GPON——以太网进入家庭的ITU传输方式

技术使命声明

EPON和GPON的使命声明

在接入网络中讨论 GPON 和 EPON 的一个良好的起点就是对它们的发起机构所做的使命声明做一个简短的回顾。基于以下看法，IEEE 推动 EFM 研究组将以太网实现为一种接入技术：

• 支持用户接入网络拓朴
• 点对多点光纤传输
• 点对点光纤传输
• 点对点铜线传输

6; 提供一系列物理层规范
• 1000BASE-X 扩展温度范围光学元件
• 1000BASE-X ≥ 10km，单条单模光纤 (SM fiber)
• PON 的物理层，≥ 10km，1000Mbps，单模光纤，≥ 1:16
• 单对无负载话音级铜线对物理层
• 距离≥2500ft，速度≥10Mbps 总计
• 支持用户接入网络远端 OAM
• 远端故障指示
• 远端环回
• 链接状态监测

ITU-T 第 15 研究组定义了问题 2，作为对 G.983 系列的改进，增加了真正电信级解决方案所需的一切要求：

• 更高的 [高于 1.2 Gbps]比特率
• 更高的 [高于 64] 分流比
• 更长的距离
• 全部的以太网服务（QoS，管理）
• 新的 ONT OMCI 要求
• 互通性
• 光纤接入网络上的传统或其他服务

两个研究组议程的不同极为明显。 EFM 只是将以太网实现为接入网络，并未考虑运营商的需要。 结果形成的是一种折衷标准，允许各种拓朴结构和介质，缺乏高级管理和互通性等关键特性。 看过 2 个研究组意图的不同之后，我们现在来回顾一下最终的建议。

       “电信级”网络规划
 

从农村到城市，GPON广泛应用于电信密度和城市化范围，线路速率和效率及分流比越高的 GPON，其提供的灵活性也越高。 GPON 的光预算更加适合北美常见的长程环路。 GPON 的线路速率选择使其可以对性能和成本进行优化。

“电信级”服务
 

GPON更高的线路速率将支持更多的服务和/或实现更多的盈收。 对 TDM over GEM 的支持为传统业务的传输提供了一种安全的选择。

        “电信级”运营
 

EPON只对线路 OA&M 进行了标准化。ONT 的管理和 ONT 提供的服务大多数情况下是通过 SNMP 来支持的，因而产生了管理和互通性问题。 另外，由于被管理的对象不是按照服务提供商的需求定义的，因此 ONT 常常缺乏一些关键的 O&M 特性，如线路测试和其他故障隔离工具。

 EPON 没有内在安全措施： 链路层没有加密。 由于 ONT 可

以欺骗下行的 LAN 地址和通信，安全性进一步大打折扣。 通过在 EPON 传输之上的某个层中增加加密是可以绕过这些风险的，但这样做将使网络和/或应用复杂化，并且当应用必须随端点位置的不同而采取不同的行为方式时，将通过运行以太网定时器作为一种统一的协议。

GPON 为接入网络提供了保护或冗余选项，高端商业服务通常都需要这样的服务特性。

最重要的是，GPON 拥有全面的支持，包括来自不同厂商的 OLT 和 ONT 之间的互通性。 这大大降低了服务提供商需要混合和匹配 ONT 与 OLT 的风险，并通过使新入行者迅速为现有网络提供一种能够工作的解决方案，从而降低了创新的门槛。

破灭的最低成本神话

由于管制环境、运营商 M&P 和客户期望的不同，PON 在北美的应用部署有着比亚洲更多的要求。 这是 BPON 设备具有较高成本的首要原因。 对技术进行比较，以及将它们应用于相似的系统要求时，我们可以看到：

 - GPON 和 EPON 对处理服务流程和服务维持质量的要求是相似的。 支持 GPON 或 EPON 的不同 MAC/成帧器的芯片将具有相似的复杂度。 因此基于两种技术的解决方案成本将是相似的。

