFM同时也给出了EPON支持的点到多点（P2MP）的拓扑结构，它可通过单一splitter拓扑、树型结构拓扑以及混合介质拓扑这三种方式实现，分别如图1、图2和图3所示。

其中混合介质拓扑方式结合了点到点（P2P）、P2MP的光连接和铜线链接。

图1单一Splitter拓扑结构

图2树型拓扑结构

注1：

CO：

中心局；ONU：

光网络单元；Sub：

用户驻地设备；OLT：

光线路终端

注2：

1000BASE-BX、1000BASE-LX、100BASE-BX、100BASE-LX、2BASE-TL以及10PASS-TS参见中的相关规定。

图3混合介质拓扑结构

EPON在国内的通信行业标准主要由CCSA的TC6（传送网与接入网技术委员会）的接入网工作组负责起草。

EPON的技术要求于2003年3月立项，目前处于征求意见阶段。

EPON的测试方法则是在2005年1月立项，预计在2006年初完成标准化工作。

国内的EPON标准草案主要参考了对EPON系统的PMD子层、RS子层、OAM子层和MPCP协议等内容的要求，并结合了国内的实际应用需求对相关内容进行了修改，同时还增加了对EPON系统的业务能力、业务接口类型、系统功能和网管等方面的规范。

EPON的特点

图1所示为EPON系统示意图。

可以看出，EPON接入系统具有如下特点：

1、局端（OLT）与用户（ONU）之间仅有光纤、光分路器等光无源器件，无需租用机房、无需配备电源、无需有源设备维护人员，因此，可有效节省建设和运营维护成本；

2、EPON采用以太网的传输格式同时也是用户局域网/驻地网的主流技术，二者具有天然的融合性，消除了复杂的传输协议转换带来的成本因素；

3、采用单纤波分复用技术（下行1490nm，上行1310nm），仅需一根主干光纤和一个OLT，传输距离可达20公里。

在ONU侧通过光分路器分送给最多32个用户，因此可大大降低OLT和主干光纤的成本压力；

4、上下行均为千兆速率，下行采用针对不同用户加密广播传输的方式共享带宽，上行利用时分复用（TDMA）共享带宽。

高速宽带，充分满足接入网客户的带宽需求，并可方便灵活的根据用户需求的变化动态分配带宽；

5、点对多点的结构，只需增加ONU数量和少量用户侧光纤即可方便地对系统进行扩容升级，充分保护运营商的投资；

6、EPON具有同时传输TDM、IP数据和视频广播的能力，其中TDM和IP数据采用IEEE以太网的格式进行传输，辅以电信级的网管系统，足以保证传输质量。

通过扩展第三个波长（通常为1550nm）即可实现视频业务广播传输。

由上可以看出，EPON光接入系统具有网络部署快速灵活，多业务、高性能接入，性能价格比高的优点。

GPON与EPON技术的比较

表1对EPON和GPON两种千兆比无源光网络技术的主要参数进行了比较，为更加全面，同时也将BPON列入其中。

注：

该带宽是根据不同大小的IP包分布模型算出的平均值，仅供参考

针对GPON和EPON技术的不同特点，可以对这两种技术做出以下分析。

1．GPON支持多种速率等级，可以支持上下行不对称速率，上行不一定要支持1Gbit以上的速率，因此与EPON只能支持对称1Gbit的单一速率相比，GPON在光器件的选择上余度更大，从而可降低成本。

2.EPON只支持ClassA和B的ODN等级，而GPON可支持ClassA、B和C，因此GPON可支持高达128的分路比和长达20km的传输距离。

3.单从协议上比较，因为EPON标准是以体系结构为基础，因此与GPON标准相比其协议分层更简单，系统实现更容易。

更鉴于目前以太网芯片的成熟性，其系统成本更低。

4.ITU在制定GPON标准过程中沿用了APON标准的很多概念，与EFM制定的EPON标准相比其标准更完善。

但由于其增加了TC子层，因此也相应增加了一定的开销，这在一定程度上违背了希望能够借助Ethernet技术简单、经济的特点这一初衷。

因此规定一个高效率的TC层机制将成为ITU在制定GPON标准中的一个关键。

5.GPON标准规定TC子层可以采用ATM和GFP两种封装方式，其中GFP封装方式适于承载IP/PPP等基于包的高层协议，但对于为了支持ATM业务而定义的ATM封装方式在以Ethernet为基础的GPON系统中是否合适，还有待商榷。

