3.4 GPON

　　千兆以太网无源光网络(GPON)是ITU-T的标准，按照标准的规定，GPON可以灵活地提供多种对称和非对称上下行速率，传输距离至少达20km，系统分路比可以为1：16，1：32，1：64乃至1：128，在速率、速率灵活性、传输距离和分路比方面都比EPON有优势。所需要的OLT也比EPON减少；其次，GPON采用了两种适配方式，除了传统的ATM外，还在传输汇聚层采用了一个全新的基于SDH的标准通用组帧程序GFP，这是一种可以透明地高效地将各种数据信号封装进现有SDH网络的通用标准信号适配映射技术，可以适应任何用户信号格式和任何传输网络制式，封装效率高、业务灵活，全面体现了业务提供商对业务提供的灵活要求。第三，由于GPON的传输汇聚层本质上是同步的，使GPON可以很可靠地支持端到端的定时和其他准同步业务，ONU可以很容易提取到同步信号，可以直接高质量地支持实时的TDM话音业务，延时和抖动性能很好。而EPON在承载TDM业务方面没有具体规定，导致厂家可以采用不同方法来承载，包括一层、二层和三层均可以，互操作性差，性能难以确保。第四，GPON具有电信级网络所要求的丰富网管功能和保护机制，包括带宽授权分配、动态带宽分配、链路监测、保护倒换、密钥交换和各种告警功能等，比EPON考虑周到。第五，在QoS方面，GPON可以通过精确调整各个业务流的时隙指针和长度、ONU的授权带宽和授权周期来保证业务的带宽和延时要求，而EPON主要利用优先级队列结合DBA算法来保证带宽和延时要求。然而，由于以太网数据包长度变化很大，抖动难以避免，只有靠网络轻载或ONU数目不多时才能基本满足不同业务的QoS要求。否则，EPON的QoS难以保证。第六，由于PON技术在下行方向是广播方式的，因此存在安全隐患。为此，GPON采用了先进加密标准（AES），是目前世界上最先进的加密算法。EPON标准并没有安全性方面的规范，都是厂家自己采用的方案，安全性不能确保，互操作更难以实施。

　　从提供的业务看，GPON不仅可以提供10/100Mbit/s，1Gbit/s的业务，而且可以提供VLAN业务和语音业务，事实上可以适应任何现有业务和未来新业务的适配要求。总的看，GPON不是制造商驱动的技术标准，而是一种运营商驱动的标准，因此具有更周到的运营利益考虑，速率更高，速率灵活性更大；具有通用的映射格式，可适应任何新老业务；具有丰富的OAM&P功能；对各种业务均有很高的传输效率，即便对于TDM业务也能灵活高效地传送。可以帮助运营商完成从传统TDM语音电路向全IP网络的平滑过渡。

　　就设备成本而言,目前主要成本是各种电接口和协议处理转换等，而这方面GPON和BPON要比EPON复杂。其次，就光模块而言，由于GPON要满足很高的突发同步时长指标，对于模块的驱动电路和前后放大器芯片要求很高，还要满足较高的功率预算，对于长距离传输，只能采用分布反馈激光器（DFB）发送机加雪崩光电二极管（APD）接收机或光电二极管（PIN）＋前向纠错（FEC），其成本要高于EPON模块的法布里－珀罗腔（FP）发送机和光电二极管（PIN）接收机，成品率也较低，因此整个光模块成本较高。当然对于中短距离传输，GPON也可以采用FP发送机,价格上应该没有明显差别。另外，EPON已经进入量产阶段，而GPON尚未进入大规模量产阶段，因而使目前EPON在成本上有明显优势。考虑到未来GPON进入大规模量产后，其设备价格与EPON不应该有很大差异。

　　另一方面，从组网成本看，由于GPON的速率、分路比和传输效率均比EPON高约一倍，因而所需的局端设备OLT可以减少至少一半，可以支持的用户数也多一倍，因而在整体组网成本上不见得比EPON高很多，甚至在有些场合下更便宜。

　　GPON的主要缺点是尽管ONU只需要支持ATM和GFP适配中的一种，但是OLT必须同时支持两种，即依然必须保留有复杂的ATM层功能，再加上光模块的技术难度较高，使设备成本较高。另外，GPON成熟度不如EPON，目前尚无专业芯片厂商推出真正商用的GPON核心芯片和光模块，而EPON已经有多家，而且目前核心芯片已经发展到第三代单片系统（SoC）阶段，光模块的成本也已经降到接近普通千兆以太网的水平。

4 业务需求与网络结构

　　在当前这样一个十分复杂的宏观局面下，业务需求是很难准确预测的。一般来说就未来5年左右的时间里，一个典型中国城市家庭的业务需求大致为：一路高清晰度数字电视（HDTV），约占6～10Mbit/s；两路标准数字电视（SDTV），约占4～6Mbit/s；上网业务，约占2～6Mbit/s；两路VoIP，约占200kbit/s，一路交互式游戏，约占300～800kbit/s；视频通信，约占1～2Mbit/s。考虑必要的开销并留有一定余量后，业务总带宽大约至少有20～30Mbit/s。随着时间的推移和各种高质量宽带新业务需求的不断出现，则长远的带宽需求可能会进一步扩展到50～100Mbit/s。有了这样一个大体的业务带宽要求后，室外网络结构的配置方式实际上也就基本定型了。