EPON、GPON、10G PON、XG-PON、NG-PON2到底是什(shén)麽關系。今天通(tōng)過這(zhè)篇文章(zhāng)，我詳細給大(dà)家介紹一下(xià)。

01. EPON和(hé)GPON

故事要從PON的(de)起源開始說起。

上世紀80年代，計算(suàn)機和(hé)多(duō)媒體技術崛起，越來(lái)越多(duō)的(de)人(rén)開始擁有電腦(nǎo)，也(yě)開始接觸網絡（局域網或互聯網）。于是，數據通(tōng)信業務開始興起，上網需求出現。

早期的(de)時(shí)候，運營商能提供的(de)上網服務，基本上都是通(tōng)過電話(huà)線、雙絞線（網線）、同軸電纜這(zhè)樣的(de)銅制線纜。技術包括ADSL（非對(duì)稱數字用(yòng)戶線路）和(hé)ISDN專線（綜合業務數字網）等。

這(zhè)些方式要麽速率很慢(màn)，要麽成本很高(gāo)，并不能滿足用(yòng)戶的(de)需求。

于是，光(guāng)纖作爲一種新型通(tōng)信介質，開始進入了(le)人(rén)們的(de)視野。

自從1966年華裔科學家高(gāo)锟先生通(tōng)過一篇論文奠定了(le)光(guāng)纖通(tōng)信理(lǐ)論基礎之後，這(zhè)項技術便進入了(le)高(gāo)速發展的(de)階段。光(guāng)纖制造工藝不斷成熟，産業鏈也(yě)日益成型。

到了(le)80年代末，爲了(le)将光(guāng)纖應用(yòng)于寬帶接入業務，陸續有廠商推出了(le)自己的(de)窄帶PON技術。當時(shí)，這(zhè)種技術速率很低，不超過2Mbps。而且，因爲廠商們各自爲戰，所以一直沒有形成統一的(de)規範和(hé)标準。

1995年，包括BELLSOUTH、BT、France Telecom在内的(de)7家網絡運營商共同發起成立了(le)全業務接入網聯盟（FSAN），希望能提出一種統一的(de)光(guāng)接入網設備标準。

不久之後，1997年，根據FSAN的(de)建議(yì)，ITU-T（國際電信聯盟電信标準分(fēn)局）推出了(le)APON技術體系，也(yě)就是G.983.1标準。

APON，就是ATM PON。ATM可(kě)不是自動取款機，它是異步傳輸模式（Asynchronous Transfer Mode）的(de)縮寫。ATM的(de)本質，就是一種傳輸協議(yì)。老一輩通(tōng)信人(rén)肯定對(duì)ATM很熟悉，它曾經是IP協議(yì)的(de)競争對(duì)手，一度非常流行。

到了(le)2001年，FSAN和(hé)ITU-T對(duì)APON規範進行了(le)升級修訂，順便改了(le)個(gè)名，叫做(zuò)BPON（Broadband PON，寬帶無源光(guāng)網絡）。之所以改名，主要是他(tā)們不希望APON被人(rén)誤解爲隻能提供ATM業務。

爲了(le)進一步提升PON的(de)速率标準，2002年，FSAN啓動了(le)一項新的(de)工作，對(duì)1Gbps以上的(de)PON網絡進行标準化(huà)。

2003年3月(yuè)，在FSAN的(de)建議(yì)基礎上，ITU-T頒布G.984标準，也(yě)就是GPON（Gigabit-capable PON，千兆比特無源光(guāng)網絡）。

就在FSAN和(hé)ITU-T幹得(de)熱(rè)火朝天的(de)同時(shí)，另一家标準化(huà)組織也(yě)沒閑著(zhe)，也(yě)開始搗鼓PON技術。它就是同樣大(dà)名鼎鼎的(de)IEEE（電氣和(hé)電子工程師協會）。

