EPON与ADSLgood.docx
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EPON与ADSLgood
802.3ah以太网
2000年12月,IEEE802.3成立了第一英里以太网（EFM）特别工作组，致力于研究如何支持三种接入网拓扑以及相应的物理层：
铜线上以太网（EoVDSL），在750m上传送10Mb/s；点到点光纤上的以太网，在最长10km上传送1000Mb/s；点到多点光纤上的以太网（EPON），在最长10km上传送1000Mb/s。
因此，802.3ah标准中主要涉及VDSL和EPON两种标准。
目前该标准已经到D3版本，处于研究阶段。
802.3ah项目的研究范围包括宽带以太网必备的所有技术要素，EFM研究小组定义了三种拓扑结构及物理层：
（1）用普通铜缆以10Mb/s以上的数据传输速度进行连接的点到点（PointtoPoint，P-to-P）结构，即EthernetoverVDSL，简称EoVDSL；
（2）用1条光纤以1Gb/s的数据传输速度进行连接的P-to-P结构；（3）使用1条光纤以1Gb/s的数据传输速度进行连接的点到多点（PointtoMultipoint，P-to-MP）结构，即EthernetoverPassiveOpticalNetwork，简称EPON。
EoVDSL技术能够对以太网分组进行封装，并在电话线上进行稳定的高速数据传输，从而将以太网的传输距离从传统的100m延长到1500m，大大地拓宽了以太网的应用。
EPON是利用PON的拓扑结构实现以太网的接入，在一个EPON中，不需任何复杂的协议，光信号就能精确地传送到最终用户，来自最终用户的数据也能被集中传送到网络。
在协议的第一层，光信号的帧格式针对突发性的数据通信和实时的TDM通信进行了优化设计。
在协议的第二层，EPON使用完全透明的全双工以太网技术，使用TDM，并实现QoS。
在EPON之上，音频、视频和数据都能很简单和灵活地实现。
EPON位于业务网络接口（ServiceNetworkInterface，SNI）与用户网络接口（UserNetworkInterface，UNI）之间，通过SNI与业务节点相连，通过UNI与用户设备相连
EPON技术的定义见IEEE802.3ah标准，它可提供双向1Gbps连接，其中下行链路采用1490nm波长，上行链路采用1310nm波长，同时保留1550nm波长用于模拟视频下行广播。
EPON网络拓扑结构是通过交换局网络设备将骨干网与用户家庭或者公司的用户终端设备（CPE）相连。
PON网络可以共享交换局到相邻网络的光纤线路，每个无源光纤分路器最多可将光纤分给32个用户，从而降低了网络运营成本。
光纤链路在多个用户之间共享，EPON协议定义了如何区分来自于以及发送至某个特定用户的数据流。
下行数据不间断传播到所有CPE接收端。
CPE可以是具有路由和联网功能的住宅网关或者只是简单的光纤网络单元（ONU）。
EPON利用以太网数据包协议前导码的逻辑链路标示（LLID）域判定具体下行目的地，而在上行方向则采用动态带宽分配（DBA）协议，将可用上行带宽分配给CPE端已注册光纤网络单元。
EPON技术采用重量较轻且需较少维护的光纤替代笨重而维修花费较多的铜线，包括双绞线和同轴线缆，因此它的最大优点就是极大降低了宽带接入网络的成本。
和铜网络不同的是，无源光纤接入网络不需要昂贵的信号中继器，因为它的信号可以传输20公里以上的距离。
由于整个网络都无需由电池供电的中继器，PON可以大幅降低运营成本。
EPON技术的另一个优点是PON网络可以通过网络传递多种服务。
视频、语音以及数据等服务都可用IP格式可靠地互相融合。
不过运营商和服务提供商在提供传统视频服务时，会选择在PON网络上采用射频叠加（RFoverlay），而不是IPTV服务。