6.在Ethernet上承载TDM业务的技术并不成熟，很难满足电信级的QoS要求。

因此EPON为了能够承载TDM业务和话音业务必须设计新的MAC机制并增加新的软硬件。

而GPON由于其设计的TC子层结构和ATM封装方式，并采用了125us的帧长及定时机制，能够比较容易的支持TDM业务和话音业务

二、采用GEPON系统FTTH多业务综合接入优势

1、GEPON系统多业务综合接入网络结构

GEPON系统典型多业务综合接入模型如上图所示：

在运营商边缘机房或者小区中心机房部署光线路终端（OLT：

OpticalLineTerminal）设备MSC，通过GE接口上联宽带互联网络，为用户提供宽带业务；通过E1V5接口上联运营商PSTN网络，为用户提供传统语音电话业务。

我们公司的GEPON系统暂时还不提供E1V5接口。

向下通过MSC设备的PON接口利用单芯光纤连接无源分光器，并最终连接放置于楼道单元的光网络单元（ONU：

OpticalNetworkUnit）设备MSTB或者位于用户家中的ONU设备MSTH，为用户提供宽带、电话、E1透传业务等业务的接入。

2、FTTH进行宽带和电话综合接入优势

开放式的网络体系

FTTH网络是开放式的网络体系，支持多运营商平等接入。

多业务支持，高带宽

GEPON网络系统可以提供高达1.25G的传输骨干带宽，在1：

32分光比情况下可以支持远达20KM的传输距离，中间为无源网络，平均每户高达30M带宽，但用户最高可达1000M使用带宽。

系统可以支持语音、宽带等多种业务的接入。

简化小区布线系统

FTTH网络采用光纤直接到用户家庭，避免了小区内部、楼间和楼内复杂的综合线路

提高光纤利用率

FTTH无源光网络采用树形拓扑结构，利用无源分光器扇出点到多点的结构，支持多级分光，可以在用户最近处进行线路再分配，提高主干光纤利用率，降低光纤需求。

降低网络建设成本

FTTH网络采用无源光网络结构，局端设备OLT和用户端设备ONU由无源器件连接，系统造价低廉。

无源器件部署方便，可以放置在露天标竿、室外机箱甚至地埋等方式，降低系统运行环境要求，减少机房建设成本和电源供应限制和能源损耗。

采用FTTH网络可以避免传统以太网交换机解决方案中的以太网交换机层级级联,降低网络的复杂度和设备投资。

快速故障定位与解决

FTTH网络结构简单，故障定位简单快速；广泛采用无源器件，减少网络有源故障点，降低故障级数，提高故障解决速度（参见上图）。

降低网络运营成本

FTTH网络提供完善的网络管理系统可以方便快捷地进行业务的开通/关闭，故障的检测和定位。

无源光网络勿需电源供应，可以节省供电成本；还可以节省机房空间、租借费用以及空调等设备的能耗。

三、GEPON的应用

EPON在广电网络的应用。

3.1.1CMTS与EPON比较

中国广播电视网络经过多年的建设，目前有亿户有线电视用户，光纤有线电视网络（HybridFiberCoaxialNetwork：

HFC）已经得到了广泛的普及。

许多城市实现了部分网络的双向化改造，通过CableModem实现宽带数据接入。

前几年，由于可选技术的局限，CMTS技术在网络改造中发挥着重要的作用，随着GEPON技术的成熟，现阶段GEPON与CMTS已成为广电双向网络改造的两种主流技术。

CMTS：

CMTS有一定的技术优势：

标准成熟，能够有效利用广电现有HFC网络进行双向改造，适合稀疏模式，覆盖范围大。

但CMTS本身的技术特点，面对下一代网络建设存在诸多的瓶颈：

1、上行噪声汇聚难题：

上行噪声是运营商普遍面临的问题，尤其在小于65MHz的低频带。

整个HFC网络像一套巨大的接收天线，电子马达、雷电、短波广播甚至太阳黑子以及用户家中终端盒等等噪声在光节点汇聚，降低了通信质量。