IEEE是以太網（Ethernet）标準的(de)制定者和(hé)大(dà)靠山。

IEEE在1998年發布了(le)吉比特（Gigabit）以太網标準之後，就尋思著(zhe)搞一個(gè)基于以太網的(de)PON标準。

2000年，IEEE成立了(le)EFM工作組，正式啓動相關标準化(huà)工作。EFM工作組的(de)全名很有趣，叫做(zuò)第一英裏以太網工作組（Ethernet for the First Mile），歸屬于制定以太網标準的(de)IEEE 802.3組。

2004年4月(yuè)，EFM工作組大(dà)功告成，正式推出了(le)IEEE 802.3ah标準，也(yě)就是EPON（Ethernet PON，基于Ethernet以太網的(de)PON）。

随著(zhe)時(shí)間推移，ATM在與IP的(de)競争中逐漸失勢沒落。APON（BPON）也(yě)因爲成本、效率等原因被運營商們抛棄，退出了(le)曆史舞台。所以，APON（BPON）我就不多(duō)介紹了(le)，大(dà)家也(yě)不需要了(le)解太多(duō)。

我們重點看看當時(shí)已經成爲行業主流的(de)EPON和(hé)GPON。

EPON和(hé)GPON，是不同标準組織推出的(de)不同技術體系。兩者之間并沒有升級演進或替代的(de)關系，可(kě)以算(suàn)是平行發展。

EPON和(hé)GPON，關鍵區(qū)别在二層（也(yě)就是數據鏈路層）。

EPON，在二層就是用(yòng)以太網取代ATM。GPON呢(ne)，在二層采用(yòng)的(de)是全新定義的(de)一種封裝結構GEM（GPON Encapsulation Mode，GPON封裝模式），對(duì)Ethernet、TDM、ATM等多(duō)種業務進行封裝映射。

我們通(tōng)過下(xià)面這(zhè)張表格進行簡單的(de)對(duì)比：

總之，EPON和(hé)GPON各有優劣。簡單來(lái)說，GPON帶寬更大(dà)，帶的(de)用(yòng)戶更多(duō)，效率更高(gāo)，但實現起來(lái)也(yě)更複雜(zá)，所以成本也(yě)更高(gāo)。

從國内的(de)市場(chǎng)份額來(lái)看，EPON當時(shí)在中國電信被普遍采用(yòng)，而GPON更受中國聯通(tōng)和(hé)中國移動的(de)歡迎。

02. 10G-EPON和(hé)XGS-PON

EPON和(hé)GPON，都是1Gbps這(zhè)個(gè)級别的(de)PON。注意，這(zhè)個(gè)1Gbps，并不是用(yòng)戶側的(de)速率。EPON和(hé)GPON隻能給用(yòng)戶提供100Mbps的(de)速率。

很顯然，随著(zhe)時(shí)代的(de)發展，這(zhè)個(gè)速率無法滿足家庭和(hé)企業用(yòng)戶的(de)需求。于是，PON開始向10Gbps級别的(de)演進。

2006年，IEEE開始立項制定10Gbit/s速率的(de)EPON系統标準，也(yě)就是後來(lái)的(de)IEEE 802.3av，10G-EPON。

在該标準中，10G EPON分(fēn)爲2個(gè)類型：一是非對(duì)稱方式，即下(xià)行速率爲10 Gbps，上行速率爲1 Gbps；另一個(gè)是對(duì)稱方式，即上下(xià)行速率均爲10 Gbps。

ITU-T的(de)GPON那邊呢(ne)，也(yě)在演進。

2008年，ITU啓動了(le)下(xià)一代GPON标準的(de)研究。2010年，XG-PON标準誕生，也(yě)就是ITU-T G.987系列。

最開始的(de)時(shí)候，XG-PON也(yě)有兩種方式，一種是非對(duì)稱方式XG-PON1，下(xià)行速率爲10 Gbps，上行速率爲2.5 Gbps；另一種是對(duì)稱方式XG-PON2，上下(xià)行速率均爲10 Gbps。

