EPON技術(shù)與FTTH的發(fā)展

PON概念是1995年前后提出的，在過去十幾年的發(fā)展過程中，經(jīng)歷了窄帶PON系統(tǒng)、ATM-PON系統(tǒng)、Ethernet-PON系統(tǒng)和GPON系統(tǒng)4種形態(tài)，但其應(yīng)用規(guī)模一直不大。2005年，PON系統(tǒng)的應(yīng)用和發(fā)展進(jìn)入規(guī)模階段，因為其應(yīng)用和發(fā)展與FTTH、FTTP的發(fā)展息息相關(guān)。
1、FTTH在全球的發(fā)展和應(yīng)用

由于IPTV等新型寬帶業(yè)務(wù)的開展，2003年以后，F(xiàn)TTH在全球范圍內(nèi)駛上了快車道。目前日本FTTH家庭用戶已經(jīng)突破900萬戶，而美國在2006年年底也達(dá)到了150萬戶。這一輪的FTTH建設(shè)與以下幾個因素有著直接關(guān)聯(lián)。

一是業(yè)務(wù)的強(qiáng)勁需求。由于電信管制政策在歐美的開放，電信運營商可以進(jìn)入電視節(jié)目的提供領(lǐng)域，而目前歐美的接入網(wǎng)明顯存在線路較長（美國的平均用戶線距離在4 km以上，無法開通高速率DSL）、線路老化等問題，要支持高速率的業(yè)務(wù)必須采用新的光纖接入技術(shù)。

二是光纖接入成本下降。在過去幾年中，光纖成本有很大的降低，光器件和光接入系統(tǒng)的成本也有一定程度的降低，在光纖用戶接入布線技術(shù)等方面有了比較大的突破。

三是政府在管制和產(chǎn)業(yè)政策上的支持。在日本，對于光纖接入，政府在產(chǎn)業(yè)政策上予以支持和鼓勵；在美國，對于運營商新建設(shè)的FTTH系統(tǒng)，F(xiàn)CC在管制政策上予以支持，規(guī)定可以不參與用戶線開放，即不需要為競爭對手開放新建設(shè)的光纖接入系統(tǒng)。

從目前FTTH的應(yīng)用來看，在日本，點到點光纖系統(tǒng)應(yīng)用得較多，也有一些ATM-PON系統(tǒng)，但2005年開始采用EPON系統(tǒng)；而美國和歐洲主流運營商則更多地選用ATM-PON系統(tǒng)，未來有可能選用GPON系統(tǒng)。

2、業(yè)務(wù)對接入網(wǎng)帶寬的需求

目前，國內(nèi)DSL接入提供的速率一般為1 Mbit/s或者2 Mbit/s，對于寬帶上網(wǎng)來說，這個速率足夠了，但是傳輸電視節(jié)目就有明顯的欠缺。常規(guī)數(shù)字電視采用H.264編碼的一路SDTV節(jié)目需要2 Mbit/s左右，再加上數(shù)據(jù)接入業(yè)務(wù)，則接入帶寬至少在4 Mbit/s以上，如果考慮到HDTV業(yè)務(wù)（需要6～8 Mbit/s），假設(shè)將來的家庭需要兩套電視節(jié)目，再加上高速寬帶接入、VoIP、游戲等業(yè)務(wù)，則每個家庭至少需要20 Mbit/s的帶寬（對于VDSL2技術(shù)來說，20 Mbit/s傳輸只能覆蓋1 km左右）。

目前，針對該問題有兩種解決方法：一是改造現(xiàn)有銅纜網(wǎng)，將銅纜長度超過目標(biāo)距離（如1 km）的進(jìn)行改造，運營商稱之為“光進(jìn)銅退”，也就是將光節(jié)點進(jìn)一步接近用戶，如FTTZ、FTTB，但不是FTTH，但依然要保持五類線或者電話線進(jìn)戶，此時一般一個光節(jié)點覆蓋500～1000戶；二是在新建區(qū)域采用EPON或者GPON系統(tǒng)來滿足用戶需求，在競爭區(qū)域，運營商往往會采取這一策略。

