EPON

无源光网络（PON）的概念由来已久，它具有节省光纤资源、对网络协议透明的特点，在光接入网中扮演着越来越重要的角色。同时，以太网（Ethernet）技术经过二十年的发展，以其简便实用，价格低廉的特性，几乎已经完全统治了局域网，并在事实上被证明是承载IP数据包的最佳载体。随着IP业务在城域和干线传输中所占的比例不断攀升，以太网也在通过传输速率、可管理性等方面的改进，逐渐向接入、城域甚至骨干网上渗透。而以太网与PON的结合，便产生了以太网无源光网络（EPON）。它同时具备了以太网和PON的优点，正成为光接入网领域中的热门技术。

EPON波分复用技术

EPON媒质的性质是共享媒质和点到点网络的结合。在下行方向，拥有共享媒质的连接性，而在上行方向其行为特性就如同点到点网络。

下行方向：OLT发出的以太网数据报经过一个1:n的无源光分路器或几级分路器传送到每一个ONU。N的典型取值在4～64之间（由可用的光功率预算所限制）。这种行为特征与共享媒质网络相同。在下行方向，因为以太网具有广播特性，与EPON结构和匹配：OLT广播数据包，目的ONU有选择的提取。

上行方向：由于无源光合路器的方向特性，任何一个ONU发出的数据包只能到达OLT，而不能到达其他的ONU。EPON在上行方向上的行为特点与点到点网络相同。但是，不同于一个真正的点到点网络，在EPON中，所有的ONU都属于同一个冲突域――来自不同的ONU的数据包如果同时传输依然可能会冲突。因此在上行方向，EPON需要采用某种仲裁机制来避免数据冲突。

2000年11月，IEEE成立了802.3EFM(Ethernet in the First Mile)研究组，业界有21个网络设备制造商发起成立了EFMA，实现Gb/s以太网点到多点的光传送方案，所以又称GEPON（GigabitEthernet PON）。EFM标准IEEE802.3ah；

EPON 就是一种新兴的宽带接入技术，它通过一个单一的光纤接入系统，实现数据、语音及视频的综合业务接入，并具有良好的经济性。业内人士普遍认为，FTTH 是宽带接入的最终解决方式，而EPON 也将成为一种主流宽带接入技术。由于EPON网络结构的特点，宽带入户的特殊优越性，以及与计算机网络天然的有机结合，使得全世界的专家都一致认为，无源光网络是实现“三网合一”和解决信息高速公路“最后一公里”的最佳传输媒介。

EPON产品展示

EPON系统由局端设备OLT（Optical Line Terminal，光线路终端）、用户端设备ONU（Optical Network Unit，光网络单元）以及光分配网ODN（Optical Distribution Network，光分配网）组成。

OLT与ONU之间仅有光纤、光分路器等光无源器件，无需租用机房、无需配备电源、无需有源设备维护人员，因此，可有效节省建设和运营维护成本；

EPON采用以太网的传输格式同时也是用户局域网/驻地网的主流技术，二者具有天然的融合性，消除了复杂的传输协议转换带来的成本因素；

您也许注意到，EPON在一根光纤上传送收发信号，这种机制叫做单纤双向传输机制。使用到的技术是WDM（Wavelength Division Multiplexing，波分复用）技术，用不同波长（下行1490nm，上行1310nm）实现上下行数据传输，实现在一根光纤上同时传输上下行数据流而相互不影响，如下图所示。下行方向，OLT发出的信号以广播式发给所有的用户，上行方向，各ONU采用时分复用TDMA（Time Division Multiple Access）技术。下行采用针对不同用户加密广播传输的方式共享带宽。

EPON可以提供1.25 Gbit/s的上下行带宽，传输距离可达10-20 km，支持最大光分路比1:64，因此可大大降低OLT和主干光纤的成本压力。高速宽带，充分满足接入网客户的带宽需求，并可方便灵活的根据用户需求的变化动态分配带宽；

