2004年 9月
第 3期
天津通信技术
TIANJIN COMMUNICATIONS TECHNOLOGY
Sep．2004
No．3
GPON与APON的比较研究
孙文燕 。宋玉炎。王树华
(山东大学信息科学与工程学院，济南 250100)
摘要：对全业务接入网(FSAN)的两种无源光网络(PON)技 术 GPON和 APON做了介绍 。通过线路编码 、效率 、帧
封装格式等方面的对比，阐述了GPON技术的优势及其关键技术。GPON是 APON的继承和发展。
关键词：全业务接入网； GPON； APON； GFP
中图分类号：TN915．63 文献标识码 ：B 文章编号 ：l006—7442(2004)03—0036—03
1 引言
无源光网络(PON)技术以其高带宽、高可靠性
和几乎无需维护费用的优点已经成为解决宽带接
入的最有效的解决方法，并得到了广泛应用，目前
已存在多种 PON系统。APON是在 20世纪 90年
代中期由全业务接入网 (FSAN)组织提出的基于
ATM 的 PON技术 。1998年 10月 ，ITU—T通过了
APON技术标准 G．983，该标准以ATM作为通道层
协议 ，支持话音 、数据等多种业务 ，提供明确 的业
务质量保证和服务级别 ，具有完善的操作维护管
理 (OAM)功能 ，支持的
最 高 传 输 速 率 为
622 Mb／S。
继 APON 之 后 ，
FSAN开始进行 1 Gb／s
以上速率 的 PON标 准
的研究 ，在 2002年 9月
又推出了具有 Gb的高
速率、高效率、支持多业
源光网络(GPON)解决方案，支持最高速率可达
2．488 Gb／s。2003年 1月，ITU—T批准确立了 GPON
标准 G．984．1、G．984．2、G．984．3。
2 APON／GPON的比较
APON与 GPON都是由 FSAN组织提 出、由运
营商推动的PON技术，在系统结构上都是由光线
路终端 OLT、光网络终端 ONT和光分配网 ODN组
成，两者在技术要求和实现上有相似之处。但
APON由于其复杂性和低的数据传输速率，已经逐
表 1 APON和GPON的比较结果
APON GPoN
线路编码 NRZ
_芰持的 0DN 类掣 A、B和 C ·
Qos IJJ。 ·：
波长：rim 卜 1 480～1 500， j：行 1 260～l 360
标准 lTU—TG 983 lTU一_rG 984
最人带宽 622 Mb S 2 488Gb S
议和封装格』℃ A丁M GFP
_ 、 10~ TDM．90o~DATA 71 93
一 l 20o oTDM．80。oDA fA 72 94
务透明传输，同时提供明确的服务质量保证和服
务级别以及电信级网络监测和业务管理的Gb无
作者简介 ’
孙文燕(1980一)，女，山东大学信息科学与工程学院
研 究生，研究方向为宽带光接入 网。
宋玉炎，山东大学信息科学与工程学院副教授。
王树华，山东大学信息科学与工程学院通信与信息
系统专业研 究生。
收稿 日期 ：2004—08—17
步退出市场的竞争，GPON在一定意义上也可以说
是针对APON存在的问题提出的，有其优越性。表
1列出这两种 PON技术的比较结果。
由表 1可以看出，APON和 GPON有很多异同点。
相似之处在于：
·APON和 GPON的上下行信号的线路编码均
采用比较简单经济的加扰非归零(NRZ)码，线路编
码效率可达到 100％。
·都可支持A、B、C三类的 ODN。在相同传输
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第 3期 孙文燕，宋玉炎，王树华：GPON与 APON的比较研究 37
距 离下 ，A、B、C三类 ODN所 能支持连接 的 ONT
数 目约为 l：2．5：5的关系。如当传输距离为 10 kln
时 ，A、B、C类 ODN分别最 多可连接 l3、32、81个
ONT，传输距离为 20 kln时，则分别为 6、15、39个
ONT。
强大的OAM功能和可靠的QoS(quality of
service)保 证 。GPON 继 承 了 G．983标 准 中的
PLOAM(physical layer OAM)，通过物理层带外控
制通道实现对 网络的操作 、管理和维护 ，具有丰富
的业务管理能力和对运营商一级QoS的支持。
