下一代光接入网关键技术--EPON和GPON
EPON与GPON的区别
一、EPON的技术标准、EPON与GPON比较随着宽带业务的飞速发展，IPTV等新型宽带业务逐渐被大家所重视和期待，这些宽带业务的大规模应用无疑离不开宽带接入网技术的支持。
作为向FTTH过渡的一种宽带光接入技术，PON从它一被提出就得到了市场极大的关注。
1.1 EPON技术的标准化EPON技术首先是由IEEE802.3ah项目组，即EFM（EthernetinFirst Mile，第一英里以太网）提出并进行标准化，EFM的主要目标是为了推动以太网技术在用户接入网络中的应用。
该标准是对IEEE 802.3标准的增补，并尽可能的沿用IEEE 802.3原有的MAC子层、MAC控制子层以及相关的各物理子层。
另外，该标准还包括了网络操作、管理和维护（OAM）机制的内容，以便于网络的运维和故障处理。
EFM定义了两种EPON接口，即1000BASE-PX10和1000BASE-PX20。
1000BASE-PX20-D可以和1000BASE-PX10-U互通，以支持从10km的P2MP网络升级到20km的网络的需求。
EFM同时也给出了EPON支持的点到多点（P2MP）的拓扑结构，它可通过单一splitter拓扑、树型结构拓扑以及混合介质拓扑这三种方式实现。
其中混合介质拓扑方式结合了点到点（P2P）、P2MP的光连接和铜线链接。
EPON在国内的通信行业标准主要由CCSA的TC6（传送网与接入网技术委员会）的接入网工作组负责起草。
EPON的技术要求于2003年3月立项，目前处于征求意见阶段。
EPON的测试方法则是在2005年1月立项，预计在2006年初完成标准化工作。
国内的EPON标准草案主要参考了IEEEStd802.3ah-2004对EPON系统的PMD 子层、RS子层、OAM子层和MPCP协议等内容的要求，并结合了国内的实际应用需求对相关内容进行了修改，同时还增加了对EPON系统的业务能力、业务接口类型、系统功能和网管等方面的规范。
EPON与GPON的综合比较
EPON与GPON的综合比较摘要本文重点对两种主流PON技术(EPON和GPON)在可用带宽、技术特点与成熟度方面进行了比较:同时从目前已经商用的EPON和GPON产品,以及发展前景等方面进行了综合比较和分析。
关键词PON;BPON:GPON引言无源光网络(PON)的概念早已建立,它在光接入网中扮演着重要的角色是由它的节省光纤资源、对网络协议透明的特点决定的。
同时,伴随着20年来以太网(Ethernet)技术的发展,局域网几乎已经完全被他的简便实用,价格低廉的特性所统治,事实证明,他是承载IP数据包的最佳载体。
多年来,业界一统治直认为PON是接入网未来发展的方向,而以太网与PON两者的互相结合,使得以太网无源光网络(EPON)产生了。
因此,它不仅具备了以太网的优点,同时还具备了PON的优势,成为了光接入网领域中的最热门技术之一。
其中,信号处理技术是它的技术上的难点。
在下行方向上是单点发送,多点接收即局端设备/OLT发出信号传递给所有的远端用户/ONU,然后根据需要各用户从中取出发给自己的数据。
然而,在上行方向上是多点发送,单点接收即因为多远端用户/ONU是共享一根干路光纤。
因此,必须采用某种多址接入协议,以避免信号冲突。
目前,有两个颇为引人注目的PON 标准已正式发布,于2001年初正式提出。
首先,在第一英里采用了太网联盟(EFMA);其次,在二层里则采用了以太网取代ATM的EPON技术。
于是,使得EPON产品的商用价值得到了更大程度上的显现,因为有了无源光网络(PON)完美技术的实现了将以太网技术和PON技术互相结合,于是很自然地就成了很适合IP业务的宽带接入技术。
在一般情况下,对于Gbit/s速率的EPON系统又称之GE-PON。
另外,FSAN在EFMA提出EPON概念的同时提出了GPON,FSAN与ITU已对其进行了标准化,在2003年3月终于完成了ITU-TG,984.1以及G.984.2的制定,G.984.3的标准化于2004年2月和6月完成。
02.下一代PON技术介绍