点对多点的结构，只需增加ONU数量和少量用户侧光纤即可方便地对系统进行扩容升级，充分保护运营商的投资；

EPON具有同时传输TDM、IP数据和视频广播的能力，其中TDM和IP数据采用IEEE 802.3以太网的格式进行传输，辅以电信级的网管系统，足以保证传输质量。通过扩展第三个波长（通常为1550nm）即可实现视频业务广播传输。

随着以太技术的发展EPON可以升级到10G EPON，.在北京举办的2009中国FTTH高峰发展论坛上，中兴通讯发布了全球首台“对称”10G EPON设备样机。

EPON技术由IEEE802.3EFM工作组进行标准化。2004年6月，IEEE802.3EFM工作组发布了EPON标准——IEEE802.3ah(2005年并入IEEE802.3-2005标准)。在该标准中将以太网和PON技术相结合，在无源光网络体系架构的基础上，定义了一种新的、应用于EPON系统的物理层(主要是光接口)规范和扩展的以太网数据链路层协议，以实现在点到多点的PON中以太网帧的TDM接入。此外，EPON还定义了一种运行、维护和管理(OAM)机制，以实现必要的运行管理和维护功能。

EPON模板

在物理层，IEEE 802.3-2005规定采用单纤波分复用技术(下行1490 nm，上行1310 nm)实现单纤双向传输，同时定义了1000 BASE-PX-10 U/D和1000 BASE-PX-20 U/D两种PON光接口，分别支持10 km和20 km的最大距离传输。在物理编码子层，EPON系统继承了吉比特以太网的原有标准，采用8B/10B线路编码和标准的上下行对称1 Gbit/s数据速率(线路速率为1.25 Gbit/s)。

在数据链路层，多点MAC控制协议(Muti-Point Control Protocol，简称MPCP)的功能是在一个点到多点的EPON系统中实现点到点的仿真，支持点到多点网络中多个MAC客户层实体，并支持对额外MAC的控制功能。图1示意了EPON协议参考模型及多点MAC控制协议的位置。MPCP主要处理ONU的发现和注册，多个ONU之间上行传输资源的分配、动态带宽分配(Dynamic Bandwidth Allocation，简称DBA)，统计复用的ONU本地拥塞状态的汇报等。

我们已经了解了，EPON是基于以太网的无源光网络，OLT和ONU之间采用以太网封装方式，传输的是以太网帧结构，所以EPON是基于802.3的帧格式。那么EPON帧和普通以太网帧有什么区别呢？从下面的EPON帧结构图可以看出，在前导码第6、7个字节中携带了LLID（Logical Link Identifier，逻辑链路标记）信息，用于在OLT上标识ONU，第3个字节标识它不是普通以太网帧而是一个EPON帧。

利用其下行广播的传输方式，EPON定义了广播LLID(LLID=0xFF)作为单拷贝广播(SCB)信道，用于高效传输下行视频广播/组播业务。EPON还提供了一种可选的OAM功能，提供一种诸如远端故障指示和远端环回控制等管理链路的运行机制，用于管理、测试和诊断已激活OAM功能的链路。此外，IEEE 802.3-2005还定义了特定的机构扩展机制，以实现对OAM功能的扩展，并用于其他链路层或高层应用的远程管理和控制。

相对于BPON和GPON，EPON协议简单，对光收发模块技术指标要求低，因此系统成本较低。另外，它继承了以太网的可扩展性强、对IP数据业务适配效率高等优点，同时支持高速Internet接入、语音、IPTV、TDM专线甚至CATV等多种业务综合接入，并具有很好的QoS保证和组播业务支持能力，是目前建设高质量接入网的重要备选技术之一。

