EPON與GPON技術分析比較

嚴 華 中國鐵通杭州分公司

1 PON技術概述

PON是一種點到多點結構的光接入技術，由無源分光器OLT的光信號分到樹形網絡的各個ONU。PON技術的產生，打破了傳統光接入點到點的解決方法，在解決寬帶接入問題上提供了一種經濟的、面向未來的、多業務的用戶接入技術。而PON作為接入網的最新技術，一直被業界認為是接入網未來發展的方向，其原因一是它提供的寬帶可以滿足未來各種寬帶業務的需要，二是無論在設備成本還是運維管理開銷方面，其費用相對較低。

目前，有兩個PON標準已正式發布，一個是由IEEE 802.3ah工作組制定的EPON標準，另一個是由ITU/FSAN制定的GPON標準。而EPON和GPON誰將主導FTTX也是當前爭論的熱點。

1.1 EPON技術簡介

EPON是基于以太網方式的無源光網絡，上下行速率均為1.25 Gbit/s。EPON 由光纖線路終端（OLT）、光分配網絡（ODN）和光網絡單元（ONU）組成，由無源網絡設備代替了傳統的ATM/SONET寬帶接入系統中的中繼器、放大器和激光器，減少了中心局端所需的激光器數目，并且OLT有許多ONU用戶分擔。

EPON網絡采用一點至多點的拓撲結構，取代點到點結構，極大節省了光纖的用量和管理成本。此外EPON利用以太網技術，采用標準以太幀，無須任何轉換就可以承載目前的IP業務。因此EPON能與現有的以太網設備相兼容，十分簡單、高效、建設費用低，適合寬帶接入網需求。

1.2 GPON技術簡介

GPON技術是基于ITU-TG.984x標準的最新一代寬帶無光源綜合接入標準，采用與EPON相同的一點到多點，無源光纖傳輸方式的網絡拓撲結構，主要由OLT、ODN和ONU三部分組成，由無源光分路器件將OLT的光信號分到各個ONU。

對于其他的PON標準而言，GPON標準提供了前所未有的高寬帶、大覆蓋范圍，用戶接口豐富，下行速率高達2.5 Gbit/s，其非對稱特性更能適應寬帶數據業務市場等優勢，因而被大多數運營商視為實現接入網業務寬帶化、綜合化改造的理想技術。

1.3 兩者的關系和區別

PON最早是以GPON為源頭的電信公司提出的，而EFMA（以太網聯盟）將其中的一段為電信范圍的ATM換成以太網，就變成了現在的EPON。因此，現在的GPON標準還涵蓋EPON的一部分內容。

兩者的相同點就是都采用了PON作為技術基礎，在物理層接口上包括光器件、光功率和波長上均基本相似。

兩者明顯的區別在傳輸層上，EPON是完全基于以太網為基礎發展起來的，包括可變幀長結構等，完全以IP為承載內容。GPON是以ATM為基礎發展起來的基于幀傳輸協議，固定幀長結構，以支持ATM、TDM和數據等多業務能力。

2 EPON與GPON的比較

2.1 技術參數比較

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2.2 寬帶利用率比較

承載以太網，不承載TDM業務時，EPON開銷主要由封裝開銷，物理層開銷，上報開銷和8 b/10 b編碼組成；而GPON開銷主要由封裝開銷，切割開銷，物理層開銷和上報開銷組成。GPON和EPON的效率差異主要由EPON的8 b/10 b編碼造成。

承載E1業務時，EPON的開銷由封裝開銷，物理層開銷和8b/10b編碼開銷組成；GPON的開銷由封裝開銷和物理層開銷組成。

承載TDM業務時，GPON和EPON的效率差異主要由EPON的8 b/10 b編碼和封裝TDM業務的開銷造成。在EPON系統500 us封裝一次E1幀，系統有16個ONU的條件下，GPON比EPON的效率高20%～25%。

2.3 OAM功能比較

EPON是把以太網技術直接運用到接入網，不但將以太網協議作為IP數據的封裝格式，而且控制信息和管理信息也與原有的IEEE802.3幀結構完全相同。而GPON是基于通用成幀協議（GFP），可以將數據、控制信息、管理信息融合在一起，它包含了管理信息和控制信息。

EPON把管理層面和控制層面分得非常清楚，管理上單獨設定了OAM子層，定義了和上下層的標準接口，把OAM子層的位置定義在MAC子層和LIC子層之間。EPON的基本OAM概念包括自動發現、鏈路監視、遠端故障檢測、遠端環回、MIB變量的獲取，另有大量與業務相關的功能在擴展中實現。

GPON沒有單獨的管理層面，沒有單獨的子層，并沒有把管理和控制功能分開，而是將數據、控制信息、管理信息融合在一起，所有幀的跨度都是125 us，其中都包含了管理信息和控制信息。GPON的管理非常豐富，除了包含EPON中的OAM功能外，還包括規定了設備管理、保護倒換管理機制、帶寬分配、速率適配和速度雙工協商、數據的安全性保證和OAM實體的認證管理等功能。

