GPON技術(shù)在高校現(xiàn)代化教學(xué)與實(shí)踐中的應(yīng)用

沈慶磊

[摘 要] GPON（Gigabit-Capable PON）技術(shù)是基于ITU-TG.984.x標(biāo)準(zhǔn)的最新一代寬帶無源光網(wǎng)絡(luò)接入標(biāo)準(zhǔn)，具有眾多優(yōu)點(diǎn)，被大多數(shù)運(yùn)營商視為實(shí)現(xiàn)接入網(wǎng)業(yè)務(wù)寬帶化、綜合化改造的理想技術(shù)。國內(nèi)對(duì)GPON技術(shù)的研究和應(yīng)用正在進(jìn)一步推廣。目前，一些高校也開始在教學(xué)與校園建設(shè)中探索應(yīng)用GPON技術(shù)，希望利用該技術(shù)助推高校光通信的應(yīng)用研究和智慧校園的建設(shè)。首先對(duì)GPON技術(shù)進(jìn)行簡單介紹，探究在高?，F(xiàn)代化教學(xué)中實(shí)現(xiàn)GPON技術(shù)有效應(yīng)用的路徑和方法。

[關(guān) 鍵 詞] GPON技術(shù)；高校；現(xiàn)代化教學(xué)；智慧校園

[中圖分類號(hào)] G712 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2018）21-0010-02

目前，在高校的現(xiàn)代化教學(xué)中，GPON技術(shù)因?yàn)樽陨砭哂懈邘?，高效率，范圍覆蓋大，用戶接口豐富等眾多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)日益成為高校現(xiàn)代化教學(xué)中一項(xiàng)重要組成部分。實(shí)現(xiàn)GPON技術(shù)在高校教學(xué)中的有效應(yīng)用，能大大提升高?，F(xiàn)代化教學(xué)成效，實(shí)現(xiàn)良好的現(xiàn)代化教學(xué)目標(biāo)。

一、GPON技術(shù)

（一）GPON技術(shù)的內(nèi)涵

20世紀(jì)90年代中期，GPON技術(shù)的雛形在西方國家的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中逐漸得到應(yīng)用和發(fā)展，PON是英文“無源光網(wǎng)絡(luò)”的縮寫。到21世紀(jì)初，F(xiàn)SAN組織首先提出了GPON（Gigabit-Capable Passive Optical Network）技術(shù)，在后續(xù)的進(jìn)一步技術(shù)研究和發(fā)展中，GPON技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)逐漸形成。在GPON技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展應(yīng)用的設(shè)備結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有的PON技術(shù)結(jié)構(gòu)存在一定的共通之處。GPON網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是由局端的光線路終端（OLT），用戶端的光網(wǎng)絡(luò)終端或稱作光網(wǎng)絡(luò)單元（ONT/ONU），單模光纖（SM fiber）和無源分光器（Splitter）組成的ODN（光分配網(wǎng)絡(luò)）網(wǎng)管系統(tǒng)。

（二）GPON技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)分析

GPON技術(shù)的特點(diǎn)也正是其優(yōu)勢(shì)所在，該技術(shù)是對(duì)GFP（Generic Framing Procedure，通用成幀規(guī)程）技術(shù)的借鑒，能夠支持GEM（General Encapsulation Methods）封裝格式，對(duì)不同類型和不同速率的業(yè)務(wù)進(jìn)行重組后經(jīng)由PON輸出，能夠有效實(shí)現(xiàn)可變長度數(shù)據(jù)包的傳輸，使用該技術(shù)能夠大大促進(jìn)數(shù)據(jù)傳輸效率的提升，簡化業(yè)務(wù)流程，實(shí)現(xiàn)整個(gè)業(yè)務(wù)的高效目標(biāo)。具體來說，GPON技術(shù)具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：

1.突破傳統(tǒng)寬帶的速率。實(shí)測(cè)結(jié)果顯示，GPON技術(shù)的速率能夠達(dá)到2.5Gbps，這一速率能夠滿足未來大容量的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)對(duì)于寬帶的快速運(yùn)轉(zhuǎn)需求。GPON技術(shù)的非對(duì)稱性，也更能適應(yīng)寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的更多需求。

2.支持Qos保證和全球業(yè)務(wù)接入能力?，F(xiàn)階段，ATM同時(shí)承載多項(xiàng)業(yè)務(wù)的能力正在不斷提升，相關(guān)技術(shù)也得到了更加廣泛的使用。GPON技術(shù)能夠有效支持不同類型和不同速率業(yè)務(wù)的同時(shí)進(jìn)行，大大提升寬帶業(yè)務(wù)處理能力。

3.能夠有效支持TDM業(yè)務(wù)。其適配封裝簡潔、高效，還具有強(qiáng)大的OAM功能，業(yè)務(wù)管理能力和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)能力較強(qiáng)。