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2006年03月 年 月 2008年03月 年 月 2008年12月 年 月 2009年04月 年 月 2009年09月 年 月
802.3avTF成立 （确定 成立 确定10GEPON标准目标） 标准目标） 标准目标 D1.1 确定主要技术类型 参数 确定主要技术类型/参数 D2.2 修订 D3.2 终稿 标准发布
2010年
2015年
时间
ZTE的NGPON方案
ZTE 10GEPON ONU F822
ZTE 10GEPON ONU F100
10GEPON应用——江苏移动试点
10GEPON应用——法电Tripeplay业务
目录
xPON新技术 10GEPON NGPON
NGPON路标
容 量
?? G
NG-PON2
更高速率，如高速TDM、 DWDM、CDM、 GPON
WDM PON
LR PON
EPON
10GEPON
xPON新技术进展— 10GEPON
标准草案已发布，10GEPON 标准802.3av计划 2009年发布正式标准 802.3av标准和802.3ah标准完全兼容，目前 EPON规模建设的FTTB可平滑演进到10GEPON 802.3av的下行带宽为10Gbps，上行带宽为1G或 10Gbps 利用C 波段和L波段用于WDM以及RF Video的传 输 部分芯片商和设备商已预研10GEPON芯片和产品， 2009-2010年推出相应产品
xPON新技术进展— LR-PON
LR-PON（Long Reach PON）
由欧洲IST的PIAMAN工程(光集成城域网和接入网络)根据欧洲的具体情况 提出的由现有的G-PON向多波长和高速率10Gbit/s的长距离PON 演化的 思路。要求PON的传输距离和覆盖范围可以达到100km甚至更远。这种技 术试图将接入网和城域网集成到单一网络里面，将有源节点逐步采用无源 节点来进行替代，有利于简化网络结构和降低网络维护的费用，节省光纤 成本并方便管理。 其中以BT提出的Super PON的最为有名，Super PON的带宽可达到 10Gbps，传输距离将达100km左右，可以接入多达512~1024个用户，为 了实现远距离的传输，Super PON 采用多级串联的无源光分路器，利用 光放大器来补偿附加损耗，并达到距离远传输和提高分路比 ，是满足各 种宽带需要的一种很好的组网方案。 高的带宽，带宽可达上下行10Gbps甚至更高 提供更远的长距离覆盖，更大的分光比 可以对多种协议和业务进行透传 利用密集波分复用技术来提高光纤的利用效率。上下行波长数各为32个 采用突发性的EDFA来对波长信号进行放大，没有光电转换
下一代接入网的解决方案--WDM-PON详细介绍
下一代接入网的解决方案--WDM-PON详细介绍目前光纤接入网主要采用EPON或GPON，上下行均工作在单一波长，各用户通过时分的方式进行数据传输。
这种在单一波长上为每用户分配时间片的机制，既限制了每用户的可用带宽，又大大浪费了光纤自身的可用带宽。
将WDM技术引入到PON系统中，即WDM-PON，可以将用户接入带宽增加数倍乃至数十倍，满足用户的终极需求，因此WDM-PON也被认为是下一代接入网的解决方案。
技术方案在WDM-PON系统中，多个不同波长同时工作，因此最直接的WDM-PON方案是OLT中有多个不同波长的光源，每个ONU也使用特定波长的光源，各点对点连接都按预先设计的波长进行配置和工作。
如果波长数越多，需要的光源种类也越多，带来严重的仓储问题，这对ONU尤其突出。
由于存在严重的ONU仓储问题，固定光源的解决方案难以应用于商用WDM-PON系统，因此使用无色ONU已基本成为当前WDM-PON相关研究的共识，基于无色ONU的技术方案是WDM-PON系统的主流。
无色ONU的实现技术根据使用的器件不同可分为可调激光器、宽谱光源和无光源三类。
可调激光器是使用波长可调的激光器使ONU可以工作在不同的波长，可调激光器也工作在特定波长，但可通过辅助手段对波长进行调谐，如电调谐、温度调谐和机械调谐，这样在系统中可使用同样的激光器以产生不同的工作波长。
