EPON与GPON若干关键技术的比较研究通信与信息系统专业毕业论文.docx
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EPON与GPON若干关键技术的比较研究通信与信息系统专业毕业论文
．北京邮电人学研究生学位论文摘要
FTTH实现方案。
二．总结两系统的关键技术和FTTH实现方案的比较分析，为不
同国家运营商作出相对有效性的EPON或GPON技术选择结论建议，并以举例方式进行分析证明。
结合运营商发展策略，提出EPON和GPON技术的发展前景应在业务流量控制技术和设备智能化方面的看法。
关键字EPONGPONFTTHOAM互通性带宽利用率
．北京邮电大学研究生学位论文ABSTACT
CoMPARISoNANDRESEARCHINSOMEKEYTECHNoLoGIESOFEPON&GPON
ABSTRACT
、MththeexpansionofservicesofferedovertheInternetandtheincreaseoftherequirementofthenetworkbandwidth．peopleimminentlyneedanewaccesstechnologytosolvethe‘‘lastmile'’bottleneckproblems．FTTHiSoneofthefinalsolutionsofOpticalaccessnetwork．Becauseofitsconcision，cheapnessandreliabletopologystructure，PON，
thishastwomainstreamtechnologies：
EPONandGPON．iSconsideredto
thefinalsolutionofFTTH．TheproblemthatwhetherEPONorGPONbe
theleadingsolutionofFTTHiSallargumentativeproblemoftheworld．BecauseFTTHnetworkisintegratedaccessplatform，including
supportforvoice，data，video，green，andotherservicesandapplications，ithastheneedfordifferentservicesandapplicationsforavarietyofservicequalityguarantee．Sothetechnicalproblemsrelativeofqualityofservice，suchasoperatingandmaintenance，networkmeasurementand
flowcontroltechnologytothequalityofservices，inEPONandGPONSystemarebecomingmajorselectedfactortotheoperators．OAMofEPONandGPONisthekeytechnologiesrelatatedtooperatingandmaintenance．InteroperabilitytestingofEPONandGPONiSnotonlyallimportantbasisofthenetworkmeasurement，butalSOthemajorqualificationforoperatorstomeasuretheoverallperformanceofthe
network．ThenetworkbandwidthutilizationiSnotonlythemajor
measurementofparametersinallmeasurementsystern．butalsoallimportantsystemparametersandmeasurementcontroversyofEPONandGPONsystem．ThediscussionsofthekeytechnologiesofOAM．
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．北京邮电大学研究生学位论文ABSTACT
interoperabilityandbandwidthutilizationinEPONandGPONsystemiS
veryimportant．
InthispapeLitdoesresearchandanalysescomparedkeytechnologiesintheEPONandGPON．WithanalysingandcomparingtheEPO]NsolutionandGPONsolutionofFTTHwithcombinationFTTH
concreterealizationofrequests，thepapergivessuggestionofoperatorchoiceofEPONorGPON．Inconjunctionwiththeoperator'smarketdevelopmentstrategy，thepaperputsforwardtheideaofintelligentedgeofEPONandGPONsystem，andshowsthefutureofthetwosystemsto
intelligentdevelopmentprospects．
Themaincontentsofthispaperareasfollowing：
