EPON和GPON是兩種典型的光無源網(wǎng)絡(luò)(Passive Optical Networks, PONs)，屬于短距離光纜，常被用于都市范圍內(nèi)實現(xiàn)上網(wǎng)沖浪、網(wǎng)絡(luò)語音和數(shù)字電視信號的傳輸，也可用于蜂窩基站的回程連接、Wi-Fi熱點通訊，甚至是分布式天線陣列，兩者最大的區(qū)別在于下載和上行的通訊協(xié)議不同。

無源光網(wǎng)絡(luò)(PONs)

無源光網(wǎng)絡(luò)只包含光纖和分路器、合路器這樣的無源光器件，因此成本比含有放大器、中繼器和整形電路的有源光網(wǎng)絡(luò)要低得多。相比于傳輸距離能達到100km的有源光網(wǎng)絡(luò)(AON)，無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)的最大傳輸距離只有20km，這也是它的主要劣勢，也因此通常稱之為光纖到戶(FTTH)的光網(wǎng)絡(luò)。

在光通信領(lǐng)域，我們經(jīng)常會遇到FTTx的術(shù)語，x依據(jù)光網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面而變化。比如FTTH中的x指代的是Home，有時候也會寫作FTTP，即光纖到駐地(Fiber To The Premises)。再比如，F(xiàn)TTB中表示光纖到大樓(B=Building)，這三種都可以用來表示從服務(wù)商到終端用戶的光網(wǎng)絡(luò)。如果光纖的傳輸終點不是用戶，而是傳輸網(wǎng)絡(luò)中的某個節(jié)點，則稱為光纖到節(jié)點(FTTN，N=Node)，同樣地，還有光纖到路邊(Fiber To The Curb，F(xiàn)TTC)。事實上，現(xiàn)在大部分接入網(wǎng)都還沒有光纖化，還是采用成本較低的非屏蔽雙絞型銅線去實現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)與終端用戶設(shè)備連接的方式，比如常用的ADSL線。

典型的無源光網(wǎng)絡(luò)分發(fā)機制采取“一對多”的形式，由某個光線路終端的中心點，通常是運營商的設(shè)備，對數(shù)字電視數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)進行分發(fā)，傳輸網(wǎng)絡(luò)上的光分路器能將光信號分成不同頻率的光信號，使得一根光纖連接的用戶數(shù)從16到128不等。光無源網(wǎng)絡(luò)靠近終端用戶的一側(cè)稱為光網(wǎng)絡(luò)單元(Optical

Network Unit，ONU)或光網(wǎng)絡(luò)終端(Optical Network Terminal，ONT)，也就是我們常說的光貓，連接到用戶的各種設(shè)備。

對于基本的OLT到ONU/ONT的下行傳輸而言，所有用戶端的ONU接收到的是同一種波長的光信號。但是，反過來由多個ONU向OLT上傳數(shù)據(jù)時，需要用到時分復用(Time Division Multiplex，TDM)技術(shù)，即把傳輸時間分成周期性的幀，每一幀再分割出不同的時隙，不同終端在每幀內(nèi)只能按指定的時隙向基站發(fā)射信號，這種突發(fā)模式使得用戶發(fā)送的數(shù)據(jù)是不連續(xù)的，因此相比于下行傳輸，上傳的速率往往會更慢。

GPON

過去多年，PON的標準幾經(jīng)變化，先是上世紀90年代末，國際電信聯(lián)盟提出用非同步傳輸模式(Asynchronous Transfer Mode，ATM)進行分組通信的APON。后來ATM不用了，他們又提出了寬帶無源光網(wǎng)絡(luò)(BPON)的概念，傳輸協(xié)議命名為G.983，下載和上傳的標準速率分別為622Mbits/s和155Mbits/s。

時至今日，雖然BPON在少部分系統(tǒng)中還有用，但是大多數(shù)光網(wǎng)絡(luò)都開始采用吉比特光網(wǎng)絡(luò)(Gigabit PON，GPON)，對應(yīng)的傳輸協(xié)議是G.984，可以實現(xiàn)2.488Gbits/s的下載速率和1.244Gbits/s的上傳速率。

GPON利用波分復用(Wavelength Division Multiplexing，WDM)技術(shù)使得上傳和下載可以同時進行，通常下載用1490nm的光載波，與此同時上傳選擇1310nm的光載波，如果需要傳輸電視信號，還會采用1550nm的光載波。

盡管每個ONU可以獲得2.488Gbits/s的下載速度，不過GPON同樣會采用時分多址(Time Division Multiple Access，TDMA)來為每個用戶在周期性信號中分配其中某段時隙。因此，反映到各個用戶端的下載速率只是總速率的一部分，比如100Mbits/s，具體取決于光通信運營商如何分配。

隨著視頻和OTT電視服務(wù)需求的增加，越來越需要提高線路速率來處理高清視頻的海量數(shù)據(jù)，于是，新一代的GPON應(yīng)運而生，稱之為XGPON或10G-PON，對應(yīng)的ITU協(xié)議是G.987。XGPON的最大下載速率高達10Gbits/s，上傳速率也有2.5Gbits/s，同樣采用WDM技術(shù)，上行和下載的光載波的波長分別是1270nm和1577nm。由于傳輸速率提高了，按照同樣的數(shù)據(jù)格式，可以分路到更多的ONUs，最大覆蓋距離可達20km。雖然XGPON還沒有被廣泛采用，但是為光通信運營商提供了一個很好的升級路徑。

Most PONs are configured like this EPON

除了國際電信聯(lián)盟，IEEE基于以太網(wǎng)802.3標準，也制定了PON規(guī)范--EPON 802.3ah，最大覆蓋距離也達到了20km，它選擇了與GPON一樣的光載波，以及WDM和TDMA技術(shù)，原始數(shù)據(jù)的上行和下行速率均為1.25Gbits/s。有時，我們也會聽到吉比特以太網(wǎng)PON，即GEPON。

EPON與其他以太網(wǎng)標準完全兼容，所以當連接到基于以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)時，不需要轉(zhuǎn)換或封裝，有效載荷最大為1518字節(jié)。 EPON并不需要用到某些以太網(wǎng)版本中的CSMA/CD訪問方式。另外，由于以太網(wǎng)傳輸是局域網(wǎng)傳輸?shù)闹饕绞?，在升級到城域網(wǎng)的過程中并不需要網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的轉(zhuǎn)換。

還有一個指定為802.3av的10-Gbit/s以太網(wǎng)版本。 實際線路速率是10.3125 Gbits/s。主要模式是10 Gbits/s的上下行速率，也有些使用10 Gbits/s下行和1 Gbit/s上行。 10 Gbit/s版本在光纖上使用不同的光波長，下行1575-1580nm，上行1260-1280nm，因此10 Gbit/s系統(tǒng)與標準的1Gbit/s系統(tǒng)可以在同一條光纖上進行波長復用。

總結(jié)

現(xiàn)在，幾乎所有的電信公司都在使用PON為用戶同時提供各種播放服務(wù)，包括電視，VoIP電話和互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。這樣做的好處是數(shù)據(jù)速率要高得多，使得視頻分發(fā)和其他對數(shù)據(jù)量和傳輸速率要求高的Internet服務(wù)變得可行。無源光器件的低成本意味著更簡單的系統(tǒng)，也降低了組件的故障維修費和日常維護費。但是，它的主要缺點是傳輸距離較短，一般不超過20公里或12英里。 隨著終端用戶對更快更多流媒體服務(wù)的需求不斷增長，PON將越來越普及。例如Verizon的Foist系統(tǒng)，而EPON系統(tǒng)在亞洲和歐洲更為普遍。