即采用1550nm波长传送射频视频信号，简化基于IP网络的数据流，并带来其它好处。
为什么在EPON系统上叠加射频？
目前的CATV通常采用同轴铜缆结构，并以DOCSIS作为主要协议标准，不过使用EPON系统传递叠加射频视频信号可带来很多优点。
下面列出一些CATV服务供应商应该考虑从他们原来的DOCSIS方式转换到EPON射频叠加的原因：
1.易于集成和简化。
EPON系统可用同一套基础设施提供具有服务质量（QoS）保障的基于以太网的数据流集成，包括VoIP、IPTV、数据以及射频叠加应用。
2.范围。
EPON网络可传输20公里，在使用前向纠错时甚至能达到30公里。
同轴线缆信号的衰减与传输半径、绝缘材料、温度和工作频率成函数关系。
同轴线缆大约每100英尺衰减1dB，而光纤则是每2000英尺衰减1dB。
3.成本--同轴线缆更为昂贵，对于新建网络（指从头开始铺设的网络）基本上没有竞争力，对于旧网络（指对现有网络进行升级），替换光纤线的次数比同轴线缆的少。
长远来说，光纤架构的维护费用比较低，尤其是将同轴网络与包含无源分路器的EPON结构相比较。
4.可靠性。
基于同轴的系统需要现场安置放大器，也即需要有源电路。
而PON不需要任何有源电路，除了成本上的优势，EPON光纤结构还因为不需要任何耗电的电子器件而更加可靠。
5.802.3ah（EPON）与DOCSIS的比较。
DOCSIS受到升级的限制，这是由调制方案造成的，它将带宽分为40Mbps段。
即使是DOCSIS3.0，大部分情况下也只用一个解调器，数据流都挤到40Mbps段里，因此限制了数据和视频的总峰值带宽。
克服EPON系统中传输RF的干扰
在现有EPON系统中采用叠加射频传输视频服务，可极大提升部署EPON系统的优势。
可是，在光纤上叠加射频传输以太网数据时，叠加模拟视频会带来新挑战即信号干扰。
信号干扰发生于EPON下行链路，只要维持操作，该链路就永远不会空闲。
当交换局设备的光纤线路终端器（OLT）没有成帧器可传输，也没有控制信息与光纤网络单元交换的时候，它将传输特殊的样式，称为空闲代码。
空闲代码确保链路上的实际信号周期性地在状态0和1之间转换，这样光纤网络单元时钟数据恢复线路就可以保持同步。
但是空闲代码会产生与视频波长的"串扰"现象，称之为受激拉曼散射（SRS），大大降低62.5MHz频率及其谐波的图像质量。
这个现象可通过仔细消除导致干扰的空闲代码序列加以缓解。
总结
在EPON上叠加传输视频的射频可以使有线运营商得到更高数据传输率，利用现有的视频播放设备获得更大的覆盖范围。
现在很多有线电视运营商已经在部署EPON，并能够成功克服波长间串扰等问题。
受高清IPTV推动10GEPON网络即将商用
摘要：
由于10GEPON的运作模式采连续模式，因此10G下行运作所需的全部器件现在都已经准备就绪；而对上行器件来说，10GEPON所带来的第一个挑战是可稳定工作而无须额外冷却的高功率激光器，这类器件对光纤网络单元（ONU）设备而言是关键零部件；第二个挑战是突发接收模块。
这些器件目前都已经进入实验室测试阶段，预计在2009年底前，具备更高经济效益的器件就可问世。
随着接入网络的1Gbit/s光纤到户技术（FTTH）部署逐渐增多，供应商和技术专家们也开始进一步深入探索新技术，以满足下一代应用对带宽的要求。
这些应用包括高清网络电视（IPTV）广播以及多媒体传输系统等，其带宽需求远远超出了当前接入技术所能够提供的最大带宽。
因此，10G以太网无源光网络（10GEPON）技术将是极具吸引力的解决方案。
它可将带宽提升达每秒10Gbit/s，同时与现有方案实现核心协议兼容。
从1G走向10G EPON标准代代传承
目前的1GEPON技术采用IEEE802.3ah标准，它是一种领先的PON技术，在中国、日本和韩国等地区得到大规模部署。
EPON也被称为GEPON，其优点之一是建基于本身固有的以太网传输协议。