而 GPON相对于 APON的优势主要体现在 以
下几个方面：
(1)帧结构与效率
APON是基于 ATM协议的，上下行帧由连续
的时隙组成，每个时隙包含一个ATM信元或一个
PLOAM信元，PLOAM信元用来传递物理层运行和
维护信息 ，还能携带 ONT上行接入时所需的授权
信号。定长53字节 ATM信元由5字节的信头和
48字节的信息字段组成。
GPON采用全新的传输汇聚层协议 GFP“通用
成帧协议(generic framing protoco1)”，实现多种业
务码流的通用成帧规程封装。GFP基本的帧格式
如图 l所示。
155 Mb／s的对称速率和下行 622 Mb／s，上行 155
Mb／s的非对称速率。
GPON在速率选择上更灵活 ，有对称 622 Mb／s、
对称 1．244 Gb／s以及非对称上行 1．244 Gb／s，下行
2．488 Gb／s等多种速率选择。不同类型的用户对带宽
的需要是不一样的，并且对同一个用户而言 ，上下行
总带宽需求也很不对称 ，GPON支持多种速率选择
的优点能够满足不同用户的需求。
(3)支持实时业务的能力
对于当前绝大多数运营商来说 ，虽然数据业务
的增长速度远高于语音业务，但语音业务仍是运营
商的主要收入来源。由表 l中可以看出，GPON对
数据和语音业务 的总体效率 会比 APON有所提
高，这是因为 GPON所采用的 GFP帧能对 TDM语
音业务提供直接支持 ，无论是低速的 El／T1还是
高速的 STM1／OC3，都能以它们的原有格式传输 ，
这极大地减少了执行语音业务的时延及抖动。
(4)关于成本的比较
事实上 ，系统成本的主要部分是光接 口产生
的，与 PON用什么协议无关，而其余元件主要是
ASIC或 FPGA电路 ，对不 同的 PON来说成本都差
不多。当然也不是什么情况成本都相同，例如
APON要作 El、IP接口时就需要增加相应的附加
2B帧长度指示 2 B帧头错误校验 净负荷帧头 净负荷本身 4 B帧校验序列可选项
m 、A A —±￡ ， ⋯ f ㈣ 、 ●
图 1 GFP帧格式
GFP帧由4 B的帧头和4-65 535 B可变长度
的净负荷两部分组成，其中帧头由2 B的帧长度指
示和2 B的帧头错误校验组成，净负荷又分为净负
荷的帧头、净负荷本身及4 B的帧校验序列可选
项。GFP帧结构是不基于任何指定类型的格式，并
是一种基于各种用户信号原有格式的封装，这就是
GPON能简单 、通用 、高效地支持全业务的根本原
因，也是 GPON被称为“the native inode PON”的
原因。
APON是进行传输协议的转换，而GPON则是
进行各种协议的“传输”。所以，GPON的开销少，带
宽利用率／效率会 比APON高 。
(2)支持的速率
APON支持的线路速率有两种 ：上下行均为
成 本 ，而 GPON
的多业务透传使
它的外加适配少 ，
预期成本要 低一
些 。
可以说，各种
PON系统的自身成本是相似或相近的，而这时效
率就成了评价解决方案的主要因素。因为运营商在
分析解决方案的效益时，最根本的是如何通过系统
把尽可能多的带宽作为业务卖出去。也就是说，如
果能有高出 40％的效率 ，运营商就能从系统得到
多于 40％的“收益 比特”(revenHe bits)；这意味着
高效率系统的“每比特带宽成本”更低。在同等传输
速率条件下 ，由于带宽利用率高的优点，GPON系
统 比 APON系统能拿 出更多 的带宽作为业 务出
售 ，产生更多的收益。
另外，在PON中，上行信道传输的是突发信
号，在 ONT中使用突发发射、连续接收器件，在
OLT中使用连续发射、突发接收器件。由于高速光
突发发射 、突发接收模块价格昂贵且随速率上升显
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38 天 津 通 信 技 术 20O4年
著增加，因此，在满足同等带宽需求的情况下，为降
低成本应尽可能采用较低速率的光突发发射、突发
接收模块，GPON支持多种速率选择的优点则能够
让运营商根据不同服务对象的实际需求灵活配置
网络，避免带宽浪费，节省接入网建设资金。
3 结束语
接入网是网络传输通道的“最后一公里”，它所
能提供的带宽直接影响到最终用户。目前，还存在
一 种由EFM(ethernet in the first mile)联盟／IEEE
