毕业论文--宽带接入网中两种关键技术的比较研究.doc

南京邮电大学继续教育学院高等函授毕 业 设 计（论 文）题 目： 宽带接入网中两种关键技术的比较研究 姓 名： 苗 玲 玉 学 号： 103446046 专 业： 通信工程 指导教师： 夏 青 目录摘 要2第一章 绪论51.1 PON51.2PON技术的接入及优势71.3当前最有前途的两种PON8第二章 EPON92.1 EPON的简介92.2EPON的协议栈92.3EPON的主要技术特点112.4EPON在HFC中的应用12第三章 GPON133.1GPON的简介133.2GPON技术143.3GPON网络结构及场景应用15第四章 EPON与GPON的比较研究164.1标准及系统的比较164.2成本的比较174.3多业务能力和安全性184.4QoS和OAM方面194.5总结20第五章 EPON与GPON技术的组网应用研究205.1 EPON技术在武汉智能小区中的应用205.2 GPON在长安新城小区一期工程的应用21参考文献22致 谢22摘 要从整个网络的结构来看，由于光纤的大量铺设，DWDM等新技术的应用使得主干网络在几年之内已经有了突破性的发展。同时由于以太网技术的进步，由其主导的局域网带宽也从10M, 100M到1G甚至10G。而目前大家关注，最需要突破的地方就在于连接网络主干和局域网以及家庭用户之间的一段，这就是常说的“最后一公里”，这是个瓶颈。必须打破这个瓶颈，才可能迎来网络世界的新天地。这就好象在一个国家的公路系统，干线和各地区干道都已经建成高等级的宽阔的公路，但通向家庭和商家的门口却还是羊肠小道，这个公路网络的效率无法有效地发挥。然而，与主干网和局域网不同，接入网情况复杂，需求多样。宽带接入市场才刚刚起步，市场上可供选择的接入技术众多，各有其优点和不足。在我国，T1/E1或SONET/SDH接入在价格上，一般用户难以承受；ADSL接入由于其距离和选线率的限制使其费用偏高、用户群不易扩展；Cable Modem方式在网络的结构上和服务的提供上都还有一些问题，而结构的改造费用不菲，同时还受到政策因素的影响；Ethernet接入由于用户实装率过低而使得本身的成本优势荡然无存，同时由于安全和服务质量难以保证受到广泛批评。LMDS系统作为一种无线连接的理想方式，可以作为一个很好的补充，但由于其对环境的要求使其不可能成为一种主导技术。在这种情况下，市场呼唤新技术登场，来解决一些目前技术难以解决的一些问题，以更低的价格。向用户提供更高的带宽，更好的服务质量。已经有过多年发展的PON（Passive Optical Network：无源光纤网络）正式揭开面纱，现在在国内和国外，GPON和EPON都开始投放市场，成为网络接入的新秀。关键词：无源光纤网络；以太网ABSTRACT From the entire network structure, a large number of laying the fiber, DWDM, and other new technology makes the backbone network within a few years has been the development of a breakthrough. At the same time as the Ethernet technology, bandwidth LAN by dominant from 10M, 100M to 1G or 10G. At present we are concerned about, the place most in need of a breakthrough is connected to the network backbone and LAN as well as the section between home users, it is often said that the last mile, which is a bottleneck. Must break this bottleneck, it may usher in a new world of cyberspace. It is as if in a state highway system, trunk and regional roads have been built in the broad high-grade highways, but the door leading to family and business but still trail, the efficiency of the road network can not effectively play. However, different local area networks