但是可调激光器比传统PON系统中使用的激光器更为复杂，价格也较为高昂，因此在目前的WDM-PON系统中一般不采用。
第二种方案是在ONU中放置一个宽谱光源，发出的光从ONU出来后，再接一个WDM 设备，比如薄膜滤波器或者AWG，对信号进行谱分割，只允许特定的波长部分通过并传输到位于中心局的OLT。
这样各个ONU具有相同的光源，但由于它们接在WDM合波器的不同端口上，从而可为每个通道生成单独的波长信号。
ONU中采用宽谱光源的WDM-PON系统如图1所示。
宽谱光源可采用SLED、ASE-EDFA和ASE-RSOA等。
EPON与GPON的介绍及主要区别比较[论文设计]
![EPON与GPON的介绍及主要区别比较[论文设计]](https://img.taocdn.com/s3/m/2d18823aec630b1c59eef8c75fbfc77da369975a.png)
EPON与GPON的介绍及主要区别比较什么是P ON 宽带接入技术风起云涌,注定成为一块硝烟永远不会散去的战场.目前国内占主流仍然是A DSL 技术,不过越来越多的设备厂商及运营商已经把目光投向了光网络接入技术。
铜价不断攀升,光缆价格不断下降,不断增长的IPTV, 视频游戏业务对带宽的巨大需求推动着F TTH 的发展.由光缆取代铜缆及有线同轴电缆,电话,有线电视,宽带数据三网合一的美好前景变的清晰起来。
图一:PON 拓扑结构PON(Passive Optical Network)无源光网络是实现FTTH 光纤到户的主要技术, 提供点到多点的光纤接入，如图一所示,它由局侧的OLT（光线路终端）、用户侧的O NU（光网络单元）以及ODN（光分配网络）组成。
一般其下行采用TDM 广播方式、上行采用TDMA（时分多址接入）方式，组成点到多点树形拓扑结构. PON 作为光接入技术最大的亮点是“无源”，ODN 中不含有任何有源电子器件及电子电源，全部由光分路器（Splitter）等无源器件组成，管理维护运营成本较低。
PON 发展史PON 技术研究起源于 1995 年, 1998 年 10 月，ITU 通过了FSAN 组织(全业务接入网)所倡导的基于ATM 的 PON 技术标准——G.983。
也被称为 BPON ( Broadband PON). 速率为 155 Mbps,可选择支持 622 Mbps 速率.EFMA（Ethernet in the First Mile Alliance，第一英里以太网联盟）于 2000 年底提出了 Ethernet-PON（EPON）的概念，传输速率达 1Gbps,链路层基于简单的 Ethernet 封装.GPON(Gigabit-Capable PON) 由 FSAN 组织于 2002 年 9 月提出,2003年3月 ITU 通过了 G.984.1 和 G.984.2 协议。
下一代光接入网的核心光电芯片技术
下一代光接入网的核心光电芯片技术陈雷摘要：50G无源光网络（PON）已经成为下一代光接入网的主要技术。
该技术的实现有多种技术途径，采用高阶调制4电平脉冲幅度调制（PAM4）技术和不归零码（NRZ）技术是最重要的2种实现方式。
采用高阶调制PAM4技术，可以降低对光芯片的带宽要求，降低光芯片的成本，但需要额外增加具有数字信号处理功能的电芯片。
采用NRZ技术，则不需要增加其他功能的电芯片，但需要使用高带宽的激光器和探测器光芯片，这种高带宽的光芯片开发难度大，成本高。
关键词：下一代光接入网;50GPON;PAM4;NRZKeywords：next-generationopticalaccessnetwork;50GPON;PAM4;NRZ1下一代高速光接入网的发展近年来，在“三网融合”和“光进铜退”政策的大力推动下，中国光接入网的接入用户数量和产品覆盖率得到了飞速发展。
截至2022年，中国大部分中心城市都已经基本实现光纤到户（FTTH）或者光纤到楼（FTTB）。
据统计，中国已经成为了全球光接入用户数量最多的国家。
由于市场规模效应的驱动，近些年来中国的光接入网产业以及光接入网技术都进入了快速发展的轨道。
光接入网的技术标准是从最早的宽带无源光网络（BPON）开始，2003年国际电信联盟（ITU）制定了吉比特无源光纤网络（GPON）标准。