低成本异步以太网已经在局域网络和数据网络应用多年，与基于频率同步技术的同步传输模式（ATM）设备相比，以太网的网络设备已经达到显著经济规模。
随着在数据中心和城域网络使用10G以太网的数量日渐增长，10GEPON方案的成本优势将得以保持。
鉴于1GEPON标准已成功获得业界认证，所以在开发新的10GEPON标准时的一个关键问题是保证与现有1GEPON网络的向后兼容。
业界对新标准的制定进行了充分考虑，以便实现在单一PON网络同时支持1G和10G两种带宽的理想。
此外，新标准还支持对称的10G上行和下行带宽链路、非对称式的10G下行和1G上行链路，或者两者的其它组合。
10GEPON的部署有两种情况。
（图1）第一种是用光纤接入替代铜线技术，这种情况下就须在10GEPON、EPON和GPON之间进行选择。
由于10GEPON的设备成本预计将与EPON和GPON相同，所以从一开始部署就选择10GEPON不会存在什么不利因素。
第二种情况是10GEPON可能与1GEPON共存或替代1GEPON，此种情况下现有1GEPON网络的能否轻松升级到10GEPON将是非常重要的考虑因素。
图1 非对称10G/1GEPON网络部署架构
高带宽应用推动10GEPON
高清IPTV是推动10GEPON在接入网中部署的一个最大的驱动力。
作为语音、数据和视频三合一服务（TriplePlay）业务的一部分，EPON和GPON网络已可支持第一代IPTV，但视频企业刚刚完成向高清电视的转换，这已成为当今消费者的最低标准。
另外，提供IPTV的服务供应商已经计划在未来数年内将其服务从约两百个频道扩充到一千个频道。
频道数量的激增以及同时提供多频道支持（如支持画中画功能，或者观看一个频道同时录制另一个频道）将极大增加消费者对带宽的需求。
根据预测，随着大多数国家到2010年转向全数字电视广播，拥有HDTV设备的家庭将从2006年的四千八百万增加到2011年的一亿五千一百万，而10GEPON就是为满足高清带宽需求而推出的解决方案。
为应付用户的需求，服务供应商必须能够提供定制服务以满足不同用户对服务和带宽的要求。
10GEPON具有提供不同带宽的能力，包括10G对称上下行连接，或者10G下行/1G上行非对称连接，并支持先进的动态带宽分配（DBA）算法，可精确地满足服务提供者要求，针对多个用户制定可配置带宽方案。
发展PON技术的相关厂商相信，基于光纤的PON技术最终将取代数字用户回路（DSL），主要有三个原因。
首先，部署光纤和PON的成本与部署铜线相当或者更低；第二，也是最重要的，只有光纤才能够提供家用及商用所需的更高带宽，满足下一代应用甚至当前一些先进应用如IPTV、互动游戏以及娱乐内容多媒体发布等的需要；第三，维护光纤网络的运营支出（OPEX）费用比DSL低得多，这对于服务提供者非常重要，因为这可降低服务提供者的总体成本。
器件商着手10G方案研发
第一个10GEPON草案于2007年发布，最终批准预计会在2009年9月。
自2002年推出第一个IEEEEthernet-in-the-First-Mile标准后，厂商在标准底定之前推出解决方案已经成为普遍现象。
10GEPON标准也将遵循这一模式，藉此推动媒体接入控制（MAC）芯片快速进入市场。
模拟器件也将很快跟上，未经最优化的现成器件将用于实验室测试，直到最优化方案面世。
由于10GEPON的运作模式采连续模式，因此10G下行运作所需的全部器件现在都已经准备就绪；而对上行器件来说，10GEPON所带来的第一个挑战是可稳定工作而无须额外冷却的高功率激光器，这类器件对光纤网络单元（ONU）设备而言是关键零部件；第二个挑战是突发接收模块。
这些器件目前都已经进入实验室测试阶段，预计在2009年底前，具备更高经济效益的器件就可问世。
10GEPON将成接入网络技术主流
随着带宽需求持续快速增长，现在正是接入网设备供应商转向10GEPON技术的最好时机。
