GPON——以太網(wǎng)進入家庭的ITU傳輸方式

技術(shù)使命聲明

EPON和GPON的使命聲明

在接入網(wǎng)絡(luò)中討論 GPON 和 EPON 的一個良好的起點就是對它們的發(fā)起機構(gòu)所做的使命聲明做一個簡短的回顧。基于以下看法，IEEE 推動 EFM 研究組將以太網(wǎng)實現(xiàn)為一種接入技術(shù)：

• 支持用戶接入網(wǎng)絡(luò)拓樸
• 點對多點光纖傳輸
• 點對點光纖傳輸
• 點對點銅線傳輸

6; 提供一系列物理層規(guī)范
• 1000BASE-X 擴展溫度范圍光學(xué)元件
• 1000BASE-X ≥ 10km，單條單模光纖 (SM fiber)
• PON 的物理層，≥ 10km，1000Mbps，單模光纖，≥ 1:16
• 單對無負載話音級銅線對物理層
• 距離≥2500ft，速度≥10Mbps 總計
• 支持用戶接入網(wǎng)絡(luò)遠端 OAM
• 遠端故障指示
• 遠端環(huán)回
• 鏈接狀態(tài)監(jiān)測

ITU-T 第 15 研究組定義了問題 2，作為對 G.983 系列的改進，增加了真正電信級解決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
• 更長的距離
• 全部的以太網(wǎng)服務(wù)（QoS，管理）
• 新的 ONT OMCI 要求
• 互通性
• 光纖接入網(wǎng)絡(luò)上的傳統(tǒng)或其他服務(wù)

兩個研究組議程的不同極為明顯。 EFM 只是將以太網(wǎng)實現(xiàn)為接入網(wǎng)絡(luò)，并未考慮運營商的需要。 結(jié)果形成的是一種折衷標(biāo)準，允許各種拓樸結(jié)構(gòu)和介質(zhì)，缺乏高級管理和互通性等關(guān)鍵特性。 看過 2 個研究組意圖的不同之后，我們現(xiàn)在來回顧一下最終的建議。

       “電信級”網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃
 

從農(nóng)村到城市，GPON廣泛應(yīng)用于電信密度和城市化范圍，線路速率和效率及分流比越高的 GPON，其提供的靈活性也越高。 GPON 的光預(yù)算更加適合北美常見的長程環(huán)路。 GPON 的線路速率選擇使其可以對性能和成本進行優(yōu)化。

“電信級”服務(wù)
 

GPON更高的線路速率將支持更多的服務(wù)和/或?qū)崿F(xiàn)更多的盈收。 對 TDM over GEM 的支持為傳統(tǒng)業(yè)務(wù)的傳輸提供了一種安全的選擇。

        “電信級”運營
 

EPON只對線路 OA&M 進行了標(biāo)準化。ONT 的管理和 ONT 提供的服務(wù)大多數(shù)情況下是通過 SNMP 來支持的，因而產(chǎn)生了管理和互通性問題。 另外，由于被管理的對象不是按照服務(wù)提供商的需求定義的，因此 ONT 常常缺乏一些關(guān)鍵的 O&M 特性，如線路測試和其他故障隔離工具。

 EPON 沒有內(nèi)在安全措施： 鏈路層沒有加密。 由于 ONT 可

以欺騙下行的 LAN 地址和通信，安全性進一步大打折扣。 通過在 EPON 傳輸之上的某個層中增加加密是可以繞過這些風(fēng)險的，但這樣做將使網(wǎng)絡(luò)和/或應(yīng)用復(fù)雜化，并且當(dāng)應(yīng)用必須隨端點位置的不同而采取不同的行為方式時，將通過運行以太網(wǎng)定時器作為一種統(tǒng)一的協(xié)議。

GPON 為接入網(wǎng)絡(luò)提供了保護或冗余選項，高端商業(yè)服務(wù)通常都需要這樣的服務(wù)特性。

最重要的是，GPON 擁有全面的支持，包括來自不同廠商的 OLT 和 ONT 之間的互通性。 這大大降低了服務(wù)提供商需要混合和匹配 ONT 與 OLT 的風(fēng)險，并通過使新入行者迅速為現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)提供一種能夠工作的解決方案，從而降低了創(chuàng)新的門檻。

破滅的最低成本神話

由于管制環(huán)境、運營商 M&P 和客戶期望的不同，PON 在北美的應(yīng)用部署有著比亞洲更多的要求。 這是 BPON 設(shè)備具有較高成本的首要原因。 對技術(shù)進行比較，以及將它們應(yīng)用于相似的系統(tǒng)要求時，我們可以看到：

 - GPON 和 EPON 對處理服務(wù)流程和服務(wù)維持質(zhì)量的要求是相似的。 支持 GPON 或 EPON 的不同 MAC/成幀器的芯片將具有相似的復(fù)雜度。 因此基于兩種技術(shù)的解決方案成本將是相似的。