自EFMA(Ethernet First Mile Alliance，第一公里以太网联盟)在2004年6月发布EPON技术规范IEEE802.3ah以来，EPON技术得到快速发展，目前相关的芯片和设备均已基本成熟，并有较大规模的应用。在日本，NTT、KDDI、YahooBB等运营商从2004年开始部署EPON，采用FTTH、FTTB/C+VDSL/ADSL2+等多种组网方式，为用户提供高带宽互联网接入业务。目前，日本市场上已经部署了超过500万线的EPON设备，而且每月新增的FTTH用户数已经超过了DSL用户。

目前，EPON技术已经成熟，主要体现在以下方面：经过各标准化组织、设备和芯片制造商、运营商的共同努力，EPON商用芯片和光模块已经成熟，在中国电信的主导下，已经实现了EPON芯片级和系统级的互通测试;EPON产业链也在进一步成熟，形成了良性的市场竞争格局，设备成本进一步下降，已达到规模商用水平。

对于公众用户来说，可以采用FTTH和FTTB/C/Cab等应用模式。

对于商业用户，可以根据业务需求和用户规模的不同，采取不同的实施模式，如FTTO、FTTB或FTTC。

“全球眼”等对带宽(特别是上行带宽)要求比较高的应用可以采用EPON作为接入手段，具体组网方式如图5所示。PON替代了原来模拟组网方案中的二/三层交换机，同时还节省大量的光纤收发器，并且不需要视频光端机设备。

在光纤资源短缺的情况下，如村村通工程中，可采用多级分光且分光功率不等的光分路器方案，即在只有一芯或几芯光缆资源的情况下采用功率不等光分路器逐点汇聚。

按照IEEE802.3ah-2004的约定：OLT侧发射功率大于2dBm，接收灵敏度<-27dBm；对于ONU发射功率大于-1dBm，接收灵敏度<-24dBm，整个光链路的损耗上行<24dB，下行<23.5dB。EPON上行1310nm和下行1490nm波长在G.652光纤中的损耗约为0.3dB/km。综上可见功率预算对于长距离EPON来说是最为重要的因素。为了提高传输距离，除了减少线路插入损耗外，还可以采用光放大的手段来提高光功率预算，具体包括以下两类方法：光放大器(图1)和中继器（OEO，optical-electrical-optical，光电光）（图2）。光放大器方案在上下行方向均需要使用到Diplexer（WDM复用/解复用器）和OA（OpticalAmplifier,光放大器），而OBF(Optical BandpAss Filter, 光带通滤波器)则是可选的，使用OBF主要是为了克服OA的自发辐射效应，以提供更好的性能。中继器方案则直接采用两个光模块背靠背互连，并使用本地的控制器来控制两个光模块的发光，从而达到简单的OEO中继的目的，成本较低。但图2的方案仍然不够精细，因为OEO会带来延时，而我们知道EPON上行方向是突发的，这样会带来一些时序上的轻微措施，在长距离的情形下，表现将更加明显。为此对于更长距离的应用将需要内置智能单元以截获MPMC层的消息，来计算分析并弥补突发开销。

EPON系统中上行使用1310nm波长，下行使用1490nm波长，采用的光纤维ITU-TG.652光纤，我们知道G.652光纤的零色散波长为1300~1324nm区间，上行波长正好在这个区间内，因此对于ONU的光谱特性要求不高，可以使用FP激光器。对于下行1490nm不在零色散波长区间，对于长距离EPON系统，OLT必须使用谱宽较窄的DFB激光器以减小色散代价。

EPON协议中有三个时间是很重要的一个是系统最大RTT（图5），一个是注册开窗时间还有一个是DBA轮询周期。当加长传输距离后，距离OLT最远的那个ONU的RTT最大，假设最远ONU为70km，则RTT为2×（70000/2*10^8）=700us（光信号在真空中速度为3×10^8m/s，在光纤中速度按照2×10^8计），因此该情形下EPON系统的注册开窗时间至少应该在700us以上。由上分析可见随着传输距离的加长，注册时间将不可避免的加长。另外需要考虑的是DBA的轮询周期，从图6可以看出DBA轮询周期至少应该大于系统最大的RTT（即最远ONU的往返时间），可见在长距离情形下，DBA的效率是较低的，在大多数情况下

