多种PON 技术之研究与分析

□常 娟

(山西工程职业技术学院，山西 太原 030009)

现有的光通信网络中，接入网已经成为整个通信网络的“瓶颈”。如何解决这个"瓶颈"问题已经成为专家学者们以及各大设备商和运营商关注的焦点。在这种情况下，无源光网络(PON)技术开始浮出水面，并以其优势给人们解决这一问题带来了很多的便利。

进入2009年，运营商的重组使得国内三大运营商开始进入全业务运营时代，运营商之间宽带的竞争也更加激烈。3G 网络业务的快速发展，使得高速无线宽带给有线宽带带来了前所未有的冲击，也进一步促进了传统固网宽带接入的提速和“光进铜退”战略的实施。

近些年来，互联网和多媒体新兴业务的不断涌现以及宽带用户的持续增长，对运营商承载网特别是最后一公里接入网提出了更高的要求，“光进铜退”已经成为运营商的共识，作为下一代接入技术的PON 已经成为实现FTTx 的主流选择。为实现全业务运营，打造一个有市场竞争力，可运营、可管理、可盈利，具有可持续发展能力的全业务接入网，国内三大运营商对PON 的建设步伐全面提速。以EPON/GPON 为代表的PON 技术是运营商进入全业务运营时代的最佳宽带光接入技术。

1 PON 简介

PON 主要有两种技术:EPON、GPON。本文将对这两种主流技术进行详细的研究与分析。

PON(Passive Optical Network)无源光网络是一种在接入网侧OLT 与ONU 之间全部采用光网络的一种组织架构。无源即“无电源”。原先的网络都是采用铜缆，三层/二层交换机做汇聚的一种网络结构，由此带来的是电的损耗，机房的租赁、建设，中间承载设备的维护、管理等等。

光缆与铜缆各有优点，但是随着光缆价格的降低以及用户对带宽要求的成倍增长，光缆获得了前所未有的广阔市场应用前景。在某些特定的环境里，与铜线相比，光纤有一些独到的优点，其中之一就是光纤传输可以抵抗电磁干扰。出于对安全性的考虑，有些机构团体也会选择光纤。光纤是一种非常安全的传输介质，光纤传输不会有电磁泄漏问题，但是铜线传输时会泄漏。正因为有了光纤技术的普及发展，才有了PON 的推出。PON 技术的出现，又一次将接入网技术带入一个新的高潮。

PON 是APON/BPON、EPON、GPON 等多种技术的统称，各种PON 技术的主要差异在于采用了不同的技术，另外还有几种新的PON 技术，如WDMPON 和Long Reach PONLR－PON)，WDM－PON 目前主要在韩国KT 有部分应用(10 万线规模，不到5万用户)，Long Reach PON 目前还出于预研和理论探索阶段。APON/BPON 基本上属于一种过渡性技术，EPON/GPON 是目前的主流技术。

2 EPON、GPON 之对比

EPON(Ethernet PON)以太无源光网络，GPON(Gigabit－Capable PON)吉比特无源光网络。EPON是IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers，美国电气和电子工程师协会)定义的一种标准;GPON 是ITU(International Telegraph Union，国际电报联盟)和FSAN(Full Service Access Networks，全业务接入网论坛)组织定义的一种标准。GPON 是基于ATM 技术之上发展而来，EPON 是基于以太网、IP 技术之上发展而来。我们先将ATM 与IP 技术进行一个简短的分析:ATM 技术是电信思想的体现，网络可靠、可管理、以路为中心;IP 技术是计算机思想的体现，网络可用、尽力而为(Besteffort)、以端为中心。这两种技术都得到了电信行业、IT 行业的广泛重视。但由于ATM 技术的复杂性，逐渐被IP 技术所取而代之。

2.1 EPON

EPON:共享带宽，不在线的用户不占有资源;所有在线用户共享资源。资源利用率更高。GPON:固定带宽，有QOS 保证，但不在线用户仍占有资源，资源利用率低。GPON:OLT 上行仍要连接到基于IP的数据设备，增加了ATM－IP 的转换过程，效率低。

选择EPON 还是选择GPON，是运营商颇具争议的一个话题，我们还是用事实来说话:EPON 在全球已经得到规模应用，截至2012年1 月，总量超过9000 万线。GPON 仅分布在北美和西欧，占PON比例不到10%。北美、西欧之所以选择GPON，是考虑到其原有的网络基础，是为了兼容现有网络中的ATM 设备，因为北美、西欧宽带起步较早，大都采用ATM 技术。中、日、韩等新兴地区，没有原有网络的负担，均选择EPON。

从产业成熟度来讲，EPON 国际标准完善，国内已有统一行业标准。GPON 国际标准不完善，国内无企业、行业标准，设备成熟度有待考验。EPON 具有规模化优势，GPON 目前面临两个问题:一个是互通性的测试，一个是成本。