- GPON 和 EPON 之间对光层的要求是不同的，因为 GPON 下行线路速率为 2.5Gbps，而 EPON 线路速率仅为 1.25Gbps。 但 2.5G 链路真正是一对连续的发射器/接收器对，与已经得到大批量生产的 SONET OC-48 (SDH’ STM-16) 相似，因此该技术不存在额外费用。 上行速率方面，GPON 和 EPON 相当，1.2Gbps 线路速率，两种技术的成本相同。 EPON 可能稍微有一点额外费用，因为它不支持功率分级，这意味着 EPON 中的突发模式接收器的工作范围要比 GPON 中的宽。另外需要考虑的一个方面是光网络的定义类别。 按照 ITU-T G.984.2 中表 2 中的系列规定，EPON 和 GPON 开始时具有相似的光网络类别定义：A、B 和 C 类。然而，推动 FASN 和 ITU-T 第 15 研究组的服务提供商们从早期的 BPON 部署中获知，最初的 3 种类别无法达到最佳的性价比。 因此，在认识到光预算为 25 dB 的 B 类不能满足较长环路要求、而光预算为 30 dB 的 C 类经济上又不可行的情况后，FSAN 定义了一种新的类别，目前称为 B+ 类，其光预算为 28 dB。 尽管 GPON 和 EPON 收发器可能成本相同，但 GPON 系统将比 EPON 具有 +3 dB 的光链路预算优势。 这 3 dB 可能使光纤距离延长 10 Km，或在同一 GPON OLT 上支持两倍数量的 GPON ONT，大大降低 CO 中的设备成本。
  - 服务提供商早就懂得，要想大幅度削减设备采购成本，就必须实现互通性。 近年来，随着 DSL 设备的价格从 500 美元以上降至不足 100 美元（有些情况下可能更低），这一点得到了清晰地展示。 对 GPON 设备，人们也期待着相似的成本改善。 这就是为什么 FSAN 力推互通性，将其作为开启新运营商和创新运营商之门以推动成本降低的措施。 在 EPON 中不能抱有同样期待，因为其中的网络大部分都是由同一厂商提供的端到端网络。 对此规则也有着某些期待，但它们是本地互通性努力的结果，不会对成本降低有所贡献。

到目前为止，我们已经看到，GPON 和 EPON 技术在复杂度方面是相似的，因此很可能在相同数量上达到相同的成本点。 那么，有没有理由说一种技术优于另一种技术呢？ 对两种系统的系统成本进行比较，可以帮助我们做出决定。

我们的比较将假设存在一个 FTTH 网络样例，拥有 10000 个服务用户。 既不推测服务的类型（互联网接入、VoIP、采用 MPEG-2 或 -4 规范的 IPTV、以及标准清晰度电视 (SDTV) 或高清晰度电视 (HDTV)），也不推测每个

家庭的服务数量，我们将考虑进入家庭的基于以太网的服务的平均吞吐率。 由于技术的成本大体相同，我们还可以假设设备的成本大体相同，从而做出以下假定：

设备成本

EPON OLT = GPON OLT = 1800 美元/接口
EPON OLT = GPON OLT = 100 美元/用户

PON 收益带宽

由于线路编码和开销不同，我们得到每种技术的以下收益带宽：

收益带宽的不同将以不同的方式影响每种技术允许的分流比，服从不同的 OLT 接口数量/平均吞吐率，如下表所示：

 

现在我们可以使用这些结果，根据平均吞吐率，来计算每种技术的平均成本/用户。 
       
                                图 1： GPON - EPON 成本/用户

GPON 的重大成本优势不过是所需 OLT 数量减少的结果。 这是由于 GPON 的较高收益带宽允许分流比的最佳化。 如图 1 所示，在 100 Mbps/用户时，对该网络来说 GPON 具有 2.6:1 的 OLT 数量优势，也就是说将比 EPON 解决方案便宜 40%。 采用 GPON 时的 OLT 数量减少将为运营商带来其他节省成本的机会，例如占地空间，但最重要的是在功耗和热耗散方面。

结论

由于 GPON 能够比 EPON 更好地满足运营商的技术要求这一事实，运营商们已经为 GPON 标准安排了运营商议程，而没有为开发 EPON 的以太网第一英里联盟 (Ethernet in the First Mile Alliance, EFMA) 提供这样的议程，这一点毫不奇怪。  我们还看到，GPON 承诺将在实际模型和各种应用场景下成为两种技术中更为便宜的一种技术。 在提供基于以太网的服务时，GPON 比 EPON 拥有最少 20% 的成本优势，在每家庭平均吞吐率未来将会上升的情况下，这一优势将只会进一步增长。 最终的答案很简单： GPON 在技术和成本方面均优于 EPON，将成为提供基于以太网的服务的技术选择。