後來(lái)，2013年左右，因爲XG-PON2這(zhè)個(gè)對(duì)稱方案難以實現，所以被建議(yì)取消。XG-PON1直接改名成爲XG-PON。

再後來(lái)，2015年，對(duì)稱方案又重啓，采用(yòng)了(le)新名字，叫做(zuò)XGS-PON（S代表symmetric，對(duì)稱）。

2017年，ITU正式通(tōng)過了(le)G.9807 XGS-PON國際标準。

通(tōng)過下(xià)面這(zhè)個(gè)圖，應該看得(de)更明(míng)白：

值得(de)一提的(de)還(hái)有一個(gè)Combo-PON，運營商也(yě)有集采過。

Combo-PON是通(tōng)過三合一光(guāng)模塊，在内部集成了(le)GPON光(guāng)模塊、10G PON光(guāng)模塊和(hé)WDM1r合波器。這(zhè)樣一來(lái)，不論用(yòng)戶側接GPON ONT還(hái)是10G PON ONT，都可(kě)以正常工作，有利于升級過渡。

2010年之後，視頻(pín)、遊戲等互聯網應用(yòng)飛(fēi)速發展，用(yòng)戶對(duì)網絡帶寬有強烈的(de)需求。這(zhè)進一步刺激了(le)10G PON的(de)産業鏈成熟。

2013年開始，國内運營商就對(duì)10G PON進行了(le)規模集采和(hé)批量部署。最近幾年，随著(zhe)“千兆寬帶”的(de)推廣和(hé)普及，10G PON的(de)集采達到了(le)巅峰。

針對(duì)10G PON，國内運營商的(de)升級策略也(yě)有一些不同。主要是中國電信。電信因爲此前EPON存量較大(dà)，所以升級替換不可(kě)避免地還(hái)是采用(yòng)了(le)10G EPON的(de)方案，不過新建的(de)基本上已經改用(yòng)GPON。

從技術的(de)角度來(lái)說，10G PON的(de)升級替換其實也(yě)很方便，基本上可(kě)以在現有硬件架構的(de)基礎上直接升級。

OLT、ODN、ONU三大(dà)部分(fēn)中，ODN（光(guāng)分(fēn)配網）幾乎是完全不變的(de)，反正也(yě)是無源的(de)，就是一個(gè)管道，估計用(yòng)幾十年都沒問題。局端設備OLT的(de)話(huà)，原有GPON/EPON平台可(kě)以不變，隻需要升級更換大(dà)容量的(de)接口闆就行。用(yòng)戶端ONU更換比較簡單，根據用(yòng)戶需求（換寬帶套餐的(de)時(shí)候），逐步淘汰替換即可(kě)。

總而言之，10G PON的(de)升級改造沒有太大(dà)難度，然而用(yòng)戶體驗提升明(míng)顯，可(kě)以讓用(yòng)戶多(duō)掏錢，豈不美(měi)哉？這(zhè)也(yě)是目前運營商大(dà)力推廣的(de)原因之一。

03. PON的(de)未來(lái)

對(duì)于标準組織來(lái)說，10G PON并不是PON技術的(de)終點，25G/50G/100G PON早已經被提上了(le)議(yì)事日程。

先看看FSAN和(hé)ITU-T這(zhè)邊。

XG-PON标準制定完成之後，FSAN就啓動了(le)NG-PON2的(de)标準研究（NG-PON1就是前面的(de)10G PON，包括10G GPON和(hé)10G EPON）。NG-PON2的(de)關鍵需求主要爲40G下(xià)行和(hé)40G/10G上行，實現20km傳輸距離和(hé)1:64分(fēn)光(guāng)。

當時(shí)，NG-PON2的(de)主流備選技術方案包括高(gāo)速TDMA-PON、TWDM PON、OFDM-PON和(hé)WDM-PON。經過分(fēn)析和(hé)對(duì)比，2012年4月(yuè)，FSAN确定采用(yòng)TWDM PON技術作爲NG-PON2的(de)實現方案，并啓動制定G.989.x系列标準，最終于2015年完成。