1．ComparativeanalyzingkeytechnologiesofOAM，interoperabilityandbandwidthutilizationinEPONandGPONsystem．BydoingresearchinOAM，theexchangeprocess，operationalandcostofFTTH，comprehensiveanalyzingthemeritsofEPONsolutionandGPONsolutionforFTTH．
2．BysummarizingthecomparativeanalysisofkeytechnologiesandFTTHsolution，andconsideringvariouseconomicdevelopmentofthecountry'srealsituation．givingselectiveconclusionsofEPONsolutionorGPONsolutionofFTTHtooperatorsandprovingitthroughconcreteexamplesofcountries．Consideringthedevelopmentstrategyofoperators，suggestingtheprospectsofEPONandGPONshouldbeconcentratedontheflowcontroltechnologyandintelligentequipment．
KEYWORDS：
EPON，GPON，FTTH，OAM，Interoperability，Bandwidthutilization
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独创性（或创新性）声明
本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。
本人签名：
日期：
艘墨：
墨：
丝
关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即：
研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。
学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。
（保密的学位论文在解密后遵守此规定）
保密论文注释：
本学位论文属于保密在—年解密后适用本授权书。
非保密论
文注释：
本学位适用本授权书。
本人签名：
导师签名：
．北京邮电大学研究生学位论文第一章绪论
第一章绪论
1．1课题研究背景
我国宽带接入网在近两年发展十分迅速，市场调查公司iSuppli提供的最新市场数据显示，到2007年底我国宽带上网用户达7900万，超过美国成为全球宽带人数最多的国家，成为全球最大的宽带市场。
未来数年中国宽带市场将保持
75％的年复合增长率（CAGR），至2010年，中国网络用户人数将达1．39亿。
另一方面随着用户和业务对带宽要求的不断增加，光纤接入技术已成为电信运营商们关注的热点。
FTTH已经成为未来光纤接入网的最终解决形式。
与核心网不同的是，FTTH对成本更加敏感。
成本的突破很大程度上意味着条件的成熟。
剖析FTTH成本因素，主要有两个方面，一是设备采购成本，二是运营成本。
根据Mrr公布的数
据，FTTH的这两项成本已经与高速ADSL基本接近。
值得一提的是，目前ADSL
设备的价格下降潜力已经不大，但是嗍的成本随着规模增长有望继续下降，
最新报道称2007年国内册建设取得巨大突破：
不仅安装用户已经突破十万
线，连被业界叫苦不迭的每户成本价格也降到了2000元以内，而且这一价格视布线情况，还有可能降到千元以内。
从整体上看，在接入网领域光通信酝酿着
新一轮的发展。
所以盯m技术目前已被证实不仅技术上是成熟的，而且经济上
是完全可行的。
以太网无源光网络（EPON）以及吉比特无源光网络（GPON）是PON技术的两大主流技术，是实现FTrH的主要手段。
其中EPON由IEEE802．3ah提出，它将Ethernet技术与PON技术结合起来，其目标是用最简单的方式实现一个点到多点结构的吉比特以太网光纤接入系统。
EPON属于IEEE以太网标准的范围，对于向全口网络过渡是一个很好的选择。
其特点是：
消除了ATM和SDH层，降低了初始成本和运行成本；可以大量采用以太网技术成熟的芯片，实现简单，相对成本低，维护简单，容易扩展，易于升级。
nU．TFSAN集团在2001年1月差不多EFMA提出EPON概念的同时，也开始进行1Gb／s以上的PON标准的研究。
2002年9月FSAN提出了一种具有前所未有的高比特速率（最高2．4Gb／s）、能以原有格式（可以说是透传）和极高的效率（带宽利用率可以达到90％以上）传送多种业务（包括TDM和数据）的光接入网GPON解决方案，并于2003年1月通过有关GPON的新标准G984．1和G984．2，根据这一最新标准的规定，GPON可以提供1．244和2．488Gb／s
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．北京邮lc!
l大学研究生学位论文第一章绪论
的下行速率和ITU规定的多种标准上行速率，可以灵活地提供对称和非对称速率。
传输距离至少达20km，系统分路比可以为1：
16、1：
32、1：
64、乃至l：
128，而且支持各种接入服务，OAM&P（Operation、Administration、Provisioning）功能以
及可升级能力，特别是非常有效地支持原有格式的数据分组和TDM流。
对比两
者，EPON以兼容目前的以太网技术为目的，是802．3协议在光接入网上的延续，充分继承了以太网价格低、协议灵活、技术成熟等优势，具有广泛的市场和良好的兼容性。
