引言

自從2004年IEEE 802.3ah-2004 EPON" title="EPON">EPON標準和ITU-T G.984 GPON" title="GPON">GPON系列標準發布以來，EPON在日本、中國等亞洲國家和地區已經得到了廣泛的部署，GPON在北美和中東從去年開始也得到了商用并在今年開始有較大的增速。IEEE 802.3av-2009 10GEPON標準也將在今年9月發布，以滿足日益增長的帶寬需求，FSAN組織也正在積極的研究NGPON技術，但尚未有實質性的提案，目前NGA1階段研究的標準有望向兼容GPON的10GPON演進。WDM-PON技術目前僅在韓國有少量的應用，IEEE有關WDM-PON標準的動議也已經無限期擱置，短期內WDM-PON因為高功率無色光源、AWG的溫度漂移等技術問題和極高的價格不可能成為主流技術。本文主要圍繞EPON/10GEPON/GPON/10GPON展開討論。

1. EPON/GPON標準之爭

1.1. EPON/GPON市場發展情況和產品鏈的競爭

EPON自2004以來在日本發展迅速，2006年中國電信開始發力，組織眾多廠家進行了芯片以及系統互通測試。隨后中國電信和原中國網通（現中國聯通）開始規模部署EPON，目前中國已經成為全球最大的EPON市場和PON市場。在亞太地區，EPON市場占有率達90%，是產業鏈最成熟的PON技術。GPON前幾年發展相對較慢，一直是雷聲大雨點小，實際部署量較小，但從今年開始GPON發展開始增速，主要部署在北美和中東等地區，歐洲和拉丁美洲部署較少，中國三大運營商都已經開始進行GPON的試點。

以前的EPON/GPON的爭論多大停留在一些表面的比較，沒有實際的支撐數據，特別是GPON陣營缺少實際部署的數據佐證。從2008年后的數據看，歐美和中東運營商將會以GPON為主。日本方面因為EPON已經非常普及，應該仍然會以EPON為主。中國電信和中國聯通則采用務實的態度，在當前仍然以產業鏈更加成熟且價格更低的EPON為主來進行規模建設，同時積極試點GPON技術，并推動多技術融合平臺來降低技術選擇的風險。中國移動因為局房光纜資源的限制，目前試點建設以GPON為主。在國內的廣電市場目前均采用價格更低的EPON技術進行建設。

1.2. EPON/GPON的技術競爭

在日本EPON大部分為FTTH應用，一部分為FTTB應用。國內EPON則主要以FTTB/C/N應用為主，FTTH因為成本原因只有少部分應用。在北美和中東GPON則主要以FTTH為主。EPON因為中國電信和中國聯通的廣泛部署，目前已經能夠適應各種復雜的應用場景。在對SFU/HGU的支持上，EPON/GPON的技術實踐持平。在對復雜場景的MDU的技術實踐上EPON設備供應商的經驗更為充足?？偟膩碚f，無論是EPON還是GPON均可以滿足運營商的不用應用場景和業務支持要求。

業界就EPON和GPON討論較多的往往是二者對TDM專線/3G基站E1回傳的支持。對于TDM業務來說，目前隨著IP化的不斷推進，應用越來越少。其用戶主要集中在銀行/保險等專網用戶以及移動基站等領域，前面的專網用戶利潤較高，對于運營商來說不可能放棄，盡管用戶會慢慢遷移到IP/以太網專線上；后者基站回傳是運營商自己的業務，短期內還是會以E1回傳為主。需求已經明確無誤，那么GPON宣稱的Native TDM到底和EPON相比有何優勢呢？目前商業芯片都只留了GEM接口，Native TDM都由各個設備廠家用FPGA自行實現，從運營商反饋的測試數據來看部分廠家確可達到SDH級別的同步性能要求，但存在的問題主要在于Native TDM的互通問題較大，不同廠家的E1透傳基本不可互通。因此從互通的角度來講Native TDM技術作用基本被抹殺了，但對用戶來講的確多了一種選擇。再來看看EPON的情況，EPON一般采用CESoP（電路線仿真）來實現TDM業務透傳（GPON同樣可以使用該技術），CESoP目前擁有完善成熟的標準，互通沒有什么問題，在EPON上的技術實踐也已經得到了運營商的試用驗證，除了上行時延相對GPON稍大一些，其他指標基本上沒有差別。綜上，筆者認為CESoP是適用于EPON和GPON更好的TDM透傳技術。