with backbone and access network situation is complex, diverse needs. Broadband access market has just started, the market to choose from a number of access technologies, each has its advantages and disadvantages. In China, T1/E1 or SONET / SDH access in the price, the average user unbearable; ADSL access lines because of its distance and choose to limit the rate of the high cost, difficult to expand the user base; Cable Modem mode in the network structure and provision of services there are some issues on both, while the structure of the transformation is not cheap, but also by policy factors; Ethernet access rates are too low because the user with real equipment and makes their cost advantage no longer exist, while As difficult to guarantee the safety and quality of service was widely criticized. LMDS system as an ideal way to a wireless connection can be used as a good supplement, but because of its environmental requirements so that it can not become a dominant technology. In this case, the market debut of new technology calls to solve some difficult to solve some of the current technology issues in order to lower prices. To provide users with higher bandwidth and better quality of service. There have been years of development of the PON (Passive Optical Network: Passive Optical Network) was officially unveiled, and now at home and abroad, GPON and EPON are beginning to put on the market, a network access rookie. Keywords: Passive optical network; Ethernet 第一章 绪论11 PON1PON的概念PON（Passive Optical Network：无源光纤网络）。PON（无源光网络）是指（光配线网）中不含有任何电子器件及电子电源，ODN全部由光分路器（Splitter）等无源器件组成,不需要贵重的有源电子设备。一个无源光网络包括一个安装于中心控制站的光线路终端（OLT），一级一批配套的安装于用户场所的光网络单元（ONUs）。在OLT与ONU之间的光配线网（ODN）包含了光纤以及无源分光器或者耦合器。2.PON技术的发展从整个网络的结构来看，由于光纤的大量铺设，DWDM等新技术的应用使得主干网络在几年之内已经有了突破性的发展。同时由于以太网技术的进步，由其主导的局域网带宽也从10M, 100M到1G甚至10G。而目前大家关注，最需要突破的地方就在于连接网络主干和局域网以及家庭用户之间的一段，这就是常说的“最后一公里”，这是个瓶颈。必须打破这个瓶颈，才可能迎来网络世界的新天地。这就好象在一个国家的公路系统，干线和各地区干道都已经建成高等级的宽阔的公路，但通向家庭和商家的门口却还是羊肠小道，这个公路网络的效率无法有效地发挥。然而，与主干网和局域网不同，接入网情况复杂，需求多样。宽带接入市场才刚刚起步，市场上可供选择的接入技术众多，各有其优点和不足。