而GPON定位于电信业面向多业务、具备QoS保证的全业务接入的需求，努力寻求一种最佳的、支持全业务的、效率最高的解决方案，提出“对全部协议开放地进行完全彻底地重新考虑”。
通信与Inteme滑
干网
，7一一”cPE（客户端设各、渤
，“7IPM“’‘ONU
OLT
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／1淞“”一、‘CENTRAL
7邮n伍
Nawork洲锄
图1—1PON的应用拓扑
FTTH网络的实现技术有两个重要的分支：
点对点（P2P）的有源接入技术（AON）和点对多点（P2MP）的无源接入技术。
关于适合中国发展FTTH的技术选择问题集中在两个层次：
第一，以P2P技术为主导还是以P2MP技术为主导；第二，以EPON技术为主导还是以GPON技术为主导。
由于P2P技术自身的特点，其规模应用的成本将远高于以EPON、GPON为代表的P2MP技术。
因此，P2P技术与PON技术并不构成真正意义上的竞争关系，而应作为FTTH的一种补充手段，对于住户分散、密度低的区域用户或对保密性有严格要求的企业客户，采用P2P技术是一种合适的选择。
EPON与GPON准将成为FTTH的主导是全球范围内争论的问题，出于各自不同的考虑，美国、欧洲、澳洲等运营商选择了GPON技术，亚太（日本、韩国和中国香港）等运营商选择TEPON技术，这使EPON与GPON的产
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．北京邮电大学研究生学位论文第一章绪论
业链都有足够的市场需求以促进其发展完善。
1．2EPON与GPON技术介绍
1．2．1EPON与GPON的概述
表格1-1EPON和GPON系统总体角度比较表格
EPoNGPoN
标标准机构IEEE（EMFA）ⅡU-T（FSAN）
准标准时间2004．62004．6
化标准系列‘802．3ahG984．X
线路编码8B／10B扰码型Nl磁
性成帧长度可变长125ms
上行速率1．25G1．25／2．5G
能下行速率1．25G155／622M、1．25／2．5G
传输距离最人20km最大60km
光分路比1：
16，1：
321：
16，1：
32，1：
64，1：
128
基础协议以太网GFP（GEM）／ATM
业业务类型P、TDM删、m、TDM
语音业务PWF3或VoIP，差直接适配，较好务数据业务直接适配，简单GEM适配，效率高
QoS支持802．IP，IPQoSTDMQoS，T℃ONT
如表1．1，我们可以了解到EPON和GPON系统的基本信息。
EPON系统的最终定稿802．3ah在2004年由IEEE完成，是将Ethernet技术与PON技术结合起来的技术，基础协议是以太网。
GPON系统的主题标准G．984．3在2004年由ITU．T推出，承载APONG．984的很多思想，能够很好的承载ATM和TDM业务，
更引入了GEM封装方式，使业务效率更高。
1．2．2EPON与GPON的业务协议图1．2是EPON与GPON业务协议示意图。
从图中可以看到，EPON系统是
以太网和PON系统的结合，以Ethemet协议为基础，能够直接支持P协议，但
是效率较低。
GPON系统则因为一开始则考虑到高速率和ATM的继承，同时以GEM、ATM协议为基础，能够提供高效率、多业务的封装模式，但是协议结构复杂。
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．北京邮电人学研究生学位论文第一章绪论
GPoN
团回
F]
图1．2EPON与GPON业务协议示意图
1．2．3EPON与GPON的Ii-I’TH协议模型
图1-3基于EPON的F丌H系统的协议参考模型嘲
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．北京邮电大学研究生学位论文第一章绪论
图1．3是基于EPON的F11'H系统的协议参考模型，其中PMD（物理媒质相关）子层，PMA（物理媒质附加）子层，PCS（物理编码）子层和RS（协调）子层位于OSI协议参考模型的物理层，MAC层、多点MAC控制子层和OAM子层位于
OSI协议参考模型的数据链路层。
基于EPON的嗍系统应满足以下基本要求：
1．物理层
包括PMD子层，PMA子层，PCS子层和RS子层。
PMD子层应满足YD／T1457．2006附录A的规范；RS子层、PMA子层和PCS子层应满足YD／T1457．2006附录C、IEEE802．3．2005以及IEEE802．3ah-2004等相关标准对应章节的规范。
2．数据链路层
包括MAC子层，多点MAC控制子层，OAM子层和流量管理和控制功能。
MAC子层应满足IEEE802．3．2005相关章节的基本要求。
多点MAC控制子层包含了将点到点拓扑纳入以太网框架所需的机制和控制
协议。
具体应满足YD厂r1475．2006附录B的规范。
OAM子层应提供管理链路运行的机制（如远端故障指示和远端环回控制
等），以保障网络处于良好运行状态，并具有快速故障定位能力。
具体应满足
YD厂r1475．2006附录D的规范。
流量管理和控制功能为提高系统带宽利用率，OLT应采用动态带宽分配机
制（DBA）为每个LLID分配带宽授权，最小带宽分配粒度不应大于256kbiffs。
图1-4基于GPON的FTTH系统的协议参考模型【51
如图l-4是基于基于GPON的mH系统的协议参考模型，包括物理媒质相
关（PMD）层和GPON传输汇聚（GTC）层。
其中GTC层包括TC适配子层和GTC