2.2 GPON

GPON 不符合全IP 发展方向、产业链不健全、演进路线不确定，主流西欧北美运营商FT、Telefonica、TI 等已停止试点，转而考虑下一代PON 技术。国内主要的固网运营商也不约而同的将EPON 技术作为当前最为主要的FTTX(光纤接入)的主要技术，对GPON 则进行谨慎的试点和测试。

但同时我们也应该看到GPON 本身具有的三大优势:传输距离远、分光比大、带宽高。EPON 为了弥补这方面的不足，推出了10G EPON。从技术演进方向来看，EPON 的下一代技术10G EPON 已经有了标准，并在某些地区有了商用网络，EPON 可以平滑演进到10G EPON，从而为运营商节省投资，降低CAPAX，OPEX，而GPON 的演进方向还不明朗。10G EPON 和EPON 具有一脉相承的标准定义。IEEE 802.3av 在波长规划、控制协议和管理机制等方面都进行了完善的考虑，10G EPON 几乎完全继承了现有的EPON 标准。

现今的传统固网运营商可将GPON 定位于FTTH 技术;在FTTB 领域，基于成本考虑，更倾向于EPON 技术。

2.3 10G－EPON

10G EPON 标准有两种，其一1Gbit/s 上行、10Gbit/s 下行，其二上下行均为10Gbit/s，前者由于上下带宽偏差太大，业务发展模式模糊，而没有得到运营商的重点发展。后者由于光模块价格昂贵，远远超过市场承受，所以10G EPON 离真正的商用还是有一段距离。

2011年电信运营商和广电PON 招标，EPON 依然处于市场领先地位。

从2009年中国电信大规模EPON 招标，到现在中国联通和中国移动2012年集采，EPON 在市场上占有的位置依然十分牢固。EPON 地位坚固，主要是由于集中成熟的产业链和更广泛的应用环境。EPON 产业链优势明显体现在有FTTx 产业联盟为主导的产业集群，2011年，在EPON 市场需求几倍增长的时候，EPON 供货依然十分稳定，EPON 产业实力可见一斑。

在国家启动三网融合业务之际，利用PON 实施的三网融合又创造了很大市场。从技术角度来讲，EPON，GPON 在与EOC 的融合上并无异议，但是广电产业链上的厂商目前都以生产EPON 设备为主，未来GPON 打入广电产业链还需要市场和政策的进一步推动，也就是说，广电产业链的特殊性使EPON占领了先机。

3 下一代PON 技术

本文主要介绍的两种技术EPON、GPON 实际上都可以归类为功率分割型无源光网络(PSPON)，还有一种波分复用型无源光网络(WDM－PON)在这里也简单介绍一下。

目前的PON 技术主要分为两大类:无源光网络(TDM－PON)和基于波分复用无源光网络(WDMPON)，其中，TDM－PON 的带宽为用户共享，实质上限制了每个用户的可用带宽。WDM－PON 技术实际是虚拟的点对点的通信，能充分利用光纤巨大的带宽资源。

WDM－ PON 是将波分复用技术运用在PON中，光分路器通过识别OLT 发出各种波长，将信号分配到各路ONU。WDM－PON 结合了WDM 技术和PON 拓扑结构的优点，日益成为一种高性能的接入方式。目前，WDM－PON 系统面临的最大困难是器件成本过高，多数仍处于实验室的理论研究阶段。虽然WDM－PON 技术还不稳定，但随着相关器件技术的成熟和用户带宽需求的增长，将推动业界和市场对WDM－PON 技术的持续关注。

4 编后话

如今，EPON、GPON 其实不是一对竞争对手，运营商需要根据自己的实际情况进行选择。更何况现在好多设备厂家都已经推出EPON、GPON 共平台设备，从而使组网更灵活。相信在不久的将来，随着10G EPON，10G GPON 的推出，市场的演进，读者对EPON，GPON 会有一种更加深刻的理解。

［1］Kim KS.On the evolution of PON－based FTTH solutions［J］.Proceedings of the 6th Joint Conference on Information Sciences，2002(6) ：1402－1405.

［2］Grobe K，Elbers JP.PON in adolescence：From TDMA to WDM－PON［J］.IEEE Communications Magazine，2008，46(1) ：26－34.

［3］Frigo NJ，Iannone PP，Magill PD，et al.A Wavelength－Division Multiplexed Passive Optical Network with Cost－Shared Components［J］.IEEE Photonics Technology Letters，1994，6(11) ：1365－1367.

［4］Kim H，Hwang J，Yoo M.A cost－efficient WDM－PON architecture supporting dynamic wavelength and time slot allocation［J］.ICACT，2007(3) ：1564－1568.

［5］Payoux F，Chanclou P，Genay N.WDM－PON with colorless ONUs［C］.OFC/NFOEC，2007.

［6］许宗幸，曾庆济.PON 技术浅析［J］.计算机与网络，1998(12).

［7］柏荣刚.无线传感器网络节能协议和算法的研究［D］.合肥：中国科学技术大学，2009.

［8］钱 颖.无线网络资源管理的跨层研究［D］.杭州：浙江大学，2007.