在我国，T1/E1或SONET/SDH接入在价格上，一般用户难以承受；ADSL接入由于其距离和选线率的限制使其费用偏高、用户群不易扩展；Cable Modem方式在网络的结构上和服务的提供上都还有一些问题，而结构的改造费用不菲，同时还受到政策因素的影响；Ethernet接入由于用户实装率过低而使得本身的成本优势荡然无存，同时由于安全和服务质量难以保证受到广泛批评。LMDS系统作为一种无线连接的理想方式，可以作为一个很好的补充，但由于其对环境的要求使其不可能成为一种主导技术。在这种情况下，市场呼唤新技术登场，来解决一些目前技术难以解决的一些问题，以更低的价格。向用户提供更高的带宽，更好的服务质量。已经有过多年发展的PON（Passive Optical Network：无源光纤网络）正式揭开面纱，现在在国内和国外，GPON和EPON都开始投放市场，成为网络接入的新秀。3.PON技术的前景PON无源光纤网络的英文缩写，与有源光接入技术相比，PON由于消除了局端与用户端之间的有源设备，从而使得维护简单、可靠性高、成本低，而且能节约光纤资源，是未来FTTH的主要解决方案。随着PON成本的逐步降低，不但在FTTB/FTTC场合PON有了一定的应用市场，而且利用PON来实现FTTH在日本等发达国家也取得了很大的进展。目前PON技术主要有APON、EPON 和GPON等几种，其主要差异在于采用了不同的二层技术。APON是上世纪90年代中期就被ITU和全业务接入网论坛（FSAN）标准化的PON技术，FSAN在2001年底又将APON更名为BPON，APON的最高速率为622Mbps，二层采用的是ATM封装和传送技术，因此存在带宽不足、技术复杂、价格高、承载IP业务效率低等问题，未能取得市场上的成功。为更好适应IP业务，第一英里以太网联盟（EFMA）在2001年初提出了在二层用以太网取代ATM的EPON技术，IEEE 802.3ah工作小组对其进行了标准化，EPON可以支持1.25Gbps对称速率，将来速率还能升级到10Gbps。EPON产品得到了更大程度的商用，由于其将以太网技术与PON技术完美结合，因此成为了非常适合IP业务的宽带接入技术。对于Gbit/s速率的EPON系统也常被称为GE-PON。在EFMA提出EPON概念的同时，FSAN又提出了GPON，FSAN与ITU已对其进行了标准化，其技术特色是在二层采用ITU-T定义的GFP（通用成帧规程）对Ethernet、TDM、ATM等多种业务进行封装映射，能提供1.25和2.5Gb/s下行速率和所有标准的上行速率，并具有强大OAM功能。在高速率和支持多业务方面，GPON有明显优势，但成本目前要高于EPON，产品的成熟性也逊于EPON。12 PON技术的接入及优势 1PON接入图11 EPON无线接入网络结构优点：1）光纤为带宽容量大，对业务透明的纯介质网络，能适应不断宽与新业务演进需求。（并且是绿色材料，取之不尽） 2）符合接入网拓扑特征，无源ODN体积小、环境适应性好，无电磁干扰和雷电干扰，降低了故障率。 3）长距离，符合大局所的建设思路。 4）避免有源节点级联，网管一步到底，简化了机房，降低了供电、维护费用。 5）共享大带宽介质与CO端光器件，节省干线光纤，具备高密度的接入能力，具备了低成本能力。 6）CO端低功耗特征。 7）光缆寿命达50年，优于铜缆。 8）具有完善的远端设备的状态检测、操作维护和故障管理的能力。 9）可以实现真正意义的全业务接入与“三网合一”。 缺点：1）建网需要重新布线，但新建地区布线成本低于铜缆 2）网络拓朴以星树形为主（虽然有环形保护的变通方案，但成本效率不是最优，PON最适合的就是末端接入） 3）国内应用规模尚小，设备成本降低尚未到位。 2PON技术的优势1）无源光网络是纯介质网络，彻底避免了电磁干扰和雷电影响，极适合在自然条件恶劣的地区使用。 2）相对成本低，维护简单，容易扩展，易于升级。PON结构在传输途中不需电源，没有电子部件，因此容易铺设，基本不用维护，长期运营成本和管理成本的节省很大； 3）PON系统对局端资源占用很少，系统初期投入低，扩展容易，投资回报率高； 4）提供非常高的带宽。EPON目前可以提供上下行对称的1.25Gb/s的带宽，并且随着以太技术的发展可以升级到10Gb/s。GPON则是高达2.5Gb/s的带宽。 5）服务范围大。PON作为一种点到多点网络，以一种扇出的结构来节省CO的资源，服务大量用户。用户共享局端设备和光纤的方式更是节省了用户投资。 6）带宽分配灵活，服务有保证。G/EPON系统对带宽的分配和保证都有一套完整的体系。可以实现用户级的SLA。13当前最有前途的两种PON1EPON特点： 1）IEEE 802.3ah，启动较早，由制造商主导推进； 2）由以太网技术发展而来，最适宜承载的是基于以太网的业务，例如宽带上网、VoIP、IPTV等； 3）芯片解决方案较为成熟； 4）简单是其主要特征，完全可以满足FTTH的应用需求； 5）DBA、加密算法、管理维护等进一步严格定义，光链路指标的改进，对改善互通性与实用性较为关键。 