目前GPON比EPON更突出的優點體現在2.5Gbit/s的帶寬，優于EPON的1Gbits/s的帶寬。在終端同等帶寬的情況下GPON可以獲得更大的分支比，或者在同樣分支比的情況下GPON終端能夠獲得更大的帶寬，這一點是由標準決定，無可爭議。但就帶寬帶寬的使用效率來說EPON和GPON并無多大差別（這里不考慮線路編碼效率）。

EPON和GPON的最大傳輸距離和差分距離均為20km，關于分支比和傳輸距離主要由PMD層決定，EPON和GPON并無大的差別。GPON由于在PMD層要求更嚴，光模塊成本比EPON相對要高，但可以在每比特成本或者每用戶成本那里得到抵消。

綜上，EPON和GPON無論在應用場景和業務支撐以及每用戶每比特理論成本上相差并不大，因此主要還是產業鏈的競爭，純粹技術上的比較意義不大。哪個技術規模部署情況下的每用戶每比特的實際綜合成本低得多才能最終勝出，但從目前的情況看還不明朗，盡管有各種各樣的專業公司市場調查報告表明GPON的規模將超過EPON，但從歷年的實際情況和預測情況看，GPON的預測市場規模都被盲目或者是有意的放大了，或許明年底才是一個最佳的觀察窗口。

2. EPON/GPON的技術演進

目前國內固網運營商的規劃一般都是講2010年每戶20M～30Mbit/s，2015年每戶50M～100Mbit/s，以上是高端寬帶用戶的需求，但實際上目前無論是接入網還是城域網發展還沒有這么快，我個人的預計估計2015年才有可能戶均20M～30Mbit/s，只有少量高端用戶到時會有50M～100Mbit/s的帶寬需求。

目前FTTH因為戶均造價相對還較高，應用在國內還較少，但無論是EPON還是GPON均可以滿足當前以及未來5年的FTTH建設，EPON 按1：32分支可以做到戶均30Mbit/s的帶寬，GPON按1：64分支也可以做到戶均37Mbit/s的帶寬。按照FTTH的需求，EPON和/GPON主要是向大容量高密度方向進行演進，后面會談到背板技術的融合。如果每個業務槽位10Gbit/s 的帶寬則可以支持10個EPON端口（但一般會設計成8個）或者4個GPON端口，兩者PON板覆蓋的用戶數相等（32×8=64×4=256戶），按照ATCA的架構可以有12個業務槽位，則總共可以覆蓋3072戶。對于中國這樣人口密度的國家特別是在發達城市來說仍然密度稍顯不足，可以將背板單業務槽位的擴展為20Gbit/s，那么就可以覆蓋6144戶。這是一個比較合適的數字，應可滿足至少5年的FTTH速度和密度需要。上面講的是OLT的演進方向，ONU方面，當前市面的SFU（單家庭ONU單元）將越來越不能滿足多業務處理的要求，HGU（家庭網關ONU單元）應該是其演進的自然方向，HGU相對于SFU來講接入能力更強，特別是QoS處理方面。

接下談FTTB的場景，這也是中國電信和中國聯通當前主要建設模式之一。中國移動因為光纜和銅纜資源的約束，主要以FTTH建設為主，而且希望用大分支比的GPON技術。FTTB目前最經濟的模型是一個MDU覆蓋16戶，提供16個FE接口和16個POTS接口。分支比按照1：16或1：32來規劃（EPON 1：16，GPON 1：32），戶均帶寬為3.7M～4.6Mbit/s，顯然不能滿足未來的帶寬需求。因此向10GEPON和10GPON演進是必然的方向，同時因為運營商已經有大量的投資，這就要求演進的10GEPON和10GPON能夠分別后向兼容當前的EPON和GPON。我們看看演進后的FTTB模型的帶寬計算：對于10GEPON戶均為37Mbit/s（3.7×10=37），對于10GPON戶均為18.4Mbit/s（4.6M×4），這時候10GPON吃了分支比較大的虧。