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．北京邮电大学研究生学位论文第一章绪论
成帧子层。
GTC层主要为其客户层提供3种类型的接口：
ATM客户接口、GEM客户接口和ONT管理和控制接13（OMCI）。
基于GPON的嗍系统应满足以下基本要求t
1．PMD层
PMD层应支持E／O或O／E的适配功能、波分复用功能（可选）和光纤连接功
能。
具体应满足ITU．TG．984．2．2003规范。
2．GTC层
GTC层应满足ITU．T（2984．3．2004规范。
1．3EPON与GPON关键技术比较研究的意义
由于设备的高成本和运维成本长期性等多方面的原因，电信运营商对技术的采用并不是短期不稳定的，而是长期稳定的。
故运营商对于EPON或GPON技术的选择，实际上是用户和市场的选择，将决定着运营商在未来一段时间内的盈亏状况，另一方面，也将在一定程度的影响着两个系统在未来很长一段时间的发展状况。
EPON或GPON技术的选择，对于运营商和技术本身都是一个非常重要和关键性的问题。
与现在的电信网络不同，FTrH网络是个综合接入平台，支持包括语音、数
据、视频、专线等多种业务和应用，需要对不同业务和应用进行不同的服务质量
保证，肿H系统对服务质量的要求成为技术选择的主妻考虑因素。
“服务质量’’
有大小概念之分，小概念的服务质量也就是技术层面所说的“服务质量”，llPQoS，所包含的研究范围比较窄，主要指用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术；大概念的服务质量也就是市场概念的服务质量，其研究范围比较宽，除了包括研究概念服务质量所指的QoS以外，还包括了静态的指配管理和出现故障的测试诊
断、网络设备或业务互通的技术、网络技术评价、网络安全等若干内容。
本文所研究的关键技术主要围绕的大概念的服务质量，主要包括网络管理运维：
OAM技术；网络测量方面：
网络互通性测试和系统带宽利用率；业务流量控制方面。
对EPON和GPON系统服务质量相关的关键技术的比较研究，而后结合FTTH的实现方案中的具体比较，能够深入和具体的分析两个系统在不同情况下的优劣和实现代价，进而结合各国宽带业务和用户需求的发展，能够得出各种情况下相对性结论，为运营商的技术选择做出相对有效的建议。
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一北京邮电大学研究生学位论文第一章绪论
1．4本论文的主要工作
本人在攻读硕士学位期间，参加了以下项目：
◆北京邮电大学．格林威尔公司联合实验室研究项目“P网络性能测量的实现"，并发表论文《基于改进周期性流的单向时延测量》
◆格林威尔公司研究项目“宽带智能接入网的业务感知实现”
◆格林威尔公司开发项目“EPON系统OLT系列—GT6100嵌入式软件开发”子项“OAM部分开发"
依托以上项目的研究基础，本论文以EPON和GPON系统为主要研究对象，
对包括OAM、互通性和带宽利用率等与系统服务质量相关的关键技术和册
实现方案展开了分析比较研究。
本论文共分为六章，内容安排如下：
第一章：
绪论。
主要简述了论文的写作背景，阐述了论文设计的基础知识和
选题意义，并介绍了论文的结构安排。
第二章：
EPON与GPONOAM技术的比较。
主要总结了EPoN和GPON系统网络管理方面的关键技术OAM技术，并综合的比较分析了两者的异同和优劣。
第三章：
EPON和GPON互通性技术比较。
主要总结了EPON和GPON系统网络测量方面的关键技术互通性技术，并综合的比较分析了两者的异同和优劣。
第四章：
EPON与GPON带宽利用率比较。
主要阐述了EPON和GPON网络测量方面的带宽利用率的系统技术特性，并综合的比较分析了两者的异同和优劣。
第五章：
删的EPON与GPON实现。
主要综合了上三章中的关键技术的比
较，并结合硎的实现方式，围绕运营商较为关注的OAM、互通性、业务承载
与效率和成本四个方面进行具体的比较分析。
第六章：
结论与技术发展前景展望。
主要结合前两章的分析比较，作出相对性的结论，为运营商提出相对有效的技术选择建议，并根据运营商的发展策略，对EPON／GPON技术的发展前景提出展望。
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．北京邮电大学研究生学位论文第_二章EPON与GPON的OAM技术比较
第二章EPON与GPON的OAM技术比较
OAM（操作管理维护）属于EPON系统和GPON系统中网络管理部分，是负责系统中性能测量、带宽设置、故障告警等操作的具体实现的处理。
2．1EPON的OAM
EPON外部使用SNMP协议来管理整个系统，系统内部的OLT通过OAM协议来管理该OLT所连接的所有ONU。
如下图2．1，网管端通过SNMP协议对代理端（OLT）进行操作，完成SNMP相关管理操作，完成外部管理。
同时网管
端也可以通过OLT对ONU进行远程管理操作。
远程管理的关键的一步是在OLT
侧要完成标准Mm和OAM的MIB的转换，如果完成了该转换，网管侧就可以透明的对ONU进行管理。
这种Mm变量的操作是通过在OLT和ONU之间用标准OAM和扩展OAM帧来完成的。
图2-1EPON管理系统
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．北京邮电大学研究生学位论文第二章EPON与GPON的OAM技术比较
LAN层次
OSI七层标准mGHERLAYER
网络模型
应用层
丁
孱
OAM¨OAMII
升级会员 