尤其对视频或IP话音等实时业务，噪声干扰将引起数据传输延时和抖动，造成视频图象失真或话音不连续。

CMTS组网方案图

2、单位带宽成本太高：

CMTS下行带宽为38Mbit/s。

短期内如果仅作为互动电视的回传通道、宽带接入，每个信道覆盖1000户，按20％的接入率服务于200户，再考虑共享和非同时在线，用户网速可以达到200K～1M。

但系统如果开展IPTV、VOD等流媒体服务，每个用户都需要长时间占用网络、大流量吞吐数据，每个信道最多只能服务40个并发用户，单位成本就非常高了，日后还将面临庞大的系统扩容成本。

从发展的眼光看，CMTS技术难以适应广电网络开展视频、数据、语音等多业务的需求。

GEPON：

宽带应用的大面积普及，推动着网络技术的发展，尤其是目前VoIP、ITPV、在线游戏等新业务对网络带宽提出了新的挑战。

从长远来看，现有的接入技术已经无法满足这种高带宽需求，GEPON技术作为一种可以满足未来需求的宽带接入技术受到业界广泛的关注。

GEPON组网方案图

一个典型的GEPON系统由OLT、ONU以及由分光器、光纤组成的OND网络构成，采用点对多点的无源光网络结构，有效节约了局侧端口。

支持10/20km的传输半径。

由于OND网络不含有源设备，无需建设户外机房，具有故障少、抗干扰能力强、维护简便等特点，因而大大降低网络的建设与运维成本。

GEPON系统具备上下对称1.25G的带宽，足以支撑目前及未来各种宽带业务对网络带宽的需求。

光纤作为传输高速率、大容量、多业务的最佳媒质，目前光缆的价格和寿命已经远优于电缆，并且设备的适应性和带宽扩展性更是电缆不可及，FTTX技术的成熟和需求的增长为广电系统提供了新的发展契机，广电在光纤网络资源和入户线路资源方面占有很大优势，选择FTTX技术来发展双向网络已越来越多的被证实和采用。

目前实现FTTX的最佳方案是EPON技术，EPON作为一种新兴的接入网技术，非常适合光纤接入网络（FTTB/FTTH）建设，同时EPON点到多点的网络结构也类似广电网络结构；EPON网络不但可以独立组网，实现基于IP的数据、话音和视频业务，还可以通过WDM技术在同一个光网络中实现1550波长的有线节目传输；通过EPON系统可以将HFC系统升级改造为一个全交换的网络平台，使HFC网络真正成为三网合一的网络。

l光纤到楼（FTTB）符合广电网络实际：

针对广电网络系统的特点，FTTB比较符合目前双向网络的实际，在主要的分前端机房部署OLT设备，可以覆盖和连接周边10-20公里内的用户；ONU根据光纤的情况进行部署，可以放在楼头或单元，ONU后面通过CABIE-LAN方式使用同轴电缆入户，通过该方案完成HFC双向改造，网络可以实现交互电视的数据回传，同时可以实现基于IP的各种宽带业务，包括宽带互联网接入、VOIP、IPTV等业务。

l要实现交互网络应以IP技术为基础，用EPON技术实现双向HFC网络比传统的CMTS改造方式更具成本和业务能力的优势。

lHFC网络采用广播式结构，特别适合高带宽、通播类业务，并且质量稳定。

IP网络则是交互式结构，适合点播类节目；作为广播电视现状两种网络结合使用是最佳的选择，单向的数字电视采用MPEG2编码方式由HFC承载，MPEG4/编码为主的互动电视和数据业务采用IP承载。

CMTS的方式的成本最高，技术实现较难，而且可以提供的带宽小，因此不太适合交互网络的发展。

并且现有的网络光纤大部分都已经到楼栋（是发展趋势），仅为了最后100米而去改造整个HFC的双向代价太大，而对于最后100米接入有很多经济方案，从下面投资分析来看，GEPON+LAN的方式成本最低，提供的带宽最大，适合广电业务的持续发展。