，建议采用SBA（静态带宽分配）算法来代替DBA。

10G EPON继承了EPON和以太网技术简洁、廉价和产业链成熟的优点，随着标准和产业链的快速成熟，10GEPON规模商用日趋临近。据主流运营商预测，10GEPON将在1年内规模部署。 而EPON标准和技术已经成熟，EPON迅速进入了大规模商用阶段。目前中国市场EPON部署规模已经超过2000万线，中兴通讯是EPON的最主要供应商，并在EPON部署的过程中，针对EPON网络的新特点，提出了成熟的EPON运维解决方案。

EPON运维解决方案是长期的技术积累沉淀而成，正日渐得到市场的认可。而10GEPON标准与EPON标准一脉相承，基于成熟的EPON运维方案，目前10GEPON运维方案已经水到渠成。10GEPON即将规模发展，成熟而完善运维方案是其有力保障。

在研究开发PON产品的过程中，针对EPON网络运维的新问题，中兴通讯一直同步研究解决FTTx网络的运维问题。中兴通讯EPON运维解决方案是深厚的技术积累沉淀而成，推出后得到了市场的认可，已在多省市应用。 EPON运维方案在设备开通方面，做到了设备即插即用、即开即通、现场零配置；管理地址容易规划、容易配置；设备出现故障后，更换工作量小。

在业务发放方面，方案支持业务集中、批量、快速发放；支持多种业务配置。

在设备管理方面，方案支持设备集中、统一管理；管理系统操作简单、性能优异、易用性良好。

在服务保障方面，方案提供故障及时预警、故障远程诊断、故障远程处理。

在网络监控方面，方案提供设备远程监控、运行环境监控。

在网络安全方面，方案提供设备认证、端口定位、用户绑定和反查。

通过提供完善的EPON网络运维解决方案，中兴通讯正帮助运营商顺利推进中国“光进铜退”的建设。

EPON和10GEPON在标准定义方面一脉相承。IEEE802.3av在波长规划、控制协议和管理机制等方面都进行了完善的考虑，10GEPON几乎完全继承了现有的EPON标准，仅仅是对EPON 的MPCP协议（IEEE802.3）进行扩展，增加了10Gbps能力的通告与协商机制，保证了10G EPON可以充分利用现有EPON的运维方案和管理机制。

标准充分考虑了10GEPON网络与现有EPON网络的兼容和平滑演进。因此在EPON运维方案日渐成熟，广泛应用的基础上，10GEPON的运维方案可谓水到渠成。

一是EPON、10GEPON有相似的业务模型。

在设备类型、应用场景、VLAN模型、业务标示映射方面，10GEPON与EPON相似，因而10GEPON的业务模型更容易学习，更容易接受。针对ONU设备类型，电信市场定义了不同的ONU设备类型，如SFU、HGU、SBU、MDU、MTU等，应用于不同的业务场景。10GEPON沿用原EPON的ONU设备类型，对各类型的接口定义稍作修改，而用户模型和业务模型沿用EPON的模型。

二是EPON、10GEPON有相似的业务参数。

10EPON和EPON的配置、性能、告警参数来源于同一规范，业务模型比较简单，10GEPON仅增补相关参数。EPON有较完善的故障诊断手段，10GEPON可以完全沿用EPON的故障诊断参数方法，只需要通过简单配置，修改精度和范围。在带宽规划参数方面，EPON规范中定义了3种带宽类型：固定带宽、保证带宽、尽力而为带宽。10GEPON带宽类型与EPON一致，只有少量参数待修改，如DBA可配置带宽、精度、步长。此外，10GEPON只需要修改少量的参数即可沿用EPON的配置、性能、告警。

