EPON与GPON技术分析比较

严 华 中国铁通杭州分公司

1 PON技术概述

PON是一种点到多点结构的光接入技术，由无源分光器OLT的光信号分到树形网络的各个ONU。PON技术的产生，打破了传统光接入点到点的解决方法，在解决宽带接入问题上提供了一种经济的、面向未来的、多业务的用户接入技术。而PON作为接入网的最新技术，一直被业界认为是接入网未来发展的方向，其原因一是它提供的宽带可以满足未来各种宽带业务的需要，二是无论在设备成本还是运维管理开销方面，其费用相对较低。

目前，有两个PON标准已正式发布，一个是由IEEE 802.3ah工作组制定的EPON标准，另一个是由ITU/FSAN制定的GPON标准。而EPON和GPON谁将主导FTTX也是当前争论的热点。

1.1 EPON技术简介

EPON是基于以太网方式的无源光网络，上下行速率均为1.25 Gbit/s。EPON 由光纤线路终端（OLT）、光分配网络（ODN）和光网络单元（ONU）组成，由无源网络设备代替了传统的ATM/SONET宽带接入系统中的中继器、放大器和激光器，减少了中心局端所需的激光器数目，并且OLT有许多ONU用户分担。

EPON网络采用一点至多点的拓扑结构，取代点到点结构，极大节省了光纤的用量和管理成本。此外EPON利用以太网技术，采用标准以太帧，无须任何转换就可以承载目前的IP业务。因此EPON能与现有的以太网设备相兼容，十分简单、高效、建设费用低，适合宽带接入网需求。

1.2 GPON技术简介

GPON技术是基于ITU-TG.984x标准的最新一代宽带无光源综合接入标准，采用与EPON相同的一点到多点，无源光纤传输方式的网络拓扑结构，主要由OLT、ODN和ONU三部分组成，由无源光分路器件将OLT的光信号分到各个ONU。

对于其他的PON标准而言，GPON标准提供了前所未有的高宽带、大覆盖范围，用户接口丰富，下行速率高达2.5 Gbit/s，其非对称特性更能适应宽带数据业务市场等优势，因而被大多数运营商视为实现接入网业务宽带化、综合化改造的理想技术。

1.3 两者的关系和区别

PON最早是以GPON为源头的电信公司提出的，而EFMA（以太网联盟）将其中的一段为电信范围的ATM换成以太网，就变成了现在的EPON。因此，现在的GPON标准还涵盖EPON的一部分内容。

两者的相同点就是都采用了PON作为技术基础，在物理层接口上包括光器件、光功率和波长上均基本相似。

两者明显的区别在传输层上，EPON是完全基于以太网为基础发展起来的，包括可变帧长结构等，完全以IP为承载内容。GPON是以ATM为基础发展起来的基于帧传输协议，固定帧长结构，以支持ATM、TDM和数据等多业务能力。

2 EPON与GPON的比较

2.1 技术参数比较

?

2.2 宽带利用率比较

承载以太网，不承载TDM业务时，EPON开销主要由封装开销，物理层开销，上报开销和8 b/10 b编码组成；而GPON开销主要由封装开销，切割开销，物理层开销和上报开销组成。GPON和EPON的效率差异主要由EPON的8 b/10 b编码造成。

承载E1业务时，EPON的开销由封装开销，物理层开销和8b/10b编码开销组成；GPON的开销由封装开销和物理层开销组成。

承载TDM业务时，GPON和EPON的效率差异主要由EPON的8 b/10 b编码和封装TDM业务的开销造成。在EPON系统500 us封装一次E1帧，系统有16个ONU的条件下，GPON比EPON的效率高20%～25%。

2.3 OAM功能比较

EPON是把以太网技术直接运用到接入网，不但将以太网协议作为IP数据的封装格式，而且控制信息和管理信息也与原有的IEEE802.3帧结构完全相同。而GPON是基于通用成帧协议（GFP），可以将数据、控制信息、管理信息融合在一起，它包含了管理信息和控制信息。

EPON把管理层面和控制层面分得非常清楚，管理上单独设定了OAM子层，定义了和上下层的标准接口，把OAM子层的位置定义在MAC子层和LIC子层之间。EPON的基本OAM概念包括自动发现、链路监视、远端故障检测、远端环回、MIB变量的获取，另有大量与业务相关的功能在扩展中实现。

GPON没有单独的管理层面，没有单独的子层，并没有把管理和控制功能分开，而是将数据、控制信息、管理信息融合在一起，所有帧的跨度都是125 us，其中都包含了管理信息和控制信息。GPON的管理非常丰富，除了包含EPON中的OAM功能外，还包括规定了设备管理、保护倒换管理机制、带宽分配、速率适配和速度双工协商、数据的安全性保证和OAM实体的认证管理等功能。