2GPON 特点：1）ITU-T G.984.14，MIB、保护等部分内容需参考G.983.2/5 ； 2）运营商主导制订，全业务与完备性是其主要特征； 3）虽然现有厂家较少，但发展较快； 4）目前均为FPGA，预计年末出现ASIC； 5）互通性的基础较好第二章 EPON21 EPON的简介 1EPON的概念 EPON（以太无源光网络）是一种新型的光纤接入网技术，它采用点到多点结构、无源光纤传输，在以太网之上提供多种业务。它在物理层采用了PON技术，在链路层使用以太网协议，利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。因此，它综合了PON技术和以太网技术的优点：低成本；高带宽；扩展性强，灵活快速的服务重组；与现有以太网的兼容性；方便的管理等等。 2EPON的操作模式 EPON(Ethernet Passive Optical Network 以太网无源光网络)IEEE802.3定义了以太网的两种基本操作模式。第一种模式采用载波侦听多址接入/冲突检测（CSMA/CD）协议而应用在共享媒质上；第二种模式为各个站点采用全双工的点到点的链路通过交换机连接到一起。相应的，以太网MAC可以工作于这两种模式之一：CSMA/CD模式或全双工模式。 3方向特性 EPON媒质的性质是共享媒质和点到点网络的结合。在下行方向，拥有共享媒质的连接性，而在上行方向其行为特性就如同点到点网络。 下行方向：olt发出的以太网数据报经过一个1:n的无源光分路器或几级分路器传送到每一个ONU。N的典型取值在464之间（由可用的光功率预算所限制）。这种行为特征与共享媒质网络相同。在下行方向，因为以太网具有广播特性，与EPON结构和匹配：OLT广播数据包，目的ONU有选择的提取。 上行方向：由于无源光合路器的方向特性，任何一个ONU发出的数据包只能到达OLT，而不能到达其他的ONU。EPON在上行方向上的行为特点与点到点网络相同。但是，不同于一个真正的点到点网络，在EPON中，所有的ONU都属于同一个冲突域来自不同的ONU的数据包如果同时传输依然可能会冲突。因此在上行方向，EPON需要采用某种仲裁机制来避免数据冲突。22 EPON的协议栈l OAM层：使用OAM协议数据单元，管理、测试和诊断已激活OAM功能的链路；定义了EPON各种告警事件和控制处理l 多点MAC控制：使用MPCP（多点控制协议），实现点对多点的MAC控制；实现在不同的ONU中分配上行资源、在网络中发现和注册ONU、允许DBA调度l MAC：实现对Media的控制；l RS：调和子层，为EPON扩展了字节定义，调和多种数据链路层能够使用统一的物理层接口；l PCS：物理编码子层，支持在点对多点物理介质中的突发模式 支持FEC算法；l FEC：使用二进制运算（例如Galois算法），附加一定的纠错码用于在接收端进行数据校验和纠错；l PMA：物理媒质附加子层，支持P2MP功能，实现PMD的扩展；l PMD：物理媒质相关子层（使用1000BASE-PX 接口）PMD子层定义了EPON兼容器件的指标，实现PMD服务接口和MDI接口之间的数据收发功能。图21 EPON的协议栈23 EPON的主要技术特点1多业务接入功能EPON主要由3个部分构成：光线路终端(0LT)、光分配网(0DN)和光网络单元(0NU)。其中，OLT位于局端，ONU位于用户端，ODN由无源分光器件和光纤线路构成。OLT可提供各种广域网接口，可与上连的IP网络设备相连；可提供千兆以太网接口，并能提供IP网络二、三层的交换与路由功能。ONU提供给用户数据、视频和电话网络接口。目前多个厂家的设备已能提供给用户以太网接口和2M接口等。 与基于SDH的接入方式相比，EPON全程采用IP包的形式传送，不需要进行协议转换。在目前用户业务以固定电话为主的应用情况下，对于2M电路接口，把E1电路业务数据封装成标准的IP包，与承载数据业务的IP包统一在EPON中传输，这也正是EPON的特色。由于E1 over IP不能完全保证TDM业务的QoS要求，EPON传输帧中除以E1以太网之间的适配封装、E1信号同步定时外，还采用动态带宽分配控制来加以保证。 2业务的QoS保障 影响传统TDM业务在EPON中传输的主要性能指标是延时和丢帧率。无论EPON的上行信道还是下行信道都不会发生丢帧，因此，EPON所要考虑的重点是保证面向连接业务的低延时。低延时通过EPON的DBA算法和时隙划分的“低颗粒度”(Tin Granularity)来保障。 