三是10GEPON与EPON有一致的认证方式、一致的认证流程、一致的开通流程。

如图1所示，在管理模式上，EPONONU具有多种管理模式，包括扩展OAM、扩展OAM+ SNMP、扩展OAM+TR069三种方式。10G EPON管理模式沿用EPON的扩展OAM定义，增加10G EPON相关的扩展OAM定义。

在北向接口上，10GEPON的北向接口与EPON完全兼容，10GEPON完全重用EPON接口参数。10GEPON接口无需重新开发，业务支撑系统无需修改，整个运维流程不变。

运维护航，10GEPON 乘风破浪会有时

作为EPON下一代技术，10GEPON技术及产业链呈现出蓬勃发展的态势。

国内外主流运营商都非常关注10GEPON技术，部分运营商在进行10GEPON技术和设备的评估，如日本的NTTdocomo、韩国的KT、法国电信、意大利电信、中国台湾中华电信等。部分运营商已经开展10GEPON的现场试验。

中国移动的首次FTTx集采结果尚未落定之时，其10GGPON测试却已悄然启动。2010年1月20日，中国移动、工信部电信研究院、多家厂商的碰头会议，拉开了这一测试的序幕。

仅在1个月前，早已实现GPON商用的Verizon刚刚完成全球首次电信运营商层面的10GGPON测试。而中国移动对于10GGPON技术的快速跟进，进一步体现出这家运营商对于GPON的长期兴趣。

知情人士透露，中国移动此次测试由电信研究院通信标准研究所具体操作，计划于农历春节前完成。测试主要在物理层和链路层，验证其互通性等性能。

通信标准研究所相关人士向记者介绍，与Verizon的测试类似，此次中国移动的测试只是技术验证，以确认目前10GGPON的技术规格，而非产品测试。

按照某参与测试厂商人士的说法，目前“10GGPON估计从全球也找不出10套设备”，仅华为、阿尔卡特朗讯等两三家企业拥有。

因此，“此次测试规模不大，只算是技术跟踪测试，商用还有一段路”。

不过，中国移动对于GPON后续技术的迅速跟进还是让专注于GPON的厂商稍显兴奋。受访的另一家厂商人士向记者表示：“虽然只是没有什么利益关系的小型测试，我们还是做了充分的准备，运营商对GPON的这种兴趣和热情让我们感到更有信心。”

就在去年底，中国移动启动了自身的首次FTTx集采，据称2010年第一季度建设量将达300万线。

据了解，此次集采涉及GPON（2.5GGPON）、EPON（1GEPON）两个领域，而它也成为GPON在国内的首次规模集采和规模部署。阿尔卡特朗讯、爱立信、华为、烽火、中兴通讯、摩托罗拉等主要厂商均参与竞标。

截至记者发稿时，此次集采的技术标和商务标都已评完，但正式结果还未公布。不过，由于此前已进行集采的公开唱标，参与竞标厂商人士认为价格排名可能就是最终排名，因为此次招标“技术和综合实力占分比重不大”。

从本次集采公开唱标的价格来看，主流厂商GPON设备的价格水平已经与EPON设备相差无几。

前述参与集采竞标的厂商人士认为，此次竞标各厂商在价格方面事实上做了“很大的牺牲”，因此“GPON再不出头，也说不过去了”。

此前，业界人士对于GPON方面的质疑，设备价格高和标准未定是其中重要的两项。而就在去年9月，FSAN在由Finisar及马来西亚电信主办的季度会议上发布了NG-PON1白皮书——意味着10GGPON主体标准基本完成；同时，可供全球设计、规模部署的10GGPON技术标准终稿也将于今年年中发布。

而此次中国移动FTTx集采，主流设备厂商对于设备价格做出极大的让步，一定程度上也为未来国内运营商GPON集采的价格水平定下了基调。

因此，有接近另两家运营商的人士表示，此前已规模集采EPON的中国电信和中国联通，“风向似乎也正稍有调整”。