相比之下，EPON实现的管理功能更具体，与控制信息的区分更明确。但从技术上GPON从标准定义开始就考虑了运营商的要求，在OAM上较EPON有一定的优势。从网络维护人力成本上，EPON系统基于以太网络，技术较为成熟，技术门槛较低；而GPON系统由于包含了大量复杂的功能，技术门槛较高。

2.4 系统互通性比较

互通性指不同公司、不同型号、采取不同芯片的设备间的兼容性。互通性测试实际上是EPON和GPON网络测量的重要基础部分，只有系统中的设备能够互通，才能进一步进行各种参数的测量。

从FEC、帧的不同起始位置、注册过程、ONU内的调度、DBA、ONU认证方式、业务QoS保证和OAM等多个方面看，GPON从协议上就对各方面有着严格和明确的规定，基本上互通性问题并不多。相对而言，EPON对系统的物理层和数据链路层制定了相关规范，但对动态宽带分配、终端设备认证、服务质量保证、业务层功能等，指配和管理等方面均未描述，由于EPON协议有着很多未详细定义，在为厂商带来巨大的开发灵活性的同时，也给互通带来了很多困难。从技术角度来说，GPON在互通性上是要优于EPON系统。

2.5 成本比较

从技术角度看，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要求很高，还要满足三类ODN的功率预算，只能采用DFB发射机和APD的接收机，因此GPON技术实现复杂，目前还没有规模的商用系统应用；EPON在亚洲地区，尤其是日本使用较多。在芯片方面，EPON继承了以太网“简单方便”的原则。EPON进入门槛很低，容易吸引大批厂商加入EPON产业联盟。GPON芯片功能比较复杂，需要全新设计封装格式，此外，GPON芯片厂商数量太少，芯片价格也难以下降。

因此，无论从技术复杂度、规模产量以及市场应用规模来看，现在EPON的技术成本肯定比GPON的成本低，从长远看，EPON的成本下降速度将会比GPON更快。

3 市场环境

3.1 国内环境

2008年，在中国电信和原中国网通两个批次的招标和采购中，国内EPON厂商占据了绝大部分份额。最重要的一点是以中国电信为主导起草并完成的EPON的CTC 2.0标准，对芯片级互联互通做了详细的规定，这份标准也已经影响到了日韩两国的EPON设备采购。

从2008年下半年开始，作为传统的电信运营商，中国电信又开始了GPON试点测试，很明显不想放弃语音业务这块领地。因此，一些运营商的未来方向是两条腿走路，一方面IP和数据业务依靠EPON，另一方面其他TDM业务走GPON这条路。

3.2 国际环境

从国际环境上看，越是新兴的市场越愿意和快速地接受EPON，越是原先发达、成熟的市场越容易倾向于GPON。

目前，对于多业务的支持，GPON是没有问题，而EPON为了解决这个问题，提出了全业务IP化的方案，如VOIP、TDM over Ethemet等技术。与此同时，GPON在芯片成熟度和商用化上也了有很大的进步。但是目前数据网络的实际标准是以太网，因此从以太网标准上发展的EPON比GPON相对来说更有竞争力。

4 发展方向

4.1 EPON

2008年，IEEE开始进行2.5 Gb/s和10 Gb/s的EPON讨论，技术标准是802.3 av。在设备方面，已经有中兴、华为推出10 G EPON产品。在芯片方，两大主流EPON芯片厂商Teknovus和PMC都已经推出10 G EPON芯片。

4.2 GPON

2008年，FSAN开始提出10 Gb/s速率的讨论，目前ITU-T还没有标准出台，但技术演进方向是NGN1和NGN2。其中NGN1是兼容现有GPON的标准，速率提高到10 Gb/s，NGN2是40 Gb/s速率，支持WDM，但须改造现有的ODN网络。在设备方面，爱立信和华为推出了10 G GPON的产品，在芯片方面，有BroadLight和PMC。

4.3 两者发展分析

尽管EPON和GPON在速率发展上不相上下，但目前在世界范围内实际用户线数EPON明显大于GPON，其中日本、韩国、中国以及其他东南亚地区的EPON数量更是占绝对多数。GPON则主要集中在欧洲、北美部分及西亚地区。

目前，GPON价格仍然一直高于EPON，而EPON在中国电信的牵头下，实现了各厂商的互联互通，大量设备厂商的进入，使设备成本又降低了一步。

5 结束语

EPON和GPON有着各自的优势。EPON是作为解决用户接入而诞生的标准，在IP业务上的完美支持，适用于互联网运营商或基于IP业务运营的服务商。而GPON是由运营商主导推荐的标准，适合于传统的电信运营商作为全业务综合接入和概念上的三网融合的应用。但不管是哪种技术，对用户来说看到的只是一个个以太网或光纤的接口，而享受的是同样高速的网络。

对各国的运营商而言，无论是由于政府政策、经济背景、客户需求等不同原因选择支持EPON或GPON，两者都将在不同的支持下促进各自的产业链的发展和成熟。而在全世界范围内，EPON与GPON两种技术将彼此共存一段比较长的时间。