□常 娟

(山西工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030009)

現(xiàn)有的光通信網(wǎng)絡(luò)中，接入網(wǎng)已經(jīng)成為整個通信網(wǎng)絡(luò)的“瓶頸”。如何解決這個"瓶頸"問題已經(jīng)成為專家學(xué)者們以及各大設(shè)備商和運營商關(guān)注的焦點。在這種情況下，無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)技術(shù)開始浮出水面，并以其優(yōu)勢給人們解決這一問題帶來了很多的便利。

進入2009年，運營商的重組使得國內(nèi)三大運營商開始進入全業(yè)務(wù)運營時代，運營商之間寬帶的競爭也更加激烈。3G 網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，使得高速無線寬帶給有線寬帶帶來了前所未有的沖擊，也進一步促進了傳統(tǒng)固網(wǎng)寬帶接入的提速和“光進銅退”戰(zhàn)略的實施。

近些年來，互聯(lián)網(wǎng)和多媒體新興業(yè)務(wù)的不斷涌現(xiàn)以及寬帶用戶的持續(xù)增長，對運營商承載網(wǎng)特別是最后一公里接入網(wǎng)提出了更高的要求，“光進銅退”已經(jīng)成為運營商的共識，作為下一代接入技術(shù)的PON 已經(jīng)成為實現(xiàn)FTTx 的主流選擇。為實現(xiàn)全業(yè)務(wù)運營，打造一個有市場競爭力，可運營、可管理、可盈利，具有可持續(xù)發(fā)展能力的全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)，國內(nèi)三大運營商對PON 的建設(shè)步伐全面提速。以EPON/GPON 為代表的PON 技術(shù)是運營商進入全業(yè)務(wù)運營時代的最佳寬帶光接入技術(shù)。

1 PON 簡介

PON 主要有兩種技術(shù):EPON、GPON。本文將對這兩種主流技術(shù)進行詳細的研究與分析。

PON(Passive Optical Network)無源光網(wǎng)絡(luò)是一種在接入網(wǎng)側(cè)OLT 與ONU 之間全部采用光網(wǎng)絡(luò)的一種組織架構(gòu)。無源即“無電源”。原先的網(wǎng)絡(luò)都是采用銅纜，三層/二層交換機做匯聚的一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由此帶來的是電的損耗，機房的租賃、建設(shè)，中間承載設(shè)備的維護、管理等等。

光纜與銅纜各有優(yōu)點，但是隨著光纜價格的降低以及用戶對帶寬要求的成倍增長，光纜獲得了前所未有的廣闊市場應(yīng)用前景。在某些特定的環(huán)境里，與銅線相比，光纖有一些獨到的優(yōu)點，其中之一就是光纖傳輸可以抵抗電磁干擾。出于對安全性的考慮，有些機構(gòu)團體也會選擇光纖。光纖是一種非常安全的傳輸介質(zhì)，光纖傳輸不會有電磁泄漏問題，但是銅線傳輸時會泄漏。正因為有了光纖技術(shù)的普及發(fā)展，才有了PON 的推出。PON 技術(shù)的出現(xiàn)，又一次將接入網(wǎng)技術(shù)帶入一個新的高潮。

PON 是APON/BPON、EPON、GPON 等多種技術(shù)的統(tǒng)稱，各種PON 技術(shù)的主要差異在于采用了不同的技術(shù)，另外還有幾種新的PON 技術(shù)，如WDMPON 和Long Reach PONLR－PON)，WDM－PON 目前主要在韓國KT 有部分應(yīng)用(10 萬線規(guī)模，不到5萬用戶)，Long Reach PON 目前還出于預(yù)研和理論探索階段。APON/BPON 基本上屬于一種過渡性技術(shù)，EPON/GPON 是目前的主流技術(shù)。