随后，电气和电子工程师协会（IEEE）于2022制定了以太网无源光网络（EPON）标准。
经过10余年的发展，到2022年光接入网先后发展形成了10GEPON、非对称10GPON第1阶段（XG-PON1）、40GPON第2阶段（NG-PON2），以及对称10GPON（XGS-PON）4种不同类型的标准，速率分为1.25Gbit/s、10Gbit/s、40Gbit/s。
图1是光接入PON的标准演进路线图。
除了这些主流的国际标准以外，根据中国市场的特殊需求，还衍生出了一些自定义的标准，例如：混合型无源光网络（COMBOPON）标准。
EPON和GPON技术比较
EPON和GPON技术比较摘要本文重点对两种主流PON技术(EPON和GPON)在可用带宽、技术成熟度、成本、多业务能力和安全性、QoS和OAM等方面进行了综合比较和分析。
从目前已经商用的EPON 和GPON产品来看，二者功能和性能相当，但EPON成本更低，更具竞争优势。
关键词PON EPON GPON1、引言多年来，业界一直认为PON是接入网未来发展的方向，这一方面是由于它提供的带宽可以满足现在和未来各种宽带业务的需要，因此在解决宽带接入问题上被普遍看好;另一方面，无论在设备成本还是运维管理开销方面，其费用也相对较低。
PON的网络结构非常简单，其技术上的复杂性主要在于信号处理技术。
在下行方向，局端设备/OLT发出的信号是广播式发给所有的远端用户/ONU(单点发送，多点接收)，各用户需要从中取出发给自己的数据。
在上行方向，由于各用户/ONU共享一根干路光纤(多点发送，单点接收)，就必须采用某种多址接入协议，如:TDMA(time division multiple access，时分多址访问)协议，来避免发生信号冲突，实现多用户对共享传输通道的访问。
目前，有两个颇为引人注目的PON标准已正式发布，其中一个是由ITU/FSAN制定的Gigabit PON(GPON)标准，另一个是由IEEE 802.3ah工作组制定的Ethernet PON(EPON)标准。
在PON技术已被毋庸置疑地认为是未来FTTH时代的终极解决方案之后，EPON和GPON 谁将主导FTTH大潮已成为当前新的争论热点。
单独从某一方面的对比结果来判断哪种技术会得到规模应用是不严谨的，因此，本文将从可用带宽、技术成熟度、成本、多业务能力和安全性、QoS和OAM等方面对二者进行综合的比较。
2、xPON概述1987年英国电信公司的研究人员最早提出了PON的概念。
1995年，FSAN联盟成立，目的是要共同定义一个通用的PON标准。
1998年，ITU-T以155Mbit/s ATM技术为基础，发布了G.983系列APON(ATM PON)标准。
epon和gpon标准
epon和gpon标准
EPON和GPON是两种不同的PON（无源光网络）标准。
EPON是基于IEEE 802.3ah工作组制定的Ethernet PON（EPON）标准。
EPON 是一种点到多点的光纤接入技术，它采用以太网协议在光线下进行传输，无需任何中间设备即可实现网络连接。
EPON技术具有高带宽、低成本、易扩展等优点，因此在光纤接入领域得到了广泛应用。
GPON则是基于ITU-TG.984.x标准的最新一代宽带无源光综合接入标准。
GPON是一种更加先进的PON技术，具有更高的带宽、更高的效率、更大的覆盖范围和更丰富的用户接口。
GPON支持多种速率等级，可以支持上下行不对称速率，并且在光器件的选择上余度更大，从而可降低成本。
此外，GPON还支持高达128的分路比和长达20km的传输距离。
总的来说，EPON和GPON都是光纤接入领域的重要标准，具有各自的特点和优势。
在实际应用中，运营商会根据不同的需求和场景选择合适的PON技术。
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下一代光接入网关键技术--EPON和GPON 在实现下一代光纤宽带接入时,无源光网络(PON,PassiveOpticalNetwork)又因其在
局端与用户端无有源器件,运行维护经济简单,并且可靠性高,节约线路资源而成为首选.
