我們知道，GPON類與EPON類的PON技術(shù)系列是由不同標(biāo)準(zhǔn)化組織所推出的，它們?cè)诘诙訑?shù)據(jù)鏈路層所采用的技術(shù)體制是不相同的。EPON類PON系列在二層采用的是基于以太網(wǎng)（Ethernet）技術(shù)的技術(shù)體制；而GPON類在二層采用的是全新定義的一種封裝結(jié)構(gòu)GEM（GPON Encapsulation Mode，GPON封裝模式），對(duì)Ethernet、TDM、ATM等多種業(yè)務(wù)進(jìn)行封裝映射。

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一、GPON類

所謂GPON類是指由全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)（FSAN）聯(lián)盟推出，并與ITU-T一起標(biāo)準(zhǔn)化的系列PON技術(shù)，其首先推出的是APON、BPON，而后是GPON、10G-PON及NG-PON等。

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1、APON與BPON

最早期的窄帶無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)是基于TDM的，性能價(jià)格比不好，已經(jīng)自然消亡。1997年，經(jīng)過(guò)FSAN聯(lián)盟的努力，一個(gè) ATM 化的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（APON，ATM-PON）可以利用ATM的集中和統(tǒng)計(jì)復(fù)用，再結(jié)合無(wú)源分路器對(duì)光纖和光線路終端的共享作用，使性能價(jià)格比有重要改進(jìn)。關(guān)于APON在2001年后又被ITU-T命名為寬帶PON（BPON：Broadband-PON），即G.983.x系列建議，使得PON并非僅僅能提供ATM業(yè)務(wù)。

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然而，實(shí)際上，APON/BPON的業(yè)務(wù)適配提供很復(fù)雜，業(yè)務(wù)提供能力有限，數(shù)據(jù)傳送速率和效率不高，成本較高，其市場(chǎng)前景隨著ATM技術(shù)的衰落而黯淡。最后，從長(zhǎng)遠(yuǎn)的業(yè)務(wù)發(fā)展趨勢(shì)看，APON的可用帶寬仍然不夠。以FTTC為例，盡管典型主干下行速率可達(dá)622Mb/s，但由于分路后，實(shí)際可分到每個(gè)用戶的帶寬將大大減小。按32路計(jì)算，每一個(gè)分支的可用帶寬僅剩19.5Mb/s, 再按10個(gè)用戶共享，則每個(gè)用戶僅能分得約2Mb/s的帶寬而已。顯然，這樣的性能價(jià)格比是無(wú)法滿足網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展需要的。因此，APON/BPON目前幾乎不再使用。我國(guó)曾在2000年發(fā)布了YD/T 1090《接入網(wǎng)技術(shù)要求--基于ATM的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（A-PON）》，但在2011也被宣布廢止了。

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2、GPON

吉比特PON（GPON，Gigabit-Capable Passive Optical Networks）或稱千兆PON技術(shù)是在各種PON技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出來(lái)的。2001年FSAN聯(lián)盟開始研究吉比特高速PON網(wǎng)絡(luò)并對(duì)其全業(yè)務(wù)接入、網(wǎng)絡(luò)管理等各方面也進(jìn)行了研究，在此基礎(chǔ)上提交第一個(gè)GPON技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方案供ITU-T討論。并于2003年1月ITU-T通過(guò)兩個(gè)有關(guān)GPON的新的標(biāo)準(zhǔn)G.984.1和G.984.2。