端到端的QoS支持可由现存的IP网络中如虚拟局域网(VLAN)(IEEE802.1p-IEEE802.1r)、IP-VPN、多协议标签交换(MPLS)、支持业务等级区分等来实现，其中为不同服务质量要求的信号设置不同优先级，以保证信息包按预先设置的优先级传递。支持业务等级区分已被多数厂家应用于其EPON产品中作为其QoS协议。技术实现方案是：在EPON的下行信道上，OLT建立8种业务队列，不同的队列采用不同的转发方式；在上行信道上，ONU建立8种业务端口队列，既要区分业务又要区分不同用户的服务等级。 3网络和信息的安全 EPON中OLT至ONU的传输是以广播方式传递的，每个ONU能接收到所有的下行数据。802.3ah标准中为每个连接设定LLID逻辑链路标识，每个ONU只能接收带有属于自己的LLID的数据包，其余的数据包丢弃不再转发。因为标准的以太网帧中用户可以不管LLID而获取非本ONU的信息，信息的保密性受到威胁。为保证每个ONU数据的保密性，需要在下行方向对每个ONU的数据进行加密算法；而ONU至OLT是TDMA方式共享以太网通道，上行方向同样也存在非法的用户通过数据通道伪造以太帧来进行破坏，为了保证系统的安全性，需要对MAC控制帧和OAM帧进行加密。目前生产厂家以128位AES加密技术或ACL功能或搅动加密来增强网络安全性。 24 EPON在HFC中的应用图22 EPON在HFC的应用一般在HFC网络中,光发射机选择1310nm或者1550nm。要采用EPON技术在同一光纤网络中传输数据、图像，乃至声音，HFC必须选用1550nm波长。通过波分复用（WDM）的方式与EPON的OLT合成于一根光纤。经过分路，光纤传输送到ONU前的解波分复用，还原成1550nm信号给CATV光接收机，其他信号接到ONU，完成宽带数据和声音的传输。由于HFC网络采用星型结构，此结构与EPON十分相似；因此，在HFC网络中采用EPON，只需在原来的光纤网络上做简单的配置，可在较短时间内完成网络的叠加。同时HFC基本上采用FC/APC连接器，反射损耗大于60dB；而EPON网络对光的反射比较敏感，一般要求APC连接器。三个波长EPON中也可以采用DWDM设计。这种设计采用光纤中1490nm下行、1310nm上行。1550nm窗口（1530nm到1565nm）允许DWDM信道在PON中透明传输，增加VOD、数字视频和带宽等功能。EPON采用以太网帧结构、点到多点结构、无源光纤传输方式，极大地简化了网络结构。HFC目前是最经济的CATV信号传输接入方式，它的光网络结构与EPON十分相似。EPON技术和HFC技术的结合，无疑给广电网络建设者在原有网络基础上扩展新的宽带数据接入功能、迅速占领宽带接入市场提供了机会。第三章 GPON31GPON的简介 1什么是GPON GPON（Gigabit-CapablePassiveOpticalNetwork，千兆无源光网络）技术是无源光网络（PON）家族中一个重要的技术分支，其它类似技术包括APON/BPON和EPON技术等。GPON是当前和未来2到3年内最受关注的光接入技术之一。GPON的概念最早由FSAN（FullServiceAccessNetwork，全业务接入网联盟）在2001年提出，在此之前，FSAN/ITU还提出并标准化了APON/BPON技术（ITU-T G.983.x系列标准），IEEE也已经开始EPON技术的标准化工作并很快于2003年正式发布IEEE 802.3ah，这标志着EPON技术标准化工作的完成。FSAN/ITU推出GPON技术的最大原因是由于网络IP化进程加速和ATM技术的逐步萎缩导致之前基于ATM技术的APON/BPON技术在商用化和实用化方面严重受阻，迫切需要一种高传输速率、适宜IP业务承载同时具有综合业务接入能力的光接入技术出现。在这样的背景下，FSAN/ITU以APON标准为基本框架，重新设计了新的物理层传输速率和TC层，推出了新的GPON技术和标准。 2GPON的系统构成 和其它PON技术类似，GPON也是一种采用点到多点拓扑结构的无源光接入技术，由局侧的OLT（OpticalLineTerminal，光线路终端）、用户侧的ONU（OpticalNetwork Unit，光网络单元）以及ODN（Optical Distribution Network，光分配网络）组成。所谓“无源”，是指ODN中不含有任何有源电子器件及电子电源，全部由光纤和光分/合路器（Splitter）等无源光器件组成，没有昂贵的有源电子设备。GPON在下行方向（OLT到ONU）采用TDM广播方式、上行方向（ONU到OLT）采用TDMA（时分多址接入）方式，可以灵活地组成树型、星型、总线型等拓扑结构，其中典型结构为树形结构。GPON系统要求OLT和ONU之间的光传输系统使用符合ITU-TG.652标准的单模光纤，上下行一般采用波分复用技术实现单纤双向的上下行传输，上行使用1260nm1360nm波长，下行使用1480nm1500nm波长。