基于GPON技術(shù)及應(yīng)用模式探討

孫剛

（中國鐵通亳州分公司，安徽 毫州 236000）

1 GPON系統(tǒng)組成

GPON系統(tǒng)主要由OLT(光線路終端)、ODN(光分配網(wǎng)絡(luò))、ONU(光網(wǎng)絡(luò)單元)組成,其中ODN由光分路器和光纖線路等組成。OLT放置于業(yè)務(wù)接入中心節(jié)點,為接入網(wǎng)提供網(wǎng)絡(luò)側(cè)與城域網(wǎng)之間的接口,通過多個GE/FE接口上聯(lián)不同的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò);ONU放置于小區(qū)或樓內(nèi)機房,為接入網(wǎng)提供用戶側(cè)的接口,提供語音、數(shù)據(jù)、視頻等多業(yè)務(wù)流的接入,通過GE光口經(jīng)ODN上聯(lián)至OLT。

2 GPON的技術(shù)特點

高帶寬和高傳輸效率,下行速率高達2.488Gbit/s,上行為1.244Gbit/s,可以滿足運營商對未來業(yè)務(wù)的接入帶寬需求,使用GEM的封裝方式時,綜合傳輸效率在93%以上。

單纖接入,使用單根光纖就可以滿足用戶的接入需求,可以大量節(jié)省運營商在接入層饋線段的光纖資源。

可以支持的接入距離更遠 (大于20km)。針對FTTB開發(fā)的GPON系統(tǒng),其OLT到ONU的最遠接入距離可以達到60km以上。

作為電信級的技術(shù)標準,對設(shè)備的互操作性能有詳細的要求,對各種業(yè)務(wù)類型都能提供相應(yīng)的QoS保證,GPON還規(guī)定了在接入網(wǎng)層面上的保護機制和完整的OAM功能,光纖自動倒換時間小于50ms。

位于室外的光分配網(wǎng)中只有物理介質(zhì)特性非常穩(wěn)定的光纖和無源分光器,沒有任何有源設(shè)備,使得網(wǎng)絡(luò)具有高可靠性。

在接入網(wǎng)層面上提供一個統(tǒng)一的接入平臺,節(jié)約了運營商維護和處理故障的成本。

3 目前GPON產(chǎn)品的市場定位和應(yīng)用模式

GPON技術(shù)是一種寬帶光接入技術(shù)，其產(chǎn)品定位必然是接入網(wǎng)。接入網(wǎng)是一個網(wǎng)絡(luò)級的概念，它位于整個通信網(wǎng)絡(luò)的末端，即電信網(wǎng)中最靠近最終用戶的業(yè)務(wù)接入層。而光纖接入網(wǎng)自身的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可根據(jù)用戶數(shù)量、業(yè)務(wù)種類等因素，細分為主干層、配線層和引線層三層結(jié)構(gòu)。GPON設(shè)備的市場定位實際上是和運營商目前在接入網(wǎng)層面上光纖化的具體進程有關(guān)。目前，運營商在接入層光纖化的基本策略都是相同的，即從接入網(wǎng)層面的饋線段、配線段到最終的引線段逐段逐步實現(xiàn)光纖化，最終的目標即FTTH(光纖到戶)。目前，中國的運營商都已經(jīng)基本實現(xiàn)全部饋線段和大部分配線段的光纖化，而引線段的光纖化的過程相對而言顯得步伐沉重而緩慢。這當中的原因很多，主要的原因有以下幾點：

(1)主流運營商的用戶銅線資源非常豐富，資產(chǎn)沉淀厚重，目前利用銅線承載的寬帶接入技術(shù)(xDSL)設(shè)備及技術(shù)規(guī)范成熟，價格低廉，目前的帶寬也能夠滿足絕大多數(shù)家庭用戶和一部分中小型企業(yè)的應(yīng)用需求，并且其帶寬還有進一步擴展的能力 (目前成熟的VDSL技術(shù)已經(jīng)可以將實際應(yīng)用的接入速率提高至 10M以上)；

(2)配套的工程技術(shù)規(guī)范不成熟，配套施工的技術(shù)復雜且費用高昂；

(3)目前還沒有真正家庭用戶需要的基于高帶寬的數(shù)據(jù)應(yīng)用，F(xiàn)TTH的高帶寬無用武之地；

(4)設(shè)備本身的成本相對過高，限制了FTTH技術(shù)的推廣。

作為一種專用的接入網(wǎng)技術(shù)，GPON是實現(xiàn)FTTH的最佳技術(shù)。其技術(shù)規(guī)范所規(guī)定的最終目標就是實現(xiàn)所有終端用戶的接入。為此，其規(guī)范規(guī)定了一系列面向家庭用戶的終端接口，如普通音頻脈沖電話 RJ11接口，基于VoIP的電話接口，有線電視同軸電纜RF接口等。但是，正如前面所述的，F(xiàn)TTH(即將GPON設(shè)備的ONU終端放在普通家庭中使用 )的應(yīng)用目前仍然面臨著成本過高等問題。那么在目前的市場形勢下，GPON設(shè)備的市場定位是否準確，直接確定了這一優(yōu)秀技術(shù)的市場和技術(shù)前景。

