EPON技术与FTTH的发展

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PON概念是1995年前后提出的，在过去十几年的发展过程中，经历了窄带PON系统、ATM-PON系统、Ethernet-PON系统和GPON系统4种形态，但其应用规模一直不大。2005年，PON系统的应用和发展进入规模阶段，因为其应用和发展与FTTH、FTTP的发展息息相关。
1、FTTH在全球的发展和应用
由于IPTV等新型宽带业务的开展，2003年以后，FTTH在全球范围内驶上了快车道。目前日本FTTH家庭用户已经突破900万户，而美国在2006年年底也达到了150万户。这一轮的FTTH建设与以下几个因素有着直接关联。
一是业务的强劲需求。由于电信管制政策在欧美的开放，电信运营商可以进入电视节目的提供领域，而目前欧美的接入网明显存在线路较长（美国的平均用户线距离在4 km以上，无法开通高速率DSL）、线路老化等问题，要支持高速率的业务必须采用新的光纤接入技术。
二是光纤接入成本下降。在过去几年中，光纤成本有很大的降低，光器件和光接入系统的成本也有一定程度的降低，在光纤用户接入布线技术等方面有了比较大的突破。
三是政府在管制和产业政策上的支持。在日本，对于光纤接入，政府在产业政策上予以支持和鼓励；在美国，对于运营商新建设的FTTH系统，FCC在管制政策上予以支持，规定可以不参与用户线开放，即不需要为竞争对手开放新建设的光纤接入系统。
从目前FTTH的应用来看，在日本，点到点光纤系统应用得较多，也有一些ATM-PON系统，但2005年开始采用EPON系统；而美国和欧洲主流运营商则更多地选用ATM-PON系统，未来有可能选用GPON系统。
2、业务对接入网带宽的需求
目前，国内DSL接入提供的速率一般为1 Mbit/s或者2 Mbit/s，对于宽带上网来说，这个速率足够了，但是传输电视节目就有明显的欠缺。常规数字电视采用H.264编码的一路SDTV节目需要2 Mbit/s左右，再加上数据接入业务，则接入带宽至少在4 Mbit/s以上，如果考虑到HDTV业务（需要6～8 Mbit/s），假设将来的家庭需要两套电视节目，再加上高速宽带接入、VoIP、游戏等业务，则每个家庭至少需要20 Mbit/s的带宽（对于VDSL2技术来说，20 Mbit/s传输只能覆盖1 km左右）。
目前，针对该问题有两种解决方法：一是改造现有铜缆网，将铜缆长度超过目标距离（如1 km）的进行改造，运营商称之为“光进铜退”，也就是将光节点进一步接近用户，如FTTZ、FTTB，但不是FTTH，但依然要保持五类线或者电话线进户，此时一般一个光节点覆盖500～1000户；二是在新建区域采用EPON或者GPON系统来满足用户需求，在竞争区域，运营商往往会采取这一策略。
3、EPON互通性及应用
2004年4月，IEEE 802.3ah标准的通过极大地促进了EPON技术的发展，这使早期非标准化的EPON厂商开始转向标准化的EPON，并将其命名为GEPON。EFM制定EPON标准的基本原则是，尽量在802.3体系结构内进行EPON的标准化工作，最小程度地扩充以太网MAC协议。因此虽然增加了可选的OAM功能，并提出了支持IP业务所需的各种业务配置和管理功能，但是对动态带宽分配、终端设备认证、业务层功能（如组播、VoIP和TDM业务的承载、VLAN等）、QoS保证、网络管理等设备实现必须具备的功能并未进行规定。
为使EPON技术达到运营级要求并实现不同厂商设备的互通，中国电信在2005～2007年连续开展和组织EPON互通性测试。在EPON基本功能、业务承载相关功能、操作管理和维护功能等方面均实现了互通，并且以太网业务的吞吐量、转发延时、过载丢包率和长期丢包率等互通性能指标良好。EPON的互通性可分为EPON基本功能的互通、业务承载相关功能的互通、操作管理和维护功能的互通三大部分。
在互通测试过程中，特别重视芯片级测试，因此连续进行了两轮芯片级互通性测试。中国电信对参加测试的主流芯片厂商直接提出要求：即首先在FPGA级别上实现了互通，验证解决方法的可行性；然后相关芯片厂商（如PMC-Sierra、Teknovus、Immenstar、Conexant等）完成新版本芯片（ASIC）的规模流片，再进行系统级的互通。
从DSL产业的发展过程可以看出，终端的互通性是实现FTTH规模发展的重要前提，采用不同厂商的设备实现OLT和ONU功能可有效地降低网络建设成本，并能促使终端设备的专业厂商加入到FTTH产业中。在EPON系统中，这不仅涉及到光接口、ONU自动发现与加入等基本功能，还涉及到动态带宽分配、下行数据加密机制、TDM业务实现等更复杂的功能。目前EPON终端的互通取得了重大的进展，可以实现不同厂商局端设备OLT和用户终端ONU的互操作性。
4、EPON与GPON的比较
GPON是近年来FTTx领域的热点技术之一。特别是在ITU-T关于GPON的系列标准G.984.1/2/3/4相继发布之后，欧美的很多运营商明确表示采用GPON技术实现FTTH。GPON最初由FSAN（全业务接入网）组织提出，该组织的大部分成员是电信运营商；后来FSAN将GPON的研究成果提交给ITU-T进行标准化。从技术角度分析，GPON技术具有业务兼容性好、可靠性高、便于维护管理等电信级技术的系统承载能力。
由于GPON采用NRZ编码，且提高了下行线路速率，因此总的业务承载能力高于EPON。在业务承载效率方面，如果不考虑EPON系统线路上的8B/10B编码，GPON系统在以太网业务和E1业务方面的承载效率优势并不明显（承载效率略高于EPON系统5%左右）；但如果考虑EPON系统线路上的8B/10B编码，则GPON系统在以太网业务和E1业务方面的承载效率高出EPON系统25%左右。GPON最大的问题是：由于考虑全业务情况，因此系统比较复杂；芯片开发滞后，与EPON相比，价格高20%～30%；与EPON系统相比，成熟度有一年半左右的差距。从长远来看，由于欧美主流运营商选定GPON系统而且开发商热情较高，GPON有望在两年后成熟并降低成本，在商用化方面赶上EPON。