- GPON 和 EPON 之間對光層的要求是不同的，因為 GPON 下行線路速率為 2.5Gbps，而 EPON 線路速率僅為 1.25Gbps。 但 2.5G 鏈路真正是一對連續(xù)的發(fā)射器/接收器對，與已經(jīng)得到大批量生產(chǎn)的 SONET OC-48 (SDH’ STM-16) 相似，因此該技術(shù)不存在額外費用。 上行速率方面，GPON 和 EPON 相當(dāng)，1.2Gbps 線路速率，兩種技術(shù)的成本相同。 EPON 可能稍微有一點額外費用，因為它不支持功率分級，這意味著 EPON 中的突發(fā)模式接收器的工作范圍要比 GPON 中的寬。另外需要考慮的一個方面是光網(wǎng)絡(luò)的定義類別。 按照 ITU-T G.984.2 中表 2 中的系列規(guī)定，EPON 和 GPON 開始時具有相似的光網(wǎng)絡(luò)類別定義：A、B 和 C 類。然而，推動 FASN 和 ITU-T 第 15 研究組的服務(wù)提供商們從早期的 BPON 部署中獲知，最初的 3 種類別無法達到最佳的性價比。 因此，在認識到光預(yù)算為 25 dB 的 B 類不能滿足較長環(huán)路要求、而光預(yù)算為 30 dB 的 C 類經(jīng)濟上又不可行的情況后，F(xiàn)SAN 定義了一種新的類別，目前稱為 B+ 類，其光預(yù)算為 28 dB。 盡管 GPON 和 EPON 收發(fā)器可能成本相同，但 GPON 系統(tǒng)將比 EPON 具有 +3 dB 的光鏈路預(yù)算優(yōu)勢。 這 3 dB 可能使光纖距離延長 10 Km，或在同一 GPON OLT 上支持兩倍數(shù)量的 GPON ONT，大大降低 CO 中的設(shè)備成本。
  - 服務(wù)提供商早就懂得，要想大幅度削減設(shè)備采購成本，就必須實現(xiàn)互通性。 近年來，隨著 DSL 設(shè)備的價格從 500 美元以上降至不足 100 美元（有些情況下可能更低），這一點得到了清晰地展示。 對 GPON 設(shè)備，人們也期待著相似的成本改善。 這就是為什么 FSAN 力推互通性，將其作為開啟新運營商和創(chuàng)新運營商之門以推動成本降低的措施。 在 EPON 中不能抱有同樣期待，因為其中的網(wǎng)絡(luò)大部分都是由同一廠商提供的端到端網(wǎng)絡(luò)。 對此規(guī)則也有著某些期待，但它們是本地互通性努力的結(jié)果，不會對成本降低有所貢獻。

到目前為止，我們已經(jīng)看到，GPON 和 EPON 技術(shù)在復(fù)雜度方面是相似的，因此很可能在相同數(shù)量上達到相同的成本點。 那么，有沒有理由說一種技術(shù)優(yōu)于另一種技術(shù)呢？ 對兩種系統(tǒng)的系統(tǒng)成本進行比較，可以幫助我們做出決定。

我們的比較將假設(shè)存在一個 FTTH 網(wǎng)絡(luò)樣例，擁有 10000 個服務(wù)用戶。 既不推測服務(wù)的類型（互聯(lián)網(wǎng)接入、VoIP、采用 MPEG-2 或 -4 規(guī)范的 IPTV、以及標(biāo)準清晰度電視 (SDTV) 或高清晰度電視 (HDTV)），也不推測每個

家庭的服務(wù)數(shù)量，我們將考慮進入家庭的基于以太網(wǎng)的服務(wù)的平均吞吐率。 由于技術(shù)的成本大體相同，我們還可以假設(shè)設(shè)備的成本大體相同，從而做出以下假定：

設(shè)備成本

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

PON 收益帶寬

由于線路編碼和開銷不同，我們得到每種技術(shù)的以下收益帶寬：

收益帶寬的不同將以不同的方式影響每種技術(shù)允許的分流比，服從不同的 OLT 接口數(shù)量/平均吞吐率，如下表所示：

 

現(xiàn)在我們可以使用這些結(jié)果，根據(jù)平均吞吐率，來計算每種技術(shù)的平均成本/用戶。 
       
                                圖 1： GPON - EPON 成本/用戶

GPON 的重大成本優(yōu)勢不過是所需 OLT 數(shù)量減少的結(jié)果。 這是由于 GPON 的較高收益帶寬允許分流比的最佳化。 如圖 1 所示，在 100 Mbps/用戶時，對該網(wǎng)絡(luò)來說 GPON 具有 2.6:1 的 OLT 數(shù)量優(yōu)勢，也就是說將比 EPON 解決方案便宜 40%。 采用 GPON 時的 OLT 數(shù)量減少將為運營商帶來其他節(jié)省成本的機會，例如占地空間，但最重要的是在功耗和熱耗散方面。

結(jié)論

由于 GPON 能夠比 EPON 更好地滿足運營商的技術(shù)要求這一事實，運營商們已經(jīng)為 GPON 標(biāo)準安排了運營商議程，而沒有為開發(fā) EPON 的以太網(wǎng)第一英里聯(lián)盟 (Ethernet in the First Mile Alliance, EFMA) 提供這樣的議程，這一點毫不奇怪。  我們還看到，GPON 承諾將在實際模型和各種應(yīng)用場景下成為兩種技術(shù)中更為便宜的一種技術(shù)。 在提供基于以太網(wǎng)的服務(wù)時，GPON 比 EPON 擁有最少 20% 的成本優(yōu)勢，在每家庭平均吞吐率未來將會上升的情況下，這一優(yōu)勢將只會進一步增長。 最終的答案很簡單： GPON 在技術(shù)和成本方面均優(yōu)于 EPON，將成為提供基于以太網(wǎng)的服務(wù)的技術(shù)選擇。