10GEPON是一种与既有规格兼容的升级技术，可以提供下一代应用所需的带宽，并为服务供应商提供所需的功能和服务，从而增加用户数量及带来丰厚利润。
10GEPON的最大优点就是其部署成本与现有的EPON和GPON技术相当。
1GEPON接入技术已很快应用于数百万用户，而基于兼容升级的技术特性和持续增长的光纤接入网带宽需求，10GEPON技术的大量部署将更为迅速。
利用10GEPONFTTH技术提升接入网络带宽
随着1Gbps光纤到户（FTTH）技术在接入网络中部署速度的加快（特别是在亚洲），供应商和技术创新者已开始寻求可满足下一代应用对带宽要求的方法。
包括高清IPTV发送和多媒体分布系统等在内的这些应用所要求的更大带宽远非目前的宽带接入技术所能提供。
10GEPON（10Gbps以太网无源光网络）技术（即为被提议的IEEE标准802.3av）是满足更高带宽要求的一种新技术选择。
10GEPON的把光纤接入网络带宽提高了9倍（达10Gbps），且与目前1GEPON方案的内核协议兼容。
10GEPONFTTH技术
目前的1GEPON技术是由IEEE802.3ah标准定义的一种领先PON技术，目前在中国、日本和韩国等国家中被广泛采用。
EPON（也被称为GEPON）的一个优势是它以本地以太网传输协议为基础。
低成本异步以太网被部署在LAN和扩展数据网络中已有多年历史，与基于时钟同步ATM的网络设备相比，基于以太网的网络设备具有明显的规模经济优势。
随着10Gb以太网在数据中心和城域网中应用的日渐增多，10GEPON方案的相对经济优势将得以保持。
由ITU-TG.984标准定义的另一种可选用的GPON方案，具有更快的下行数据速率（2.5Gbps）和更快的上行数据速率（1.25Gbps），但它在支持以太网传输协议时，采用一种不同的通用封装法（GEM）传输协议，来对诸如以太网、ATM和TDM等非本地协议进行封包。
北美和部分欧洲国家正在准备批量部署GPON设备，但到目前为止，尚未实现大规模量产。
PMC-Sierra公司一直积极参与1GEPONIEEE和新的10GEPONIEEE标准的起草工作，帮助创立了最初的EPON标准并参与10GEPON标准的开发。
此外，PMC-Sierra公司是唯一能同时提供EPON和GPON设备的供应商。
鉴于1GEPON标准在现场应用中已获得成功，所以在开发新的10GEPON标准时的一个关键问题是保证与现有1GEPON网络的向后兼容。
新标准的制定进行了充分考虑，以便单个PON网络能支持1G和10G两种带宽。
此外，新标准支持对称的10G上行和下行带宽链路，或者10G下行和1G上行链路，或者两者的其他组合。
图1是不对称10G/1GEPON网络部署框图。
图1：
不对称10G/1GEPON网络部署框图。
10GEPON将应用在两种场合中。
一是用基于光纤的接入技术取代基于铜缆的技术。
在这种应用场合中，面临的一个问题就是在10GEPON、EPON和GPON之间进行选择。
网络的其它部分是否采用了其中某种技术将影响选择结果。
因为10GEPON设备的成本有望与EPON设备和GPON设备的大致相当，所以在全新的应用场合中，从一开始就部署10GEPON将不会受到制约。
在另一种应用场合中，10GEPON可能与1GEPON接入网络共存或者取代后者。
在这种情况下，从现有的1GEPON升级至10GEPON是否容易将是一个重要因素。
从1GEPON升级到10GEPON
10GEPON所用的波长是经过精心挑选的，以保证它们不会干扰现有的1GEPON网络，从而允许在相同的光纤链接上部署10GEPON和1GEPON两种技术。
下行波长被设计成与已经部署在1GEPON光网络单元（ONU，用户端设备）内的滤波器相匹配，因此它被设置成大于视频的下行波长。
长距离10GEPON选用的波长是1577nm，覆盖1574-1580nm波段。