2 EPON、GPON 之對比

EPON(Ethernet PON)以太無源光網(wǎng)絡(luò)，GPON(Gigabit－Capable PON)吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)。EPON是IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers，美國電氣和電子工程師協(xié)會)定義的一種標(biāo)準(zhǔn);GPON 是ITU(International Telegraph Union，國際電報聯(lián)盟)和FSAN(Full Service Access Networks，全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)論壇)組織定義的一種標(biāo)準(zhǔn)。GPON 是基于ATM 技術(shù)之上發(fā)展而來，EPON 是基于以太網(wǎng)、IP 技術(shù)之上發(fā)展而來。我們先將ATM 與IP 技術(shù)進行一個簡短的分析:ATM 技術(shù)是電信思想的體現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)可靠、可管理、以路為中心;IP 技術(shù)是計算機思想的體現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)可用、盡力而為(Besteffort)、以端為中心。這兩種技術(shù)都得到了電信行業(yè)、IT 行業(yè)的廣泛重視。但由于ATM 技術(shù)的復(fù)雜性，逐漸被IP 技術(shù)所取而代之。

2.1 EPON

EPON:共享帶寬，不在線的用戶不占有資源;所有在線用戶共享資源。資源利用率更高。GPON:固定帶寬，有QOS 保證，但不在線用戶仍占有資源，資源利用率低。GPON:OLT 上行仍要連接到基于IP的數(shù)據(jù)設(shè)備，增加了ATM－IP 的轉(zhuǎn)換過程，效率低。

選擇EPON 還是選擇GPON，是運營商頗具爭議的一個話題，我們還是用事實來說話:EPON 在全球已經(jīng)得到規(guī)模應(yīng)用，截至2012年1 月，總量超過9000 萬線。GPON 僅分布在北美和西歐，占PON比例不到10%。北美、西歐之所以選擇GPON，是考慮到其原有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，是為了兼容現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中的ATM 設(shè)備，因為北美、西歐寬帶起步較早，大都采用ATM 技術(shù)。中、日、韓等新興地區(qū)，沒有原有網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān)，均選擇EPON。

從產(chǎn)業(yè)成熟度來講，EPON 國際標(biāo)準(zhǔn)完善，國內(nèi)已有統(tǒng)一行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。GPON 國際標(biāo)準(zhǔn)不完善，國內(nèi)無企業(yè)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備成熟度有待考驗。EPON 具有規(guī)模化優(yōu)勢，GPON 目前面臨兩個問題:一個是互通性的測試，一個是成本。

2.2 GPON

GPON 不符合全IP 發(fā)展方向、產(chǎn)業(yè)鏈不健全、演進路線不確定，主流西歐北美運營商FT、Telefonica、TI 等已停止試點，轉(zhuǎn)而考慮下一代PON 技術(shù)。國內(nèi)主要的固網(wǎng)運營商也不約而同的將EPON 技術(shù)作為當(dāng)前最為主要的FTTX(光纖接入)的主要技術(shù)，對GPON 則進行謹(jǐn)慎的試點和測試。

但同時我們也應(yīng)該看到GPON 本身具有的三大優(yōu)勢:傳輸距離遠、分光比大、帶寬高。EPON 為了彌補這方面的不足，推出了10G EPON。從技術(shù)演進方向來看，EPON 的下一代技術(shù)10G EPON 已經(jīng)有了標(biāo)準(zhǔn)，并在某些地區(qū)有了商用網(wǎng)絡(luò)，EPON 可以平滑演進到10G EPON，從而為運營商節(jié)省投資，降低CAPAX，OPEX，而GPON 的演進方向還不明朗。10G EPON 和EPON 具有一脈相承的標(biāo)準(zhǔn)定義。IEEE 802.3av 在波長規(guī)劃、控制協(xié)議和管理機制等方面都進行了完善的考慮，10G EPON 幾乎完全繼承了現(xiàn)有的EPON 標(biāo)準(zhǔn)。

現(xiàn)今的傳統(tǒng)固網(wǎng)運營商可將GPON 定位于FTTH 技術(shù);在FTTB 領(lǐng)域，基于成本考慮，更傾向于EPON 技術(shù)。