由于各個運營商目前在接入網(wǎng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中已經(jīng)實現(xiàn)了饋線段和配線段的光纖化，目前FTTn(光纖到節(jié)點)的應(yīng)用時機已經(jīng)相當成熟。這里的n可以代表一棟商務(wù)樓(FTTB)、一個用戶小區(qū)(FTTP)、一個多用戶群(FTTM)、一個路邊接入點(FTTC)、一個辦公室或小型商戶企業(yè) (FTTO)；FTTn的應(yīng)用場合很多，可以選擇的設(shè)備范圍也較大。在FTTn的應(yīng)用中，GPON設(shè)備可以顯示出其獨特的優(yōu)勢：專用的接入網(wǎng)技術(shù)規(guī)范，適用于接入網(wǎng)的應(yīng)用環(huán)境：為終端用戶提供真正源模式的TDM服務(wù)和高質(zhì)量的以太網(wǎng)接入服務(wù)；無源光網(wǎng)技術(shù)，整個光分配網(wǎng)(ODN)沒有有源器件，可維護性好，可靠性高，可以大大降低接入網(wǎng)絡(luò)的維護成本，使運營商的接入網(wǎng)絡(luò)具有更強的網(wǎng)絡(luò)持續(xù)發(fā)展能力和生存能力；接入距離遠 (大于35km)，覆蓋范圍廣，可以適應(yīng)中國包括農(nóng)村地區(qū)的接入要求；組網(wǎng)結(jié)構(gòu)靈活，可以在接入層面實現(xiàn)星型、樹形、總線形、環(huán)形等各種網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。同時，具有實現(xiàn)全程雙向點對點的線路保護能力。滿足了運營商對業(yè)務(wù)增長和拓撲結(jié)構(gòu)變化的需求；帶寬高達 2.5Gbit/s，網(wǎng)絡(luò)帶寬綜合利用率高達93%，可以滿足未來的高帶寬用戶的應(yīng)用需求；單纖傳輸，節(jié)省運營商的主干光纖資源；相對于其他的 FTTn手段，性價比高。綜上所述，目前GPON技術(shù)的最佳應(yīng)用場合是FTTn。利用其綜合接入性能，為運營商提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)、語音乃至視頻服務(wù)。

4.4 EPON與GPON技術(shù)比較

GPON與EPON最主要的區(qū)別表現(xiàn)在TC幀結(jié)構(gòu)上。GPON通過ATM和GFP兩種協(xié)議承載不同類型的用戶數(shù)據(jù)。它的上、下行幀長均為125μs。下行采用TDM方式，上行采用時分多址（TDMA）接入技術(shù)。上行幀由復用的突發(fā)傳輸時隙（slot）組成，每幀包括一個或多個ONU的傳輸時隙，通過下行幀的USBWmap（上行帶寬映射）域指示相應(yīng)ONU的上行數(shù)據(jù)發(fā)送。而EPON幀格式基本與IEEE802.3的以太數(shù)據(jù)幀格式兼容，只在以太幀中加入時標及識別等信息，Ethernet PON數(shù)據(jù)通過不定長的數(shù)據(jù)包傳輸。

GPON在用戶凈荷數(shù)據(jù)段承載ATM信元和（或）GFP幀。在OLT授權(quán)給ONU的上行發(fā)送時隙中，OLT盡量使分配給ONU的ATM凈荷塊為53字節(jié)的整數(shù)倍長，如果凈荷不是信元的整數(shù)倍，將進行碎片填充。信元總是被安排在凈荷的開頭部分。GPON對ATM信元定界沒有嚴格的要求，但必須確保信元頭中的HEC字節(jié)的校驗。在GFP區(qū)段，超過上行幀范圍的GFP幀可被分片，沒有碎片產(chǎn)生，不會帶來任何效率損失。在操作完成前，OLT必須要求能夠維持多個GFP定界和緩沖分片幀。

因此，從標準和理論上說，GPON與EPON相比有兩個優(yōu)勢，效率高、支持以太網(wǎng)之外的業(yè)務(wù)。EPON效率較低是因為使用8B/10B編碼作為線路碼，其本身就引入20%的帶寬損失，1.25Gbit/s的線路速率在處理協(xié)議本身之前實際就只有1Gbit/s了。GPON系統(tǒng)都使用擾碼作為線路碼，其機理與SONET或SDH一樣，由于只改變碼，不增加碼，所以沒有帶寬損失。在支持多業(yè)務(wù)方面，GPON能夠同時承載ATM信元和（或）GFP幀，有很好的提供服務(wù)等級、支持QoS保證和全業(yè)務(wù)接入的能力；而EPON目前的標準和一些廠商提供的設(shè)備均支持TDM業(yè)務(wù)。

5 結(jié)語

使用GPON技術(shù)在接入網(wǎng)層面上提供一個統(tǒng)一的接入平臺,節(jié)約了運營商維護和處理故障的成本,可以在現(xiàn)階段解決絕大部分FTTn的業(yè)務(wù)需求。同時,在運營商FTTn的應(yīng)用中可以充分體現(xiàn)其廣覆蓋、高帶寬、雙纖保護等特點,并且位于室外的光分配網(wǎng)中只有物理介質(zhì)特性非常穩(wěn)定的光纖和無源分光器,沒有任何有源設(shè)備,使得網(wǎng)絡(luò)具有高可靠性。相信隨著設(shè)備成本的降低,GPON在接入網(wǎng)中的應(yīng)用會越來越廣泛。

[1]余景文.GPON技術(shù)的研究[J].電信網(wǎng)技術(shù)，2004年11期.

[2]劉麗敏,陳雪.無源光網(wǎng)絡(luò)的新技術(shù)--GPON[J].現(xiàn)代電信科技，2003年12期.