再次是FTTC/N場景，這是中國電信和中國聯通的另一主要建設模式。FTTC/N主要采用PON+DSL方式建設。一個典型的模型是一個MDU覆蓋48戶，提供48個ADSL2+/VDSL2接口和48個POTS接口。分支比按照1：8或者1：16來規劃（EPON 1：8，GPON 1：16），戶均帶寬為2.5M～3Mbit/s，顯然也不能滿足未來的帶寬需求，也需要向10GEPON和10GPON的方向演進。演進后10GEPON和10GPON分別可以提供戶均25Mbit/s和12Mbit/s的帶寬。對于戶均25Mbit/s帶寬ADSL2+已經無能為力，需要使用能力更強的VDSL2技術。10GEPON/10GPON+VDSL2將是FTTC/N未來的演進方向。

10GEPON的標準IEEE802.3av-2009即將頒布，相關產業鏈也基本準備成熟，從光模塊、芯片到系統廠家以及運營商均在積極推動，已經芯片和系統廠商推出演示樣機并開始小范圍試驗。10GPON目前尚無標準，相關的標準組織FSAN正在加緊研究，但尚無實施性的提案提出。

3. 多技術融合平臺的思考

為了降低技術選擇的風險，運營商已經開始要求廠家提供能夠混插EPON和GPON的OLT設備，并且能夠平滑升級至下一代的10GEPON/10GPON。

對于中小密度的OLT設備，背板一般采用GE SerDes總線或2.5GE SerDes總線。目前一般采用GE/2.5GE兼容的背板技術進行EPON和GPON的混插，這就要求主交換板使用支持GE/Turbo GE的交換芯片，該技術目前已經非常成熟。

對于高密度OLT設備，背板一般采用10GE XAUI總線，可以方便的混插EPON/GPON/10GEPON/10GPON的業務單板。這里我們分別分析兩個方向的融合問題，同級別速率不同技術的融合和同技術體系不同速率的技術融合。對于EPON/GPON融合平臺，根據上節的分析可以看到使用10G XAUI背板總線可以很好的實現，覆蓋的用戶規模也相同。對于EPON和10GEPON的融合平臺采用XAUI背板總線就有較大的問題，盡管目前的4/8端口低速率PON芯片和1端口的高速率PON芯片均采用XAUI接口，但是后者的PON端口密度只有前者的1/4到1/8，在升級割接的時候勢必要增加OLT設備的數量，這樣在機房緊張的情況問題較大。還有一個解決方案就是背板使用XAUI和XFI兼容技術，一開始就按照XFI的要求進行設計，一個XAUI接口的物理線對數剛好是XFI線對數的8倍，這樣覆蓋的用戶規模數量相等。這要求主交換板采用支持XAUI/XFI自適應的交換芯片，目前還不存在這樣的芯片，在如此大密度的情況下，芯片功耗和封裝管腳數都是較大的難題。一個折中方案是背板采用4 lane XAUI/2lane XAUI的背板兼容方法，前者使用線對的數目是后者的2倍，但信息速率相等（后者每線對的物理速率是前者的2倍）。這樣高速率PON的端口密度可以做到低速率PON的1/2到1/4，比前面只使用XAUI還是要好一倍。

以上是架構和硬件層面的考慮，下面考慮業務層面的融合。對于數據業務，幾種技術僅是物理層和承載層有所差別，到了MAC和IP層面完全相同，而且幾種技術的應用場景和業務需求也都是一致的，對于融合平臺來說就是驅動程序略微不同，上層的業務策略和網絡管理均是類似的。對于VoIP和IPTV均基于IP/Ethernet，實現方式都是一樣的，沒有什么異議。對于CATV，普遍采用1550nm overylay或者第二纖的方式，也無異議。對于TDM，前文1.2節已經分析，應該也只能采用CESoP來支持所有的PON技術。

4. 結語

以EPON和GPON為代表的FTTX" title="FTTX">FTTX技術已經/正在亞太地區取得巨大的成功，二者均可以支持運營商的不用應用場景和業務需求，單純技術的比較已經意義不大，關鍵在產業鏈的競爭，哪個技術的每用戶每比特成本更低，哪個技術將勝出。FTTH的發展呼喚更高密度和容量的PON系統，比如覆蓋5000戶甚至1萬戶的PON系統以全面的替代xDSL接入。FTTB/C/N的發展則需要更高速率10GXPON系統，使用更高速率的10GXPON+LAN的FTTB或者10GXPON+VDSL2技術可以讓運營商充分利用已經布放的銅纜資源并且滿足用戶的帶寬增長需求。另為了降低技術選擇的風險，業界已經普遍關注不同技術的融合平臺，筆者給出了架構/硬件和業務層面技術融合的思路和建議。