目前,PON领域中最重要的三种接入技术分别为基于ATM的APON(ATMPON),基于Ethernet的EPON(EthernetPON)和GPON(GigabitPON).其中APON因为ATM的发展
不顺,逐渐退出舞台.下面将在几个关键方面对EPON和GPON做详细分析.
1.标准化制定
EPON的标准号为IEEE802.3ah,由IEEEEFM(EthernetintheFirstMile)研究小组制定完成,并于2004年6月IEEE标准协会上正式通过.其基本原则为在APON类似的结构上和802.3协议的基础上,通过较小的修改实现在用户接入网中传输以太帧即以Ethernet技术代替ATM技术作为链路层协议.工作重点在EPON的MAC协议上,最小程度地扩充以太网MAC协议.在我国,信息产业部也于2006年6月正式发布了根据我国通信网络的实际情况补充规定的《接入网技术要求----基于以太网方式的无源光网络(EPON)》,编号YD/T1475—2006.
GPON是由ITU-T推出APON之后制定的又一PON标准.因为其制定时充分考虑了运营商的意见,所以在提高速率的同时也注重了支持多业务和QoS保证等方面.该标准于2003年正式通过并颁布,为G.984系列标准,其中包括:
G.984.1----GPON总体特性;
G.984.2----ODN物理媒质相关(PMD)子层的;
G.984.3----(2004)规范传输汇聚(TC)层;
G.984.4----(2004)运行管理通信接口.
2006年12月我国信息产业部也出了关于GPON的征求意见稿《接入网技术要求----吉比特的无源光网络(GPON)》.
2.技术和产品比较
首先先对比一下EPON和GPON的主要参数:
由上面主要参数以及EPON和GPON的其他特点,进行具体分析.
3.上下行速率
在上下行速率方面,GPON有EPON不可比拟的优势.EPON只支持上下行对称的1.25Gb/s
速率,而GPON在把上下行速升到2.5Gb/s的同时,还支持多种不对称的上下行速率选择.同时,在线路编码方面EPON采用8B/10B方式(大约20%的带宽损失),GPON采用几乎没有带宽损耗的不归零编码方式(NRZ,NoReturntoZero),充分利用了带宽,有效提高了宽带利用率,更符合运营商对高速宽带业务的布置.
4.核心芯片
EFM小组在提出EPON时,就是希望其在PON基础上成功继承以太网技术简单宽松的特点.所以从技术层面上说,吸引更多厂商参与EPON的研究与开发.目前,EPON全球芯片市场已经比较成熟,众多EPON芯片领先厂商都已经纷纷推出各有特色的第三代端到端SoC(SystemonaChip)芯片,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.国内,格林威尔也拥有了EPON芯片级自主知识产权.不久前,也就在2006年12月,EPON厂商PMC-Sierra公司推出业界第一款可支持中国电信集团针对中国电信市场所定义的算法与功能的EPON光网络单元(ONU)和光通路终端(OLT)芯片器件.这两款系统级芯片(SoC)是第一个针对中国电信集团新的数据加密与解密算法、服务程序质量以及分类协议标准的设计.
GPON因为标准较为复杂,要求较高,所以芯片厂商对其的研发要远远晚于EPON.不过2006年GPON发展有大的突破.先是一月份BroadLight向全球客户供应首款GPONONTSoC芯片样片,接着Vitesse半导体公司推出GPONPRO系列PMD(PhysicalMediaDependent,物理介质相关子层)芯片,包括业界第一款GPONOLT突发模式接收芯片.同时,Alcatel已与Freescale合作,预备推出商用GPON芯片,此外Conexant也宣布了GPON芯片计划,而EPON主要芯片商Passave也宣布加入GPON芯片阵营,其中Frescale、Conexant等都是大型芯片商.
5.ODN光模块
EPON只支持ODN(OpticalDistributionNetwork)中的ClassA和B两种等级,GPON则可以支持ODN中的三种等级,因此其可以达到1:128的分路比和20km的传输距离.但是也是因为GPON对三类ODN的支持,在光模块方面,GPON就必须采用APD光接收器件,和DFB光发射器件,对比起EPON可以采用PIN—TIA,其的价格就得是EPON的3倍之多.