此外，GPON系统还可以采用第三波长方式（1540nm1560nm波长）实现CATV业务的承载。GPON系统的ONU/ONT（ONT是用于FTTH并具有用户端口功能的ONU）可放置在交接箱、楼宇/分线盒、公司/办公室和家庭等不同的位置，形成FTTCab（光纤到交接箱）、FTTB/C（光纤到楼宇/分线盒）、FTTO（光纤到办公室）和FTTH（光纤到家庭用户）等不同的网络结构。图31 GPON的协议栈32GPON技术 GPON的特点：(1)前所未有的高带宽。GPON速率高达2.5Gbs，能提供足够大的带宽以满足未来网络日益增长的对高带宽的需求，同时非对称特性更能适应宽带数据业务市场。 (2)QoS保证的全业务接人。GPON能够同时承载ATM信元和(或)GEM帧，有很好的提供服务等级、支持QoS保证和全业务接入的能力。目前，ATM承载话音、PDH、Ethernet等多业务的技术已经非常成熟；使用GEM承载各种用户业务的技术也得到大家的一致认可，已经开始广泛应用和发展。 (3)很好地支持TDM业务。将TDM业务映射到GEM帧中，由于使用标准的8kHz(125ps)帧能够直接支持TDM业务。将TDM业务映射到ATM信元中也能提供有QoS保证的实时传输。GPON在这一点上有优势。 (4)简单、高效的适配封装。GPON的GEM提供了一种灵活的帧结构封装，支持定长和不定长帧的封装，对多种业务实现通用映射，不需要进行协议转换，实现过程简单，开销小，协议封装效率最高可达97，实现了带宽资源的充分利用。 (5)强大的OAM能力。针对以太网系统在网路管理和性能监测的不足，GPON从消费者需求和运营商运行维护管理的角度，提供了三种OAM通道：嵌入的OAM通道、PLOAM和OMCI。它们承担不同的OAM任务，形成CMPlane(控制，管理平面)，平面中的不同信息对各自的OAM功能进行管理。GPON还继承了G.983中规定的OAM相关要求，具有丰富的业务管理和电信级的网络监测能力。 (6)技术相对复杂，设备成本较高。 33GPON网络结构及场景应用 综合考虑GPON技术特点、成熟度、投资成本、业务需求、市场竞争等多方面的因素，基于GPON的FTTx系统主要应用于如下方面： 商客、商务楼和工业园区的综合接人。在商业客户和商业客户比较集中的写字楼、工业园区和网吧集中区，用户分布较为分散，带宽需求相对较高(典型需求为10M、100M甚至1000M)，除了基本的语音业务、高速Internet专线接入等业务外，还存在TDM(E1)专线、视讯会议、视频监控、VPN、无线覆盖等多样化的业务需求，对系统的可用性、业务质量和维护质量要求较高。采用GPON系统实现FTTB、FTTH，能够很好地满足这类客户的需求，为用户提供长距离、高带宽、丰富业务类型、高服务质量的业务保证。 部分新建高档住宅小区(别墅或高档公寓)的宽带接入。相对于普通住宅用户，高档住宅小区的客户群优良，其电信业务消费能力强、消费层次高，对建设投资和业务资费不敏感，业务的需求主要包括Internet专线接入、电话、IPTV甚至视频会议等。因此可以铺设光纤入户，采用FTTH、FTTB+LANVDSL等灵活的宽带接入方式，特别是针对缺乏铜缆资源的地区，在大城市和发达地区进行一定的FTTHB覆盖，以提高市场竞争力。 新建小区的FTTB+DSLLAN接人和旧网络改造。随着IPTV等新兴业务的出现，现有的DSLLAN小区的升级改造刻不容缓。基于GPON的FTTB+DSLLAN接入方式(采用多以太网接口的ONU或ONU内置小型DSLAM)利用原有的入户线，无需对现有楼内布线和装修进行改造，综合实施成本低、难度低，以较低的成本实现较高的用户接入速率，是一种高性价比的接入方案，很适合进行旧小区网络改造。 第四章 EPON与GPON的比较研究41 标准及系统的比较1EPON (1)标准EPON的标准是IEEE802.3ah，标准中定义了EPON的物理层、MPCP(多点控制协议)、OAM(运行治理维护)等相关内容。IEEE制定EPON标准的基本原则是尽量在802.3体系结构内进行EPON的标准化工作，最小程度地扩充标准以太网的MAC协议。这就最大程度地继续了以太网经过长期、大规模实践检验积累下来的宝贵技术经验。(2)核心芯片和光收发模块目前可以提供EPON核心芯片的专业厂商有5-6家(不包括自主设计芯片的系统厂商)，在标准讨论的过程中，这些厂商就己开始芯片的设计和验证，因此在802.3ah标准正式颁布时，他们大多都已推出了第二代和标准完全兼容的芯片，可以迅速支持EPON系统的大规模部署。目前，EPON的核心芯片已发展到第三代SoC(system on chip)阶段，集成了多端口标准以太网的MAC和PHY、SRAM、CPU以及PON专用的SerDes。