2.3 10G－EPON

10G EPON 標(biāo)準(zhǔn)有兩種，其一1Gbit/s 上行、10Gbit/s 下行，其二上下行均為10Gbit/s，前者由于上下帶寬偏差太大，業(yè)務(wù)發(fā)展模式模糊，而沒有得到運營商的重點發(fā)展。后者由于光模塊價格昂貴，遠遠超過市場承受，所以10G EPON 離真正的商用還是有一段距離。

2011年電信運營商和廣電PON 招標(biāo)，EPON 依然處于市場領(lǐng)先地位。

從2009年中國電信大規(guī)模EPON 招標(biāo)，到現(xiàn)在中國聯(lián)通和中國移動2012年集采，EPON 在市場上占有的位置依然十分牢固。EPON 地位堅固，主要是由于集中成熟的產(chǎn)業(yè)鏈和更廣泛的應(yīng)用環(huán)境。EPON 產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢明顯體現(xiàn)在有FTTx 產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟為主導(dǎo)的產(chǎn)業(yè)集群，2011年，在EPON 市場需求幾倍增長的時候，EPON 供貨依然十分穩(wěn)定，EPON 產(chǎn)業(yè)實力可見一斑。

在國家啟動三網(wǎng)融合業(yè)務(wù)之際，利用PON 實施的三網(wǎng)融合又創(chuàng)造了很大市場。從技術(shù)角度來講，EPON，GPON 在與EOC 的融合上并無異議，但是廣電產(chǎn)業(yè)鏈上的廠商目前都以生產(chǎn)EPON 設(shè)備為主，未來GPON 打入廣電產(chǎn)業(yè)鏈還需要市場和政策的進一步推動，也就是說，廣電產(chǎn)業(yè)鏈的特殊性使EPON占領(lǐng)了先機。

3 下一代PON 技術(shù)

本文主要介紹的兩種技術(shù)EPON、GPON 實際上都可以歸類為功率分割型無源光網(wǎng)絡(luò)(PSPON)，還有一種波分復(fù)用型無源光網(wǎng)絡(luò)(WDM－PON)在這里也簡單介紹一下。

目前的PON 技術(shù)主要分為兩大類:無源光網(wǎng)絡(luò)(TDM－PON)和基于波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)(WDMPON)，其中，TDM－PON 的帶寬為用戶共享，實質(zhì)上限制了每個用戶的可用帶寬。WDM－PON 技術(shù)實際是虛擬的點對點的通信，能充分利用光纖巨大的帶寬資源。

WDM－ PON 是將波分復(fù)用技術(shù)運用在PON中，光分路器通過識別OLT 發(fā)出各種波長，將信號分配到各路ONU。WDM－PON 結(jié)合了WDM 技術(shù)和PON 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點，日益成為一種高性能的接入方式。目前，WDM－PON 系統(tǒng)面臨的最大困難是器件成本過高，多數(shù)仍處于實驗室的理論研究階段。雖然WDM－PON 技術(shù)還不穩(wěn)定，但隨著相關(guān)器件技術(shù)的成熟和用戶帶寬需求的增長，將推動業(yè)界和市場對WDM－PON 技術(shù)的持續(xù)關(guān)注。

4 編后話

如今，EPON、GPON 其實不是一對競爭對手，運營商需要根據(jù)自己的實際情況進行選擇。更何況現(xiàn)在好多設(shè)備廠家都已經(jīng)推出EPON、GPON 共平臺設(shè)備，從而使組網(wǎng)更靈活。相信在不久的將來，隨著10G EPON，10G GPON 的推出，市場的演進，讀者對EPON，GPON 會有一種更加深刻的理解。

［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］許宗幸，曾慶濟.PON 技術(shù)淺析［J］.計算機與網(wǎng)絡(luò)，1998(12).

［7］柏榮剛.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)能協(xié)議和算法的研究［D］.合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2009.

［8］錢 穎.無線網(wǎng)絡(luò)資源管理的跨層研究［D］.杭州：浙江大學(xué)，2007.