GPON技术的研究及应用
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摘要:本文详细描述了gpon技术的组成、特点、应用模式并通过工程案例介绍了GPON在接入网中的应用。
关键词：GPON技术；接入网络；应用研究
中图分类号：TN915.6文献标识码：A文章编号：
引言：
PON(Passive Optical Network,无源光网络)一直被认为是光接入网中颇具应用前景的技术,它打破了传统的点到点解决方法,在解决宽带接入问题上是一种经济的、面向未来多业务的用户接入技术。GPON(Gigabit-Capable PON)技术是基于ITU-TG.984.x标准的最新一代宽带无源光综合接入标准。
1.GPON特点及网络架构
前所未有的高带宽，速率高达2.5Gb／s；QoS保证的全业务接人；很好地支持TDM业务；简单、高效的适配封装，实现了带宽资源的充分利用；强大的OAM能力，提供了三种OAM通道：嵌入的OAM通道、PLOAM和OMCI。
GPON网络通常由OLT、ODN、及ONU组成，通常采用点到多点的网络结构。OLT 为接入网提供网络侧与核心网之间的接口, 通过ODN与各ONU 连接。ODN由光纤和光分路器、光连接器等无源光器件组成，为OLT和ONU之间的物理连接提供光传输媒质。ONU 为接入网提供用户侧的接口, 提供话音、数据、视频等多业务流与ODN 的接入, 受OLT 集中控制。如图所示：
2.对比EPON的优势
与EPON相比较，二者的网络架构相差不大，主要的不同是OLT属于GPON还是EPON。但作者认为，GPON较EPON从技术角度而言具有其先进性，下表为二者主要技术指标对比：
G/EPON技术指标对比
从线路速率来看EPON提供上下行1.25Gbps，而GPON支持多种速率等级，可以支持上下行不对称速率，如下行2.5Gbps或1.25Gbps，上行1.25Gbps或622Mbps等，可根据实际需求来决定上下行速率，选择相对应光模块，提高光器件速率价格比。从可用带宽来看，EPON下行和上行带宽分别可达980M和950M；而GPON下行和带宽分别可达2.4G和1.2G。当然，目前业界内提出的10G EPON的标准，能使EPON技术指标发生飞跃性的提升，但由于生产成本等原因，使其仍未能在国内大规模商用。故就目前而言GPON较EPON更能进一步提供高带宽能力。
3.GPON网络在运营商中的主要应用
目前GPON网络已在国内运营商中大规模商用，其主要应用场景为FTTH（光纤到户）模式及FTTB（光纤到楼）模式。业界内普遍认为，有线宽带接入网最终的能力提供方式为光纤到户，通过光缆直接布置到用户室内信息点，实现用户上网速率的飞跃提升。故本文主要从FTTH来论述GPON的应用。
3.1FTTH应用场景
从GPON网络架构图可以看出，FTTH是利用ODN网络连接局端OLT设备和家庭住宅ONU的接入方式，单个家庭住宅独享高达千兆的上网带宽。OLT和ONU侧都提供了高速接入的数据接口,对于数据业务具备有天然的接入。由ONU的以太网接口提供用户的宽带上网接入,并根据现阶段运营商的实际应用,用户认证和管理仍然可以由BRAS来完成,以保持与现有用户管理方式的一致性。对数据业务的接入,主要是需要采用合适的QoS策略,根据不同的业务提供不同的QoS保证,从而为不同的业务提供不同的带宽保证和业务质量。语音业务采用VoIP将是适合于网络发展的选择,实现方式有两种:ONU本身内置IAD功能或通过外置IAD来实现。
