淺談GPON在家庭寬帶入網(wǎng)中的應(yīng)用

余丹

1 什么是GPON

無源光網(wǎng)絡(luò)（Passive Optical Network，簡稱PON）的概念很早就被提出，由于它完全使用無源設(shè)備，不含有源節(jié)點(diǎn)，另外，憑借著其傳輸路程長、容量大、全業(yè)務(wù)支持以及造價低廉等優(yōu)點(diǎn)，它已經(jīng)是了各大運(yùn)營商實(shí)現(xiàn)FTTF、解決接入網(wǎng)的“最后一公里”必不可少的入網(wǎng)技術(shù)。PON采用“點(diǎn)對多點(diǎn)”的接入技術(shù)以及光纖傳輸，能夠較為靈活地構(gòu)成各種網(wǎng)絡(luò)的拓樸結(jié)構(gòu)。其光分支點(diǎn)不使用節(jié)點(diǎn)裝置，只要連接一個設(shè)備簡單的光分支器就能實(shí)現(xiàn)分光，所以，它具有的優(yōu)點(diǎn)也十分明顯，包括共享帶寬資源、節(jié)省光纜資源、設(shè)備的安全性高、節(jié)省機(jī)房投資、綜合建網(wǎng)的造價低廉、建網(wǎng)速度快等?，F(xiàn)階段，被廣泛使用的PON技術(shù)包括 Ethernet over PON（簡稱EPON）、ATM-PON（簡稱APON）以及吉比特PON（簡稱GPON）三種。

GPON技術(shù)的起源是從1995年逐漸開始形成的ATMPON技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，“無源光網(wǎng)絡(luò)”的英文縮寫縮寫是PON。而Gigabit-Capable Passive Optical Network（簡稱GPON）最開始是由FSAN組織在2002年9月提出的，在此基礎(chǔ)上，ITU-T在2003年3月制定了ITU-T G.984.1 和G.984.2，在2004年2月至6月實(shí)現(xiàn)了G.984.3的標(biāo)準(zhǔn)化[5]。

2 GPON系統(tǒng)原理

和其他網(wǎng)絡(luò)類似，GPON系統(tǒng)由ONU、OLT以及無源光分配網(wǎng)（簡稱ODN）構(gòu)成，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。OLT是核心網(wǎng)和接入網(wǎng)提供的網(wǎng)絡(luò)側(cè)之間相連接的接口，其功能主要包括控制各個ONU、集中帶寬分配、運(yùn)行維護(hù)、實(shí)時監(jiān)控以及管理PON系統(tǒng)等。ONU是接入網(wǎng)提供網(wǎng)絡(luò)用戶一側(cè)的接口，它的主要功能是提供數(shù)據(jù)、話音、視頻等多項(xiàng)業(yè)務(wù)。現(xiàn)階段，GPON能夠支持的最高分光比是1：64，并且隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，GPON能夠支持的最高分光比會達(dá)到1：128。

一般來說，GPON系統(tǒng)是由光線路終端、光分配網(wǎng)絡(luò)和光網(wǎng)絡(luò)單元共同連接而構(gòu)成，并且使用的構(gòu)造形態(tài)為樹形拓?fù)?，同時光線路終端裝配在中心一端，經(jīng)分路器和光網(wǎng)絡(luò)單元相連接。一般意義上來說，光網(wǎng)絡(luò)單元通常裝配于居民小區(qū)，給接入網(wǎng)提供用戶端的接口，能夠完成視頻、音頻和數(shù)據(jù)傳輸?shù)榷囗?xiàng)業(yè)務(wù)的接入，再通過GE口光分配網(wǎng)絡(luò)，往上連接到光線路的終端。

GPON 網(wǎng)絡(luò)由由光線路終端、光分配網(wǎng)絡(luò)和光網(wǎng)絡(luò)單元三部分構(gòu)成，各構(gòu)成成分具體如下：