但是,从另一方面:组网成本看,由于GPON的速率、分路比和传输效率均比EPON高约一倍,因而所需的局端设备OLT(OpticalLineTermination)可以减少至少一半,可以支持的用户数也多一倍,因而在整体组网成本上不见得比EPON高很多,甚至在有些场合下更便宜.因此,采用哪个技术更适合运营商的大规模铺设还待进一步的实践考证.
6.多业务TDM
在设计EPON的时候,就是希望其能承载更多基于Ethernet的业务,所以对于像IPTV,VOIP(VoiceOverIP)等这些未来很看好的基于IP/以太网的多业务可以很容易的承载.但是,也是因为更多考虑了承载以太网的业务,所以稍微忽略了对其他业务的支持(如TDM等).不过各EPON设备厂商也及时采用各种TDMoverEthernet技术以满足提供TDM业务,但是可能也会因为各厂商采用的技术不同而产生互通方面的问题.不过,如果8-10年后向全IP网络过渡,那么EPON则没有这方面的担忧,反而优势凸现.
GPON在这方面则能充分满足要求,表现优秀.因为FSAN(FullServiceAccessNetwork)在制定标准时,就充分考虑了运营商的要求,以支持多业务为出发点,采用基于125us同步帧的,对TDM类业务支持有天然优势.同时,GPON数据链路层除了采用ATM封装格式,还引入新的GEM封装格式,以支持多种协议.因此,GPON不但能简单支持现有的TDM,Ethernet业务,同时
满足未来运营商开展全新业务的要求.
7.GPON关键技术GEM
FSAN制定GPON时,充分采纳了众多运营商的意见和建议,因此要求GPON能支持高层多业务(如ATM,TDM,IP/Ethernet业务),同时可以支持多路复用,动态带宽分配等.从而打算设计一种新的TC层满足以上要求,最开始引入了3种不同TC定义:GIANTTC,EMPCP,PMF-TC.最终,选择了PMF-TC作为基线建议,因为PMF-TC引入GEM对高层IP数据进行封装的同时,还引入OAM(Operate,Administrate,Maintenance)及动态带宽分配(DBA,DynamicBandwidthAllocation),是三种建议中最完备的选择.同时又考虑到一个OLT将对应的是多个ONU(1:64/1:128等),需要支持多路复用,所以在TC层没有直接选用GFP,制定了GPON特有的封装格式GEM(GPONEncapsulationMethod).为了更直观了解GPONTC层,可以参考以下GTC层的协议分层模型:
如图,TC适配子层中引入新的封装格式GEM,OMCI消息可以封装在ATM信元或GEM帧中进行传输.GTC成帧子层再完成对ATM信元和GEM帧的封装,并在其中增加PLOAM信息.PLOAM是用于物理层的操作,管理和维护.G.984.3中定义了19种下行PLOAM信息和9种上行PLOAM信息,用于实现ONU/T(OpticalNetwork Unit/Optical Network Termination)的注册,ID分配,测距,端口识别符的分配,虚拟通道标识(VCI,Visual Path Identifier)/虚拟路径标示(VPI,VisualChannelIdentifier),数据加密,状态检测,误码率监视等功能.
可见,GPON可以透明地高效地将各种数据信号封装进现有SDH网络,可以适应任何用户信号格式和任何传输网络制式,灵活简单而高效的支持了运营商对多业务的要求.此外,GPON 厂商又针对未来ATM业务需求较少,主要是Ethernet数据业务,只需要实现对数据帧的支持,推出采用简化GPON(GPON-Lite)的GPON设备.
8.总结
由以上分析可知,GPON标准不仅考虑了对TDM等业务上的支持,对OAM方面也有具体规定;而EPON只是考虑承载以太数据帧,OAM功能也没有具体规定,全球各厂商实现的OAM 功能可能并不一致(不过,中国颁布的《接入网技术要求----基于以太网方式的无源光网络
(EPON)》完善了这方面内容).相比之下,GPON标准较EPON标准更完善更全面些,同时带来的就是设备实现方面也较复杂.。