二、GPON技術(shù)在高?，F(xiàn)代化教學(xué)中應(yīng)用的可行性

（一）可行性分析

隨著互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的迅速擴(kuò)張，家庭用戶對(duì)接入帶寬的要求也日益增加，寬帶發(fā)展也迎來了“普及百兆、邁向千兆”的新時(shí)代。與此同時(shí)，作為全球PON最大的市場(chǎng)，在“寬帶中國”政策的驅(qū)動(dòng)下，也促進(jìn)了中國運(yùn)營商加速寬帶接入網(wǎng)絡(luò)建設(shè)部署的步伐。目前，GPON已經(jīng)成為市場(chǎng)的最優(yōu)選擇，不但滿足了百兆乃至千兆的入戶需求，同時(shí)使得用戶體驗(yàn)以4K視頻、3D游戲、AR/VR應(yīng)用等為代表的超高速寬帶應(yīng)用得以實(shí)現(xiàn)。GPON技術(shù)以其良好的技術(shù)功能，能夠有效滿足高校網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和技術(shù)設(shè)備的需求，實(shí)現(xiàn)高校網(wǎng)絡(luò)的高效應(yīng)用，促進(jìn)學(xué)校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。但是，現(xiàn)有的PON網(wǎng)絡(luò)在較高分光比下，無法保障實(shí)現(xiàn)百兆或千兆寬帶接入的全面覆蓋目標(biāo)，因此對(duì)當(dāng)前PON網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行提速升級(jí)迫在眉睫。

為進(jìn)一步滿足校園日益增長的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求，確保全校師生通過網(wǎng)絡(luò)分享最優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，一些高校決定對(duì)其原有校園網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行升級(jí)改造。在硬件建設(shè)方面，可將當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)升級(jí)為主流GPON接入設(shè)備，包括具有一體化接入能力的OLT設(shè)備，ODN設(shè)備和高性能ONU設(shè)備，升級(jí)后的設(shè)備可滿足行業(yè)專網(wǎng)業(yè)務(wù)接入、鏈路保障和精細(xì)化管理需求，同時(shí)滿足于教學(xué)區(qū)、生活區(qū)、后勤服務(wù)等多種FTTH/FTTO的接入場(chǎng)景。該技術(shù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)應(yīng)以校方實(shí)際需求為核心，量身定做寬帶接入方案。同時(shí)，高校也可借助自身在學(xué)科專業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，校企合作領(lǐng)域的成功經(jīng)驗(yàn)，構(gòu)建其全新的校園網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

（二）技術(shù)研究發(fā)展方向

在現(xiàn)代化技術(shù)不斷發(fā)展并成熟的當(dāng)下，高校正在進(jìn)一步開展下一代無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究及應(yīng)用工作，不斷引進(jìn)了新型光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與應(yīng)用技術(shù)、智能技術(shù)及行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)，并對(duì)這些方面的技術(shù)應(yīng)用開展了研究工作。進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著各種通信網(wǎng)絡(luò)的普及，人們對(duì)通信業(yè)務(wù)的需求與現(xiàn)有技術(shù)之間的矛盾日漸顯露，這使得新一代通信系統(tǒng)面臨巨大的挑戰(zhàn)，也形成了前所未有的機(jī)遇。通過對(duì)新一代通信系統(tǒng)理論與技術(shù)的廣泛調(diào)研，我們知道，新一代通信系統(tǒng)必然是無線傳輸、寬帶接入、光纖骨干網(wǎng)相結(jié)合的寬帶多媒體通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。高校通過建立一流的寬帶網(wǎng)絡(luò)與接入技術(shù)的科研基地，面向地區(qū)開放，支持本領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究、應(yīng)用基礎(chǔ)研究以及科研成果的推廣和產(chǎn)業(yè)化，實(shí)現(xiàn)新時(shí)期高校教育現(xiàn)代化目標(biāo)，培養(yǎng)更多高級(jí)人才。根據(jù)這一目標(biāo)，結(jié)合當(dāng)前實(shí)際，高校的寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以以光纖接入網(wǎng)和無線接入網(wǎng)為主攻方向，以寬帶接入技術(shù)為基礎(chǔ)，以信號(hào)處理為手段，開展光纖接入技術(shù)、無線接入技術(shù)和數(shù)字多媒體通信的產(chǎn)學(xué)研產(chǎn)品開發(fā)，形成基礎(chǔ)理論到應(yīng)用系統(tǒng)的知識(shí)產(chǎn)業(yè)鏈。目前光纖網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的開發(fā)研究已進(jìn)入成熟期，要取得突破性的研究實(shí)屬不易，且需要投入的研究經(jīng)費(fèi)巨大，所以高校可結(jié)合自身實(shí)際，確立以應(yīng)用基礎(chǔ)和應(yīng)用研究為導(dǎo)向的研究方向：