谈GPON技术在城域网中的应用
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摘要：随着光纤传输网络技术的不断发展，gpon 因其具备高带宽，高效率，覆盖范围广，用户接口丰富等众多优点已成为接入网新建以及传统与非传统型载波接入网络改建和扩建的首选方式。光纤传输网络所带来的长期运营成本的节约和无限的网络容量将给运营商赢得可观的业务收益。本文简要介绍 GPON 技术特点、应用。
关键词： GPON ；特点；应用
中图分类号：TN818文献标识码： A文章编号：
引言
GPON （Gigabit- capablePassiveOpticalNetw orks 千兆无源光网络） 是一种点对多点的系统，作为一种颇具应用前景的光接入网中技术，具有带宽大、效率高、覆盖范围广、抗干扰性强、用户接口丰富等众多优点，可以为用户提供包括语音、数据、视频的全业务接入。系统主要由 OLT（光线路终端）、ODN （光分配网络）、ONU（光网络单元） 三部分组成。
1. GPON 的特点
1.1前所未有的高带宽
GPON 的速率高达 2.5Gb／s， 能提供足够大的带宽以满足未来网络日益增长的高带宽需求， 同时，非对称特性更能适应宽带数据业务市场。
1.2QoS 保证的全业务接入
GPON 能同时承载 ATM 信元和（或）GEM 帧，有很好的提供服务等级、支持 QoS 保证和全业务接入的能力。 目前，ATM 承载话音、PDH、Ethernet 等多业务的技术已经非常成熟； 使用 GEM 承载各种用户业务的技术也得到一致认可，已经开始广泛应用和发展。
1.3很好地支持 TDM 业务
将 TDM 业务映射到 GEM 帧中， 由于使用标准的 8kHz (125ps) 帧能直接支持 TDM 业务， 因此将TDM 业务映射到 ATM 信元中也能提供有 QoS 保证的实时传输。 GPON 在这一点上有优势。
1.4简单、高效的适配封装
GPON 的 GEM 提供了一种灵活的帧结构封装，支持定长和不定长帧的封装，对多种业务实现通用映射，不需要进行协议转换，实现过程简单，开销小，协议封装效率最高可达 97％，实现了带宽资源的充分利用。
1.5强大的 OAM 能力
针对以太网系统在网路管理和性能监测的不足，GPON 从消费者需求和运营商运行维护管理的角度，提供了三种 OAM 通道： 嵌入的 OAM 通道、PLOAM和 OMCI。 它们承担不同的 OAM 任务， 形成 C／MPlane（控制 / 管理平面)，平面中的不同信息对各自的 OAM 功能进行管理。 GPON 还继承了 G.983 中规定的 OAM 相关要求，具有丰富的业务管理和电信级的网络监测能力。
2. GPON 技术的优势
GPON 具备高带宽接入能力。 通过共享的主干光纤和免维护的光分配网络，GPON 能为运营商降低 CAPEX 和 OPEX。 GPON 技术基于 ITUG.984.x 系列标准，定义了新的 TC（传输汇聚）子层，规定 TC子层可采用 GEM 和 ATM 两种封装方式：GEM 封装方式采用 ITU-TG.7041 定义的 GFP （通用成帧规程）实现多业务的映射封装，使得多业务接入环境下的总传输效率更高；ATM 封装方式主要是考虑对 ATM 业务的承载， 不过由于 ATM 技术的复杂性和实际网络的 IP 化趋势，基本上不采用这种方式。 GPON 可以支持 622Mbit/s、1.25Mbit/s 和 2.5Gbit/s 上下行对称或非对称速率, 支持 10km 和 20km 两种最大传输距离，支持的最大分光比可达 64 甚至 128。GPON 采用 125μs的帧长及定时机制，能很好地承载 TDM 和语音业务，提供丰富的 OAM&P 功能，具有良好的扩展性。
3.GPON 的系统结构
同所有 PON 系统一样，GPON 由 ONU、OLT 和无源光分配网组成。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。 作为 PON系统的核心功能设备，OLT 具有集中带宽分配、 控制各 ONU、实时监控、运行维护管理 PON 系统的功能。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。系统支持的分支比为 1:16、32 或 64，随着光收发模块的发展演进，支持的分支比将达到 1:128。在同一根光纤上，GPON 可使用波分复用技术实现信号的双向传输。 根据实际需要，还可以在传统的树型拓扑的基础上，采用相应的 PON 保护结构以提高网络的生存性。
随着移动通信PON 接入网络的建设，新建小区、商务楼、厂房等均以 GPON 方式接入，为其提供高速宽带和语音业务。 目前GPON 的接入有FTTB、FTTH 两种模式。 FTTB 的 ONU 一般都放置到楼道或商务楼内， 一般用户很难通过抓包进行探测，相对来说比较安全，可以直接注册到软交换网上。 而从安全、 可靠性角度看，FTTH 这类非可控设备必须通过 SBC 接入， 否则通过暴力破解等方式是能够看到 SS 上的详细配置的。 具体接入模式如下：
4.1 FTTB 的 GPON
直接注册到 NGN 上， 采用集体统一规划的私有地址， 利用 MPLS VPN 技术在现有城域网上建立一个虚拟的 NGN 的承载网。因设备的信令、媒体流无法分开，GPON 的信令、媒体流在同一个 VLAN 内，并分别终结到城域网 PE 设备的语音 VPN 中。 目前的GPON 设备都支持双归属功能，这样就保证了即使一台软交换设备瘫痪，业务也能正常倒换到另一台软交换上。
4.1.1IP 地址规划： 以 OLT 为单位进行地址分配，掩码统一使用 26 位掩码。
4.1.2VLAN 规划：采用 QINQ，划分外层 VLAN 和内层 VLAN， 一个 OLT 使用一个外层 VLAN, 一个ONU 使用一个内层 VLAN，内层 VLAN 使用完毕，再分配新的外层 VLAN，VLAN 使用规则由小到大。
4.2 FTTH 的 GPON
因设备放置在用户家中， 若设备使用 NGN 的私有地址，则容易了解到网络状况，自然存在安全隐患，因此，我们使用通过 SBC 的模式接入到 NGN 网络中。SBC 设备实现信令、媒体、公私网地址转换NAT 功能。因 SBC 具有防火墙功能，同时对信令攻击有防范，对呼叫接入有控制作用,业务量受 SBC 容量限制。
4.2.1IP 地址规划：采用私网地址，地址段为 1 个 B类地址。 城域网内每台 PE 设备预分配 16 个 C，用于终结本区范围内的终端设备。
4.2.2VLAN 规划 ：采用 QINQ，划分外层 VLAN 和内层 VLAN，一个 OLT 使用一个外层 VLAN,一个 ONU使用一个内层 VLAN，内层 VLAN 使用完毕，再分配新的外层 VLAN。
5.结语
使用GPON技术在城域网层面上提供全业务接入平台，即满足了客户的业务需求，又可节约维护和处理故障的成本。不仅有利于提高本企业的服务质量，还有利于移动传送网络的稳步发展和其它新业务新市场的开发拓展。
参考文献：
[1]李玉权,朱勇,王江平.光通信原理与技术.科学出版社.
[2]朗为民,郭东生.EPO N /G PO N 从原理到实践.人民邮电出版社.
[3]张鹏,闫阔.FTTx PO N 技术与应用.人民邮电出版社.