组织提出的 Ethernet PON(EPON)解决方案。FSAN
联盟放弃 APON而发展更高带宽的 GPON既是网
络业务量快速增长对带宽需求迅速增加造成的，同
时也是 EPON竞争的结果。通过对 APON和 GPON
技术的比较研究可以看出，GPON是 APON的继承
和发展 ，是很有发展前景的宽带光接入网技术。
但 GPON还处于起步阶段，还有待于制定相
应的标准，解决其通信的相关技术，如动态带宽分
配、上行接入的 MAC协议 、测距和时延补偿技术 、
突发信号的快速同步等，这些还需要借鉴 APON
1
0m 1[，are ancI
Research B etween
GPoN and APoN
SUN Wen-yan．SONG YU-yan，
WANG Shu—hua
(Information Science and Engineering
Institute of Shandong University，Jinan
250100，China)
Abstract：This article mainly introduces
two PON technology—．GPON and APON
presented by FSAN，and compares them
in line coding，efficiency，encapsulation
of frame and SO on。 then presents the
superiority and key technology of
GPON． GPON iS considered as
inheritance and development of APON．
Kev words：FSAN；GPON；APON GFP
和 EPON中的相关成熟技术。另外还要开发出符合
G．984标准的设备并通过实际测试进行推广，据了
解 Flexlight公 司 已经 生产 出符合 标准 的设 备一
Optimate，新加坡已经安装了GPON系统提供服
务，相信GPON技术将会是未来宽带光接入网络
的发展方向。
【参考文献】
[1】 Flexlight networks．GPON—The Next Big
Thing in Optical Access Networks[ED／O L】．
http：／／www．nexlight—networks．com／
presentations／page l 70，asp．September，2002．
[2】 ITU-T Recommendation G．7041／Y．1303(12／
01)，Generic framing procedure(GFP)[S】．
[3】 乔耀军．基于 ATM的无源光网络的关键技术
研究【J】．数字通信，2000．
[4】 全弘林．新一代无源光网络技术 GPON[J]．通讯
世界，2003．
[5】 熊华平，曹明翠，罗志祥，等．GPON——新一代
宽带光接入网【J1．光通信技术，2003．
大灵通获得 “绿色”通行证
一 向具有通信市场新锐之称的 SCDMA无线市话“大灵
通”，在以技术领先 、信号覆盖好 、通话质量高 、保密安全等
一 系列优点而赢得市场拓展的节节胜利之时 ，近 日又顺利
通过信息产业部通信电磁兼容质量监督检验中心进行的科
学权威检测。检验结果显示 ，大灵通实测的辐射值远远低于
国家卫生标准 ，是真正的绿色环保产品，不会对周围人群产
生任何有害影响。
该测试依据的是《电磁辐射防护规定》(GB 8702—88)等
国际 国内三个标准 ，其 中以 《环境 电磁波卫生标 准》
(GB 9175—88)的规定最为严格，适用于一切人群经常居住
和活动场所的环境电磁辐射，并规定了环境电磁波容许辐
射强度分级标准。
被测的大灵通基站周围实际电磁辐射强度最大地点检
测值为 0．009 mW／cm2,远远低于《环境电磁波卫生标准》中
一 级(安全区)的指标(0．026 5 mW／cm2)，而在百姓普遍关注的
大灵通天线下方地面处的实测辐射值仅为 0．000 3 mW／cm
相当于一级(安全区)标准的 1％。
目前 ，大灵通已经在全国 16个省 、直辖市 、自治区的
106个县市大规模使用。
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