TWDM PON采用(yòng)4/8波長(cháng)疊加方式，單波長(cháng)10G TDM。

再來(lái)看看IEEE方面。

2013年，IEEE開始啓動NG-EPON研究，成立了(le)IEEE ICCOM對(duì)NG-EPON的(de)市場(chǎng)需求、技術方案進行分(fēn)析。2015年3月(yuè)，IEEE發布了(le)NG-EPON技術白皮書(shū)。2015年7月(yuè)，開始啓動100G-EPON标準制定，命名爲IEEE 802.3ca。根據最新的(de)信息，将可(kě)能于2020年8月(yuè)份發布。

同樣畫(huà)個(gè)圖，方便大(dà)家看懂(dǒng)：

在10G TDM的(de)基礎上，ITU-T的(de)專家們也(yě)在考慮進一步提升單波容量，考慮方向主要集中在25G、50G和(hé)100G。

這(zhè)其中，25G與10G差别太小，而100G難度太大(dà)。所以，50G被普遍認爲是一個(gè)比較合适的(de)演進方向。

2018年2月(yuè)，國内光(guāng)接入網産業界成功推動了(le)50G TDM-PON标準立項，标志著(zhe)ITU-T在下(xià)一代PON标準研究領域邁出關鍵一步，也(yě)進一步明(míng)确了(le)PON的(de)未來(lái)技術演進路線（至少國内很明(míng)确了(le)）。

不過，IEEE這(zhè)邊并沒有接受單波50G PON的(de)立項。他(tā)們在下(xià)一代PON技術路線的(de)選擇上，與ITU-T存在較大(dà)的(de)分(fēn)歧，且短時(shí)間内無法達成共識。

綜上所述，10G PON能夠提供每用(yòng)戶100M~1G帶寬，而25G/50G/100G PON可(kě)以爲用(yòng)戶提供1G~10Gbps帶寬。寬帶接入平台的(de)大(dà)規模部署時(shí)間通(tōng)常會間隔約7-8年。2016~2018年，我們進入的(de)10G PON的(de)大(dà)規模部署期。

也(yě)就是說，預計2025年，我們将會迎來(lái)5Gbps、10Gbps光(guāng)纖接入寬帶的(de)規模部署。

04.PON流派的(de)融合

除了(le)研究下(xià)一代PON技術之外，行業還(hái)在密切關注一個(gè)很重要的(de)問題，那就是ITU-T和(hé)IEEE這(zhè)兩個(gè)技術流派的(de)融合。

自從EPON和(hé)GPON誕生以來(lái)，兩個(gè)派系長(cháng)期共存，這(zhè)其實對(duì)産業來(lái)說是非常不利的(de)。

一方面，給運營商和(hé)設備的(de)技術決策帶來(lái)困難（選擇題難做(zuò)），另一方面，也(yě)增加了(le)産業鏈的(de)成本（産業鏈企業需要在兩條線進行投入）。

對(duì)于中國這(zhè)樣龐大(dà)的(de)光(guāng)接入網市場(chǎng)，PON技術派系的(de)分(fēn)化(huà)帶來(lái)的(de)影(yǐng)響就更大(dà)，資源浪費也(yě)更多(duō)。所以，中國運營商和(hé)産業鏈對(duì)于PON融合有很強烈的(de)意願，也(yě)做(zuò)了(le)很多(duō)推動工作。

在國内外産業界的(de)積極推動之下(xià)，ITU-T和(hé)IEEE也(yě)有一些積極的(de)“示好”，包括發表聯合聲明(míng)、組成工作組、建立聯絡函機制等。但是，真正想要實現最終的(de)融合，目前來(lái)看，還(hái)需要很長(cháng)時(shí)間。

好啦，今天關于PON的(de)介紹就到這(zhè)裏。感謝大(dà)家的(de)耐心閱讀，我們下(xià)期再見！