（1）光網(wǎng)絡(luò)單元（簡稱ONU）：ONU 與局端光纖線路終端設(shè)備采用光分配網(wǎng)絡(luò)相連，為用戶提供豐富的電信業(yè)務(wù)，ONU 因此一般安裝在用戶側(cè)。ONU根據(jù)業(yè)務(wù)類型采用不同的傳輸波段進(jìn)行業(yè)務(wù)的傳送，例如：有線電視業(yè)務(wù)的傳輸采用 1500nm 波段；數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸采用 1490nm 波段；語音業(yè)務(wù)的傳送采用 1310nm 波段；

（2）光分配網(wǎng)絡(luò)（簡稱ODN）：主要承擔(dān)連接光網(wǎng)絡(luò)單元與光纖線路終端的傳輸作用，是EPON 不可缺少的部分；

（3）光線路終端（簡稱OLT）：主要完成傳輸信道的控制與分配以及網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控、維護(hù)、管理等功能。

3 GPON寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用

隨著3G/4G網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展，結(jié)合了GPON的寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的運(yùn)用也越來越廣，并且一步一步成為了寬帶入網(wǎng)的主流技術(shù)。第一，GPON技術(shù)能夠靈活地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的連接，可以同時擁有好幾個個智能終端，還可以實(shí)現(xiàn)幾十千米距離的網(wǎng)絡(luò)傳送，傳輸?shù)木嚯x極遠(yuǎn)；第二 ，GPON技術(shù)具有很強(qiáng)的傳輸能力極強(qiáng)，每秒的傳送速度可以達(dá)到幾個G；第三，GPON技術(shù)提供的傳輸速率可以同時實(shí)現(xiàn)對稱和非對稱性，具有較強(qiáng)的靈活性，并且具有較快的傳輸速率[24]。除了以上的優(yōu)點(diǎn)之外，因?yàn)镚PON技術(shù)具有極好的網(wǎng)絡(luò)性能和網(wǎng)絡(luò)兼容性，結(jié)合了GPON技術(shù)寬帶入網(wǎng)方式也能得到創(chuàng)新發(fā)展，來實(shí)現(xiàn)用戶對網(wǎng)絡(luò)的高性能、高質(zhì)量、遠(yuǎn)距離以及低造價的傳輸目標(biāo)。

4 GPON寬帶入網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用評價

4.1 GPON在家庭寬帶組網(wǎng)中的性能優(yōu)勢

GPON寬帶入網(wǎng)技術(shù)憑借著其性能的優(yōu)勢，使之能夠得到廣泛運(yùn)用的，GPON技術(shù)在性能方面的優(yōu)勢具體體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：第一，在全部的PON技術(shù)中，GPON寬帶入網(wǎng)技術(shù)具有的凈寬帶最好并且最高；第二，GPON寬帶入網(wǎng)技術(shù)是一個全新的業(yè)務(wù)平臺 ，它的裝置靈活簡單，并且擴(kuò)展性能也比較好；第三，GPON寬帶入網(wǎng)技術(shù)的傳輸不僅速度快，并且其具有的傳輸效果也比較良好；第四，把GPON技術(shù)和傳統(tǒng)的銅纜線入網(wǎng)進(jìn)行比較，GPON技術(shù)的成本比較低廉，傳輸?shù)男阅芨撸盘柕膿p耗也比較少，其業(yè)務(wù)性能可以保證安全和穩(wěn)定[25]。

4.2 GPON在家庭寬帶組網(wǎng)中的建設(shè)優(yōu)勢

GPON在家庭寬帶組網(wǎng)中的建設(shè)優(yōu)勢主要體現(xiàn)在機(jī)房建設(shè)方面、中間節(jié)點(diǎn)的建設(shè)方面以及線路建設(shè)的方面。

（1）機(jī)房的建設(shè)

GPON的入網(wǎng)技術(shù)和以往的銅線接入方式相比，銅線接入的缺點(diǎn)體現(xiàn)在其信號在電纜的時候會出現(xiàn)損耗的情況。根據(jù)這種情況，銅線接入的方式就需要采取建造機(jī)房的方法來處理這種問題。但是GPON的入網(wǎng)技術(shù)就不會出現(xiàn)這種窘?jīng)r，GPON技術(shù)在機(jī)房的建設(shè)方面不需要花費(fèi)大力氣，只要安裝上一條光纜和幾個光收發(fā)器就能實(shí)現(xiàn)。因此，GPON的入網(wǎng)技術(shù)不僅可以大幅度地提高服務(wù)質(zhì)量，還能夠把建造成本降到最低，其優(yōu)勢不言而喻。