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按照這一最新標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，GPON可以提供1.244和2.488Gb/s的下行速率，具有高速高效傳輸?shù)奶攸c(diǎn)。而且，GPON采用了兩種封裝方式，除了傳統(tǒng)的ATM外，還在傳輸匯聚層采用了一個(gè)全新的基于SDH的標(biāo)準(zhǔn)通用成幀規(guī)程GFP（Generic Framing Procedure），這是一種可以透明地高效地將各種數(shù)據(jù)信號(hào)封裝進(jìn)現(xiàn)有SDH網(wǎng)絡(luò)的通用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)適配映射技術(shù)，可以適應(yīng)任何用戶信號(hào)格式和任何傳輸網(wǎng)絡(luò)制式，即可以按固有格式傳送語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和視頻信號(hào)，無(wú)需附加ATM或IP封裝層，全面體現(xiàn)了業(yè)務(wù)提供商對(duì)業(yè)務(wù)提供的靈活要求，這種封裝結(jié)構(gòu)也稱之為GPON封裝模式GEM（GPON Encapsulation Mode）。而APON/BPON和EPON/10G-EPON對(duì)每種特定業(yè)務(wù)都需要提供特定的適配方法。由于采用GFP映射，GPON的傳輸匯聚層本質(zhì)上是同步的，使GPON可以支持端到端的定時(shí)和其它準(zhǔn)同步業(yè)務(wù)，特別是可以直接高質(zhì)量地靈活地支持TDM業(yè)務(wù)。

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從技術(shù)角度，GPON是BPON的繼承和發(fā)展。GPON繼承了BPON的很多基本特點(diǎn)，例如兩者都使用同樣的OLT核心技術(shù)，使用同樣的物理光纖設(shè)施和光功率預(yù)算等。另一方面，GPON采用了一些最新的技術(shù)成果，除了最重要的GFP封裝外，還包括前向糾錯(cuò)等新技術(shù)。從提供的業(yè)務(wù)看，GPON不僅可以提供10/100Mb/s、1Gb/s的業(yè)務(wù)，而且可以提供VLAN業(yè)務(wù)和語(yǔ)音業(yè)務(wù)，事實(shí)上可以適應(yīng)任何現(xiàn)有業(yè)務(wù)和未來(lái)新業(yè)務(wù)的適配要求。總的看，GPON具有下表1-2所示的特點(diǎn)。

表 1-2：GPON技術(shù)具有的特點(diǎn)

溫馨提示：GPON與GEPON雖然都可以提供Gb/s或以上的傳輸速率，但兩者是不同的標(biāo)準(zhǔn)制式。因此，也有把GPON稱為GFP-PON，以防與GE-PON的混淆。

3、下一代GPON：NG-PON

為了進(jìn)一步提高PON系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率，在2008年，FSAN與ITU-T啟動(dòng)了下一代GPON標(biāo)準(zhǔn)NG-PON（Next Generation PON）的研究。NG-PON分為多個(gè)階段，第一階段為速率達(dá)10Gb/s的PON，稱為NG-PON1；第二階段為速率達(dá)40Gb/s的PON，稱為NG-PON2；后一階段為速率更高（如100G/s）的XGS-PON+和NG-PON2+的研究。

2010年，非對(duì)稱的10G-PON標(biāo)準(zhǔn)誕生，也就是ITU-T發(fā)布的 G.987.x系列建議書，被命名為XG-PON。其下行速率為10 Gb/s，上行速率為2.5 Gb/s；2017年，對(duì)稱的10G-PON標(biāo)準(zhǔn)誕生，也就是ITU-T發(fā)布的 G.9807.x系列建議書，被命名為XGS-PON（S即Symmetric，代表“對(duì)稱）。其上下行速率均為10 Gb/s。2015年，40G-PON標(biāo)準(zhǔn)誕生，也就是ITU-T發(fā)布的 G.989.x系列建議書，被直接稱為NG-PON2。實(shí)現(xiàn)了40G下行和40G/10G上行，并實(shí)現(xiàn)了20km傳輸距離和1:64分光。

欲詳細(xì)了解NG-PON相關(guān)建議書內(nèi)容的請(qǐng)進(jìn)入：G.987.x系列（XG-PON）；G.9807.x系列（XGS-PON）；G.989.x系列（NG-PON2）