3、EPON互通性及應(yīng)用

2004年4月，IEEE 802.3ah標(biāo)準(zhǔn)的通過極大地促進(jìn)了EPON技術(shù)的發(fā)展，這使早期非標(biāo)準(zhǔn)化的EPON廠商開始轉(zhuǎn)向標(biāo)準(zhǔn)化的EPON，并將其命名為GEPON。EFM制定EPON標(biāo)準(zhǔn)的基本原則是，盡量在802.3體系結(jié)構(gòu)內(nèi)進(jìn)行EPON的標(biāo)準(zhǔn)化工作，最小程度地擴(kuò)充以太網(wǎng)MAC協(xié)議。因此雖然增加了可選的OAM功能，并提出了支持IP業(yè)務(wù)所需的各種業(yè)務(wù)配置和管理功能，但是對動態(tài)帶寬分配、終端設(shè)備認(rèn)證、業(yè)務(wù)層功能（如組播、VoIP和TDM業(yè)務(wù)的承載、VLAN等）、QoS保證、網(wǎng)絡(luò)管理等設(shè)備實現(xiàn)必須具備的功能并未進(jìn)行規(guī)定。

為使EPON技術(shù)達(dá)到運營級要求并實現(xiàn)不同廠商設(shè)備的互通，中國電信在2005～2007年連續(xù)開展和組織EPON互通性測試。在EPON基本功能、業(yè)務(wù)承載相關(guān)功能、操作管理和維護(hù)功能等方面均實現(xiàn)了互通，并且以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的吞吐量、轉(zhuǎn)發(fā)延時、過載丟包率和長期丟包率等互通性能指標(biāo)良好。EPON的互通性可分為EPON基本功能的互通、業(yè)務(wù)承載相關(guān)功能的互通、操作管理和維護(hù)功能的互通三大部分。

在互通測試過程中，特別重視芯片級測試，因此連續(xù)進(jìn)行了兩輪芯片級互通性測試。中國電信對參加測試的主流芯片廠商直接提出要求：即首先在FPGA級別上實現(xiàn)了互通，驗證解決方法的可行性；然后相關(guān)芯片廠商（如PMC-Sierra、Teknovus、Immenstar、Conexant等）完成新版本芯片（ASIC）的規(guī)模流片，再進(jìn)行系統(tǒng)級的互通。

從DSL產(chǎn)業(yè)的發(fā)展過程可以看出，終端的互通性是實現(xiàn)FTTH規(guī)模發(fā)展的重要前提，采用不同廠商的設(shè)備實現(xiàn)OLT和ONU功能可有效地降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本，并能促使終端設(shè)備的專業(yè)廠商加入到FTTH產(chǎn)業(yè)中。在EPON系統(tǒng)中，這不僅涉及到光接口、ONU自動發(fā)現(xiàn)與加入等基本功能，還涉及到動態(tài)帶寬分配、下行數(shù)據(jù)加密機(jī)制、TDM業(yè)務(wù)實現(xiàn)等更復(fù)雜的功能。目前EPON終端的互通取得了重大的進(jìn)展，可以實現(xiàn)不同廠商局端設(shè)備OLT和用戶終端ONU的互操作性。

4、EPON與GPON的比較

GPON是近年來FTTx領(lǐng)域的熱點技術(shù)之一。特別是在ITU-T關(guān)于GPON的系列標(biāo)準(zhǔn)G.984.1/2/3/4相繼發(fā)布之后，歐美的很多運營商明確表示采用GPON技術(shù)實現(xiàn)FTTH。GPON最初由FSAN（全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)）組織提出，該組織的大部分成員是電信運營商；后來FSAN將GPON的研究成果提交給ITU-T進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。從技術(shù)角度分析，GPON技術(shù)具有業(yè)務(wù)兼容性好、可靠性高、便于維護(hù)管理等電信級技術(shù)的系統(tǒng)承載能力。

由于GPON采用NRZ編碼，且提高了下行線路速率，因此總的業(yè)務(wù)承載能力高于EPON。在業(yè)務(wù)承載效率方面，如果不考慮EPON系統(tǒng)線路上的8B/10B編碼，GPON系統(tǒng)在以太網(wǎng)業(yè)務(wù)和E1業(yè)務(wù)方面的承載效率優(yōu)勢并不明顯（承載效率略高于EPON系統(tǒng)5%左右）；但如果考慮EPON系統(tǒng)線路上的8B/10B編碼，則GPON系統(tǒng)在以太網(wǎng)業(yè)務(wù)和E1業(yè)務(wù)方面的承載效率高出EPON系統(tǒng)25%左右。GPON最大的問題是：由于考慮全業(yè)務(wù)情況，因此系統(tǒng)比較復(fù)雜；芯片開發(fā)滯后，與EPON相比，價格高20%～30%；與EPON系統(tǒng)相比，成熟度有一年半左右的差距。從長遠(yuǎn)來看，由于歐美主流運營商選定GPON系統(tǒng)而且開發(fā)商熱情較高，GPON有望在兩年后成熟并降低成本，在商用化方面趕上EPON。