GPON——以太網進入家庭的ITU傳輸方式

技術使命聲明

EPON和GPON的使命聲明

在接入網絡中討論 GPON 和 EPON 的一個良好的起點就是對它們的發(fā)起機構所做的使命聲明做一個簡短的回顧?；谝韵驴捶?，IEEE 推動 EFM 研究組將以太網實現(xiàn)為一種接入技術：

• 支持用戶接入網絡拓樸
• 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
• 支持用戶接入網絡遠端 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
• 全部的以太網服務（QoS，管理）
• 新的 ONT OMCI 要求
• 互通性
• 光纖接入網絡上的傳統(tǒng)或其他服務

兩個研究組議程的不同極為明顯。 EFM 只是將以太網實現(xiàn)為接入網絡，并未考慮運營商的需要。 結果形成的是一種折衷標準，允許各種拓樸結構和介質，缺乏高級管理和互通性等關鍵特性。 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”網絡規(guī)劃
 

從農村到城市，GPON廣泛應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
 

GPON更高的線路速率將支持更多的服務和/或實現(xiàn)更多的盈收。 對 TDM over GEM 的支持為傳統(tǒng)業(yè)務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 進行了標準化。ONT 的管理和 ONT 提供的服務大多數情況下是通過 SNMP 來支持的，因而產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提供商的需求定義的，因此 ONT 常常缺乏一些關鍵的 O&M 特性，如線路測試和其他故障隔離工具。

 EPON 沒有內在安全措施： 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險的，但這樣做將使網絡和/或應用復雜化，并且當應用必須隨端點位置的不同而采取不同的行為方式時，將通過運行以太網定時器作為一種統(tǒng)一的協(xié)議。

GPON 為接入網絡提供了保護或冗余選項，高端商業(yè)服務通常都需要這樣的服務特性。

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。 這大大降低了服務提供商需要混合和匹配 ONT 與 OLT 的風險，并通過使新入行者迅速為現(xiàn)有網絡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 在北美的應用部署有著比亞洲更多的要求。 這是 BPON 設備具有較高成本的首要原因。 對技術進行比較，以及將它們應用于相似的系統(tǒng)要求時，我們可以看到：

 - GPON 和 EPON 對處理服務流程和服務維持質量的要求是相似的。 支持 GPON 或 EPON 的不同 MAC/成幀器的芯片將具有相似的復雜度。 因此基于兩種技術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，與已經得到大批量生產的 SONET OC-48 (SDH’ STM-16) 相似，因此該技術不存在額外費用。 上行速率方面，GPON 和 EPON 相當，1.2Gbps 線路速率，兩種技術的成本相同。 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絡的定義類別。 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絡類別定義：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，在認識到光預算為 25 dB 的 B 類不能滿足較長環(huán)路要求、而光預算為 30 dB 的 C 類經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 上支持兩倍數量的 GPON ONT，大大降低 CO 中的設備成本。
  - 服務提供商早就懂得，要想大幅度削減設備采購成本，就必須實現(xiàn)互通性。 近年來，隨著 DSL 設備的價格從 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，因為其中的網絡大部分都是由同一廠商提供的端到端網絡。 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果，不會對成本降低有所貢獻。

到目前為止，我們已經看到，GPON 和 EPON 技術在復雜度方面是相似的，因此很可能在相同數量上達到相同的成本點。 那么，有沒有理由說一種技術優(yōu)于另一種技術呢？ 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。

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

家庭的服務數量，我們將考慮進入家庭的基于以太網的服務的平均吞吐率。 由于技術的成本大體相同，我們還可以假設設備的成本大體相同，從而做出以下假定：

設備成本

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允許的分流比，服從不同的 OLT 接口數量/平均吞吐率，如下表所示：

 

現(xiàn)在我們可以使用這些結果，根據平均吞吐率，來計算每種技術的平均成本/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 數量減少的結果。 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，對該網絡來說 GPON 具有 2.6:1 的 OLT 數量優(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。

結論

由于 GPON 能夠比 EPON 更好地滿足運營商的技術要求這一事實，運營商們已經為 GPON 標準安排了運營商議程，而沒有為開發(fā) EPON 的以太網第一英里聯(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用場景下成為兩種技術中更為便宜的一種技術。 在提供基于以太網的服務時，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 在技術和成本方面均優(yōu)于 EPON，將成為提供基于以太網的服務的技術選擇。