以这种芯片为核心，只需增加少数的外围器件(如模块和接口电路)就可以构成一个完整的系统，某些厂商提供的ONU参考设计，面积只有手掌一半大小。最近，我国大陆和台湾省的芯片厂商也开始启动了EPON芯片设计项目。EPON光收发模块的产业链已经完整并开始与EPON系统的发展互相推动，二者开始步入良性循环的轨道:ONU模块的价格从最初的200美元以上下降到目前不足50美元，价格水平已经和普通的千兆以太网光模块相当。模块价格的下降反过来又带动了EPON系统的规模部署速度，日本和韩国都已开始了大规模的EPON商业化应用。EPON模块的主流厂商也从日本和美国转移到中国的台湾和大陆。现在能够提供EPON模块的厂商已经有10-20家。 2GPON (1)标准GPON的标准是ITU-T G.984系列标准，规定了GPON的物理层、TC层和OAM相关功能。GPON标准的制订考虑了对传统TDM业务的支持，继续采用125s固定帧结构，以保持8K定时延续。为了支持ATM等多协议，GPON定义了一种全新的封装结构GEM(GPON encapsulation method)，可以把ATM和其它协议的数据混合封装成帧。GPON标准相当复杂，在已有技术基础上，以可接受的成本实现完全符合标准要求的设备比较困难。 (2)核心芯片和光收发模块除GPON设备厂商自主设计的GPON芯片外，目前还没有专业的芯片厂商推出商用GPON核心芯片。GPON设备上使用的模块都是专用的自主或协作开发的模块，还没有专业的模块厂商可以提供样品，更谈不上大规模量产。GPON标准要求模块指标支持三类ODN，但C类ODN受目前光模块技术水平的限制，很难在经济的成本下实现。42 成本的比较1技术角度EPON“进入门槛”很低，轻易吸引大批厂商加入EPON产业联盟。EPON继续了以太网“简单即是美”的优良传统，尽量只做最小的改动来提供增加的功能，这就使得传统的以太网芯片厂商可以很轻易地进行EPON芯片设计，新的设计公司也能利用随处可得的以太网相关IP core(具有知识产权的设计内核)来加入EPON芯片设计的阵营。目前EPON的第三代芯片的价格并不比前两代芯片价格高(甚至还有下降的趋势)，功能却不可同日而语。GPON芯片功能比较复杂，需要全新设计封装格式，没有对这方面比较熟悉的传统厂商，“技术门槛”较高，又会让新兴公司“望而却步”。GPON芯片厂商数量太少，芯片价格也难以下降。在这方面，ATM就是一个前车之鉴。2模块方面 从技术角度来看，由于GPON的光模块要满足很高的突发同步指标(在1.244Gbit/s速率下，GPON标准规定突发同步物理层开销只有12byte)，对模块中的驱动和前后放大器芯片的要求很高;还要满足三类ODN的功率预算，对ONU发射机功率和OLT接收机的灵敏度也有很高要求，只能采用DFB发射机和APD的接收机，而它们的成本几乎是EPON模块中使用的传统FP发射机和PIN接收机的6倍(该数据来自光模块厂商)!所以，GPON光模块的成本显然要高于EPON光模块。3产量规模角度EPON系统厂商在标准制订的过程中就已经开发了早期的系统，开始进行小规模现场试验，一方面随着标准的演化及时跟进，另一方面也为将来的大规模部署积累着相关的工程和服务经验。这样在标准颁布之时就早已做好了各方面的预备，一旦需求爆发，马上就可以开始大规模的部署。日本Yahoo BB之所以能在EPON标准刚正式颁布不久即大规模采用EPON部署FTTH，就是因为EPON的工程技术成熟。这反过来又大大促进了EPON产业的发展，仅其一家的采购规模就足以拉低EPON光模块的价格。EPON模块价格已接近传统模块。而GPON目前的部署规模还很小，模块价格很难快速下降。经过多年的发展，期间包括一场跟ATM的“战争”，以太网已成为数据网络中的事实标准，以太网相关技术无疑具有良好的市场前景，现在和将来的新技术，都要提供对以太网的接口。和GPON相比，EPON的市场前景应该会更好一些。无论从哪方面来看，现在EPON的成本肯定比GPON低，事实也正是如此。根据从日本市场获得的数据，目前Yahoo BB部署的EPON系统，每用户(或每线)设备成本(包括ONU和分摊的OLT成本)已降到了200美元。GPON还未见有大规模商用的市场报道，参考北美155Mbit/s APON系统的设备价格为每用户300美元以上，再参考SDH的622Mbit/s系统对155Mbit/s系统的价格系数(约为2.5)，估计目前的GPON系统价格约为每用户750美元，约是EPON价格的4倍!即便换算成单比特成本，GPON也是EPON的3倍!而且从长远来来看，EPON的成本下降速度也会比GPON更快。所以无论现在还是将来，GPON在成本上将始终难以与EPON竞争。43多业务能力和安全性目前对EPON多业务能力质疑最多的就是它传输传统TDM业务的能力。