短距离10GEPON选用的波长是1590nm，覆盖1580-1600nm波段。
在上行链路中，采用简单的TDM机制协调1G和10G网络，以确保同一时间只有一个ONU工作。
在光线路终端（OLT—中心局端的FTTH端接设备），光交换机可以根据预期接收到的波长将输入信号导引至合适的接收路径。
链路预算与现在部署的1GEPON网络相匹配。
对1GEPON来说，最常见的链路预算是29dB，还有些采用26dB。
在现在的规范中，链路预算只有20dB和24dB。
这个改进是通过在10GEPON规范中增加PR-30功率等级以支持29dB链路预算来实现的。
上行突发时序的要求被放宽，这遵从了1GEPON规范。
宽松的时序使得采用现有的器件成为可能，这将加快10GEPON的上市步伐。
未来的方案也许具有高于标准的性能，额外的协商机制支持OLT带宽分配，以便能利用新的性能更好的器件。
这种规划带来的好处是，在采用1GEPON技术的现有光纤链路上部署10GEPON的工作被简化。
这使得服务供应商在决定如何最大化现有光纤网络的生命周期，以及如何在下一代接入网络中部署不同业务方面都具有更多选择。
IEEE802.3av标准
首个10GEPON标准草案发布于2007年。
2.0版草案预计在2008年中期发布，然后工作组将开始投票表决。
在2008年11月以后,技术不会发生变化。
在草案获得批准的前一年里，工作组将主要进行文档编辑和流程方面的工作。
最终表决预计在2009年9月进行。
IEEE802.3av的重点在PHY层的变化，而协议层仍基于1GEPON的控制协议（MPCP）。
唯一改进的地方与注册机制有关，注册机制进行了升级以支持多速率操作。
PCS层描述线路编码。
线路编码源自10G以太网，以6?
/66编码作为基线。
该编码进行改变以增加前向纠错（FEC）。
FEC奇偶校验字节被周期性地添加至编码中，无论封包边界怎样。
FEC操作是强制性的。
所选用的FEC编码是RS（255、223）。
该编码与用于1GEPON的FEC编码属于相同的家族，但具有增强的增益以支持10GEPON光接收器与生俱来的更低灵敏度。
4个66位编码字承载了奇偶信息，后面周期性地跟随27个数据编码字。
特殊控制位用以标记奇偶字，从而帮助FEC块边界的同步。
10GEPON方案
自第一个IEEEEthernetintheFirstMile标准在2002年颁布以来来，在最终标准获得批准之前就推出解决方案已成为业内通用的作法。
预计10GEPON标准也将遵从该模式。
正如前面所说的，规范改动很小以及10GEPON是以1GEPON为基础的这些因素将推动10GEPONMAC设备迅速被推向市场。
模拟器件将紧随其后。
在经过优化的方案出台前，未经过优化的现有器件将被用于实验室测试。
因为10GEPON的下行链路传输工作在连续模式，所以实现下行10G链路传输所需的全部器件都已可可用。
上行链路器件的第一个挑战是用于ONU的大功率激光器，ONU要求能稳定地工作而不需昂贵的外部冷却；第二个挑战是突发模式接收。
这些器件正在开发当中，预计2008年底可进入实验室试验阶段。
针对大批量部署应用的具有成本效益的器件将在2008年内面世。
正在开发的MAC、模拟和光器件将在2008年底之前用在不对称网络评估平台中。
对称网络评估平台和商用方案预计在2009年底面世。
目前PMC-Sierra公司提供一个包括完整的光线路终端（OLT）和光网络单元（ONU）解决方案的10GEPON评估套件（图2显示的是OLT部分）。
这个基于FPGA的工具套件包括PAS800110GOLT，以及带媒体接入控制（MAC）功能、兼容预标准IEEE802.3av的协议管理功能、带1GEPON留存分类和VLAN功能的PAS900110GONU。
PAS800110GOLT还包含一个10G内核网络接口（CNI）。
图2：