（2）中間節(jié)點(diǎn)的建設(shè)

基于 GPON 技術(shù)的接入網(wǎng)絡(luò)，除了兩端需要有源設(shè)備外，中間節(jié)點(diǎn)建設(shè)是不需要電源的，因此，無論是投資成本還是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的方便性都具有較強(qiáng)的優(yōu)勢。而對于傳統(tǒng)方式構(gòu)建的接入網(wǎng)絡(luò)其中間節(jié)點(diǎn)建設(shè)都需要電力設(shè)備，這給網(wǎng)絡(luò)建設(shè)帶來了許多的不便。因?yàn)樵谥虚g節(jié)點(diǎn)的建設(shè)初期，必須考慮到中間節(jié)點(diǎn)的供電問題，需要有配套的電力電纜，特別是較偏遠(yuǎn)無配套電力電纜的地區(qū)，還得自建電力線路，即帶來了不便也增加了成本[27]。另外基于傳統(tǒng)方式的中間節(jié)點(diǎn)后期維護(hù)也是一個較繁重的工作，而且中間節(jié)點(diǎn)一般建設(shè)于小區(qū)的綠化帶和寫字樓的墻壁內(nèi)，在維護(hù)中必須采取相應(yīng)的安全措施才能保證維護(hù)人員的安全。傳輸線路上眾多的中間節(jié)點(diǎn)所耗費(fèi)的電量也需要一定的費(fèi)用。

（3）線路的建設(shè)

GPON技術(shù)和以往的銅線入網(wǎng)進(jìn)行比較，GPON的入網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢之處還在于對線路的建設(shè)方面。因?yàn)橐酝慕尤胨捎玫木€路是銅線，但是銅線的成本昂貴，因此線路建設(shè)的造價也進(jìn)一步增加。而GPON入網(wǎng)技術(shù)完全不一樣，其電纜是光纖，光纖的價格比銅線低廉得多，這樣就減少了線路建設(shè)方面的開銷，最終達(dá)到“光進(jìn)銅退”的目的。

4.3 GPON 在家庭寬帶組網(wǎng)中的價格優(yōu)勢

設(shè)備建設(shè)、路線建設(shè)以及基礎(chǔ)設(shè)施方面的投資成本基本上組成了寬帶的投資成本。GPON的寬帶入網(wǎng)技術(shù)在家庭寬帶組網(wǎng)中的價格優(yōu)勢具體體現(xiàn)在以下兩個點(diǎn)：第一，GPON入網(wǎng)技術(shù)所需要的材料，GPON入網(wǎng)技術(shù)的光纜材料是光纖，相對銅線的成本會比較低廉；第二，GPON入網(wǎng)技術(shù)要完成其功能的話不用其它裝置進(jìn)行輔助，和以往的接入技術(shù)相比在投資成本方面又進(jìn)一步下降。根據(jù)使用光纖材料以及不需要其它裝置進(jìn)行輔助這兩個方面，GPON的（下轉(zhuǎn)第219頁）（上接第178頁）入網(wǎng)技術(shù)在價格方面的優(yōu)勢就顯而易見了。

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，GPON 技術(shù)的研究與應(yīng)用也取得了巨大的成就，其產(chǎn)品類型已日益豐富，并形成了產(chǎn)業(yè)化與規(guī)?；?，基于 GPON 技術(shù)的設(shè)施與設(shè)備的價格也在不斷走低，因此對于其它PON 技術(shù)而言，GPON 具有較強(qiáng)的優(yōu)勢[30]。在線路建設(shè)方面，GPON 采用的是光纖，其價格較便，而目前傳統(tǒng)接入網(wǎng)所采用的電纜價格卻在不斷走高，兩種價格相比較，光纖的優(yōu)勢更加明顯。

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