且不说目前EPON设备厂商采用的各种TDM over Ethernet的专利技术提供了EPON单一网段的TDM业务传输通道，从测试结果来看，其性能完全满足1.5ms时延等指标要求，完全符合传统TDM业务的应用标准。就是在普通的以太网设备上，现在也可以使用各种标准的PWE3(pseudowire emulation edge to edge)设备提供跨网段、端到端的、透明的传统点对点TDM通道。而且，随着传统TDM业务量所占比例的日趋减少，使用分组交换技术，把TDM业务收容到日益扩大的分组网络中来，无疑将是一种更为经济的手段。即使是现在部署的G/EPON系统，也会更看重其对各种以太网数据业务的支持能力。 对于IPTV、VoIP等IP/以太网基础上的多业务，EPON更是可以很好地承载。 对模拟的CATV业务，EPON也可以采用和GPON一样的方式承载:增加一个波长。(其实这属于WDM技术，跟EPON和GPON本身无关)。在安全性方面，EPON也使用标准的基于AES的加密技术，其安全性和GPON无区别。44 QoS和OAM方面1QoS在QoS方面，EPON定义了8个优先级队列，DBA算法也考虑了对不同优先级队列的带宽分配策略和公平性等问题。对于数据包中的IP优先级或以太网优先级可以很轻易地映射到这8个优先级队列中，再通过DBA算法保证其传输的带宽和时延，因此完全可以满足不同业务的QoS要求。例如:对TDM业务，使用EPON的QoS机制，就可以保证其各项指标要求。GPON中OLT检测每个CONT-T的业务负荷，用于猜测/分析ONU的业务流情况和网络的拥塞情况，根据网络状况给每个CONT-T分配资源，但并不涉及VP/VC或Port_ID的QoS。VP/VC或Port_ID提供的QoS保证由两端的ATM/GEM client的相应机制来完成。对于有不同QoS要求的业务，GPON通过使用指针安排ONU用不同的传输方式来实现:调整其授权带宽和授权周期来保证业务的带宽和时延要求。实际上，在如何保证业务的QoS方面，EPON和GPON的实现机理本质上是一样的。2OAM在OAM方面，EPON标准中定义了远端故障指示、远端环回控制和链路*等基本的OAM功能，对于其它高级的OAM功能，则定义了丰富的厂商扩展机制，让厂商在具体的设备实现中自主增强各种OAM功能。而且EPON标准还从便于开通维护的角度，定义了一套OAM能力的自动协商机制(与以太网端口的自动协商机制类似)，可以在无需人工参与的情况下，自动识别并配置0LT和ONU两端的OAM能力。另外，比较有特色的是，EPON定义了一种PON端口的环回测试功能，把PON链路的性能测试功能嵌入到系统之中，可以在无需外部测试仪表的情况下，进行PON链路的性能检测，大大方便了系统的开通和故障定位。GPON中的OAM包括带宽授权分配、DBA、链路监测、保护倒换、密钥交换以及各种告警功能。从标准本身来看，GPON标准中定义的OAM信息比EPON标准定义的丰富，不过从实际的设备来看，二者提供的功能并没有多少差异，目前的EPON设备也能提供这些功能。45 总结 综上所述，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。下一代网络将是基于分组的网络，目前以太网作为分组网络的绝对主流承载平台，已经是一个不争的事实。将来用户侧的网络接口肯定是一个以太网的接口，城域网上的以太网接口肯定也会随处可见，使用以太网技术把两侧的以太网接口连接起来将会是一件很自然的事情。试想，光纤带宽资源无限，是舍易求难，为提高一点传输效率而非要把两侧的以太网数据进行复杂的“背对背”GEM协议转换，再在PON上传输?还是简单地增加波长和速率，平滑地扩展网络容量?以太网从10Mbit/s、100Mbit/s、1000Mbit/s到10Gbit/s的发展历史可以告诉我们正确的选择。第五章 EPON与GPON技术的组网应用研究51 EPON技术在武汉智能小区中的应用在武汉电信紫崧小区工程采用烽火公司自主研发的千兆EPON系列产品一 BP5116/5005。BP5116是基于IEEE802.3ah最新标准的自主研发的最新一代宽窄带合一,铜线光纤接入合一的大型电信级产品,适合于电信运营商快速开展各种业务. 武汉电信紫菘小区FTTH工程是对现有成熟小区的接入网改造工程,开通用户 408户.采用单纤三波方式实现三网融合(一根光纤入户,可同时提供三种业务), 按需提供业务.(1)BP5116OLT采用烽火通信的BP5116 EPON系统,是一款大型的电信级通信设备,单框 可以插16块PON接口卡,每个PON接口卡具有2个PON接口,支持1:32的分路比,因此单框可以提供32个PON接口,最多可以连接1024个ONU.可以在1根光纤上实现TDM,数据,模拟电视3种业务的接入. OLT具有4个GE数据上连接口,TDM提供STM.1和8个2M接