10G-PON是在GPON的基礎(chǔ)上演進(jìn)過(guò)來(lái)的，因此，10G-PON的應(yīng)用相對(duì)容易。對(duì)于OLT只需通過(guò)升級(jí)主控板卡、寬帶接口板等可以實(shí)現(xiàn)對(duì)10G PON板卡的支持。對(duì)于ONU可繼續(xù)使用原ONU或更換為支持10G的ONU即可。對(duì)于NG-PON2，其采用的是TWDM PON（Time and Wavelength Division Multiplexed PON）技術(shù)方案，TWDM PON采用4/8波長(zhǎng)疊加方式，單波長(zhǎng)10G TDM，也即該方案采用4個(gè)XG-PON以WDM方式混合實(shí)現(xiàn)40Gbit/s速率需求，其上行數(shù)據(jù)流傳輸結(jié)構(gòu)如下圖1-3所示。因此，對(duì)于NG-PON2的部署相對(duì)于10G-PON要來(lái)的不易，需要重新生產(chǎn)和安裝OLT和ONU，以適應(yīng)路由波長(zhǎng)的需要，對(duì)ODN也有所影響。

圖 1-3：NG-PON2上行數(shù)據(jù)流傳輸結(jié)構(gòu)

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二、EPON類

2000年IEEE成立的以太網(wǎng)最后一公里研究組（EFM）推出與Ethernet傳輸協(xié)議相配合的PON網(wǎng)絡(luò)，即EPON（Ethernet-PON）系統(tǒng)，在2003年被IEEE批準(zhǔn)為IEEE 802.3ah協(xié)議，其對(duì)稱速率可達(dá)到1.25Gb/s（GEPON）。EPON在與APON和BPON類似的結(jié)構(gòu)和ITU-T G.983的基礎(chǔ)上，設(shè)法保留其精華部分-物理層PON，而以以太網(wǎng)代替ATM作為鏈路層協(xié)議，構(gòu)成一個(gè)可以提供更大帶寬、更低成本和更寬業(yè)務(wù)能力的新的結(jié)合體。在IEEE 802.3ah的旗幟下已經(jīng)形成了千兆以太網(wǎng)PON（EPON）標(biāo)準(zhǔn)。后來(lái)，在2006年又有了10Gbit/s速率的EPON（10G-EPON），也就是IEEE 802.3av標(biāo)準(zhǔn)；在2020年又推出了100G-EPON的標(biāo)準(zhǔn)，也就是IEEE 802.3ca標(biāo)準(zhǔn)。

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EPON/10G-EPON與傳統(tǒng)點(diǎn)到點(diǎn)以太網(wǎng)主要不同之處在于工作于點(diǎn)到多點(diǎn)通信方式。其下行方向工作于TDM方式，數(shù)據(jù)流以變長(zhǎng)以太幀方式廣播到ONU，每個(gè)ONU根據(jù)以太幀的MAC地址，決定取舍。上行方向工作于TDMA方式，來(lái)自不同時(shí)隙的ONU數(shù)據(jù)流匯聚到公共光纖設(shè)施和OLT。從EPON/10G-EPON的結(jié)構(gòu)上看，其關(guān)鍵優(yōu)點(diǎn)是極大地簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)的多層重迭網(wǎng)結(jié)構(gòu)，主要特點(diǎn)詳見下表2。

表 2：EPON/10GEPON的主要優(yōu)點(diǎn)

三、小結(jié)

由于GPON、GEPON的主要成本（約70%）都是光接口，因而其硬件成本理應(yīng)相差不多，傳輸效率是關(guān)鍵。GPON無(wú)論在擾碼效率、傳輸匯聚層效率、承載協(xié)議效率和業(yè)務(wù)適配效率方面都是最高的，因此其總效率最高，等效系統(tǒng)成本最低。例如假設(shè)TDM業(yè)務(wù)占10%，而數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)占90%，則GPON的總效率為94%，而APON和EPON分別為72%和49%。總的看，GPON應(yīng)該具有更廣闊的長(zhǎng)遠(yuǎn)應(yīng)用前景。

GPON和EPON/GEPON面臨的共同挑戰(zhàn)詳見下表3。總的看，光纖接入網(wǎng)代表了寬帶接入網(wǎng)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展方向，各種寬帶光纖接入網(wǎng)都有其最佳使用場(chǎng)合和時(shí)機(jī)，寬帶點(diǎn)到點(diǎn)有源以太網(wǎng)光纖系統(tǒng)適合在低密度用戶分散地區(qū)應(yīng)用，寬帶點(diǎn)到多點(diǎn)無(wú)源光纖系統(tǒng)最適合新建或改建的密集用戶區(qū)應(yīng)用。

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