對GPON網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢探討

陜西通信規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司 付曉婷

1.GPON設(shè)備的基本組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

基于GPON技術(shù)的設(shè)備基本結(jié)構(gòu)與已有的PON類似，也是由局端的OLT(光線路終端)，用戶端的ONT/ONU(光網(wǎng)絡(luò)終端或稱作光網(wǎng)絡(luò)單元)，連接前兩種設(shè)備由單模光纖(SMfiber)和無源分光器(Splitter)組成的ODN(光分配網(wǎng)絡(luò))以及網(wǎng)管系統(tǒng)組成。

2.GPON的技術(shù)特點

GPON具有前所未有的高帶寬。GPON速率高達(dá)2.5Gb/s，能提供足夠大的帶寬以滿足未來網(wǎng)絡(luò)日益增長的對高帶寬的需求，同時非對稱特性更能適應(yīng)寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)市場。

GPON業(yè)務(wù)承載更高效，下行的有效帶寬是EPON（Ethernet Passive Optical Network）的2.55倍，上行是1.37倍。GPON的分光能力是EPON的2倍，覆蓋相同用戶時可節(jié)省一半的主干光纖。

采用GPON技術(shù)進(jìn)行光接入網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，可節(jié)省線路成本和局端設(shè)備投資50%，具有更高帶寬和更大分光比。

GPON支持更精細(xì)的業(yè)務(wù)模型，在保證服務(wù)質(zhì)量的同時可以實現(xiàn)家庭用戶和企業(yè)上行帶寬的共享。GPON增加保障帶寬業(yè)務(wù)模型的定義，可組合開展多種優(yōu)先級的綜合業(yè)務(wù)。

GPON具備SDH(Synchronous Digital Hierarchy)的線路時鐘傳送能力，能夠提供和SDH一樣精度的線路時鐘，可作為微基站的接入手段。

GPON標(biāo)準(zhǔn)制定了光纖測試系統(tǒng)光標(biāo)記交換，能夠動態(tài)監(jiān)測信號的質(zhì)量，再通過專家系統(tǒng)預(yù)測系統(tǒng)的壽命和定位故障位置、變被動維護(hù)為主動防護(hù)。

GPON是全同步系統(tǒng)，傳輸窄帶業(yè)務(wù)時延小，時鐘精度非常高，QOS（Quality of Service）帶寬分配機(jī)制更靈活，保護(hù)倒換和維護(hù)管理等標(biāo)準(zhǔn)定義清晰完善。

3.目前GPON產(chǎn)品的市場定位和應(yīng)用模式

3.1 GPON接入產(chǎn)品的市場定位分析

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)。它成功地打破網(wǎng)絡(luò)最后一公里的寬帶瓶頸，優(yōu)化了業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)。GPON技術(shù)允許運(yùn)營商根據(jù)各自的市場潛力和特定的管理環(huán)境，有針對性地提供其客戶所需要提供的特定業(yè)務(wù)。

它實現(xiàn)在同一光纖上同時傳送語音、數(shù)據(jù)和視頻業(yè)務(wù)，提供下行高達(dá)2.488Gb/s、上行1.244Gb/s的帶寬，接入范圍達(dá)到37公里，讓用戶自由享受PON帶來的高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和高質(zhì)量E1/T1專線和語音業(yè)務(wù)。

圖1 GPON綜合接入示例——移動業(yè)務(wù)綜合接入

由于GPON技術(shù)靈活的接入方式，在寬帶業(yè)務(wù)日漸增長的情況下，國內(nèi)主流電信運(yùn)營商已經(jīng)逐步開始在接入層試用GPON設(shè)備，滿足寬帶、TDM等多種業(yè)務(wù)的接入，特別是對于光纖網(wǎng)絡(luò)資源不豐富的運(yùn)營商。

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(biāo)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，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(zhǔn)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(yùn)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(jī)已經(jīng)相當(dāng)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(dú)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(hù)性好，可靠性高，可以大大降低接入網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)成本，使運(yùn)營商的接入網(wǎng)絡(luò)具有更強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)持續(xù)發(fā)展能力和生存能力；接入距離遠(yuǎn)(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?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

同時，具有實現(xiàn)全程雙向點對點的線路保護(hù)能力。滿足了運(yùn)營商對業(yè)務(wù)增長和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化的需求；帶寬高達(dá)2.5Gbit/s，網(wǎng)絡(luò)帶寬綜合利用率高達(dá)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(yùn)營商的主干光纖資源；相對于其他的FTTn手段，性價比高所以，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(yùn)營商提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)、語音乃至視頻服務(wù)。

3.2 使用GPON設(shè)備的FTTn應(yīng)用實例

根據(jù)GPON設(shè)備在北美運(yùn)營商的應(yīng)用經(jīng)驗，以下介紹幾種使用GPON設(shè)備的FTTn應(yīng)用實例：

3.2.1 GPON的FTTH應(yīng)用

FTTH作為有線接入通信網(wǎng)絡(luò)終極目標(biāo)，也是運(yùn)營商實現(xiàn)“三網(wǎng)融合”的主要網(wǎng)絡(luò)解決方案。GPON滿足多業(yè)務(wù)的接入(語音、數(shù)據(jù)和視頻)，可大力發(fā)展10M以上的差異化高帶寬業(yè)務(wù)，滿足不同用戶的使用需求。GPON采用Class C+光模塊，支持1：128分光，系統(tǒng)最大通道插入損耗為32Db，可進(jìn)一步節(jié)約接入主干光纖。

