EPON与GPON比较分析.docx

1、 EPON和GPON的技术、设备现状1.1 EPON自从2004年IEEE802.3ah定稿后，EPON技术获得了快速发展。目前，EPON技术已经基本成熟：n EPON芯片和设备初步成熟。具备基本的EPON功能，如MPCP、DBA、OAM、VLAN，SCB等；市场上已有多款芯片供选择，也有较多的厂家提供EPON设备；n 设备成本迅速下降。目前EPON设备的市场价格已降至2000元/线左右；n 商用初具规模。在国内外也有了较多应用，从应用情况来看，EPON系统能够满足开展各种宽带业务对系统功能和性能的要求。特别是在日本已经达到了百万线量级的规模商用。当然，EPON技术和设备也还有待进一步完善，阻碍EPON规模应用的重要因素互通性尚未解决，中国电信正在推动EPON芯片、设备的互通；设备管理和运行维护能力、ONU的远程管理能力不足等问题仍需进一步解决。1.2 GPON2004年，在GPON的主体标准G.984.3（描述帧结构、动态带宽分配、QOS等内容）推出后，能提供设备的只有Flexlight、Optical Solutions等少数几家新兴公司，华为、阿尔卡特等大厂商均处于预研阶段。2005年中，G.984.4标准（ONT的管理控制接口）定稿，标志着整个G.984标准体系已经制定完成，更多厂家开始介入GPON领域。主流的大型芯片厂商，如Freescale、Broadlight、Broadcom、Conexant等均已开始开发GPON ASIC。基于对GPON前景的看好和重视，一些设备厂商也开始研发GPON专用芯片，以用于设备研发。由于GPON标准复杂且制定的较晚，技术尚不成熟，只有极少数厂家能提供GPON解决方案，尚无专用核心TC芯片，GPON的光收发模块成本也有待进一步下降。目前市场上的GPON产品比较少，产品也不够成熟，功能有限，还不能满足电信级应用的需要。总体上，目前的GPON标准化基本完成，但技术尚不成熟，尚无完整的ASIC解决方案，市场上现有的GPON设备功能也存在很多不足。业界正在加快GPON芯片和设备的开发进程，预计2006年中后期将有几款GPON商用设备推出。但总体上，GPON的真正成熟预计要到2008年以后。2、 EPON和GPON的技术比较2.1 EPON与GPON特点概览根据标准定义和目前大部分设备的实现情况，EPON和GPON从总体角度比较如下表。表1 EPON与GPON特点一览表2.2 EPON与GPON协议比较下图是EPON和GPON业务协议栈比较。EPON则以Ethernet协议为基础，效率较低，但能直接支持IP协议；而GPON则同时以GEM、ATM协议为基础，提供高效率、多业务封装模式，但协议较复杂。图1 EPON和GPON业务协议栈比较2.3 关键技术特点比较2.3.1 突发模式光收发器技术由于上行传输采用TDMA的方式，EPON和GPON均要求支持突发模式光收发器技术，要求OLT的接收机和ONU的发射器工作在突发模式：n OLT光接收机的快速功率恢复：要求OLT在每个接收时隙的开始处迅速调整0-1判决门限n ONU光发射机的突发发射和关断：为抑制自发散射噪声，要求ONU的激光器能够快速的冷却和回暖n OLT光接收机的突发同步技术：上行接收数据相位的突变要求OLT的接收机工作在突发模式接收状态相比较而言，由于GPON的光模块要满足很高的突发同步指标，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EPON系统可以使用的传统FP发射机和PIN接收机，所以，GPON光模块的成本显然要高于EPON光模块，但据估计在两者同样大规模（100万量级）使用后这个差异可以逐渐忽略。2.3.2 速率、带宽与带宽效率EPON系统标准定义上下行对称1.25G，设备已经完全实现；理论上，EPON系统由于线路采用8B10B编码，并且固有以太网帧的帧间空隙，传输效率相对较低；可实现1：64分支的标准，EPON芯片主流厂商将在2006年中期提供商用芯片。GPON系统标准定义下行2.5G/1.25G可选，上行2.5G/1.25G/622M/155M可选，目前设备大多实现下行1. 25G/2.5G，上行1.25G，理论计算带宽效率更高：下行可达1.2G/2.4G，上行可达960M。2.3.3 ODN网络要求EPON只支持Class A和B的ODN等级，而GPON可支持Class A、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。注：ITU-TG.982中规定的3类ODN网络的功率范围：Class A: 5-20；Class B: 10-25；Class C: 15-302.3.4 安全与加密因为PON的多点广播特性，所有的下行数据都会被广播到PON系统中所有的ONU上。如果有一个匿名用户将它的ONU接收限制功能去掉，那么它就可以监听到所有用户的下行数据，这在PON系统中称为“监听威胁”；PON网络的另一个特点是，网络中ONU不可能监测到其它ONU的上行数据。在PON上解决安全性的措施是ONU通过上行信道传送一些保密信息（如数据加密密钥），OLT使用该密钥对下行信息加密，因为其它ONU无法获知该密钥，接收到下行广播数据后，仍然无法解密获得原始数据。从标准定义来看，IEEE 802.3ah并未强制规定加密要求，但是中国通信行业标准作了规定；而G.984明确要求GPON系统采用AES128的加密。2.3.5 动态带宽分配（DBA）相对于静态带宽分配（SBA），DBA是指实时地（ms级）改变PON中各ONU上行带宽的机制。EPON和GPON规范均未定义下行通道的DBA要求，主要采用SBA，对于上行通道均要求支持DBA功能，以提高上行通道带宽利用率和服务质量保证能力。DBA实现的重点和难点在于DBA算法，一般要求DBA的实现具有业务透明、低时延和低时延抖动、公平带宽分配、健壮性好、实时性强的特点。GPON系统的DBA功能从控制颗粒、精度等方面具有一定的技术优势。2.3.6 业务QoS能力EPON系统支持IEEE802.1p，采用SP、WRR、SP+WRR队列调度算法，支持端口CAR。在应用中，802.1p端口CAR适应IP城域网QoS要求（第2层的QoS技术），满足目前业务需求。GPON系统提供基于T-CONT的四种服务质量的传送业务：fixed bandwidth（固定带宽）、assured bandwidth（保证带宽）、non-assured bandwidth（非保证带宽）、best effort bandwidth（尽力而为带宽）；也支持端口CAR，理论上，可看作1.5层的QoS技术，比EPON更具优势。同时，GPON可以通过T-CONT、Port ID以及802.1p等各种丰富的标识实现对用户和业务的控制和管理。2.3.7 TDM业务支持能力对于EPON系统而言，TDM业务的封装和传输由高层协议支持，目前可选采用以下几种协议：n PWE3（Pseudo Wire Emulation Edge to Edge）：效率较低n TDM over Ethernet：标准不成熟，效率较低n 源模式：完全无标准，会影响EPON系统本身的互通性，效率高GPON系统对TDM业务采用源模式传输，以TDM over GEM的方式承载。由于系统传输采用125s固定长度的帧结构，TDM信号的时延、时延抖动指标较容易控制，承载TDM业务具有天然的优势。2.3.8 运行维护管理（OAM）功能EPON系统支持Remote Failure Indication（远端故障指示）、Remote Loopbak（远端环回）、Link Monitoring（链路监视）；不定义支持和单条链路不相关的管理功能，比如保护倒换和