非对称10G/1GEPONOLT/ONU工具包（OLT板部分）。
为加速部署，该评估工具包包括第三方商用收发器和完整软件开发工具包（SDK）。
这个系统支持可编程并向后兼容动态带宽分配（DBA）机制，以便在保持与现有1GEPON设备兼容的前提下适应特定的载波要求。
为支持10G/1G带宽，OLT支持多达128个带完全组播/广播能力的ONU。
该系统的接口包括：
10GbpsOLT内核网络接口、10/100/1000MbpsONU以太网或用户网络接口（UNI）、3个OLT宿主CPU接口（包括本地16位异步总线、串行UART总线和10/1000BaseTMII接口）、OLTUART调试接口、采用MDIO/MDC和ONUI2C串行接口的ONU管理接口，以及一个ONUUART调试接口。
借助这个功能完备的10GEPON评估工具包，服务提供商及为这些提供商提供服务的OEM可立即开发基于下一代10GEPON的设备。
当标准在2009年最终获得批准时，PMC-Sierra的10GEPON评估工具包将加速基于10GEPON网络的部署。
本文小结
随着对带宽要求的持续快速增长，接入网络设备供应商已应开始转向10GEPON技术。
该技术利用兼容的升级技术提供下一代应用所需的带宽，并为服务供应商提供它们赖以吸引客户并使服务赢利的特性和服务。
但最诱人的是，他们能以与现有EPON和GPON技术可比的成本部署10GEPON。
在过去4年里，1GEPON接入技术已被迅速部署至拥有数百万用户。
与生俱来的可兼容升级特性以及光纤接入网络与日俱增的带宽要求，将使各种10GEPON技术快速得到大批量部署。
武汉长光科技有限公司副总经理柯成国表示：
目前，主要的FTTX应用技术，包括EPON+LAN的技术、EPON+EOC，以及纯EPON。
EPON+LAN可以建设FTTB的项目，EPON+EOC则主要应用于广电系统。
多层住宅是FTTX推进的主战场，宽带是其主要应用,目前有四种不同的组合技术可以实现，包含ADSL，EPON+LAN，EPON+EOC以及纯EPON。
比较这四种模式，如果在100%的开通率下，EPON+LAN和EPON+EOC比较有竞争力。
如果考虑每一个技术的单独成本，ADSL提供2M的速率，EPON+LAN可以提供8M速率，EPON+EOC可以提供8M速率，以及EPON可以提供30M速率。
在100%开通率下，EPON+LAN和EPON+EOC有很高的竞争力。
以后等到高清电视，VOD，IPTV业务大力推广之后，EPON的成本将非常低廉。
在维护成本方面，成本考量主要看设备折旧以及电费和维护成本。
以ADSL为例，在100%开通率时维护成本是136元人民币，25%开通时为122元人民币。
EPON+LAN在开通率为25%、50%和100%的情况下分别是54元、144元和239元。
从成本的比较可以看到，在100%开通率下，EPON+LAN以及EPON+EOC维护成本远远低于ADSL，所以EPON+LAN、EPON+EOC对ADSL非常有竞争力。
如果纯EPON根据开通率来比较，100%开通率成本也能降到12元左右。
所以我们可以得到结论，在开通率较高的情况下，EPON+LAN与EPON+EOC建设成本已经具备与ADSL竞争的能力。
可见EPON是未来的主流，在EPON+LAN和EPON+EOC应用，与ADSL相比运维成本优势明显，EPON在开通率非常高的情况下，EPON单位建设成本以及维护成本具备非常高的竞争优势。
在网通的招标中，共有13家厂商投标，目前已经确认入围的有华为、中兴、烽火等设备商，网通此次集采规模不详。
中国电信已发放第二轮集采技术标书，各个EPON设备厂商已经积极投入到应标准备当中，电信的需求在200万线左右（注：
1线对应1用户，带宽为
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