对于有些很难布五类线的地方也可以采用CABLE-LAN的方式，成本、带宽及网络质量均比CMTS有明显优势。

随着新技术的发展，IPTV、卫星直播电视、以及即将发放的3G牌照，电视信号传输正迅速向多渠道发展，电视收看不再完全依赖有线电视网，有线电视将面临着极大的竞争压力。

互联网在全球的迅速普及与计算机技术的飞速发展相辅相成，正迅速占领办公、生活和娱乐的各个角落，家庭生活中电视机与计算机的重要性正呈现此消彼长的趋势。

广电的FTTH解决方案

在有线电视网络中使用EPON技术，较之于其它业务网络，最没有体系结构的差异，具有天然的优势，建设成本会最低，基于EPON技术的FTTH模式实质上最适合在HFC网络上运用。

因而HFC网络是最具有竞争能力和广阔发展前景的宽带业务接入网，从而响应“十一五规划”，抢占制高点，推动有线电视网向三网的融合。

EPON网络采用一点至多点的拓朴结构，取代点到点结构，大大节省了干线光纤的用量和管理成本。

无源网络设备代替了传统的ATM/SONET宽带接入系统中的中继器、放大器和激光器，减少了中心局端所需的激光器数目，并且OLT成本由众多ONU用户分担。

而且EPON利用以太网技术，采用标准以太帧，无须任何转换就可以承载目前的主流业务－IP业务。

广电网络是基于CATV发展起来的HFC网络，传统的HFC网络主要是为传输有线电视服务的，所以是以单向下行广播式的传输方式。

有线电视经过近十年的发展，光缆已经越来越靠近用户，许多光节点覆盖的用户在500－200户之间，电缆半径在500m左右。

广电网络为了提供如宽带接入、数字电视点播等更多增值业务，所以必须对传统的HFC网络进行双向网改造。

但在进行双向网改造的过程中，遇到了比较多的问题。

主要体现在如下这些方面：

★HFC网络是一个PON的构造，点对多点的广播式传输模式

★传统解决方案（cablemodem）上行噪声干扰大，维护成本高

★传统cablemodem接入方案无法满足带宽要求

★传统方式进行双向网改造投资造价过高

1.广电HFC网络的传统构造结构图

采用GEPON技术对HFC网络实现双向网改造时，只需在HFC的光纤网络部分上做简单的配置，增加1个光分路器就可以在光节点，向下继续扩展光缆至大楼或用户，而在原有节点至分前端之间不需要另外敷设光缆了。

在工程上，可在较短时间内就完成2个网络的叠加，进行高速数据和RFTV双向传输的平稳扩展，从而实现FTTC、FTTB甚至于FTTH的宽带接入。

较之其它方式，比如CableModem或P2P方式能节省大量的光纤。

2.广电EPON网络改造

3.CATV业务解决方案

GEPON系统通过WDM技术利用第三波长1550nm来实现模拟视频业务的广播传输，从而实现CATV业务在GEPON系统中的传送。

OLT端通过一级或两级EDFA模块实现对来自有线电视网1550nm光信号的放大，再通过WDM合波器将GEPON的两个波长（1310nm和1490nm）和EDFA发送过来的1550nm波长复用在一起，通过ODN网络传送到终端用户ONU侧，ONU可选用具有Tripleplay功能的一体化ONU，如ONU301、ONU3004、ONU804，该ONU内置了WDM分波器将1550nm波长分离出来并进行光电转换和放大，直接提供RF电接口给最终用户。

4.EOC方式入户

EOC方式入户的主要特点：

◆无须双向改造。

在小区楼道的电放大器后安装Cablemaster的头端设备，用户家里安装用户端设备Cableslave。

整个方案无须进行电缆的双向改造，工程施工量小，建设周期短。

可以充分利用现有的有线电视网络，迅速抢占市场，提高广电宽带运营商的竞争力。

无需对单元楼道内网络进行改造，充分利用HFC网络的同轴线缆资源。

◆足够的带宽保证。

高速率的宽带调制解调器,最高带宽能达到约50Mbps。

◆较高的性价比和较少一次性投入。

Cablemaster头端设备（master）可以根据实际情况只对有需求的楼道进行安装，不需要一次性将设备部署到位，用户的从端设备（slave）可以随着用户的增加滚动投入，可以按需安装，投资，回收具有很强的可预见性。