3.2.2 GPON對移動業(yè)務(wù)的收集

GPON設(shè)備可以為用戶在接入層傳輸節(jié)點提供高質(zhì)量的TDM業(yè)務(wù)接口和以太網(wǎng)接口；使用E1接口可以連接移動基站設(shè)備(BTS)，Ethernet接口可以連接WLAN的AP設(shè)備。

在未來的3G時代，BTS不僅要使用數(shù)量更多的E1傳輸接口來滿足傳統(tǒng)語音的要求，也需要以太網(wǎng)端口來解決3G的數(shù)據(jù)通信需求。而GPON恰好可以在接入層面上可以很好地解決兩種業(yè)務(wù)的同一平臺傳輸?shù)囊?見圖1)。

4.GPON場景應(yīng)用

綜合考慮GPON技術(shù)特點、成熟度、投資成本、業(yè)務(wù)需求、市場競爭等多方面的因素，基于GPON的FTTx系統(tǒng)主要應(yīng)用于如下方面：商客、商務(wù)樓和工業(yè)園區(qū)的綜合接人。

在商業(yè)客戶和商業(yè)客戶比較集中的寫字樓、工業(yè)園區(qū)和網(wǎng)吧集中區(qū)，用戶分布較為分散，帶寬需求相對較高(典型需求為10M、100M甚至1000M)，除了基本的語音業(yè)務(wù)、高速Internet專線接入等業(yè)務(wù)外，還存在TDM(E1)專線、視訊會議、視頻監(jiān)控、VPN、無線覆蓋等多樣化的業(yè)務(wù)需求，對系統(tǒng)的可用性、業(yè)務(wù)質(zhì)量和維護(hù)質(zhì)量要求較高。

采用GPON系統(tǒng)實現(xiàn)FTTB、FTTH，能夠很好地滿足這類客戶的需求，為用戶提供長距離、高帶寬、豐富業(yè)務(wù)類型、高服務(wù)質(zhì)量的業(yè)務(wù)保證。

部分新建高檔住宅小區(qū)(別墅或高檔公寓)的寬帶接入。相對于普通住宅用戶，高檔住宅小區(qū)的客戶群優(yōu)良，其電信業(yè)務(wù)消費(fèi)能力強(qiáng)、消費(fèi)層次高，對建設(shè)投資和業(yè)務(wù)資費(fèi)不敏感，業(yè)務(wù)的需求主要包括Internet專線接入、電話、IPTV甚至視頻會議等。

因此可以鋪設(shè)光纖入戶，采用FTTH、FTTB+LAN／VDSL等靈活的寬帶接入方式，特別是針對缺乏銅纜資源的地區(qū)，在大城市和發(fā)達(dá)地區(qū)進(jìn)行一定的FTTH／B覆蓋，以提高市場競爭力。

新建小區(qū)的FTTB+DSL／LAN接人和舊網(wǎng)絡(luò)改造。隨著IPTV等新興業(yè)務(wù)的出現(xiàn)，現(xiàn)有的DSL／LAN小區(qū)的升級改造刻不容緩?；贕PON的FTTB+DSL／LAN接入方式(采用多以太網(wǎng)接口的ONU或ONU內(nèi)置小型DSLAM)利用原有的入戶線，無需對現(xiàn)有樓內(nèi)布線和裝修進(jìn)行改造，綜合實施成本低、難度低，以較低的成本實現(xiàn)較高的用戶接入速率，是一種高性價比的接入方案，很適合進(jìn)行舊小區(qū)網(wǎng)絡(luò)改造。

網(wǎng)吧對接入速率的典型需求為10M、20M甚至100M，但業(yè)務(wù)類型簡單，基本上以高速In-ternet專線接入為主，可能有部分語音業(yè)務(wù)需求；網(wǎng)吧的分布比較分散，需要系統(tǒng)有較強(qiáng)的覆蓋能力，因此光纖接人已經(jīng)是多數(shù)網(wǎng)吧的主要接入技術(shù)。

GPON的全業(yè)務(wù)接入能力和完善的OAM特性，使得“一網(wǎng)雙吧”類型的用戶，可直接在GEPON系統(tǒng)內(nèi)獲得語音業(yè)務(wù)和高速Internet專線業(yè)務(wù)，并通過同一個網(wǎng)管平臺進(jìn)行統(tǒng)一管理。

5.GPON技術(shù)在國內(nèi)發(fā)展趨勢

雖然目前國內(nèi)統(tǒng)一的行業(yè)使用標(biāo)準(zhǔn)未頒布，但一些電信運(yùn)營商根據(jù)自身業(yè)務(wù)開展情況，也在積極開展GPON部署。

從產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展角度來說，國內(nèi)電信運(yùn)營商和國際研究機(jī)構(gòu)都認(rèn)定GPON將在2011年超越EPON，在2013年，GPON市場規(guī)模將是EPON的3倍。

國際分析機(jī)構(gòu)OVUM數(shù)據(jù)也顯示，GPON全球投資額在2008年已經(jīng)超過了EPON，并在2012年達(dá)到4倍于EPON的投資規(guī)模。

6.結(jié)語

隨著GPON業(yè)務(wù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和設(shè)備的逐步成熟，電信運(yùn)營商的生產(chǎn)、運(yùn)營成本、人力成本明顯降低，將促進(jìn)相關(guān)制造業(yè)務(wù)、技術(shù)研發(fā)服務(wù)、企業(yè)經(jīng)營、銷售、產(chǎn)品售后服務(wù)、網(wǎng)上業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，為通信企業(yè)帶來了無限商機(jī)，使業(yè)務(wù)產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)不斷延伸，產(chǎn)生很好的社會效益。

[1]王兵.GPON技術(shù)原理與應(yīng)用[J].中國高新技術(shù)企業(yè),2011(07).