对于FTTH模式,比较适合社区信息化场合。社区信息化覆盖目前已经比较普遍,大多数社区采用ADSL接入技术实现,随着IPTV和高清电视等高带宽业务引入家庭,传统社区接入网络面临改造。GPON光接入平台立足高带宽接入,根据高档小区、别墅小区和普通小区的消费承受能力,分层次提供一步到位的FTTH。接入业务包括语音、数字家庭、宽带上网(有线和无线方式可选)、IPTV视频、CATV视频业务等,提供系列化ONU终端,满足家庭用户有线方式、无线方式、广域网和局域网等各种业务接入需求。
3.2应用示例
有一住宅小区共有6栋23层楼宇，每层共有4个住户，共552套房间。某运营商计划以FTTH提供宽带上网业务。整体建设方案如下：
3.2.1OLT的设置
OLT的设置要从机房和设备两方面综合考虑：机房要考虑光缆资源、OLT覆盖范围、机房安装条件等因素；设备要考虑用户规模、业务种类、带宽需求等因素。该小区位处新开发的住宅楼盘区内，周边仍有大量住宅楼盘在建，预计总住户数达到5000个。另外现阶段运营商普遍按照OLT覆盖半径少于10公里范围为标准。根据这些信息计划把OLT放置在该小区机房内，可以覆盖该小区所有用户及周边楼盘。
小区预计大约有40％住户会购买该运营商的网络服务，共计有220个用户，平均分配在每栋楼宇上。根据用户数量及OLT下行端口采取1：32分光比，共计需要12个OLT下行端口。
3.2.2 ODN的设置
采取一级分光，共建设384个分光器端口，覆盖住户比例达到70％。
3.2.3 ONU的设置
ONU放置有两种常见的设置方式：
（1）隐蔽性设置：设置用户终端信息箱，信息箱隐蔽安装在入户处或其他合适位置，ONU安装于信息箱内，室外通过光纤上联ODN、室内通过五类线或双绞线连接到用户各终端。
（2）开放性设置：ONU直接放置在ITV机顶盒或电脑旁，通过室内五类线、双绞线连接到用户各终端。入户光纤采用“光纤信息面板（插座）”方式终结在面板内，光纤信息面板至ONU建议采用铠装光跳线连接。
OUN的放置方式需结合用户室内装修情况来定，一般建议采用较美观的隐蔽性设置。当光缆不能直接到达用户家庭时，在环境许可的情况下，ONU可以安装在楼层的弱电竖井或其他合适的位置。该楼盘为新建小区，在用户交楼前，可通过提前布置信息箱达到隐蔽性设置的效果。故本案采取方式一进行放置。
4.GPON技术在国内发展趋势
目前我国宽带网络正朝着高带宽提供能力的方向演进，国内电信运营商正普遍采取提速来进行市场竞争。原固网运营商如中国电信等采用ADSL技术提供上网服务，一方面提供速率有限，另一方面经常产生故障，已不能适应市场发展的需求。另外，对于中国移动等获取固网运营牌照时间短的运营商，一方面缺乏用户群体及相应资源处于市场份额追赶地位，但另一方面恰恰由于没有铜缆束缚，能专注发展光网络。
GPON技术的产生，能满足运营商的巨大需求。通过GPON技术铺设光网络为运营商提供了争夺市场的重要手段。得益于电信运营商庞大的生产订单，国内如华为、中兴，国外如贝尔等厂商，正在大规模量产GPON设备。GPON市场规模超越EPON市场规模已成定局。在可以遇见的未来，GPON将拉开与EPON的市场规模差距。
5.结束语
使用GPON技术在接入网层面上提供一个统一的接入平台,节约了运营商维护和处理故障的成本,可以在现阶段解决绝大部分FTTn的业务需求。同时,在运营商FTTn的应用中可以充分体现其广覆盖、高带宽、双纤保护等特点,并且位于室外的光分配网中只有物理介质特性非常稳定的光纤和无源分光器,没有任何有源设备,使得网络具有高可靠性。相信随着设备成本的降低,GPON在接入网中的应用会越来越广泛。
参考文献：
[1]未来本地传输网的建设与规划---《移动通信》2011-21.
[2]EPON 全业务承载系统--------《电信技术》2009-02.
[3]EPON下一代宽带光接入网---《光通信研究》2002-4.