◆简单的安装和维护。

Cablemaster头端设备的安装无须双向线路改造，在入户时也无须穿墙打洞，安装十分方便。

视频电视的广播是HFC网络的主要业务，在利用1550nm传输技术提供TV的广播业务的同时，GEPON＋HFC网络构造还能支持和提供PSTN和VoIP的语音业务、IPTV视频业务以及高速数据等增值业务。

EPON在电信网络的应用

FTTX的应用

1、中小商业用户级

商业楼宇接入由于高回报率的特点一直是各运营商兵家必争之地，一般要求实现POTS语音业务和宽带数据业务的接入。

目前对于商业楼宇接入的常规模式是运营商将网络布设到楼宇下，将其用户端设备放置在楼内机房，再租用楼内物业的线缆资源，向业主用户开展业务。

随着电信市场的发展，这种接入方式的缺陷性逐渐显现。

传统方式1：

中小型商业用户传统接入方式

传统方式2：

大型商业用户传统接入方式

传统方式所遇问题如下：

★对于中小型用户，所需要提供的接口是模拟中继口（POTS）以及FE接口，大型商业客户采用E1以及FE接口，因此是由两个独立的网络组成；

★从总体成本考虑，运营商需要租借楼宇机房以及楼内线缆资源。

★设备种类众多，需要包括传输设备、以太网交换机以及程控交换机在内的多台设备组建网络，管理维护成本加大。

★一次性投资成本高，先期需要投资包括机房和各类设备，整体投资较高。

如果前期楼宇中商业客户数量较少的情况下，会导致投资回报年限拉长。

★虽解决了传输带宽问题，但在传输距离上也受到一定限制，有源设备大量使用，故障点多，网络结构复杂，且无统一网管，维护成本高。

采用GEPON方式接入，可以考虑拉入一根光纤到商务楼宇，连接到无源光分路器，光分路器放置在光纤分纤盒中，无需再行租借楼宇机房；从光分路器连接室内加强型光纤通过垂直布线到相应楼层；在客户内部放置ONU设备，可以提供E1接口作为中继线连接到原有PBX设备或者通过多路POTS接口直接接入小型商业用户，同时ONU设备可提供FE接口连接到公司内部以太网交换机，实现上网业务。

这种方案在用于商业用户上的优势还体现在很大的拓展性方面。

可以通过无源光分路器级联的方式，实现用户的阶段性拓展。

以此实现最大的投资回报率。

GEPON方式相对优势：

★GEPONOLT设备放置在局端，在光纤接入到商务楼后，可以按楼内业主的需求分批接入，有效避免一次性投资过大的风险。

★管理维护轻便，所有业务接入皆有GEPON设备实现。

★GEPON方式无需租借机房，节省动力电源费用以及楼内配电附件，因此平均每户成本大幅降低。

★传统方式，机房租金和动力电费等项目每年都需要付出，因此相应会累加运维成本。

2、住宅小区

一个光纤住宅小区，原通过光纤加LAN接入宽带用户，如今要改造多业务承载，则需改造小区原有光缆网络，把树型结构多级级连改为星型结构，增加每户带宽减少级连层数。

如仍采用光纤+Switch+IAD，组网模式如下图所示

而采用EPON组网，则如下图所示

对于低光纤数的需求是可以想象的，我们可以从上图的架构中看出传统的点对点的以太网络路，路边交换机（Curb-Switched）以太网络及EPON间的不同。

点对点的以太网络可能使用N条或2N条的光纤，但必须使用2N个光收发器，而终端交换机以太网络则使用一条骨干光纤。

如此是可以节省光纤及电信机房所占用的空间，但仍需使用2N+2个光收发器，且必须