相比之下，EPON實現的管理功能更具體，與控制信息的區分更明確。但從技術上GPON從標準定義開始就考慮了運營商的要求，在OAM上較EPON有一定的優勢。從網絡維護人力成本上，EPON系統基于以太網絡，技術較為成熟，技術門檻較低；而GPON系統由于包含了大量復雜的功能，技術門檻較高。

2.4 系統互通性比較

互通性指不同公司、不同型號、采取不同芯片的設備間的兼容性?；ネㄐ詼y試實際上是EPON和GPON網絡測量的重要基礎部分，只有系統中的設備能夠互通，才能進一步進行各種參數的測量。

從FEC、幀的不同起始位置、注冊過程、ONU內的調度、DBA、ONU認證方式、業務QoS保證和OAM等多個方面看，GPON從協議上就對各方面有著嚴格和明確的規定，基本上互通性問題并不多。相對而言，EPON對系統的物理層和數據鏈路層制定了相關規范，但對動態寬帶分配、終端設備認證、服務質量保證、業務層功能等，指配和管理等方面均未描述，由于EPON協議有著很多未詳細定義，在為廠商帶來巨大的開發靈活性的同時，也給互通帶來了很多困難。從技術角度來說，GPON在互通性上是要優于EPON系統。

2.5 成本比較

從技術角度看，由于GPON的光模塊要滿足很高的突發同步指標，對模塊中的驅動和前后放大器芯片要求很高，還要滿足三類ODN的功率預算，只能采用DFB發射機和APD的接收機，因此GPON技術實現復雜，目前還沒有規模的商用系統應用；EPON在亞洲地區，尤其是日本使用較多。在芯片方面，EPON繼承了以太網“簡單方便”的原則。EPON進入門檻很低，容易吸引大批廠商加入EPON產業聯盟。GPON芯片功能比較復雜，需要全新設計封裝格式，此外，GPON芯片廠商數量太少，芯片價格也難以下降。

因此，無論從技術復雜度、規模產量以及市場應用規模來看，現在EPON的技術成本肯定比GPON的成本低，從長遠看，EPON的成本下降速度將會比GPON更快。

3 市場環境

3.1 國內環境

2008年，在中國電信和原中國網通兩個批次的招標和采購中，國內EPON廠商占據了絕大部分份額。最重要的一點是以中國電信為主導起草并完成的EPON的CTC 2.0標準，對芯片級互聯互通做了詳細的規定，這份標準也已經影響到了日韓兩國的EPON設備采購。

從2008年下半年開始，作為傳統的電信運營商，中國電信又開始了GPON試點測試，很明顯不想放棄語音業務這塊領地。因此，一些運營商的未來方向是兩條腿走路，一方面IP和數據業務依靠EPON，另一方面其他TDM業務走GPON這條路。

3.2 國際環境

從國際環境上看，越是新興的市場越愿意和快速地接受EPON，越是原先發達、成熟的市場越容易傾向于GPON。

目前，對于多業務的支持，GPON是沒有問題，而EPON為了解決這個問題，提出了全業務IP化的方案，如VOIP、TDM over Ethemet等技術。與此同時，GPON在芯片成熟度和商用化上也了有很大的進步。但是目前數據網絡的實際標準是以太網，因此從以太網標準上發展的EPON比GPON相對來說更有競爭力。

4 發展方向

4.1 EPON

2008年，IEEE開始進行2.5 Gb/s和10 Gb/s的EPON討論，技術標準是802.3 av。在設備方面，已經有中興、華為推出10 G EPON產品。在芯片方，兩大主流EPON芯片廠商Teknovus和PMC都已經推出10 G EPON芯片。

4.2 GPON

2008年，FSAN開始提出10 Gb/s速率的討論，目前ITU-T還沒有標準出臺，但技術演進方向是NGN1和NGN2。其中NGN1是兼容現有GPON的標準，速率提高到10 Gb/s，NGN2是40 Gb/s速率，支持WDM，但須改造現有的ODN網絡。在設備方面，愛立信和華為推出了10 G GPON的產品，在芯片方面，有BroadLight和PMC。

4.3 兩者發展分析

盡管EPON和GPON在速率發展上不相上下，但目前在世界范圍內實際用戶線數EPON明顯大于GPON，其中日本、韓國、中國以及其他東南亞地區的EPON數量更是占絕對多數。GPON則主要集中在歐洲、北美部分及西亞地區。

目前，GPON價格仍然一直高于EPON，而EPON在中國電信的牽頭下，實現了各廠商的互聯互通，大量設備廠商的進入，使設備成本又降低了一步。

5 結束語

EPON和GPON有著各自的優勢。EPON是作為解決用戶接入而誕生的標準，在IP業務上的完美支持，適用于互聯網運營商或基于IP業務運營的服務商。而GPON是由運營商主導推薦的標準，適合于傳統的電信運營商作為全業務綜合接入和概念上的三網融合的應用。但不管是哪種技術，對用戶來說看到的只是一個個以太網或光纖的接口，而享受的是同樣高速的網絡。

對各國的運營商而言，無論是由于政府政策、經濟背景、客戶需求等不同原因選擇支持EPON或GPON，兩者都將在不同的支持下促進各自的產業鏈的發展和成熟。而在全世界范圍內，EPON與GPON兩種技術將彼此共存一段比較長的時間。