淺析GPON及其應用

穆學斌

摘 要:隨著信息化進程的推進和網(wǎng)絡應用的需求,互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務已走進千家萬戶,這就快速的推動著網(wǎng)絡的發(fā)展。在網(wǎng)絡的總帶寬以每半年翻一番的速度遞增的急速推動下,新的網(wǎng)絡應用和網(wǎng)絡技術也不斷地涌現(xiàn),本文主要介紹了GPON的發(fā)展、關鍵技術及其目前的市場定位。

關鍵詞:GPON測距DBAAES

中圖分類號:TP2 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)07(b)-0025-01

1GPON的發(fā)展

互聯(lián)網(wǎng)伴著社會發(fā)展的信息化腳步和生活對網(wǎng)絡的需求走進了人們的日常生活,這對網(wǎng)絡的快速發(fā)著起到了推動作用。6個月就加一倍的網(wǎng)絡總帶寬遞增速度也快速帶動網(wǎng)絡四年技術核心應用的持續(xù)產生,PON技術在這種環(huán)境下產生。

隨著PON技術將局端和用戶端之間的有源設備消除,起到了簡化維護程序,提高可靠性,降低成本的作用,將成為以后主要的FTTH解決方案。PON不斷下降的成本投入使其在FTTB/FTTC場合有了一定的市場應用,并且PON對FTTH的影響在一些發(fā)達國家(如日本)也有了不錯的發(fā)展。目前PON技術主要有APON、BPON、EPON和GPON等幾種,其主要差異在于采用了不同的二層技術。

我們先介紹目前已被廣泛應用的另一種技術EPON。EPON最核心部分是PON光發(fā)送/接收模塊,它是在與APON類似的結構和G.983的基礎上,設法保留APON的物理層PON,以Ethernet技術代替ATM技術作為數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議,構成一個可以提供更大帶寬、更低成本和更強業(yè)務能力的新的結合體EPON。但當時IEEE制定802.3ah的初衷是為了接入IP數(shù)據(jù)業(yè)務,并沒有考慮TDM業(yè)務接入對時鐘同步、時延和抖動等方面的特殊要求,因此EPON所采用的標準Ethernet封裝方式也給其帶來了一個致命的缺點,那就是“難以承載話音或電路型數(shù)據(jù)專線等TDM業(yè)務”,也很難滿足電信級的QoS要求,這給EPON的應用帶來了一定的限制。

GPON業(yè)務是BPON的一種擴展,它提供了前所未有的高帶寬,其非對稱特性更能適應寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務市場;它提供QoS的全業(yè)務保障,同時承載ATM信元和GEM幀,有很好的提供服務等級、支持QoS保證和全業(yè)務接入的能力;可以將TDM業(yè)務映射到承載的GEM幀中,8kHz幀就可以承受TDM業(yè)務。作為一種電信級的技術標準,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。所以,GPON已被大多數(shù)運營商視為實現(xiàn)接入網(wǎng)業(yè)務寬帶化、綜合化改造的理想技術。

2GPON的關鍵技術

2.1 測距

在現(xiàn)實生活中,各個ONU和OLT的距離都不一樣,光信號在光纖上的傳輸時間不一樣,所以到達各個ONU的時刻都不一樣。在信號傳輸過程中,OLT給每個ONU分配不同的時隙來發(fā)送上行的數(shù)據(jù),為了保證各ONU能夠精確定位時隙和多個ONU的上行數(shù)據(jù)不沖突以實現(xiàn)幀同步,這就要用到測距技術。測距的過程就是OLT通過Ranging測距過程獲取ONU的往返延遲RTD,計算出每個ONU的物理距離,然后指定合適的均衡延時參數(shù)EqD,Ranging的過程需要開窗,暫停其他ONU的上行發(fā)送通道。OLT開窗通過將BWmap設置為空,不授權任何時隙來實現(xiàn),最終通過RTD和EqD,使得各個ONU發(fā)送的數(shù)據(jù)幀同步,保證每個ONU發(fā)送數(shù)據(jù)時不會在分光器上產生沖突,相當于所有ONU都在同一邏輯距離上,在對應的時隙發(fā)送數(shù)據(jù)即可。

2.2 上行動態(tài)帶寬分配DBA

動態(tài)帶寬分配DBA技術是指通過GPON系統(tǒng)中各個ONU的上行使用帶寬實時動態(tài)的改變來適應用戶速率的各種變化,以提高系統(tǒng)的帶寬利用率的技術,它是一種能在微秒或毫秒級的時間間隔內完成對上行帶寬的動態(tài)分配的機制。PON系統(tǒng)的上行接入靜態(tài)帶寬和動態(tài)帶寬分配兩種方式。上行動態(tài)帶寬分配可以提高PON端口的上行線路帶寬利用率、可以在PON口上增加更多的用戶、可以讓用戶享受到更高帶寬的服務,特別是那些對帶寬突變比較大的業(yè)務。

2.3 下行AES加密

在GPON系統(tǒng)中,下行采用廣播技術,同一PON口下的主干光纖和分光后的數(shù)據(jù)都是一樣的,每個ONU收到的數(shù)據(jù)都是一樣的,下行數(shù)據(jù)廣播給所有ONU。如果有惡意用戶存在,那么它就能夠聽到所有用戶的下行數(shù)據(jù),這就是PON安全系統(tǒng)會遇到的“偷聽”威脅。目前GPON僅規(guī)定支持AES加密算法。AES是一種國際通用的加密算法,它只對GEM幀中的Payload進行加密處理,GPON系統(tǒng)定期的進行AES密鑰交換和更新,提高了線路數(shù)據(jù)的可靠性。在GPON中采取了AES加密后,能有效的保護下行數(shù)據(jù)的安全性,防止惡意用戶的偷聽威脅,使的GPON成為一個真正安全的接入方式。

3目前GPON產品的市場定位和應用模式

GPON技術的定位是接入網(wǎng),是一種寬帶光接入技術。GPON用一個流行的行業(yè)術語來說,就是實現(xiàn)FTTn的一種技術。GPON設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。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。

GPON設備在FTTn的應用中可以顯示出其獨特的優(yōu)勢:專用的接入網(wǎng)技術規(guī)范,適用于接入網(wǎng)的應用環(huán)境:為終端用戶提供真正源模式的TDM服務和高質量的以太網(wǎng)接入服務;無源光網(wǎng)技術,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)絡的維護成本;組網(wǎng)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)絡拓撲結構;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)務增長和拓撲結構變化的需求,相對于其他的FTTn手段,性價比高。

由上文可知,FTTn是應用GPON技術的最佳場合。利用其綜合接入性能,為運營商提供高質量的數(shù)據(jù)、語音乃至視頻服務。

參考文獻

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